Използването на междувидови трофични връзки между видовете, установени в биоценози (хищник-плячка), за контрол на броя на вредителите и патогените на болестите по растенията. Така че, за да се борим успешно със злонамерения плевел метла (Orobanche) ... Екологичен речник

Използването на организми и техните метаболитни продукти (или техни синтетични аналози) за контрол на гъстотата на популацията на насекоми вредители, плевели и гъбички, които причиняват заболявания на селскостопанските растения Речник на бизнес термините. ... ... Речник на бизнес термините

Биологични методи за коригиране на суицидната активност- Различни лекарствени и нелекарствени видове биологична терапия, пряко насочени към корекция и превенция на суицидната активност. Към най-разпространените психофармакологични средства, приложими в 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 aiskinamasis žodynas

Методи на качествата. откриване и количество. 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 нарушите това ...... Химическа енциклопедия

Статиивектори, базирани на наноматериалигенно инженерствоДНК ДНК микрочип доставка на генолигонуклеотидплазмидполимеразна верижна реакцияРНК (Източник: „Речникът на основните нанотехнологични термини RUSNANO“) … 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 методи за отделяне на водата от нежелани примеси и елементи. Има няколко метода за почистване и всички те са включени в три групи методи: механични физикохимични биологични Най-евтините механични ... ... Wikipedia

Въз основа на използването на промени в организмите и техните метаболитни продукти, възникващи под въздействието на повишени концентрации на хим. елементи, характерни за мненията. В зависимост от това какъв вид промени се използват, те ... ... Геологическа 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 психичното здраве на Московския ... Издател: Обществено-политическа мисъл, Продуцент: 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 на творческите способности на учениците в уроците по биология

с използването на елементи от теорията за решаване на изобретателски проблеми (TRIZ)

Със съжаление се налага да констатираме, че въпреки продължаващата реформа на съдържанието на училищното образование, в часовете по биология преобладава информационно-репродуктивното обучение. Подобен подход не отговаря на изискванията на съвременното общество, където на преден план излиза не толкова енциклопедичността на знанието, колкото способността да се получава информация, да се трансформира и творчески да се използва за изследователска или практическа дейност.
През втората половина на миналия век Г.С. Алтшулер разработва теорията за решаване на изобретателски проблеми (TRIZ). В примитивна интерпретация TRIZ е набор от алгоритми за формулиране и решаване на творчески проблеми. Елементите на TRIZ могат да се използват като много ефективен инструмент за развиване на творческото мислене на учениците при преподаването им 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 лабораторни упражнения, в курса бяха включени биологични проблеми - творчески задачи, които бяха съставени както от самия автор, така и от колегите му. В допълнение към това са създадени комплекти от творчески работи по биология с изследователско, експертно, проектно и прогностично съдържание, които се използват и в класната стая и като домашна работа.
Предложените осем лекции са сбит курс на основните видове учебни дейности на учениците и методическата подкрепа на учителя, насочени към запознаване на колегите с TRIZ подхода в обучението по биология в училище.

Учебна програма на курса

номер на вестник	Учебен материал
	Лекция 1. Структура и съдържание на биологичните изследвания
	Лекция 2Биологични проблеми и методи за тяхното решаване
	Лекция 3Проблематизиране на биологични понятия Тест №1 (Краен срок - 25 ноември 2006 г.)
	Лекция 4Експерт работи по биология
	Лекция 5Дизайнерска работа по биология Тест No2 (срок - до 25 декември 2006 г.)
	Лекция 6Въведение в технологията на научните открития
	Лекция 7Творческа биография на учен
	Лекция 8Методика за организиране на образователни дейности на учениците за ефективно развитие на творческите способности
Финална работа. Окончателната работа, придружена от удостоверения от образователната институция (актове за изпълнение), трябва да бъде изпратена до Педагогическия университет не по-късно от 28 февруари 2007 г.

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 в ежедневния човешки живот? Колкото и да е странно, нашите ученици могат да разкажат много от теорията на науката: дават примери за закономерности и закони, теории и методи на познание, но по някаква причина този въпрос често ги затруднява. Но ковчегът се отваря много просто - всичко, което ни заобикаля в класната 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. Приготвяйки се за училище сутрин, използваме сапун, приготвяме 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 родителите като прости истини, може да се каже аксиоми. От детството свикваме да ги следваме, без да мислим за тяхната коректност.

Възниква първият въпрос: правилно ли е всичко в нашите методи на преподаване на предмети, ако като цяло студентите познават теоретичните закони доста добре, но искането теоретично да обосноват собствените си практически действия често ги обърква? Например, децата едва ли ще могат да отговорят на въпроса: какви закони на физиката трябва да знаете, за да инсталирате контакт? Или какви правила на биологията трябва да имате предвид, когато се грижите за стайни растения? Или какви правила налагат 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 конкретни практически проблеми, за които няма отговори или наличните отговори по това време не позволяват получаването на високи практически резултати в пълна степен.

Вземете 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. Но постоянните през вековете колебания в добивите показаха ясно, че комбинацията от минерални и органични

Някои торове се подчиняват на определени правила и зависят не само от почвата, но и от отглежданите култури. И едва в края на XIX - началото на XX век. агрохимията постепенно се превръща в самостоятелна наука и разкрива моделите на събиране и прилагане на торове в полетата.

Така първата специфична черта на научното изследване е, че въпроси, на които учените търсят отговор, възникват в реалната практика. Такива въпроси се наричат проблеми. Проблемът е въпрос, за който изобщо няма отговор или наличните отговори не са конкретни, което гарантира ефективността на практиката. Проблемите са постоянни спътници на живота ни, големи или малки, сложни или не толкова, но те винаги са там, където 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 мнозина изглеждат прости и разбираеми. Прост пример от произведенията на Н. Коперник. Всеки знае, че Слънцето изгрява на изток и залязва на запад. В началото на XVI век. почти никой не се съмняваше, че Слънцето се върти около Земята, защото всички виждаха движението на Слънцето, 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 проверяваме добре известните истини?

Нека се върнем към примера с прилагането на торове в нивите. 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 минерални и органични торове доста ефективно, но възниква въпросът дали тези практически решения са най-добрите?

И тук стигаме до втората особеност на научното изследване: резултатите от научните изследвания не могат да бъдат от естеството на абсолютна истина, тъй като те винаги са ограничени от методите на познание и интелектуалните възможности на изследователите и следователно изискват периодична повторна проверка. Това означава, че всяка истина, дори и най-привидно непоклатимата, трябва да бъде поставяна под въпрос и проверявана от време на време. Появяват се нови изследователски методи, чието прилагане често води до значителни уточнения в съдържанието на истините, а понякога и до пълна замяна на стари истини с нови.

Често можете да чуете млади хора скептично да казват, че няма достатъчно перспективи в науката: всички или почти всички големи открития вече са направени и няма смисъл да прекарвате години или дори цял живот в малки подробности. Между другото, по всяко време повечето от младежите бяха скептични относно научната кариера и само малцина „започнаха всичко отначало“, проверявайки отново това, което се смяташе за непоклатима истина.

Винаги трябва да се помни, 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 на появата на нови методи за познание и учени с изключителна интелигентност. Какво знаехме за клетъчната структура на организмите преди появата на микроскопа? По този въпрос нямаше нищо друго освен хипотези. Изобретяването на микроскопа доведе до революционни открития в областта на структурата и жизнената дейност на клетките и тъканите, появата на нови науки - цитология, ембриология, хистология.

Като цяло учените бяха доволни от физическата картина на света, оформена в стройната система на механиката на И. Нютон, и изведнъж, както 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 ревизия на цялата физическа картина на света, която доскоро изглеждаше проста, разбираема и като цяло непротиворечива на учените.

Третата особеност на научното изследване е необходимостта от постоянно самообразование с цел изучаване на информация по всички въпроси, свързани с областта на обучение. Вероятно в нито една 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 научна картотека, която се попълва през годините и е най-ценният инструмент за научно познание. Нищо чудно, че казват, че този, който притежава информацията, притежава истината. Защо картотеката е толкова важна в научната дейност? Защото определя полето на известната информация и ясно маркира границата, отвъд която започва неизвестното.

През 1919 г. одеският счетоводител И. Губерман, с помощта на елементарна алгебра, излезе с практически същите разпоредби на специалната теория на относителността като А. Айнщайн. Представете си неговата изненада и огорчение, когато научи, че тези позиции вече са открити. Отделянето от информация за най-новите изследвания свежда научната дейност до нищо.

Четвъртата особеност на науката е в търсенето и изпробването на всички възможни пътища, водещи 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 мислил ли е за въпроса: защо всъщност интересни хипотези идват на ум, като правило, учените, участващи в изследвания? Защо тези хипотези не ни хрумват? Защо сме по-лоши? Ето, например, „бащата на руската авиация“ Можайски, някак си ходейки под дъжда, обърна внимание на това как водата, изтичаща от дренажна тръба, тече около тухла. Гледайки позицията на тухлата, той излезе с идеята за формата на крило на самолет. Друг пример: според някои историци на науката, химикът Кекуле мечтаел за формата на бензенов пръстен. Може би ще мечтаем или ще измислим нещо като Можайски, ако ходим по-често в дъжда?

Нито едното, нито другото. Само този, който е потопен в информация по дадена тема, може да види 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 ума си варианти за различни последователности за решаване на проблема. В противен случай нищо няма да се случи.

Можете да го наричате по различни начини: прозрение, прозрение, шесто чувство, божествено откровение, както искате. Но истината се разкрива само на достойните, на онези, които са доказали правото си на нея с многогодишен труд, а понякога и през целия си живот. Може би затова сред нобелистите няма млади и ревностни?

Какви са резултатите от научната работа? Да предположим, че един учен е посветил целия си живот на тестване на редица хипотези и до края на живота и кариерата си се е убедил, че всички те са грешни. Може ли това да е? И как! В края на краищата ние знаем имената на онези учени, които са постигнали несъмнен успех, създателите на закони и теории, авторите на известни и оригинални хипотези, изследователски методи. Но стотици имена на учени, които не са направили големи открития, остават само в аналите на специалната научна литература. Почти никой не знае за тях. Те тестваха повторно различни хипотези и се убедиха и убедиха другите, че много от тези хипотези са несъстоятелни. Означава ли, че животът е пропилян? След като няма големи открития, тогава какъв учен сте?

Не, не се губи. Тяхната работа е не по-малко важна от работата на създателите на закони и теории. Благодарение на техните усилия времето на други учени се спестява за ненужни търсения, полето за търсене на истината се стеснява. Може да има много хипотези, свързани с решението на проблема - 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?

Особеност на научното изследване се състои именно в това, че е необходимо да се проверят всички възможни хипотези. Никой не знае и не може да знае и е изключително трудно интуитивно да се определи коя хипотеза в резултат на практическа проверка ще се окаже вярна.

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 многократна проверка.

Нека направим някои изводи от първата част на нашата лекция.

Извод едно- песимистичен. Научната работа най-често не носи нито пари, нито слава. Както К.Е. Циолковски: „Цял живот съм правил нещо, което не ми е давало нито слава, нито хляб, но вярвах, че в бъдеще работата ми ще донесе на хората планини от хляб и бездна от власт“ („Мечти за земя и небе“ ).

Това означава ли, че науката е занимание за хора, които не са от този свят. Въобще не. Още в училище е необходимо да се започне подготовка за научна дейност, като се обучават учениците на основите на научните изследвания и търсенето на проблеми, които имат перспективи за научна практика. Трябва да се помни, че едно общество може да бъде цивилизовано и конкурентоспособно само ако наличните научни институции в това общество са конкурентоспособни.

Една от основните задачи на преподавателя е да запознае студентите 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 се основават на ентусиазма на хората, които избират тези професии. Професиите на лекар, учител, 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 извършват много успешни и научно интересни изследвания.

Извод трети- методически. Горният материал е информация за организиране на дискусии със студенти. За всяка характеристика на научното изследване могат да се провеждат отделни дискусии, при това от 6. клас. В крайна сметка спецификата на научните изследвания е някои модели на научна дейност, разбирането на същността на които ви позволява наистина да представите работата на учен на ученика. Нека повторим накратко последователността на основните му етапи.

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

Много е важно от време на време да преразглеждате известни модели, закони и теории, особено като ги сравнявате с нови факти. Трябва да има истински „лов“ за противоречия между теория и факти. Именно противоречията са двигателят на науката.

За натрупване на необходимата за научна работа информация е необходима картотека. В идеалния случай картотеката трябва да започне от детската градина, в краен случай от училище. Колкото по-голям е картотеката по изследваната тема, толкова по-големи са шансовете за печалба, т.е. за научни открития, чест, слава, пари, Нобелова награда, накрая. Това е, ако подходите към въпроса с хумор. Но сериозно, поддържането на картотека изисква постоянно самообучение - в края на краищата не трябва просто да напишете факт, но и да анализирате връзката му с други факти и теории.

И така, сравнявайки фактите и теорията, видяхме противоречие. Започва най-интересното - формулирането на хипотези за разрешаване на противоречията и тяхната проверка. 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 заключения отговаря на научната работа или тук има нещо нередно? Това е, което трябва да обсъдите с учениците.

Структурата на биологичното изследване и характеристиките на неговото съдържание

Проучване- това е решение на проблема, което включва теоретичен анализ, формулиране на хипотези, практическа проверка на получените хипотези и формулиране на резултатите. Научните изследвания имат следната структура.

1. Постановка на проблема, целите и задачите на изследването.Резултатите от цялото изследване зависят от това колко правилно е формулиран проблемът. Изследователският проблем е трудност при обяснението на живота 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, след което се изготвя самата постановка на проблема.

За да формулирате проблем за възникваща трудност, можете да използвате следната схема: извършването на действие (кратко описание на същността му) дава положителен ефект (посочва се кой), но в същото време възниква отрицателен ефект (това е посочено кое).

За да формулирате проблем за липсата или липсата на информация за която и да е система, можете да използвате следната схема: подобряването 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.

Целите на изследването се формулират в съответствие с целта. Целите на изследването показват основните етапи на работа, като правило има три от тях: теоретичен анализ на изследователския проблем, формулиране на хипотези за решаване на проблема в теоретичен модел и практическа проверка на теоретичния модел и неговата корекция.

2. Избор на методи за изследване.Изборът на изследователски методи се определя от поставените задачи. За всяка задача теоретичните и/или практическите методи трябва да бъдат внимателно обмислени и избрани.

Теоретичните методи включват: сравнителен анализ на информация от научната литература, моделиране, системен анализ, методи за разрешаване на противоречия, дизайн и инженеринг.

Практическите методи на изследване включват: наблюдение, измерване, анкетиране, интервюта, тестване, разговор, метод на оценка (определяне на значимостта на даден обект, дейността на дадено лице или събитие чрез използване на специална рейтингова скала), методът на независимите характеристики (събиране на писмено описание на обект, лице или събития от голям брой хора независимо), експеримент.

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 е вероятно резултатите от изследването да повторят известните досега решения на проблема.

Когато започвате 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 научната 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, получените решения. Тези фрагменти се изписват изцяло или техните анотации са компилирани.

Най-важното условие за правилния анализ на научната литература е сравнението на различни подходи за решаване на проблема, като се посочват 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 с всички горепосочени методи: системен анализ, метод 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 последваща практическа проверка.

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

1. Практическа проверка 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) многократно повторение на експериментите; 3) сравнение на резултатите от експеримента с резултатите от контролния опит, т.е. при липса на факта чие действие се разследва 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. Социометрия- това е изследването на мненията на различни хора за експерименталната система с помощта на разговори, въпросници, интервюта, методи за оценка и независими характеристики, тестове. Социометрията ви позволява да видите и оцените предимствата и недостатъците на експерименталната система през очите на много хора, както тези, които и тези, които не са свързани 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 според вас са положителните страни на модела?
– Кои са, според Вас, негативите на модела?
- Как мислите, трябва ли да се направят следните промени в системата (посочено е какви)? - Какви промени предлагате да се направят в системата?

3. Математически анализ на резултатите от експерименти и социометриявключва изграждането на графики, диаграми, формулирането на уравнения, както и определянето на коефициентите на промени в полезни функции.

Графиките и диаграмите се изграждат 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 процент, за това получените цифрови стойности се умножават по 100%.

Математическата обработка на получените резултати дава възможност за по-точно определяне на ефективността на експерименталната система.

5. Изготвяне на изводи и предложения.Тази фаза на изследването включва следните две части.

1. Констативната част.В тази част на изследването се правят обобщени изводи за всяка част от работата. Въз основа на теоретичния анализ на проблема, заключенията показват накратко получения теоретичен модел, неговите силни и слаби страни. Въз основа на практическата част на работата се анализират резултатите от експериментите, посочват се корекционните елементи, които са въведени в теоретичния модел, и се финализира резултатът (целта) на изследването.

На базата на математическа обработка на резултатите от експерименти и социометрия се анализира промяната в ефективността на функциониране на получената експериментална система в сравнение с общоприетите данни и отношението на хората към нея.

Трябва да се помни, че в процеса на изследване могат да се получат както отрицателни, така и положителни резултати. От основно значение е аргументът, който изследователят предлага, за да обясни получените резултати.

При завършване на констатиращата част, изследователят оценява теоретичните и практическите резултати от изследването.

2. Прогностична част.В тази част са формулирани предложения за по-нататъшно изследване на изследваната система. Изследователят прави кратка прогноза за развитието на системните изследвания, формулира проблеми, които могат да възникнат в неговата дейност, и изготвя кратък план за тяхното решаване.

6. Съставяне на списък на използваната литература.(В Руската федерация за всеки тип публикация са установени държавни стандарти (GOST) за библиографски описания. В чужбина издателите определят правилата за библиографски описания за всеки тип публикация.)

Списъкът на литературата, използвана в процеса на изследване, може да бъде съставен по два начина: по азбучен ред или по ред на използване. Ако са посочени научни монографии, тогава формата за участие е както следва:

1. Иванов В.В.Балтийско море. - Рига: Просвещение, 1987. – С. 34–37.
Посочени са страниците на изданието, използвано в работата, но можете да посочите и общия брой страници в книгата. В този случай вместо S. 34–37 се записва общият брой страници в книгата, например 205 s.
Ако са посочени статии от научни списания или вестници, тогава формата за участие е както следва:

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

Нека формулираме някои изводи от тази част на лекцията. Запознаването на студентите с технологията на научното изследване е желателно да се изгради чрез поредица от обсъждания на отделните му етапи в класната стая. В същото време е желателно да се допълни разказът 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. Писането на есе се препоръчва да се извършва в групи, след което се чете и обсъжда, а другите групи имат за задача да опровергаят основните заключения на есето, което се чете.

Методика за запознаване на студентите с биологичните изследвания

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

6-9 клас - изучаване на елементите на изследователската дейност;

10-11 клас - цялостно изучаване на технологията на научните изследвания.

Несъмнено сред учениците от основното училище винаги ще има деца с високо интелектуално ниво, които до 7-9 клас ще могат да провеждат цялостно биологично изследване, но има много малко такива деца.

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) анализ на проучването.

Веднага трябва да се каже за количеството работа. За съжаление учителите често надценяват изискванията за обема на докладите на учениците. Обемът на информационната работа трябва да бъде строго ограничен, като се спазва принципът: думите да са малко, мислите да са претъпкани. Тези, които се съмняват в това, може да се напомни, че докторската дисертация на А. Айнщайн върху специалната теория на относителността е представена само на 25 страници. И това във време, когато подобни дисертации се пишеха на поне 150-200 страници.

Картотекае набор от карти, които обобщават съдържанието на статия или книга. Обучението за съставяне на картотека трябва да започне с текстовете на учебника. Приблизителна схема на анотацията може да бъде следната: 1) заглавието на текста; 2) основните 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). Обемът на картата е не повече от половин страница А4 (900 знака).

енциклопедична справкае колекция от карти на избрана тема. Обемът на енциклопедичната справка нараства всяка година.

Докладвайе текст, който съпоставя две или повече мнения на учени, резултати от изследвания по избрана тема. На първия етап от обучението е възможно да се съставят елементарни доклади въз основа на материали от енциклопедия или Интернет (това е по-скоро информационно съобщение, отколкото доклад). Основната цел на доклада е да сравнява различни мнения и да търси възможни противоречия. Обемът на доклада е не повече от 3 страници.

абстрактносе различава от доклада по това, че въз основа на сравнение на мненията на различни учени по избраната 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- това е реферат, в който се излагат основните научни становища, резултатите от изследванията по дадена тема, прави се техният сравнителен анализ, формулират се проблеми (противоречия) и се излагат хипотези. Обемът на обзорния анализ е желателно да се ограничи до 7–10 страници.

Да се ​​научат да формулират проблеми, да ги решават и да генерират хипотези

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

Учебни 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. Необходимо е обаче да се направи едно важно допълнение към теорията за решаване на изобретателски проблеми (ТРИЗ, повече за ТРИЗ в следващите лекции). Измерванията трябва да се извършват в съответствие със следните правила.

1. За да се определи точно състоянието на системата, е необходимо последователно да се измерват всички нейни промени.

2. Ако е невъзможно да се измерят параметрите на самата система, това може да се направи на нейно копие или подходящ модел.

3. Ако измерването на параметрите на системата причинява значителни затруднения, тогава е желателно системата да се промени по такъв начин, че да няма нужда от измерване на тези параметри.

4. Точността на измерване 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 разбира като специална поредица от творчески задачи за учениците, изпълнявайки които те пишат описание на предложения план за изследване. Желателно е тази работа да започне още в 8 клас. В средното училище тази 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 около вашето училище, като използвате дървета, лишеи, видов състав и тревисти растения като индикатори.

2. Според някои доклади, човешкото затлъстяване е генетично заболяване, а не резултат от неустойчив начин на живот. Създайте план за изследване, за да определите истинските причини за затлъстяването.

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

Желателно е изследването да се планира в групи или по двойки ученици. Тези форми, особено груповата, осигуряват оптимална организация на комуникацията между 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 в хода на изследването? Какъв е практическият смисъл на изследването?

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

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

4. Формулирайте хипотеза (хипотези) на изследването - предположение за възможен начин за решаване на проблема.

5. Направете кратко описание на информацията, която трябва да получите от научната литература, за да изградите теоретичен модел на проблемната ситуация.

6. Направете описание на наблюденията, експериментите и измерванията, които трябва да се извършат, за да се провери хипотезата (хипотезите).

7. Какви ще бъдат изводите от резултатите от изследването?

Пример за планиране на проучване

Учените са открили, че само 10% от ДНК на човешката клетка редовно работи върху синтеза на протеини. Какви изследвания са били необходими на учените, за да направят такова заключение? Планирайте го.

Планираме изследване по следния алгоритъм.

1. Целта на изследването е да се определи обемът и съставът на редовно работещите гени спрямо общия обем на гените. Практическият смисъл на изследването е в много аспекти, например в разбирането кои гени работят интензивно и евентуално се износват по-бързо и как това се отразява на продължителността на живота на човека. 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 в даден възрастов период.

2. Цели на изследването:

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

2) експериментални изследвания за 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 се ограничаваме до една: не всички гени работят редовно в човек, а само част от тях, което осигурява синтеза на протеини, необходими за поддържане на нормален живот. Желателно е учениците да представят много хипотези, но е препоръчително да планирате по-нататъшни изследователски стъпки въз основа на една хипотеза, на която учениците да дадат предпочитание. Планирането на проучването върху останалите хипотези може да се препоръча като домашна работа или задача за задълбочено изучаване на курса (диференциация).

5. От научната литература е необходимо да се получи следната информация: кои гени и колко интензивно работят, кои гени се включват само в 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 изберат 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. Изводите трябва да включват обобщения въз основа на резултатите от всеки етап от работата (задачите), сравнение на експерименталните резултати и теоретичния модел, оценка на съответствието на получените резултати с хипотезата и формулиране на перспективи за по-нататъшни изследвания.

Нека направим някои изводи от тази част на лекцията. В 6-7 клас започва началното обучение на учениците по изследователска технология. Подготовката на анотационни карти, енциклопедични справки, доклади, резюмета се планира от учителя въз основа на съдържанието на темите и наличието на допълнителна литература. Аналитични прегледи е препоръчително да се правят в гимназията. Практическата и лабораторна работа, експериментите и измерванията в класната стая и у дома ви позволяват да овладеете елементарните умения на изследователската практика.

Започвайки от 8 клас е желателно да се включват задачи за планиране на биологични изследвания. Първоначално като обобщаващи работи по две-три теми, за да имат възможност учениците да избират. За целта на учениците се предлагат няколко теми. В 10-11 клас такива задачи е желателно да бъдат включени в съдържанието на всяка тема както в клас, така и за домашна работа.

Овладяването на планирането на научните изследвания от страна на учениците позволява на отделните ученици да преминат към реални 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. Последната работа се извършва с помощта на въпросници, тестове и други социометрични методи.

Въпроси и задачи

1. Предложете теми и напишете описание как да обсъждате спецификата на научните изследвания със студентите.

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

3. Млад и амбициозен учен е твърдо решен, че до 30-годишна възраст просто трябва да получи Нобелова награда за откритие, което със сигурност ще направи. Възможно ли е предварително да се планира такова отваряне? Бихте ли ми казали тайната на планирането?

4. Направете план за изследване на въздействието на вегетарианската диета върху човешкото здраве.

5. Направете методология за обучение на учениците да планират изследвания, като използвате примера за изготвяне на изследователски план за проблема с въздействието на непрекъснатото самообразование върху продължителността на човешкия живот.

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. - № 1. – С. 3–6.

3. Кларин М.В.Иновации в световната педагогика: обучение, базирано на изследване, игра и дискусия. (Анализ на чуждия опит.) - Рига, SPC "Експеримент", 1995. - 176 с.

Методи на биологията. Биологията използва различни методи за изследване. Описателният метод принадлежи към традиционните, но запазва своята стойност. Основни биологични методи:
· Наблюдениеи описание факти и явления (описателен метод). Методът на наблюдение даваспособност за анализиране и описване на биологични явления. Описателният метод се основава на метода на наблюдението. За да се разбере същността на явлението, е необходимо преди всичко да се събере и опише фактическият материал. Например, използвайки метода на наблюдение, можете да изучавате сезонните промени в дивата природа. Наблюдение - изследване на обекти от дивата природа в естествени условия на съществуване. Това е пряко наблюдение на поведението, заселването, 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 за установяване на прилики и разлики между различни биологични структури и явления (сравнителен метод). Сравнете анатомичната структура, химичния състав, генната структура и други характеристики в организми с различни нива на сложност. При това се изучават не само живи организми, но и отдавна изчезнали, запазени под формата на фосилизирани останки в палеонтологичната хроника.
· Експериментирайте (лат. experimentum - тест), по време на който се изучават биологични обекти и процеси в изкуствено създадени, точно контролирани условия (експериментален метод). Експерименталният метод е свързан с целенасоченото създаване на система, помага за изследване на свойствата и явленията на живата природа. Експериментален метод (експеримент) - изследване на живи обекти при екстремни условия на 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 т.н.. П.) . Експерименталният метод позволява да се разкрият 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.
·Универсално значение за всички клонове на биологията има историческият метод – изучаването на всички явления и процеси, като етапи от еволюционното развитие на природата. Историческият метод разкрива еволюционните трансформации на биологичните видове и техните общности. Това е един от най-важните методи, който служи като основа за разбиране на получените факти. Историческият метод открива 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 веществата, които изграждат организмите, техните трансформации, ви позволява да идентифицирате наследствени метаболитни нарушения.
За изследване на структурата и функциите на клетките и тъканите се използват частни (специални) методи на цитология:
· Светлинна микроскопия - ви позволява да откриете ядрото и някои органели на клетката - 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 избирате и изучаватеклетъчни органели;
· Метод на клетъчна култура и тъканиизползвани за изследване на структурата и функцията на клетките.

2.

3.

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

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

Структура на въведението на изследователската работа:

4. Историческа справка по проблема за изследователската работа

5. Основната част от изследователската работа
Търсене на необходимата информация, знания за изследването.
Избор на идеи и варианти, тяхната обосновка и анализ.
Избор на материал, 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 за резултатите от изследователската работа, оценка на пълнотата на решението на поставените задачи)
В него последователно се излагат получените резултати, определя се връзката им с общата цел и конкретните задачи, формулирани във въведението, и се дава самооценка на извършената работа. В някои случаи е възможно да се посочат начини за продължаване на изучаването на темата, както и конкретни задачи, които трябва да бъдат решени в този случай.

7.
След заключението е обичайно да се постави списък с препратки, използвани при изпълнението на изследователската работа. Всеки включен в него източник трябва да бъде отразен в обяснителната записка. Произведения, които реално не са използвани, не трябва да се включват в този списък.

8.
(диаграми, графики, диаграми, снимки, таблици, карти).
В приложенията се поставят спомагателни или допълнителни материали, които затрупват основната част от работата. Всяко приложение 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 за номер) и др. 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 препратки, които се използват с думата „виж“ (виж), оградена заедно с шифъра в скоби.
Ако стриктно спазвате плана за изследователска работа, работата ще отговаря на всички стандарти и изисквания.

Текуща страница: 1 (общата книга има 27 страници) [достъпен откъс 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 умения за работа с информация, представена в различни форми;

- задачи, насочени към развиване на комуникационни умения;

- задачи, насочени към развиване на общи умствени 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 име на част от училищния курс по биология, чиято задача е да изучава общите свойства на живите същества, законите на неговото съществуване и развитие. Отразявайки дивата природа и човека като част от нея, биологията става все по-важна в научно-техническия 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 допринесат за формирането на биологично мислене и екологична култура във всеки член на обществото, без които е невъзможно по-нататъшното развитие на човешката цивилизация.

§ 1. Кратка история на развитието на биологията

1. Какво изучава биологията?

2. Какви биологични науки познавате?

3. Какви биолози познавате?

Биологията като наука.Знаете добре, че биологията е наука за живота. В момента тя представлява съвкупността от науките за живата природа. Биологията изучава всички прояви на живота: устройството, 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. Първобитните хора трябваше да знаят кои живи организми могат да се ядат, да се използват като лекарства, за направата на дрехи и жилища и кои от тях са отровни или опасни.

С развитието на цивилизацията човек може да си позволи такъв лукс като правенето на наука за образователни цели.

Изследванията на културата на древните народи показват, че те са имали обширни познания за растенията и животните и са ги прилагали 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.

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

Първо, това класическа биология. Тя е представена от естествени учени, които изучават разнообразието на дивата природа. Те обективно наблюдават и анализират всичко, което се случва в дивата 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 ХХв. са описани не само много нови видове, но също така са открити големи таксони, до царства (Pogonophores) и дори суперцарства (Archaebacteria или Archaea). Тези открития принудиха учените да погледнат по нов начин върху цялата история на развитието на дивата природа. За истинските естествени учени природата е ценност сама по себе си. Всяко кътче на нашата планета е уникално за тях. Ето защо те винаги са сред онези, които остро усещат опасността за заобикалящата ни природа и активно се застъпват за нея.

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 дивата природа. Но основният резултат от работата му, която го направи известен учен, беше теория, обясняваща 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. наш виден биолог Александър Иванович Опаринпървата научна теория за произхода на живота е била чисто теоретична. В момента активно се провеждат експериментални изследвания на този проблем и благодарение на използването на съвременни физикохимични методи вече 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 човека все още остава една от най-големите загадки 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 в теоретично, така и в практическо отношение. Можем да кажем с увереност, че ни очакват нови открития във физическата и химическата биология, които ще ни позволят да разрешим много проблеми, пред които е изправено човечеството.

Развитието на биологията като наука.Съвременната биология се 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 - ок. 370 г. пр. н. е.) дава първото относително подробно описание на устройството на човека и животните, изтъква ролята на околната среда и наследствеността за възникването на болестите. Смята се за основател на медицината.

Аристотел(384–322 г. пр. н. е.) разделя околния свят на четири царства: неодушевения свят на земята, водата и въздуха; растителен свят; света на животните и света на хората. Той описва много животни, поставя основите на таксономията. Четирите биологични трактата, които той написа, съдържаха почти цялата информация за животните, известна по това 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, дава сведения за устройството и размножаването на много от тях, въвежда много ботанически термини. Смятан е за основател на ботаниката.

Гай Плиний Стари(23-79) събира информация за живите организми, известни по това време, и написва 37 тома на енциклопедията "Естествена история". Почти до Средновековието тази енциклопедия е основният източник на знания за природата.

Клавдий Галенв своите научни изследвания той широко използва дисекции на бозайници. Той е първият, който прави сравнително анатомично описание на човека и маймуната. Изучава централната и периферната нервна система. Историците на науката го смятат за последния велик биолог на древността.

Клавдий Гален (ок. 130 - ок. 200)

Религията е била доминиращата идеология през Средновековието. 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 биологията като наука по това време може да се говори само условно.

Ренесансът е преходен период от културата на Средновековието към културата на Новото време. Фундаменталните 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, начините за свързване на костите в ставите, дейността на сърцето и зрителната функция на окото, приликата на човешки и животински кости.

През втората половина на XV век. естествените науки 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 класификация на животни и растения.

Карл Максимович Баер(1792-1876) в своите трудове формулира основните положения на теорията за хомоложните органи и закона за зародишното сходство, които поставят 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.

Огромна роля в развитието на биологията изигра клетъчната теория, която научно потвърди единството на живия свят и послужи като една от предпоставките за появата на теорията за еволюцията. Чарлз Дарвин.Авторите на клетъчната теория се считат за зоолог Теодор Шван(1818–1882) и ботаника Матиас Якоб Шлейден (1804–1881).

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

През 19 век благодарение на работата Луи Пастьор (1822–1895), Робърт Кох (1843–1910), Иля Илич МечниковМикробиологията възниква 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 идеите и методите на физиката, химията, математиката, кибернетиката и други науки, а микроорганизмите се използват като обект на изследване. В резултат на това като самостоятелни науки възникват и бързо се развиват биофизиката, биохимията, молекулярната биология, радиационната биология, биониката и др.. Изследването на космоса допринася за раждането и развитието на космическата биология.

През ХХ век. посоката на приложните изследвания - биотехнология. Тази тенденция несъмнено ще се развива бързо през 21 век. Ще научите повече за това направление в развитието на биологията, когато изучавате главата "Основи на развъждането 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 селското стопанство, медицината и енергетиката.

Екологичните изследвания са изключително важни. Най-накрая започнахме да осъзнаваме, че деликатният баланс, който съществува на нашата малка планета, е лесен за разрушаване. Човечеството е изправено пред нелека задача – опазването 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. Физическа и химична биология.

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

2. Какви велики учени от древността са допринесли значително за развитието на биологичното познание?

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

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 ХХ 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 разпределянето 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 дава в биологичната (особено преводната) литература.

Други системи са разработени и продължават да се развиват, включително 20 или повече кралства. Например, предлага се да се разграничат три суперцарства: Прокариоти, Археи (Архебактерии) и Еукариоти. Всяко кралство 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 познание е необходимо да се изберат определени обекти на изследване, проблеми и методи за тяхното изследване. Всяка наука има свои собствени методи на изследване. Въпреки това, каквито и методи да се използват, принципът винаги остава най-важен за всеки учен: „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 с достатъчно доказателства. научен факт (гръцки factum - направено) е само това, което може да бъде възпроизведено и потвърдено.

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 биологичните науки са описателен, сравнителен, историческии експериментален.

описателен метод.Той беше широко използван от древни учени, които се занимаваха със събирането на фактически материали и тяхното описание. Основава се на наблюдение. Почти до 18 век. биолозите се занимаваха главно с описание на животни и растения, направиха опити за първична систематизация на натрупания материал. Но описателният метод не е загубил своето значение днес. Например, той се използва при откриване на нови видове или изучаване на клетки с помощта на съвременни методи на изследване.

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 данните, необходими за систематизирането на растенията и животните. 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, основани на тази теория. Днес сравнителният метод се използва широко и в различни биологични науки. Но ако в биологията се използват само описателни и сравнителни методи, тя ще остане в рамките на констатиращата наука.

исторически метод.Този метод помага да се разберат получените факти, да се сравнят с предварително известни резултати. Той става широко използван през втората половина на 19 век. благодарение на трудовете на Ч. Дарвин, който с негова помощ научно обосновава моделите на появата и развитието на организмите, формирането на техните структури и функции във времето и пространството. Прилагането 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.Използването на експерименталния метод в биологията е свързано с името Уилям Харви,който го използва в своите изследвания при изучаване на кръвообращението. Но той започва да се използва широко в биологията едва от началото на 19 век, предимно в изучаването на физиологичните процеси. Експерименталният метод дава възможност да се изследва това или онова явление от живота с помощта на опита.

Голям принос за утвърждаването на експерименталния метод в биологията направи Г. Мендел, който, изучавайки наследствеността и променливостта на организмите, беше първият, който използва експеримента не само за получаване на данни за изследваните явления, но и за тестване 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 ХХ 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.

Понастоящем различни видове микроскопия се използват широко в биологичните експерименти, включително електронна микроскопия с техниката на ултратънки срезове, биохимични методи, различни методи за култивиране и in vivo наблюдение на клетъчни култури, тъкани и органи, методът на белязаните атоми, X -лъчев дифракционен анализ, ултрацентрофугиране, хроматография и др. Неслучайно през втората половина на 20в. в биологията се разви цяла посока - създаването на най-новите инструменти и разработването на методи за изследване.

Все по-често се използва в биологичните изследвания моделиране,което се смята за най-висшата форма на експериментиране. По този начин се извършва активна работа по компютърно моделиране на най-важните биологични процеси, основните насоки на еволюцията, развитието на екосистемите или дори на цялата биосфера (например в случай на глобални климатични или техногенни промени).

Експерименталният метод, съчетан със системно-структурния подход, радикално преобразува биологията, разширява нейните познавателни възможности и открива 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 разработването и прилагането на нови методи за научно изследване?

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 (водоем, гора, парк и др.).

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

Какви болести, според вас, ще бъдат победени от човечеството с помощта на методите на молекулярната биология, имунологията, генетиката на първо място.

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

Някои теории са за установяване на връзка между различни явления. то регламентии закони.

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 прегледате фигура 1, предложете план за провеждане на вашето малко биологично изследване.

§ 3. Същност на живота и свойства на живите

1. Какво е животът?

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

3. Какви свойства на живите същества познавате?

Същност 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 спира и животът. , което води до разграждане на протеина” - отразява нивото на биологичните познания от втората половина на 19 век

През ХХ 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 обмяната на веществата и енергията в тялото;

- животът е жизненоважна дейност в тялото;

- животът е самовъзпроизвеждане на организми, което се осигурява от предаването на генетична информация от поколение на поколение.

Животът е форма на движение на материята, по-висока от физическите и химичните форми на нейното съществуване.

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

Нито нуклеиновите киселини, нито протеините поотделно са субстратът на живота. Те стават субстрат на живота само когато се намират и функционират в клетките. Извън клетките – това са химически съединения.

Според определението на руския биолог В. М. Волкенштейн „живите тела, които съществуват на Земята, са отворени саморегулиращи се и самовъзпроизвеждащи се системи, изградени от биополимери – протеини и нуклеинови киселини“.

свойства на живите. Живите същества имат редица общи свойства. Нека ги изброим.

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

2. Единството 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 и при тях свойствата на живото същество се проявяват 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: синтеза на органични вещества в 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, заложена в нуклеинови киселини и осигуряваща спецификата на структурата и живота на живия организъм.

6. Саморегулация.Всеки жив организъм е изложен на непрекъснато променящи се условия на околната среда. В същото време са необходими определени условия за протичане на жизнените процеси в клетките. Благодарение на механизмите на саморегулация се поддържа относително постоянство на вътрешната среда на тялото, т.е. поддържа се постоянството на химичния състав и интензивността на хода на физиологичните процеси, с други думи, поддържа се хомеостазата ( от гръцките homoios - същият 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 – изменят се в хода на историческото развитие (филогенеза).

8. раздразнителност.Всеки жив организъм е в състояние 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, кристали 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 процеси на метаболизъм и преобразуване на енергия, но не е способна на саморегулация и самовъзпроизвеждане.

Следователно всички горепосочени свойства в техните инертни материалихарактерни само за живите организми.

живот. Отворена система.

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

2. Каква е разликата между химическата организация на живите организми и обектите на неживата природа?

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

4. Каква е основната разлика между метаболитните процеси в живите организми и в 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 жив организъм, които могат да се наблюдават в неодушевени предмети.

организъм(от лат. organizo - подреждам) - това е индивид, индивид (от лат. individuus - неделим), независимо взаимодействащ със своята среда. Терминът "организъм" е лесен за разбиране, но почти невъзможен за еднозначно дефиниране. Един организъм може да се състои от една клетка и може да бъде многоклетъчен. Различните колониални организми могат да се състоят от хомогенни организми, например Volvox, или да бъдат комплекс от силно диференцирани индивиди, които съставляват едно цяло, например португалският военен човек, колониално чревно животно. Понякога дори отделени един от друг индивиди образуват групи, които се различават по определени индивидуални свойства, например при пчелите, както и при други социални насекоми, семейството има редица свойства на организма.