Използването на междувидови трофични връзки между видовете (хищник и плячка), установени в биоценозите, за контрол на броя на вредителите и патогените на растенията. По този начин, за да се борим успешно с вредния плевел метла (Orobanche)... Екологичен речник

Използването на организми и техните метаболитни продукти (или техни синтетични аналози) за контролиране на плътността на популациите от насекоми вредители, плевелии гъби, причиняващи болести по селскостопанските растения Речник на бизнес термините... ... Речник на бизнес термините

Биологични методи за коригиране на суицидната активност- Различни лекарствени и немедикаментозни видове биологична терапия, пряко насочени към корекция и превенция на суицидната активност. Най-честите психофармакологични средства, използвани при корекцията... ... Голяма психологическа енциклопедия

биологични методи за анализ- biologinis analizės metodas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Analizės metodas, pagrįstas biologiškai aktyvių medžiagų, pvz., fermentų arba bioindikatorių, naudojimu. Modeliuojant processą remiamasi biologinėmis sistemis.… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Методи за качество. откриване и количества. дефиниции на неорг. и орг. съединения, базирани на използването на живи организми като аналити. показатели. Живите организми винаги живеят в строго определена химична среда. състав. Ако счупиш това...... Химическа енциклопедия

Статии вектори на базата на наноматериали генно инженерство ДНК ДНК микрочип доставка на ген олигонуклеотид плазмид полимеразна верижна реакция РНК (Източник: “RUSNANO Речник на основните нанотехнологични термини”) ... Енциклопедичен речник по нанотехнологии

GOST R ISO 22030-2009: Качество на почвата. Биологични методи. Хронична фитотоксичност за висшите растения- Терминология GOST R ISO 22030 2009: Качество на почвата. Биологични методи. Хронична фитотоксичност за висши растения оригинален документ: 3.2 биомаса: Обща маса на издънки, цветове и шушулки. Бележки 1 Биомасата се измерва в... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

Методите за пречистване на водата са начини за отделяне на водата от нежелани примеси и елементи. Има няколко метода за почистване и всички те попадат в три групи методи: механични физични химични биологични Най-евтините механични... ... Wikipedia

Въз основа на използването на различни промени в организмите и техните метаболитни продукти, които възникват под въздействието на повишени концентрации на химикали. елементи, характерни за мислите. В зависимост от естеството на промените, които се използват, те... ... Геоложка енциклопедия

Книги

• , Мосолов С.Н. . Тази книга е колекция от 39 оригинални произведения, отразяващи резултатите от научни изследвания, проведени през последните 10 години от Катедрата по терапия на психични заболявания на Московския... Издател: Обществено-политическа мисъл, Производител: Обществено-политическа мисъл,
• Биологични методи за лечение на психични разстройства. Медицина, основана на доказателства - клинична практика, Мосолов С.Н. . Тази книга е колекция от 39 оригинални произведения, отразяващи резултатите от научни изследвания, проведени през последните 10 години от Катедрата по терапия на психични заболявания на Московския... Серия: Издател:

ПЕДАГОГИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ "ПЪРВИ СЕПТЕМВРИ"

БУХВАЛОВ В.А.

развитие креативностученици в часовете по биология

използване на елементи от теорията за решаване на изобретателски проблеми (TRIZ)

За съжаление трябва да признаем, че въпреки продължаващата реформа на съдържанието на училищното образование, в часовете по биология преобладава информационното и репродуктивно образование. Подобен подход не отговаря на изискванията на съвременното общество, където на преден план е не толкова енциклопедичното знание, колкото способността да се получи информация, да се трансформира и творчески да се използва за изследователска или практическа дейност.
През втората половина на миналия век G.S. Алтшулер разработва теорията за решаване на изобретателски проблеми (TRIZ). В примитивна интерпретация TRIZ е набор от алгоритми за формулиране и решаване на творчески проблеми. TRIZ елементите могат да се използват като многоефективно средство за защита
да развиват творческото мислене на учениците, когато ги преподават по биология в училище. От 1987 г. такъв експеримент е проведен от автора и негови колеги от около десет училища в Латвия. Изпълнението на тази работа изисква значителни промени в съдържанието на курса.Наред с традиционните информационни текстове, репродуктивни въпроси и лабораторна работа, курсът включваше биологични проблеми - творчески задачи, които са съставени както от самия автор, така и от негови колеги. В допълнение към това са създадени комплекти
творчески произведения

в биология изследователско, експертно, проектно и прогностично съдържание, които се използват и в уроци и като домашна работа.

Предложените осем лекции са съкратен курс на основните видове образователни дейности на учениците и методическа помощ за учителя, насочени към запознаване на колегите с TRIZ подхода към преподаването на биология в училище.	Учебна програма на курса
	Вестник бр.. Учебен материал
	Лекция 1Структура и съдържание на биологичните изследвания
	Лекция 2.Биологични проблеми и методи за тяхното решаване Лекция 3. № 1 Проблематизиране на биологични понятия
	Тест(краен срок: 25 ноември 2006 г.)
	Лекция 4.Експертни трудове по биология Лекция 5. Проектна работа по биология
	Тест No2(краен срок: 25 декември 2006 г.)
	Лекция 6.Въведение в технологиите за научни открития
	Лекция 7.Творческа биография на учен
Лекция 8. Методика за организиране на образователната дейност на учениците за ефективно развитие на творческите способности Финална работа.Заключителни работи, придружени с удостоверения от

Лекция 1. Структура и съдържание на биологичните изследвания

Специфика на изследването в научната практика

Съвременният живот не може да се представи без наука. Нека зададем на учениците прост въпрос: какво е значението на науката за ежедневиеточовек? Колкото и да е странно, нашите ученици могат да разкажат много от теорията на науката: дайте примери за модели и закони, теории и методи на познание, но по някаква причина този въпрос често ги затруднява. Но кутията се отваря много просто - всичко, което ни заобикаля в училищната класна стая, е пряко въплъщение на науката в практиката: самата училищна сграда е построена в съответствие със законите за изграждане на инженерни конструкции; бюра, учебници, тетрадки са създадени, като се вземат предвид хигиенните стандарти; Лампите в офиса са монтирани в съответствие със законите на електротехниката. Дори нашите дрехи са създадени, като се вземат предвид цял куп закони и модели.

Когато се приготвяме сутрин за училище, използваме сапун, правим чай или кафе, правим упражнения и всичко това се осигурява от практическото приложение на знанията за научните закони. Освен това тези знания са заложени в нас от ранна детска възраст от нашите родители като прости истини, може да се каже аксиоми. От детството свикваме да ги следваме, без наистина да мислим за тяхната коректност.

Възниква първият въпрос: правилно ли е всичко в нашите методи на преподаване на предмети, ако учениците като цяло познават теоретичните принципи доста добре, но искането да обосноват теоретично собствените си практически действия често ги оставя в недоумение? Например, децата едва ли ще могат да отговорят на въпроса: какви закони на физиката трябва да знаете, за да инсталирате гнездо? Или какви правила на биологията трябва да имате предвид, когато се грижите за стайни растения? Или какви правила определят, че трябва да миете зъбите си поне два пъти на ден, а не, да речем, три или пет? Научните изследвания в много случаи започват с формулирането на конкретнипрактически проблеми

, за които нямаше отговори или наличните по това време отговори не позволяваха да се получат напълно високи практически резултати.

Да вземем класическия пример за изследване на храненето на растенията. Дори древните фермери са се научили да използват оборски тор и пепел, за да увеличат продуктивността на растенията. Въпреки това, постоянните колебания в добива през вековете ясно показаха, че комбинацията от минерални и органични Използването на торове се подчинява на определени правила и зависи не само от почвата, но и от отглежданите култури. И само в– началото на 20 век Агрохимията постепенно се превръща в самостоятелна наука, разкривайки закономерности в събирането и използването на торове в полетата.

Така първата специфична черта на научното изследване е, че въпроси, на които учените търсят отговор, възникват в реални практически дейности. Такива въпроси се наричатпроблеми

.

Проблемът е въпрос, на който изобщо няма отговор или наличните отговори не са конкретни, осигуряващи ефективността на практическите дейности. Проблемите са постоянни спътници на живота ни, големи или малки, сложни или не, но винаги са там, когато се опитваме да направим нещо. Можете, разбира се, да не правите нищо, но тогава възниква проблемът с оцеляването.

Учените в по-голямата си част са много наблюдателни и педантични хора. Те винаги поставят под въпрос това, което изглежда просто и разбираемо за мнозина. Прост пример от произведенията на Н. Коперник. Всеки знае, че Слънцето изгрява на изток и залязва на запад. В началото на 16в. Почти никой не се съмняваше, че Слънцето се върти около Земята, защото всички виждаха движението на Слънцето, но никой не виждаше движението на Земята. И само Н. Коперник се съмняваше: така ли е или само изглежда? В резултат на изследването ученият успя да докаже, че всичко е точно обратното: Слънцето стои неподвижно, а планетите, включително Земята, се движат около него. Но необходимо ли е да се проверяват добре добре познатите истини?Нека се върнем към примера с използването на торове върху ниви. От векове тази работа се извършва въз основа на практически опит. Може да се твърди, че фермерите са се научили да използват различни комбинации от минерали и

органични торове , но възниква въпросът дали тези практични решения са най-добрите? И тук стигаме до втората особеност на научното изследване:резултатите от научните изследвания не могат да бъдат от каквото и да е естествоабсолютна истина

Често можете да чуете млади хора скептично да заявяват, че няма достатъчно перспективи в науката: всички или почти всички основни открития вече са направени и те прекарват години или дори целия си живот в малки детайлиняма смисъл.

Между другото, по всяко време повечето млади хора бяха скептични по отношение на научната кариера и само няколко „започнаха всичко отначало“, проверявайки отново това, което се смяташе за непоклатима истина. Винаги трябва да помним, че всяка истина се ражда като ерес и умира като заблуда.Вярно е, че никой не знае продължителността на живота на истината и е невъзможно да се определи. Това време зависи от скоростта, с която се появяват нови методи на познание и учени с изключителен интелект. Какво знаехме за

клетъчна структура

организми преди появата на микроскопа? По този въпрос нямаше нищо друго освен хипотези. Изобретяването на микроскопа доведе до революционни открития в областта на структурата и функционирането на клетките и тъканите и появата на нови науки - цитология, ембриология, хистология. Учените като цяло бяха доволни от физическата картина на света, оформена в хармоничната система на механиката на И. Нютон, и изведнъж, и това винаги се случва в науката, просто изведнъж се появява човек с изключителен интелект, А. Айнщайн, който излага специалната теория на относителността първоначално като хипотеза. А това дава нова насока на физическите изследвания и води до преразглеждане на цялата физическа картина на света, която доскоро изглеждаше на учените проста, разбираема и като цяло непротиворечива.Третата особеност на научното изследване е необходимостта от постоянно самообразование с цел изучаване на информация по всички въпроси, свързани с областта на изследването. Вероятно в никоя друга професия няма толкова строго изискване за постоянно изучаване на научната литература и резултатите от най-новите изследвания, както в професията на учения. Опитът на други изследователи, представен в публикации, е съставен под формата на научен картотека, която се попълва през годините и е най-ценният инструмент за научно познание. Не напразно казват, че този, който притежава информацията, притежава истината. Защо картотеката е толкова важна в

През 1919 г. одеският счетоводител И. Губерман с помощта на елементарната алгебра стига до почти същите положения на специалната теория на относителността като А. Айнщайн. Представете си неговата изненада и разочарование, когато научи, че тези провизии вече са били открити. Изолацията от информация за най-новите изследвания свежда научната дейност до нищо.

Четвъртата особеност на науката е в търсене и проверка на всички възможни начиниводещи до истината. Такива пътища са научни хипотези. Една научна хипотеза винаги включва определени факти и предположения. Ако една хипотеза е изградена без научни факти, само върху предположения, тогава най-често тя е лишена от научен смисъл. Това е много важен методологически аспект, който определя обективността на научното изследване.

Някой замислял ли се е над въпроса: защо всъщност интересни хипотези идват на ум, като правило, на учените, занимаващи се с изследвания? Защо тези хипотези не ни хрумват? Защо сме по-лоши? Например „бащата на руската авиация“ Можайски, веднъж ходейки под дъжда, забеляза как водата, изтичаща от дренажна тръба, тече около тухла.

Гледайки позицията на тухлата, той стигна до идеята за формата на крило на самолет. Друг пример: според някои историци на науката, химикът Кекуле сънувал формата на бензенов пръстен. Може би ще ни хрумне нещо като на Можайски, ако ходим по-често под дъжда? Нито едното, нито другото. Само тези, които са потопени в информация по тази тема, могат да видят научна хипотеза. Една хипотеза винаги се основава на факти, а самата хипотеза, като интуитивно прозрение, се ражда само ако ученият редовно разбира тези факти и създава в съзнанието си варианти на различни последователностирешаване на проблеми

. Иначе нищо няма да стане.

Какви са резултатите от научната работа?

Да кажем, че един учен е посветил целия си живот на тестване на редица хипотези и до края на живота и кариерата си е бил убеден, че всички те са грешни. Възможно ли е това? Как! Ние знаем имената на онези учени, които са постигнали несъмнен успех, създателите на закони и теории, авторите на известни и оригинални хипотези и изследователски методи. Но стотици имена на учени, които не са направили големи открития, остават само в аналите на специализираната научна литература. Почти никой не знае за тях.

Те тестваха повторно различни хипотези и се убеждаваха и убеждаваха другите, че много от тези хипотези са несъстоятелни. Оказва се, че животът е напразен? Ако няма големи открития, тогава какъв учен сте?

Не, не напразно. Тяхната работа е не по-малко важна от работата на създателите на закони и теории.

Благодарение на техните усилия се спестява време на други учени за ненужни търсения и се стеснява полето за търсене на истината. Може да има много хипотези, свързани с решаването на даден проблем - десетки и дори стотици. Възниква въпросът: необходимо ли е да се проверява всичко?

Може би е достатъчно да проверите десет, тридесет или тези, които изглеждат най-близо до истината на учения?Специфична особеност на научното изследване е именно необходимостта от проверка на всички възможни хипотези. Никой не знае и не може да знае и е изключително трудно да се определи интуитивно коя хипотеза ще се окаже вярна в резултат на практическа проверка.

Освен това може да има няколко такива истини, което впоследствие дава алтернативни насоки в развитието на науката и практиката. Следователно научните изследвания изискват търпение и многократни тестове.

Една от основните задачи на учителя е да запознае учениците с най-новите изследвания в изучаваната наука, с проблемите, върху които учените работят в момента, методите за тяхното решаване и практическите перспективи за използване на възможните решения. Що се отнася до парите и славата, има много професии, които разчитат на ентусиазма на хората, които избират тези професии. Професиите на лекар, учител и инженер не са високо платени у нас, но е невъзможно да си представим общество без тези професии.

Второ заключение– оптимистичен. Практиката на много учители показва, че от 6-7 клас учениците могат постепенно да бъдат обучавани на методологията на научните изследвания. Освен това още в училище отделни ученици могат да изпълняват много успешни и интересни задачи.научна точка

изследователска гледна точка.Извод трети

– методически.

Представеният по-горе материал предоставя информация за организиране на дискусии с ученици. За всяка характеристика на научното изследване могат да се провеждат отделни преговори, като се започне от 6. клас. В края на краищата спецификата на научните изследвания е някои модели на научна дейност, разбирането на същността на които позволява на ученика наистина да си представи работата на учен. Нека повторим накратко последователността на основните му етапи.

Светът около нас може да се разглежда като набор от проблеми, които възникват в практическите дейности, и е важно да се научим да виждаме и формулираме тези проблеми.

И така, сравнявайки факти и теория, видяхме противоречие. Забавлението започва - формулиране на хипотези за разрешаване на противоречия и тяхното тестване. Хипотезите трябва да имат поне частична фактическа основа, т.е. бъдете научни и колкото повече хипотези има, толкова по-вероятно е поне една от тях да се окаже вярна.

Но дали всичко в тези открития е в съответствие с научната работа или има нещо нередно? Това е, което трябва да обсъдите с учениците.

Структура на биологичното изследване и особености на неговото съдържание

Проучванее решение на проблем, включващо теоретичен анализ, формулиране на хипотези, практическо тестване на получените хипотези и представяне на резултатите. Научните изследвания имат следната структура.

1. Постановка на проблема, цели и задачи на изследването.Резултатите от цялото изследване зависят от това колко правилно е формулиран проблемът. Изследователският проблем е трудност при обясняване на жизнената дейност на организъм или общност, липса или липса на информация за всеки обект или процес.

Формулирането на проблема започва с кратко описание на ситуацията, в която възниква проблемът, последвано от изложение на самия проблем.

За да формулирате проблем относно възникнала трудност, можете да използвате следната схема: извършването на действие (кратко описание на същността му) дава положителен ефект (посочете кой), но в същото време възниква отрицателен ефект (посочете кой един).

За да формулирате проблем за липсата или липсата на информация за която и да е система, можете да използвате следната схема: повишаване на ефективността на системата (посочете коя) е възможно, ако се създадат специални условия (посочете кои).

Въз основа на същността на проблема се формулира целта на изследването. Целта е очакваният резултат от изследването.

В съответствие с целта се формулират целите на изследването. Целите на изследването показват основните етапи на работата, като правило те са три: теоретичен анализ на проблема на изследването, формулиране на хипотези за решение на проблема в теоретичен модел и практическо тестване на теоретичния модел и неговия; корекция.

2. Избор на методи за изследване.Изборът на изследователски методи се определя от целите. За да се изпълни всяка задача, теоретичните и (или) практическите методи трябва да бъдат внимателно обмислени и избрани.

ДО теоретични методивключват: сравнителен анализ на информация от научна литература, моделиране, системен анализ, методи за разрешаване на противоречия, дизайн и дизайн.

Практическите методи на изследване включват: наблюдение, измерване, въпросници, интервюта, тестване, разговор, метод на оценка (определяне на значимостта на обект, дейността на лице или събитие чрез използване на специална рейтингова скала), методът на независимите характеристики (съставяне писмено описание на предмет, лице или събития голям бройхора независимо един от друг), експериментирайте.

3. Теоретичен анализ на проблема.По-голямата част от научните проблеми не са обективно нови. Те вече са поставени от учените в различни формулировки и имат определени решения. Друго нещо е, че съществуващите решения са неефективни или водят до нежелани негативни последици.

Следователно първият етап на теоретичния анализ е изучаването и анализирането на научна и научно-популярна литература. Без такъв анализ има голяма вероятност получените резултати от изследването да повторят известните досега решения на проблема.

Когато започнете да анализирате научната литература, първо трябва да изберете необходимите източници. За да направите това, най-добре е да използвате систематичния каталог на библиографския отдел на научна библиотека.

Когато работите с всяка книга, внимателно прочетете съдържанието, изберете глави и параграфи, които са пряко свързани с проблема на изследването. От тези глави са изписани само онези фрагменти, които съдържат информация за методите за решаване на проблема и получените решения. Тези фрагменти се изписват изцяло или техните анотации са компилирани.

Най-важното условие за правилен анализ на научната литература е да се сравнят различни подходи за решаване на даден проблем, като се посочат силните и слабите страни на всяко от решенията, получени от авторите. След приключване на анализа на научните монографии е необходимо да се анализира научнопопулярната литература и преди всичко научнопопулярните списания. Често резултатите от най-новите изследвания се публикуват в научно-популярната литература.

На втория етап от теоретичния анализ проблемът се решава с помощта на методите на диалектическата логика и формулирането на хипотези. Оптималният начин е да се реши проблемът, като се използват всички горепосочени методи: системен анализ, методи за разрешаване на противоречия. Приложението на тези методи ще бъде разгледано във втората лекция.

На третия етап от теоретичния анализ се сравняват решенията на проблема, получени в процеса на анализ на научната литература, и хипотезите, получени по време на диалектическия анализ. В резултат на тази работа се изгражда теоретичен модел на целта на изследването за последващо практическо тестване.

4. Практическа проверка на теоретичния модел.Практическата проверка на теоретичен модел обикновено включва следните три групи операции.

1. Практическо тестване на теоретичния модел чрез експерименти и неговата корекция. Изследователят трябва да помни, че критерият за истина е практиката, а именно експерименталната проверка на получените теоретични положения.

Когато планирате експерименти, трябва да се придържате към следните правила: 1) максимално изключване от експеримента на фактори, които могат да попречат на неговото провеждане или да изкривят резултатите; 2) повторни експерименти; 3) сравнение на експерименталните резултати с резултатите в контролния опит, т.е. при липса на факта, чийто ефект се изследва, или при стандартни условия; 4) възможните негативни последици за участниците в експеримента трябва да бъдат предварително изчислени; 5) положителен резултат от експериментите е постигането на стабилни (възпроизводими) положителни резултати в повечето експерименти.

2. Социометрияе изследване на мнения различни хораза експерименталната система чрез разговори, въпросници, интервюта, методи за оценка и независими характеристики, тестове. Социометрията ви позволява да видите и оцените предимствата и недостатъците на една експериментална система през очите на много хора, както тези, които имат, така и тези, които нямат нищо общо с нейното създаване. Най-важното условие за социометрията е предварителното запознаване на участниците с експерименталния модел. Хората трябва да знаят за какво ще изразят мнението си.

За да подготвите въпроси за въпросник или интервю, можете да използвате следната схема:

– Как ви се струва изследваната система?
– Какви мислите са положителни аспектимодели?
– Какви мислите са отрицателни аспектимодели?
– Смятате ли, че трябва да се направят следните промени в системата (посочете кои) – Какви промени предлагате да направите в системата?

3. Математически анализ на резултатите от експерименти и социометриявключва конструиране на графики, диаграми, съставяне на уравнения, както и определяне на коефициенти на промени в полезни функции.

Графиките и диаграмите са изградени въз основа на общи правила. Коефициентът на изменение на всяка полезна функция на системата се изчислява като съотношение на количествения показател на полезната функция на системата преди въздействието към количествения показател на полезната функция след въздействието върху изследваната система.

Коефициентите на промени в полезните функции могат да бъдат изразени като проценти, получените цифрови стойности се умножават по 100%.

Математическата обработка на получените резултати ни позволява по-точно да определим ефективността на експерименталната система. 5. Изготвяне на изводи и предложения.

Този етап от изследването включва следните две части. 1. Констативна част. В тази част на изследването се правят обобщени изводи за всяка част от работата. Въз основа на теоретичен анализ на проблема, заключенията показват накратко получения теоретичен модел, неговите силни страни ислабости

. Въз основа на практическата част на работата се анализират резултатите от експериментите, посочват се елементите на корекция, въведени в теоретичния модел, и се финализира резултатът (целта) на изследването. Въз основа наматематическа обработка

анализират се резултатите от експериментите и социометрията, промяната в ефективността на функционирането на получената експериментална система в сравнение с общоприетите данни и отношението на хората към нея.

Трябва да се помни, че по време на процеса на изследване могат да се получат както отрицателни, така и положителни резултати.

Основно важна е аргументацията, която изследователят предлага, за да обясни получените резултати.При завършване на констатиращата част, изследователят оценява теоретичните и практическите резултати от изследването.

2. Прогнозна част.В тази част са формулирани предложения за по-нататъшно изследване на изследваната система. Изследователят прави кратка прогноза за развитието на изследването на системата, формулира проблемите, които могат да възникнат в нейната дейност, и изготвя кратък план за тяхното решаване. 6. Изготвяне на списък с използваната литература.(В Руската федерация за всеки тип публикация,

държавни стандарти

1. (GOST) библиографски описания. В чужбина издателите определят правилата на библиографските описания за всеки тип публикация.)Балтийско море. – Рига: Просвещение, 1987. – с. 34–37.
Посочени са страниците на публикацията, използвана в работата, но можете да посочите и общия брой страници в книгата. В този случай вместо стр. 34–37 се записва общият брой страници в книгата, например 205 стр.
Ако са посочени статии от научни списания или вестници, тогава формата за запис е както следва:

2. Петров А.Н.Природен резерват Морицала//Природата и ние. – 1989. – №7. – С. 32–41.

Нека формулираме някои изводи по отношение на тази част от лекцията. Препоръчително е студентите да се запознаят с технологията на научното изследване чрез поредица от обсъждания на отделните му етапи в час. В същото време е препоръчително да допълните разказа на учителя за характеристиките на всеки етап с писмени разсъждения (есета) на учениците по темата за значението на този етап за изследователския процес и неговите резултати. Препоръчително е есетата да се съставят по групи, след което да се прочетат и обсъдят, като на други групи се възлага задачата да опровергаят основните изводи от прочетеното есе.

Методика за запознаване на студентите с биологичните изследвания

Опитът в обучението на студенти по технология на научните изследвания ни позволява да предложим следния подход като един от възможните варианти на методи на обучение:

6–9 клас – изучаване на елементите изследователска дейност;

10–11 клас – холистично изучаване на научноизследователска технология.

Няма съмнение, че сред учениците от началното училище винаги ще има деца с високо интелектуално ниво, които ще могат да проведат цялостно биологично изследване до 7-9 клас, но такива деца са малко.

Обучение по анализ на научна и научно-популярна литература

В 6-8 клас се препоръчва да се обучават учениците как да работят с информация от научна и научно-популярна литература.

Има пет варианта за такава работа (според степента на сложност): 1) картотека (набор от анотации); 2) енциклопедична справка; 3) отчет; 4) абстрактно; 5) обзорен анализ.

Веднага трябва да се каже за количеството работа.е набор от карти, които накратко обобщават съдържанието на статия или книга. Обучението за съставяне на картотека трябва да започне с текстовете на учебника. Приблизителен анотационен план може да бъде следният: 1) заглавие на текста; 2) основни идеи на текста; 3) факти, аргументи и опит в подкрепа на основните идеи; 4) противоречия между аргументите; 5) проблеми (липса или липса на информация за нещо). Размерът на картата е не повече от половината от страница А4 (900 знака).

Енциклопедична справкае колекция от карти на избрана тема. Обемът на енциклопедичните препратки нараства всяка година.

Докладвайе текст, който съпоставя две или повече научни становища и резултати от изследвания по избрана тема. На първия етап от обучението е възможно да се съставят основни доклади въз основа на материали от енциклопедията или Интернет (това е по-скоро информационно съобщение, отколкото доклад).

Основната цел на доклада е да сравнява различни мнения и да търси възможни противоречия. Докладът не трябва да надвишава 3 страници.Резюме

се различава от доклада по това, че въз основа на сравнение на мненията на различни учени по избрана тема, авторът на резюмето формулира проблеми (противоречия) и излага хипотези за техните решения. Тази форма на работа се оценява по-високо от отчета. Обемът на резюмето е не повече от 5 страници.Обзорен анализ е резюме, което очертава основнотонаучни становища

, резултатите от изследванията по тази тема, направен е техният сравнителен анализ, формулирани са проблеми (противоречия) и са изложени хипотези.

Препоръчително е да ограничите обема на рецензионния анализ до 7–10 страници.

Обучение за формулиране на проблеми, решаването им и поставяне на хипотези

Този голям и доста сложен раздел ще разгледаме подробно във втората и третата лекция.

Обучение в наблюдения, измервания, експерименти

Това са традиционни елементи на биологичните изследвания. Обучението по методите на тези изследвания се извършва в рамките на програмните лабораторни и практически упражнения.

3. Ако измерването на параметрите на системата причинява значителни затруднения, тогава е препоръчително да смените системата, така че да няма нужда от измерване на тези параметри.

4. Точността на измерванията може да се подобри чрез сравняване на системата с един или повече стандарти, чиито параметри са известни.

Планиране на обучението по изследване в 8–11 клас

Планирането на изследването се отнася до специална поредица от творчески задачи за учениците, изпълнявайки които те създават описание на предложения план за изследване. Препоръчително е тази работа да започне още в 8 клас. IN гимназиятази работа трябва да бъде задължителен компонент от учебната дейност на учениците.

Ето няколко примера за такива задачи.

1. Направете план за изследване на състоянието на околната среда в околностите на вашето училище, като използвате като индикатори дървета, лишеи, видов състав и брой тревисти растения.

2. Според някои данни затлъстяването при хората е генетично заболяване, а не следствие от нерационален начин на живот.

Проектирайте проучване, за да определите истинските причини за затлъстяването.

3. Учените са установили, че работата на човешкото сърце не е достатъчна, за да изпомпва кръвта в тялото. Направете план за изследването, което учените трябва да извършат.

Препоръчително е планирането на изследването да се извършва в групи или двойки ученици. Тези форми, особено груповата, осигуряват оптимална организация на общуването на учениците.

На студентите може да бъде предложен следният алгоритъм за решаване на този проблем, който е само един от възможните алгоритми за планиране на изследването.

1. Определете целта на изследването: какъв резултат се очаква да бъде получен по време на процеса на изследване? Какъв е практическият смисъл на изследването?

2. Определете целите и методите на изследване - последователността на етапите на работа за постигане на целта.

3. Формулирайте проблема на изследването - трудност, която трябва да бъде премахната, липса или липса на информация за целта на изследването.

4. Формулирайте изследователска(и) хипотеза(и) – предположение за възможен начин за решаване на проблема.

5. Напишете кратко описание на информацията, която трябва да бъде получена от научната литература за изграждане на теоретичен модел на проблемната ситуация.

6. Напишете описание на наблюденията, експериментите и измерванията, които трябва да се извършат, за да се тества хипотезата(ите).

7. Какви ще бъдат изводите от резултатите от изследването?

Учените са установили, че само 10% от ДНК на човешката клетка редовно работи върху синтеза на протеини. Какви изследвания трябваше да проведат учените, за да стигнат до това заключение? Направете план за това.

Планираме проучване по следния алгоритъм.

1. Целта на изследването е да се определи обемът и съставът на редовно действащите гени спрямо общия обем на гените. Практическото значение на изследването е в много аспекти, например в разбирането кои гени работят интензивно и може би се износват по-бързо и как това се отразява на продължителността на човешкия живот. Друг вариант е да се опитаме да намерим механизъм за регулиране на работата на гените, особено за изключване на онези гени, чиято работа е нежелана на дадена възраст.

2. Цели на изследването:

1) анализ на научна литература: намерете информация за работата на гените в научната литература;

2) експериментални изследванияза определяне на генната експресия (ще се използват химични методи за определяне на протеини);

3) сравнение на резултатите от експерименталните изследвания с данните, налични в научната литература.

3. Изследователски проблем - необходимо е да се получи точна информация за интензивността на работа и състава на редовно работещите човешки гени през живота му.

4. Може да има много хипотези, но ние ще се ограничим до една: не всички гени работят редовно в човек, а само част от тях, осигурявайки синтеза на протеини, необходими за поддържане на нормални жизнени функции. Препоръчително е студентите да излагат много хипотези, но е препоръчително да планирате по-нататъшни стъпки от изследването въз основа на една хипотеза, на която студентите ще дадат предпочитание. Планирането на изследване на останалите хипотези може да се препоръча, както следва: домашна работаили задание за задълбочено изучаване на курса (диференциация).

5. От научната литература е необходимо да се получи следната информация: кои гени работят и колко интензивно, кои гени се включват само през определен период, кои работят постоянно. Сравнете информация от различни научни източници, формулирайте противоречията под формата на проблемни въпроси.

6. Експериментите включват определяне на синтезирани протеини в изолирани тъкани на човешкото тяло, като е желателно да се избират различни тъкани за последващо сравнение. Необходимо е да се определи кои протеини ще се синтезират. Освен това трябва да се вземат тъканни проби от хора на различна възраст, за да се оценят свързаните с възрастта промени в генната експресия.

7. Заключенията трябва да съдържат обобщения на резултатите от всеки етап от работата (задачата), сравнение на резултатите от експериментите и теоретичния модел, оценка на съответствието на резултатите с хипотезата и формулиране на перспективи за по-нататъшно изследвания.

Нека направим някои изводи от тази част на лекцията. В 6-7 клас учениците започват първоначалното си обучение по изследователска технология.

Подготовката на анотационни карти, енциклопедични справки, доклади и резюмета се планира от учителя въз основа на конкретното съдържание на темите и наличието на допълнителна литература. Аналитични прегледи е препоръчително да се попълват в гимназията. Практическата и лабораторната работа, експериментите и измерванията в класната стая и у дома ви позволяват да овладеете основните умения на изследователската практика.

Започвайки от 8 клас, е препоръчително да се включат задачи за планиране на биологични изследвания. Отначало като обобщаващи работи по две-три теми, така че учениците да имат възможност за избор. За целта на учениците се предлагат няколко теми. В 10–11 клас е препоръчително такива задачи да се включват в съдържанието на всяка тема както в клас, така и за домашна работа. Овладяването на планирането на научни изследвания от страна на студентите позволява на отделните студенти да преминат към реални научни изследвания с течение на времето. Този избор се прави от самите ученици и най-често се отнася до изследвания на екологични и екологични теми, както и до проблемите на начина на живот на децата и възрастните и влиянието му върху тяхното здраве.Последни творби

се извършват с помощта на въпросници, тестове и други социометрични методи.

Въпроси и задачи

1. Предложете теми и опишете методи за провеждане на дискусии със студентите върху специфични особености на научните изследвания.

2. Правилно ли е да се каже, че в спора се ражда истината? Някои учени твърдят, че в спора не се ражда истината, а само се идентифицират противоречията за търсене на истината. На кого да вярваме?

защо

3. Младият и амбициозен учен е твърдо решен, че до 30-годишна възраст просто трябва да получи Нобелова награда за откритието, което със сигурност ще направи. Възможно ли е да се планира подобно откритие предварително? Можете ли да ми кажете тайната на планирането?

Литература за допълнително четене

1. Алтшулер Г.С.Намерете идея – Новосибирск: Наука, 1986. – 209 с.

2. Бабански Ю.К.Интензификация на учебния процес // Биология в училище. – 1987. – No1.

3. – С. 3–6.Кларин М.В. Иновации в глобалната педагогика: обучение пооснова на изследването

, игри и дискусии. (Анализ на чуждия опит.) - Рига, NPC "Експеримент", 1995. - 176 с.
· Методи на биологията. Биологията използва различни методи за изследване. Описателният метод е традиционен, но е запазил своето значение. Основни методи на биологията:Наблюдение И описаниефакти и явления (описателен метод). Методът на наблюдение дава
· способността да се анализират и описват биологични явления. Описателният метод се основава на метода на наблюдението. За да се разбере същността на едно явление, е необходимо преди всичко да се събере и опише фактически материал. Например, използвайки метода на наблюдение, можете да изучавате сезонните промени в дивата природа. Наблюдението е изследване на обекти на живата природа в естествени условия на съществуване. Това е пряко наблюдение на поведението, заселването и размножаването на растенията и животните в природата. За тези цели се използват както традиционни инструменти за полеви изследвания (бинокли, видеокамери), така и сложно лабораторно оборудване (микроскопи, биохимични анализатори, различно измервателно оборудване).Сравнение
· , което дава възможност да се установят приликите и разликите между различни биологични структури и явления (сравнителен метод). Сравнете анатомичната структура, химичния състав, генната структура и други характеристики на организми с различни нива на сложност. В този случай се изучават не само живи организми, но и отдавна изчезнали, запазени като фосилизирани останки във вкаменелостите. (лат. experimentum - тест), по време на който се изследват биологични обекти и процеси при изкуствено създадени, точно контролирани условия (експериментален метод). Експерименталният метод е свързан с целенасоченото създаване на система и помага за изучаване на свойствата и явленията на живата природа. Експериментален метод (опит) - изследване на живи обекти в условия на екстремни фактори на околната среда - променена температура, светлина или влажност, повишено натоварване, токсичност или радиоактивност, променен начин или място на развитие (отстраняване или трансплантация на гени, клетки, органи и др.). ) . Експерименталният метод ни позволява да идентифицираме скрити свойства, границите на адаптивните (адаптивни) възможности на живите системи, степента на тяхната гъвкавост, надеждност и променливост.
Широко използван инструментални методи : електрография, радар и др.

· Моделиране – изграждане и изучаване на модели (диаграми, графики, описания) на процеси и явления, което се използва все по-широко с развитието на компютърните технологии. С помощта на метода на моделиране едно явление се изучава чрез неговия модел.
·Историческият метод е от универсално значение за всички клонове на биологията – изучаване на всички явления и процеси като етапи от еволюционното развитие на природата. Историческият метод разкрива еволюционни трансформации биологични видовеи техните общности. Това е един от най-важните методи, който служи като основа за разбиране на получените факти. Историческият метод изяснява закономерностите на появата и развитието на организмите, формирането на тяхната структура и функции.
· Палеонтологичен метод – изследване на изчезнали организми.
· Системен метод принадлежи към категорията на новите интердисциплинарни изследователски методи. Живите обекти се разглеждат като системи, тоест колекции от елементи с определени взаимоотношения.

· Биохимичен метод ви позволява да изолирате и изучавате вещества, които изграждат организмите, техните трансформации и ви позволява да идентифицирате наследствени метаболитни нарушения.
За изследване на структурата и функциите на клетките и тъканите се използват частни (специални) цитологични методи:
· Светлинна микроскопия - ви позволява да откриете ядрото и някои клетъчни органели - митохондрии, хлоропласти, апарат на Голджи, реснички и флагели.
· Електронна микроскопия – позволява ви да изучавате фината структура на органелите (напр.хлоропласти), тяхната ултраструктура,
· Центрофугиране - ви позволява избирателно да подчертавате и изучаватеклетъчни органели;
· Метод на клетъчна култура И тъканиизползвани за изследване на структурата и функциите на клетките.

2.

3.

Във въведението на изследователската работа се обосновава актуалността на избраната тема, определят се обектът, предметът на изследването и основните проблеми, формулират се целта и съдържанието на задачите и се определя новостта на изследването (ако има такова). докладвани.

Тази глава определя методите на изследване и обосновава теоретичното и практическото значение (ако има практическа част) на работата.

Структура на въведението на научна работа:

4. Историческа обосновка на проблема на изследването

5. Основната част от изследователската работа
Търсене необходимата информация, знания за провеждане на изследвания.
Избор на идеи и варианти, тяхната обосновка и анализ.
Подбор на материал и методи за провеждане на изследване.
Избор на оборудване и организиране на работно място за изследване (ако има опит).
Описание на етапите на изследването.
Предпазни мерки при извършване на работа (ако това е опит).

6. Заключение
(кратки заключения въз основа на резултатите от изследователската работа, оценка на пълнотата на решението на поставените задачи)
В него последователно се представят получените резултати, определя се връзката им с общата цел и конкретните задачи, формулирани във въведението, и се дава самооценка на свършената работа. В някои случаи е възможно да се посочат начини за продължаване на изследването на дадена тема, както и конкретни задачи за решаване.

7.
След заключението е обичайно да се постави списък на литературата, използвана в изследователската работа. Всеки включен в него източник трябва да бъде отразен в обяснителна бележка. Работа, която реално не е използвана, не трябва да се включва в този списък.

8.
(диаграми, графики, диаграми, снимки, таблици, карти).
Помощни или допълнителни материали, които затрупват основната част от работата, се поставят в приложенията. Всяка кандидатура трябва да започва на нов лист (страница) с надпис „Приложение“ в горния десен ъгъл и да има тематично заглавие. Ако в работата има повече от едно приложение, те се номерират с арабски цифри (без знака №) и т.н. Номерацията на страниците, на които са дадени приложенията, трябва да бъде непрекъсната и да продължава общата номерация на основния текст. Връзката му с приложенията се осъществява чрез връзки, които се използват с думата „виж“ (виж), оградена заедно с кода в скоби.
Ако стриктно спазвате плана за изследване, работата ще отговаря на всички стандарти и изисквания.

Текуща страница: 1 (книгата има общо 27 страници) [наличен пасаж за четене: 18 страници]

А. А. Каменски, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник
Биология. Обща биология 10–11 клас

Легенда:

– задачи, насочени към развиване на умение за работа с информация, представена в различни форми;

– задачи, насочени към развиване на комуникационни умения;

– задачи, насочени към развиване на общи мисловни умения и способности, способността за самостоятелно планиране на начини за решаване на конкретни проблеми.

Въведение

Започвате да изучавате училищния курс „Обща биология“. Това е условното наименование на част от училищен курс по биология, чиято задача е да изучава общите свойства на живите същества, законите на неговото съществуване и развитие. Отразяване дивата природаи хората като част от нея, биологията става все по-важна в научния и технологичен прогрес, превръщайки се в продуктивна сила. Биологията създава нова технология – биологична, която трябва да стане основата на едно ново индустриално общество. Биологичните знания трябва да допринасят за формирането на биологично мислене и екологична култура във всеки член на обществото, без което по-нататъшно развитиеневъзможно за човешката цивилизация.

§ 1. Кратка история на развитието на биологията

1. Какво изучава биологията?

2. Какви биологични науки познавате?

3. Какви учени-биологи познавате?

Биологията като наука.Знаете добре, че биологията е наука за живота. В момента тя представлява съвкупността от науки за живата природа. Биологията изучава всички прояви на живота: структурата, функциите, развитието и произхода на живите организми, техните взаимоотношения в природните общности с околната среда и с други живи организми.

Откакто човек започна да осъзнава разликата си от животинския свят, той започна да изучава света около себе си. Отначало животът му зависеше от това. На първобитните хорабеше необходимо да се знае кои живи организми могат да се ядат, да се използват като лекарство, за направата на дрехи и жилища и кои от тях са отровни или опасни.

С развитието на цивилизацията човекът можеше да си позволи лукса да се занимава с наука с образователна цел.

Изследванията на културата на древните народи показват, че те са имали обширни познания за растенията и животните и са ги използвали широко в ежедневието.

Чарлз Дарвин (1809–1882)

Съвременната биология е комплексна наука, която се характеризира с взаимното проникване на идеи и методи на различни биологични дисциплини, както и на други науки - преди всичко физика, химия и математика.

Основни насоки на развитие на съвременната биология.В момента в биологията могат грубо да се разграничат три направления.

Първо, това класическа биология. Тя е представена от естествени учени, които изучават разнообразието на живата природа. Те обективно наблюдават и анализират всичко, което се случва в живата природа, изучават живите организми и ги класифицират. Погрешно е да се смята, че в класическата биология всички открития вече са направени. През втората половина на 20в. бяха описани не само много нови видове, но също така бяха открити големи таксони, до царства (Pogonophora) и дори суперцарства (Archebacteria или Archaea). Тези открития принудиха учените да погледнат по нов начин върху цялата история на развитието на живата природа. За истинските естествени учени природата е собствена ценност. Всяко кътче на нашата планета е уникално за тях. Ето защо те винаги са сред тези, които усещат остро опасността за заобикалящата ни природа и активно се застъпват за нейното опазване.

Второто направление е еволюционна биология. През 19 век автор на теорията за естествения подбор Чарлз Дарвинзапочва като обикновен натуралист: събира, наблюдава, описва, пътува, разкривайки тайните на живата природа. Но основният резултат от работата му, която го направи известен учен, беше теорията, която обяснява органичното разнообразие.

В момента изучаването на еволюцията на живите организми продължава активно. Синтезът на генетиката и еволюционната теория доведе до създаването на т.нар синтетична теория на еволюцията.Но дори и сега все още има много неразрешени въпроси, отговорите на които учените еволюционисти търсят.

Създаден в началото на 20 век. нашият изключителен биолог Александър Иванович ОпаринПървата научна теория за произхода на живота е чисто теоретична. В момента активно се провеждат експериментални изследвания на този проблем и благодарение на използването на напреднала физика, химични методиВече са направени важни открития и могат да се очакват нови интересни резултати.

Александър Иванович Опарин (1894–1980)

Новите открития направиха възможно допълването на теорията за антропогенезата. Но преходът от животинския свят към хората все още остава една от най-големите мистерии на биологията.

Трето направление - физическа и химична биология, изучаване на структурата на живите обекти с помощта на съвременни физични и химични методи. Това е бързо развиваща се област на биологията, важна както теоретично, така и практически. С увереност може да се каже, че ни очакват нови открития във физическата и химическата биология, които ще ни позволят да разрешим много проблеми, пред които е изправено човечеството.

Развитие на биологията като наука.Съвременната биология има своите корени в древността и се свързва с развитието на цивилизацията в средиземноморските страни. Знаем имената на много изключителни учени, допринесли за развитието на биологията. Нека назовем само няколко от тях.

Хипократ(460 г. - ок. 370 г. пр. н. е.) дава първото относително подробно описаниеустройство на човека и животните, посочи ролята на околната среда и наследствеността за появата на болестите. Той се смята за основател на медицината.

Аристотел(384–322 г. пр. н. е.) разделени света около насв четири царства: неодушевения свят на земята, водата и въздуха; свят на растенията; света на животните и света на хората. Той описва много животни и полага основите на таксономията. Четирите биологични трактата, които той е написал, съдържат почти цялата информация за животните, известни по онова време. Заслугите на Аристотел са толкова големи, че той се смята за основател на зоологията.

Теофраст(372–287 г. пр. н. е.) изучава растенията. Той описва повече от 500 вида растения, предоставя информация за структурата и размножаването на много от тях и въвежда в употреба много ботанически термини. Смятан е за основател на ботаниката.

Гай Плиний Стари(23–79) събира известната дотогава информация за живите организми и написва 37 тома от Енциклопедията по естествена история. Почти до Средновековието тази енциклопедия е основният източник на знания за природата.

Клавдий Галенв техните научни изследванияизползва широко дисекции на бозайници. Той е първият, който прави сравнително анатомично описание на човека и маймуната. Изследвани централни и периферни нервна система. Историците на науката го смятат за последния велик биолог на древността.

Клавдий Гален (ок. 130 – ок. 200)

През Средновековието доминиращата идеология е религията. Подобно на други науки, биологията през този период все още не се е оформила като самостоятелна област и е съществувала в общия поток от религиозни и философски възгледи. И въпреки че натрупването на знания за живите организми продължава, за биология като наука в този период може да се говори само условно.

Ренесансът е преход от културата на Средновековието към културата на Новото време. Радикалните социално-икономически трансформации от онова време са придружени от нови открития в науката.

Най-известният учен от онази епоха Леонардо да Винчи(1452–1519) има известен принос за развитието на биологията.

Той изучава полета на птиците, описва много растения, методите за свързване на костите в ставите, дейността на сърцето и зрителната функция на окото, приликата на човешки и животински кости.

През втората половина на 15в. природонаучните знания започват да се развиват бързо. Това беше улеснено от географски открития, които направиха възможно значително разширяване на информацията за животни и растения. Бързото натрупване на научни знания за живите организми доведе до разделянето на биологията на отделни науки.

През XVI–XVII век. Ботаниката и зоологията започват да се развиват бързо.

Изобретяването на микроскопа (началото на 17 век) дава възможност за изучаване на микроскопичната структура на растенията и животните. Открити са микроскопично малки живи организми, бактерии и протозои, невидими с просто око.

Има голям принос за развитието на биологията Карл Линей,предложи система за класифициране на животни и растения.

Карл Максимович Баер(1792–1876) в своите трудове формулира основните положения на теорията хомоложни органии законът за ембрионалното сходство, който поставя научните основи на ембриологията.

Карл Линей (1707–1778)

Жан Батист Ламарк (1774–1829)

През 1808 г. в работата „Философия на зоологията“ Жан Батист Ламаркповдигна въпроса за причините и механизмите на еволюционните трансформации и очерта първата теория на еволюцията.

Клетъчната теория изигра огромна роля в развитието на биологията, която научно потвърди единството на живия свят и послужи като една от предпоставките за появата на теорията за еволюцията Чарлз Дарвин.Зоологът се счита за автор на клетъчната теория Теодора Шван(1818–1882) и ботаника Матиас Якоб Шлейден (1804–1881).

Въз основа на многобройни наблюдения Чарлз Дарвин публикува основната си работа през 1859 г. „За произхода на видовете чрез естествен подбор или запазването на предпочитаните породи в борбата за живот“, в която формулира основните принципи на теорията на еволюцията, предложени механизми на еволюция и начини за еволюционни трансформации на организмите.

През 19 век благодарение на произведенията Луи Пастьор (1822–1895), Робърт Кох (1843–1910), Иля Илич МечниковМикробиологията се оформя като самостоятелна наука.

20-ти век започва с преоткриването на законите Грегор Мендел,което поставя началото на развитието на генетиката като наука.

През 40-50-те години на ХХ век. В биологията започват широко да се използват идеи и методи на физиката, химията, математиката, кибернетиката и други науки, а микроорганизмите се използват като обект на изследване. В резултат на това възникват и бързо се развиват като самостоятелни науки биофизиката, биохимията, молекулярната биология, радиационната биология и др. Изследванията в космоса допринасят за възникването и развитието на космическата биология.

През 20 век се появи направление на приложните изследвания - биотехнология. Тази посока несъмнено ще се развива бързо през 21 век. Ще научите повече за тази посока на развитие на биологията, когато изучавате главата „Основи на селекцията и биотехнологията“.

Иля Илич Мечников (1845–1916)

Грегор Мендел (1822–1884)

В момента биологичните знания се използват във всички сфери на човешката дейност: в промишлеността и селско стопанство, медицина и енергетика.

Изключително важноимат екологични проучвания. Най-накрая започнахме да осъзнаваме, че крехкият баланс, който съществува на нашата малка планета, може лесно да бъде разрушен. Човечеството е изправено пред монументална задача – запазване на биосферата, за да се поддържат условията за съществуване и развитие на цивилизацията. Невъзможно е да се реши без биологични познания и специални изследвания. Така понастоящем биологията се превърна в реална производителна сила и рационална научна основа за връзката между човека и природата.

Класическа биология. Еволюционна биология. Физико-химична биология.

1. Какви посоки в развитието на биологията можете да подчертаете?

2. Кои велики учени от древността имат значителен принос за развитието на биологичното познание?

3. Защо през Средновековието може да се говори само условно за биология като наука?

4. Защо съвременната биология се смята за комплексна наука?

5. Каква е ролята на биологията в съвременното общество?

Подгответе съобщение по една от следните теми:

1. Ролята на биологията в съвременното общество.

2. Ролята на биологията в космическите изследвания.

3. Ролята на биологичните изследвания в съвременната медицина.

4. Ролята на изключителни биолози - наши сънародници в развитието на световната биология.

Колко са се променили възгледите на учените за разнообразието на живите същества може да се демонстрира чрез примера на разделянето на живите организми на царства.

През 40-те години на 20 век всички живи организми са разделени на две царства: растения и животни. Царството на растенията също включваше бактерии и гъбички. По-късно по-подробно изследване на организмите доведе до идентифицирането на четири царства: прокариоти (бактерии), гъби, растения и животни. Тази система е дадена в училищната биология.

През 1959 г. беше предложено светът на живите организми да бъде разделен на пет царства: прокариоти, протисти (протозои), гъби, растения и животни.

Тази система често се цитира в биологичната (особено преводната) литература.

Други системи са разработени и продължават да се развиват, включително 20 или повече кралства. Например, предложено е да се разграничат три суперцарства: Прокариоти, Археи (Archaebacteria) и Еукариоти. Всяко суперкралство включва няколко кралства.

§ 2. Методи на изследване в биологията

1. По какво науката се различава от религията и изкуството?

2. Каква е основната цел на науката?

3. Какви методи на изследване, използвани в биологията, познавате?

Науката като сфера на човешката дейност.Науката е една от сферите на човешката дейност, чиято цел е изучаването и познаването на околния свят. За научно познаниенеобходимо е да се изберат определени обекти на изследване, проблеми и методи за изучаването им. Всяка наука има свои собствени методи на изследване. Въпреки това, независимо какви методи се използват, най-важният принцип за всеки учен винаги остава: „Не приемайте нищо за даденост“. Основната задача на науката е да изгради система от надеждни знания, базирани на факти и обобщения, които могат да бъдат потвърдени или опровергани. Научните знания постоянно се поставят под въпрос и се приемат само когато има достатъчно доказателства. Научен факт (гръцки factum - направено) е само този, който може да бъде възпроизведен и потвърден.

Научен метод (гръцки methodos - път на изследване) е набор от техники и операции, използвани при изграждането на система от научни знания.

Цялата история на развитието на биологията ясно показва, че тя се определя от развитието и прилагането на нови методи на изследване. Основните методи на изследване, използвани в биологични науки, са описателен, сравнителен, историческиИ експериментален.

Описателен метод.Той е бил широко използван от древни учени, които са се занимавали със събиране на фактически материали и тяхното описание. Основава се на наблюдение. Почти до 18 век. биолозите се занимават главно с описанието на животните и растенията и правят опити първоначално да систематизират натрупания материал. Но описателният метод не е загубил значението си днес. Например, той се използва при откриването на нови видове или изследването на използването на клетки съвременни методиизследвания.

Сравнителен метод.Той дава възможност да се идентифицират приликите и разликите между организмите и техните части и започва да се използва през 17 век. Използването на сравнителния метод позволи да се получат необходимите данни за систематизиране на растения и животни. През 19 век тя е използвана в развитието на клетъчната теория и обосноваването на теорията за еволюцията, както и в преструктурирането на редица биологични науки въз основа на тази теория. Днес сравнителният метод се използва широко и в различни биологични науки. Въпреки това, ако в биологията се използват само описателни и сравнителни методи, тогава тя ще остане в рамките на една констатираща наука.

Исторически метод.Този метод помага да се разберат получените факти и да се сравнят с предварително известни резултати. Той става широко използван през втората половина на 19 век. благодарение на трудовете на Чарлз Дарвин, който с негова помощ научно обосновава закономерностите на появата и развитието на организмите, формирането на техните структури и функции във времето и пространството. Използването на историческия метод направи възможно превръщането на биологията от описателна наука в наука, която обяснява как са възникнали различни живи системи и как те функционират.

Експериментален метод.С името се свързва приложението на експерименталния метод в биологията Уилям Харвикойто го използва в своите изследвания за изследване на кръвообращението. Но започна да се използва широко в биологията едва с началото на XIXв., предимно в изследването на физиологичните процеси. Експерименталният метод ви позволява да изучавате конкретен феномен на живота чрез опит.

Голям принос за установяването на експерименталния метод в биологията има Г. Мендел, който, изучавайки наследствеността и изменчивостта на организмите, пръв използва експеримента не само за получаване на данни за изучаваните явления, но и за тествайте хипотезата, формулирана въз основа на получените резултати. Работата на Г. Мендел се превърна в класически пример за методологията на експерименталната наука.

Уилям Харви (1578–1657)

През 20 век експерименталният метод става водещ в биологията. Това стана възможно благодарение на появата на нови инструменти за биологични изследвания (електронен микроскоп, томограф и др.) И използването на методи на физиката и химията в биологията.

В момента те се използват широко в биологични експерименти. различни видовемикроскопия, включително електронна микроскопия с техниката на ултратънки срезове, биохимични методи, различни методи за култивиране и прижизнено наблюдение на клетъчни култури, тъкани и органи, метод на белязани атоми, рентгенов дифракционен анализ, ултрацентрофугиране, хроматография и др. неслучайно през втората половина на 20в. в биологията се е развило цяло направление – сътворението най-новите устройстваи разработване на изследователски методи.

В биологичните изследвания те се използват все повече моделиране,което се счита най-висока формаексперимент. По този начин се извършва активна работа по компютърно моделиране на най-важните биологични процеси, основните насоки на еволюцията, развитието на екосистемите или дори цялата биосфера (например в случай на глобален климат или промени, причинени от човека).

Експерименталният метод, съчетан със системно-структурен подход, радикално трансформира биологията, разшири познавателните й възможности и отвори нови пътища за използване на биологичното знание във всички сфери на човешката дейност.

Научен факт. Научен метод. Методи на изследване: описателен, сравнителен, исторически, експериментален.

1. Каква е основната цел и задача на науката?

2. Защо може да се твърди, че развитието на биологията се определя от развитието и прилагането на нови научни методиизследване?

3. Какво е значението на описателните и сравнителните методи за развитието на биологията?

4. Каква е същността на историческия метод?

5. Защо експерименталният метод получава най-голямо разпространение през 20 век?

Предложете методи за изследване, които ще използвате, когато изучавате антропогенното въздействие върху всяка екосистема (язовир, гора, парк и др.).

Предложете няколко от вашите възможности за развитие на биологията през 21 век.

Кои болести, според вас, ще бъдат победени от човечеството преди всичко с методите на молекулярната биология, имунологията и генетиката.

Научното изследване обикновено се състои от няколко етапа (фиг. 1). Въз основа на събирането на факти се формулира проблем. За да го решат, те предложиха хипотези (от гръцката хипотеза - предположение). Всяка хипотеза се проверява експериментално в процеса на получаване на нови факти. Ако получените факти противоречат на хипотезата, тогава тя се отхвърля. Ако една хипотеза е в съответствие с фактите и позволява да се направят правилни прогнози, тогава тя може да стане теория (от гръцки theoria - изучавам). Но дори една правилна теория може да бъде преразгледана и усъвършенствана с натрупването на нови факти. Ярък примерслужи като теория на еволюцията.

Някои теории включват установяване на връзки между различни явления. това правилаИ закони.

Може да има изключения от правилата, но законите винаги важат. Например законът за запазване на енергията е валиден както за живата, така и за неживата природа.

ориз. 1. Основни етапи на научното изследване

След като изучите фигура 1, предложете план за провеждане на собствено малко биологично изследване.

§ 3. Същността на живота и свойствата на живите същества

1. Какво е животът?

2. Какво се счита за структурна и функционална единица на живите същества?

3. Какви свойства на живите същества познавате?

Същността на живота. Вече знаете, че биологията е наука за живота. Но какво е животът?

Класическата дефиниция на немския философ Фридрих Енгелс: „Животът е начин на съществуване на белтъчните тела, чиято същност е постоянният обмен на вещества със заобикалящата ги външна природа и с прекратяването на този метаболизъм престава и животът. , което води до разграждане на протеина” - отразява нивото на биологичните познания от втората половина на 19 век

През 20 век Правени са многобройни опити за дефиниране на живота, което отразява сложността на този процес.

Всички дефиниции съдържаха следните постулати, отразяващи същността на живота:

– животът е особена форма на движение на материята;

– животът е метаболизма и енергията в тялото;

– животът е жизненоважна дейност в тялото;

– животът е самовъзпроизвеждане на организмите, което се осигурява от предаването на генетична информация от поколение на поколение.

Животът е по-висша форма на движение на материята в сравнение с физическите и химичните форми на нейното съществуване.

В най-общ смисъл животможе да се определи като активен, с изразходване на енергия, получена отвън, поддържане и самовъзпроизвеждане на специфични структури, състоящи се от биополимери - протеини и нуклеинови киселини.

Нито нуклеиновите киселини, нито протеините сами по себе си са субстратът на живота. Те стават субстрат на живота само когато се намират и функционират в клетките. Извън клетките това са химични съединения.

Според дефиницията на руския биолог В. М. Волкенштейн, „съществуващите на Земята живи тела са отворени, саморегулиращи се и самовъзпроизвеждащи се системи, изградени от биополимери – протеини и нуклеинови киселини“.

Свойства на живите същества. Живите същества се характеризират с редица общи свойства. Нека ги изброим.

1. Единство на химичния състав.Живите същества са образувани от същите химични елементи като неживите обекти, но в живите същества 90% от масата се отчита от четири елемента: C, O, N, H, които участват в образуването на сложни органични молекули като като протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди.

2. Единство на структурната организация.Клетката е единна структурна и функционална единица, както и единица на развитие на почти всички живи организми на Земята. Вирусите са изключение, но дори те проявяват живи свойства само когато са в клетка. Извън клетката живот няма.

3. Откритост.Всички живи организми са отворени системи, системи, които са стабилни само при условие на непрекъснато снабдяване с енергия и материя от околната среда.

4. Метаболизъм и енергия.Всички живи организми са способни да обменят вещества с околната среда. Метаболизмът се осъществява в резултат на два взаимосвързани процеса: синтез органична материяв тялото (поради външни източници на енергия - светлина и храна) и процеса на разграждане на сложни органични вещества с освобождаване на енергия, която след това се изразходва от тялото.

Метаболизмът осигурява постоянството на химичния състав при непрекъснато променящи се условия на околната среда.

5. Самовъзпроизвеждане (възпроизвеждане).Способността за самовъзпроизвеждане е най-важното свойство на всички живи организми. Тя се основава на информация за структурата и функциите на всеки жив организъм, съдържаща се в нуклеинови киселинии осигуряване на спецификата на структурата и дейността на живите същества.

6. Саморегулация.Всеки жив организъм е изложен на непрекъснато променящи се условия на околната среда. В същото време са необходими определени условия, за да протичат жизненоважни процеси в клетките. Благодарение на механизмите на саморегулация се поддържа относителното постоянство на вътрешната среда на тялото, т.е. поддържа се постоянството на химичния състав и интензивността на физиологичните процеси, с други думи, поддържа се хомеостазата (от гръцки homoios - идентичен и stasis - състояние).

7. Развитие и растеж.В процеса на индивидуалното развитие (онтогенезата) постепенно и последователно се проявяват индивидуалните свойства на организма и се осъществява неговият растеж. Освен това всички живи системи се развиват - те се променят по време на историческо развитие(филогенеза).

8. раздразнителност.Всеки жив организъм е способен избирателно да реагира на външни и вътрешни влияния.

9. Наследственост и изменчивост.Приемствеността на поколенията се осигурява от наследствеността. Потомците не са копия на своите родители поради способността на наследствената информация да се променя - изменчивост.

Някои от изброените по-горе свойства може да са присъщи и на неживата природа. Например кристалите в наситен солен разтвор могат да „растат“. Този растеж обаче няма онези качествени и количествени параметри, които са присъщи на растежа на живите същества.

Горящата свещ също се характеризира с метаболитни процеси и преобразуване на енергия, но не е способна на саморегулация и самовъзпроизвеждане.

Следователно всички имоти, изброени по-горе, в техните съвкупностхарактерни само за живите организми.

живот. Отворена система.

1. Защо е много трудно да се дефинира понятието „живот”?

2. Каква е разликата? химическа организацияживи организми от неодушевени предмети?

3. Защо живите организми се наричат ​​отворени системи?

4. Как метаболитните процеси се различават фундаментално между живите организми и неживата природа?

5. Каква е ролята на изменчивостта и наследствеността в развитието на живота на нашата планета?

Сравнете същността на процесите на растеж, размножаване и метаболизъм в неживата природа и в живите организми.

Дайте примери за свойства, характерни за живия организъм, които могат да се наблюдават и при неодушевени предмети.

Организъм(от латински organizo - подреждам) е индивид, индивид (от латински individuus - неделим), независимо взаимодействащ с местообитанието си. Терминът „организъм“ е лесен за разбиране, но почти невъзможен за ясно дефиниране. Един организъм може да се състои от една клетка или може да бъде многоклетъчен. Различните колониални организми могат да се състоят от хомогенни организми, например Volvox, или да представляват комплекс от силно диференцирани индивиди, които съставляват едно цяло, например португалски военен човек, колониален coelenterate. Понякога дори отделени един от друг индивиди образуват групи, които се различават по определени индивидуални свойства, например при пчелите, подобно на други социални насекоми, семейството има редица свойства на организма.