Основные научные методы исследования в биологии

Биология как наука уже давно заняла своё достойное место среди фундаментальных дисциплин, описывающих и изучающих окружающий мир. А уровень интереса к ней связан с вызовами, которые возникали перед человеческой цивилизацией в тот или иной период. Как и в других науках, по мере повышения уровня набор методов исследования в биологии изменялся. Постоянно появлялись новые, но не отбрасывались и те, что были актуальны с самого начала и не потеряли своего значения.

Оглавление:

• Наука о жизни
• Способы получения знаний
• Наблюдение и описание
• Эксперимент, моделирование и сравнение
• Исторический подход
• Школьный курс

Наука о жизни

Если посмотреть на этимологию слова «биология» в переводе с латыни, оно буквально звучит как «наука о жизни». И это действительно так. Само определение отражает природу науки. Биология предназначена для исследования всего разнообразия живых существ на планете Земля и за её пределами, если это необходимо.

Существует несколько биологических видов, которые объединяются в соответствии с общими морфологическими, анатомическими, генетическими и физиологическими характеристиками всех представителей биомассы. Это царства:

1. Животные.
2. Растения.
3. Грибы.
4. Вирусы.
5. Бактерии или прокариоты.

Каждое из них представлено множеством видов и других таксономических единиц, что ещё раз подчёркивает, насколько разнообразна природа нашей планеты. И биология, как наука, изучает их от рождения до окончания жизни. При этом также определяются основные понятия, механизмы эволюции, их отношения друг с другом и с окружающей природой.

Биология — общее название, которое охватывает целую семью субнаук и дисциплин, занимающихся детальными исследованиями в области живых существ и любых проявлений жизни.

Изучение биологии проводилось с древних времён. Людей интересовало, как устроены растения, животные и они сами. Результатом интереса стали наблюдения и выводы, что привело к накоплению фактического материала и теоретических основ науки. Достижения современной биологии в целом довольно высоки и позволяют изучать мельчайшие и невообразимо сложные структуры, вмешиваться в ход природных процессов и даже менять их направление.

Способы получения знаний

Для приобретения знаний необходимо использовать различные методы. Это также относится и к наукам о жизни, поэтому в дисциплине есть свои меры по пополнению методической и фактической копилки.

Основными методами биологии являются:

• наблюдение (позволяет описать биологические явления);
• сравнение (позволяет найти общие закономерности в строении, жизни разных организмов);
• эксперимент или опыт (помогает учёному исследовать свойства биологических объектов);
• моделирование (имитируются многие процессы, которые недоступны для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения);
• исторический метод (позволяет узнать процессы развития живых существ на основе данных о современном органическом мире и его прошлом).

Общая биология использует и более сложные методы для изучения и решения проблем. К таким можно отнести следующие способы получения знаний:

1. Палеонтологический или метод морфологического исследования. Глубокое внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм (гомология, аналогия органов, рудиментарные органы и атавизмы).
2. Сравнительный либо эйбриологический. Выявление сходства с микробами, доклад К. Бэра, принцип перепросмотра.
3. Комплекс — метод тройного параллелизма.
4. Биогеография — позволяет анализировать общий ход эволюционного процесса в разных масштабах (сравнение флоры и фауны, распределение близкородственных форм, исследование реликтов).
5. Население — даёт возможность понять направление естественного отбора, изменяя распределение характерных значений в популяциях на этапах их существования или при сравнении разных популяций.
6. Иммунологический — с высокой степенью точности определяет «родственные связи» разных групп.
7. Генетический. С помощью этой опции учёные-биологи могут определить генетическую совместимость сравниваемых форм и степень взаимосвязи.

Нужно отметить, что не существует единого «абсолютного» или совершенного метода. И на практике они используются в сочетании, поскольку дополняют друг друга.

Наблюдение и описание

Именно этот вариант исследования является первоначальным и позволяет получать информацию об объекте интереса с помощью чувств. Это означает, что нужно слышать, видеть, трогать, обонять и пробовать на вкус, чтобы понять, какое живое существо перед исследователем. Ещё предки таким образом научились различать элементы биомассы, и исследования в области биологии таким способом не утратили актуальности и по сей день. В конце концов невозможно выяснить, как происходит окукливание гусеницы и появление бабочки из кокона, если не наблюдать этот процесс воочию и записывать каждый этап.

И таких примеров сотни. Все зоологи, микологи, ботаники, альгологи и другие учёные наблюдают за выбранным объектом и получают полную информацию о его структуре, образе жизни, взаимодействии с окружающей средой, свойствах физиологических процессов и других тонкостях организации, поэтому метод наблюдения в биологии считается исторически первым и самым важным.

Сопутствующий наблюдению тип исследования —описание. Разумеется, недостаточно только наблюдать, но нужно и описывать, чтобы зафиксировать результат в виде текста, графики либо таблиц. В будущем этот материал становится теоретической базой знаний по конкретному объекту.

Например, если ихтиолог должен проводить исследования в области того или иного вида рыб, он сначала изучает существующую теоретическую базу, которая, согласно сообщениям, была создана учёными до него. Затем он ведёт собственные наблюдения с измерениями и тщательно фиксирует все полученные результаты. После этого проводится серия экспериментов и результаты сравниваются с ранее доступными. Очевидно, что метод наблюдения в биологии и описание, а также сравнение и эксперимент в едином комплексе тесно связаны между собой как методы изучения живой природы.

Эксперимент, моделирование и сравнение

Метод эксперимента характерен не только для биологической науки, но и для химии, физики, астрономии и других. Он позволяет визуально проверить одно или другое теоретически продвинутое предположение. С помощью специального оборудования и экспериментов гипотезы подтверждаются или опровергаются, создаются теории и устанавливаются аксиомы. Экспериментально были открыты кровообращение у животных, дыхание и фотосинтез у растений, ряд других физиологических жизненных процессов.

Метод сравнения в биологии представляет собой методику, с помощью которой можно создать линию эволюции для каждого вида. Именно этот метод является основой для получения информации, на основе которой производится классификация видов и строятся деревья жизни.

Моделирование считается более математическим научным методом, особенно когда речь идёт о компьютерном создании модели. Методика предполагает моделирование ситуаций при изучении объекта, которые нельзя наблюдать в естественных условиях. Например, как тот или иной лекарственный препарат влияет на организм человека.

Исторический подход

Исторический метод — связь между фактами, процессами и явлениями, которые произошли за исторически длительный период (несколько миллиардов лет). Он основан на выявлении происхождения и формирования каждого организма, его развития и трансформации в ходе эволюции. На основании полученных данных выдвигаются теории и гипотезы о появлении жизни на Земле и развитии каждого природного царства. Эта методика помогает понять полученные факты и сравнить их с ранее известными результатами.

Широкое распространение исторический метод получил во второй половине XIX века (на основе эволюционной теории К. Дарвина). Использование методики позволило преобразовать биологию из описательной науки в науку, объясняющую, как создавались разные живые системы и как они работают.

Школьный курс

Очень важно вовремя пробудить интерес учеников к науке. На сегодняшний день при рассмотрении методов изучения природы в биологии 5 класса, наблюдение является основным. Таким образом, дети постепенно осваивают всю глубину науки и понимают её значение и важность. Этому методу следует уделять больше времени, чтобы уроки были интересными, а дети увлекались изучаемым предметом. Только когда ученик сам наблюдает за поведением клеток и их структурой с помощью микроскопа, он может увидеть интересный процесс и то, насколько он тонкий и важный.

В соответствии с современными требованиями, активный подход к изучению методов исследования в биологии 5 класса и разнообразие способов проверки знаний (тесты, кроссворды, творческие задания) являются ключом к успешному обучению. И если каждый изученный процесс будет отражён у детей в дневнике наблюдений, след о субъекте наблюдения остаётся с ними на всю жизнь, а один из элементов картины окружающего мира будет чётко сформирован.

При углублённом изучение предмета биологии, когда речь идёт о специализированных курсах, направленных на более детальное изучение естественных наук, следует уделять внимание самому важному. Для таких детей разрабатывается специальная программа по биологии, которая основана на полевых наблюдениях (летняя практика) и постоянных экспериментальных исследованиях.

Сами же ученики должны быть твёрдо убеждены в своих теоретических знаниях, которые подтверждены практическими занятиями. И только тогда можно надеяться на новые открытия и достижения, когда они станут учёными.