Подумайте, чем научное знание отличается от вненаучного. Какие методы изучения живой природы вам известны?
От вненаучного (обыденного) знания, искусства и религии науку отличает строгий выбор объектов, методов и средств изучения реальной действительности.
Методы: наблюдение, эксперимент, сравнение.
1. Чем научное знание отличается от вненаучного (обыденного) знания?
От вненаучного (обыденного) знания, искусства и религии науку отличает строгий выбор объектов, методов и средств изучения реальной действительности.
2. Какой факт может быть признан научным? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Факт, того, что клетки организмов постоянно делятся. Можно проиллюстрировать, как ученые при помощи микроскопа наблюдают за клеткой. Или, то в каких условиях клетка может делится, то есть показать, как ученые ставят эксперименты и предлагают гипотезы.
3. Что называют научным методом познания? Какова его структура?
Научный метод (от греч. methodos – путь исследования) представляет собой последовательность действий, которые предпринимают учёные с целью построения системы научных знаний о мире: теорий, правил, законов, следствий из законов. Только подтверждённый экспериментально и многократно воспроизведённый факт может быть признан научным. В науке ничего не принимается на веру, без доказательств. Использование научного метода в исследованиях связано со строгой последовательностью действий.
4. Чем гипотеза отличается от теории, правила или закона?
— гипотеза – научное предположение, которое может объяснить наблюдаемые данные.
— В случае принятия гипотеза становится рабочей, и если её в дальнейшем не удаётся опровергнуть, то она становится теорией.
— Если новые факты не противоречат сформулированной ранее теории и на её основе можно их предсказывать, то теория становится правилом или законом. Правило имеет исключения, а закон всегда универсален
5. Чем эксперимент отличается от наблюдения? Приведите примеры использования этих методов в биологических исследованиях. Каково их значение?
Эксперимент, в отличие от наблюдения, связан с созданием специальных условий, которые учёный — экспериментатор сознательно подбирает и контролирует по его ходу.
Наблюдение за поведением шимпанзе, наблюдение за ростом и развитием водного растения.
С помощью экспериментов ученые могут скрещивать животных, узнать, как различные условия окружающей среды влияют на организмы.
Наблюдение предполагает целенаправленное восприятие объектов или явлений, но без активного вмешательства наблюдателя.
Эксперимент позволяет добиться повторяемости тех же условий и, в отличие от других методов исследования, вскрывает самую сущность объекта или процесса.
6. Охарактеризуйте теоретические методы биологических исследований. В чем их особенности? Как они связаны с эмпирическими методами?
— Сравнение: позволяет выявить черты сходства и различия, установить родство изучаемых биологических объектов.
— Обобщение: позволяет в частном обнаружить общее и сформулировать общебиологические теории, правила и законы.
— Классификация: благодаря классификации можно определить место того или иного организма в системе органического мира, т. е. ориентироваться в разнообразии живых существ.
— Абстрагирование: его использование позволяет не учитывать ряд несущественных для конкретного исследования свойств и признаков биологических систем, однако помогает выделить те свойства и признаки, которые важны.
— Моделирование: созданные с его помощью заместители реальности – модели (математические, компьютерные и др.) позволяют исследователю выяснить, как поведёт себя моделируемый биологический процесс в тех или иных условиях.
Получаемая с помощью разных методов научная информация обрабатывается методами математической статистики. Они дают возможность учёным — биологам сделать выводы о достоверности научных данных, полученных в ходе исследований.
Говоря о методах науки в широком смысле, имеют в виду не конкретные технологические приемы (методики), а методологические принципы, подходы к
изучению объектов, явлений, их связей. Методы биологии те же, что и в других естественных науках: эмпирические и теоретические. Эмпирическая стадия всегда развивается на основе предшествующих теорий или гипотез, а на теоретической стадии производят эмпирическую проверку выдвигаемых новых
гипотез.
Эмпирические методы:
Наблюдение - изучение объектов живой природы в естественных условиях существования. Это - непосредственное визуальное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, или инструментальное определение характеристик организмов, их органов, клеток, химический анализ состава и обмена веществ (… бинокль, глубоководные аппараты с видеокамерами ночного видения, микроскопы - спектральные и электронные, биохимические анализаторы, радиоактивные метки, ультрацентрифуги, разнообразную измерительную аппаратуру ).
Экспериментальный метод (опыт) предполагает исследования живых объектов в условиях экстремального действия факторов среды – измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, интродукция животных и растений, космические полеты и т.п.).
Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, потенции, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.
Сравнительный (исторический) метод выявляет эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ. Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков.
Эмпирические методы:
Наблюдение - изучение объектов живой природы в естественных условиях существования. Это - непосредственное визуальное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, или инструментальное определение характеристик организмов, их органов, клеток, химический анализ состава и обмена веществ (… бинокль, глубоководные аппараты с видеокамерами ночного видения, микроскопы - спектральные и электронные, биохимические анализаторы, радиоактивные метки, ультрацентрифуги, разнообразную измерительную аппаратуру ).
Экспериментальный метод (опыт) предполагает исследования живых объектов в условиях экстремального действия факторов среды – измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, интродукция животных и растений, космические полеты и т.п.).
Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, потенции, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.
Сравнительный (исторический) метод выявляет эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ. Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков.
Эти методы требуют количественного учета и математического описания структур и явлений. Биология становится точной наукой, хотя выявляемые в ней закономерности носят вероятностный характер (стохастический, контринтуитивный) и описываются методами вариационной статистики.
На основе выявляемых статистических закономерностей можно осуществлять математическое моделированиебиологических процессов и прогноз их развития.
Например, можно построить модель состояния жизни в водоеме через некоторое время при изменении одного, двух или более параметров (температуры, концентрации солей, наличия хищников и др.). Такие приемы стали возможны благодаря проникновению в биологию идей и принципов кибернетики - науки об управлении.
Теоретический (системный метод):
Этот метод, как и кибернетический подход, относится к категории новых методов исследования. Живые объекты рассматриваются как системы, то есть совокупности элементов с определенными отношениями. С учетом иерархичности живых систем каждый объект может рассматриваться одновременно как система и как элемент системы более высокого порядка. Поэтому принципы системной организации справедливы для всех уровней - от макромолекул до биосферы Земли.
Широкое развитие системного движения в современной науке, в том числе и в биологии, означает постепенный переход от анализа к синтезу . Анализ - это
дискретный подход, углубление в структуру и функции отдельных элементов системы - внутри клетки, внутри организма, внутри экологического сообщества. Синтез означает интегративный подход, изучение целостных характеристик системы - клетки, организма, биоценоза. Исследование всегда совершается сначала от общего к частному - анализ, а потом от частного к общему, но на новом уровне познания этого общего - синтез.
Аналитический подход в биологии открыл химическую и микроструктурную организацию живых объектов, выяснил видовое разнообразие среди животных, растений, микроорганизмов, выявил генетическую неоднородность организмов внутри популяций и другие внутренние характеристики систем.
Постепенно объем накопленных аналитических данных становился достаточным для перехода к их синтезу. Так возникли синтетическая теория эволюции, нейро - гуморальная физиология, современная иммунология, молекулярно-клеточная биология, новая мегасистематика организмов, основанная на их комплексной характеристике – от экологии и анатомии до молекулярной генетики.
Решается актуальная задача современного естествознания - создание целостной биологической картины мира.
Повышение интереса к синтезу в науке свидетельствует о переходе от эмпирической к теоретической стадии познания. От получения фактов, через их обобщение начинается выдвижение новых гипотез, далее обычно следует их повторная эмпирическая проверка(новые наблюдения, эксперименты, сравнения, моделирования). Эмпирическая проверка ведет либо к опровержению гипотезы, либо к ее подтверждению с той или иной степенью вероятности. Высоко достоверные гипотезы становятся законами, из них слагаются теории.
Методы биологии
- Биология — наука о жизни, ее формах и закономерностям развития.
- Метод — это путь исследования, который проходит ученый.
- Научный метод — это совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний.
Биологические методы делятся на:
1. Эмпирические — позволяет изучать явление с помощью опыта.
o описательный,
o сравнительный,
o экспериментальный,
o измерительный.
2. Теоретические
o статистический,
o моделирование.
К основным (универсальным) методам в биологии относятся:
6. Описательный метод связан с наблюдением и описанием объектов или явлений, определением их свойств.
7. Сравнительный метод. Сходства и различия разных систематических групп, сообществ организмов, их строения, функций и составных частей изучаются с помощью сравнительного метода. Этот метод используется в систематике, морфологии, анатомии, палеонтологии, эмбриологии и других отраслях науки. Принципы сравнения легли в основу систематики, клеточной теории. Открыты биогенетический закон, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
8. Исторический метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций в ходе геологической истории Земли. С его помощью было создано учение об эволюционном развитии органического мира.
9. Экспериментальный метод (опыт, практика) состоит в изменении исследователем условий существования объекта опыта, его строения и наблюдение по результатам изменений. Эксперименты бывают полевые и лабораторные. Этот метод позволяет гораздо глубже исследовать сущность поведения, строение и особенности организмов.