2.

3.

I introduktionen av forskningsarbetet motiveras relevansen av det valda ämnet, föremålet för forskningen och huvudproblemen bestäms, syftet med och innehållet i uppgifterna formuleras och forskningens nyhet (om sådan finns) är rapporterad.

Detta kapitel definierar forskningsmetoder och underbygger den teoretiska och praktiska betydelsen (om det finns en praktisk del) av arbetet.

Struktur för införandet av en forskningsartikel:

4. Historisk bakgrund om forskningsproblemet

5. Huvuddelen av forskningsarbetet
Söka efter nödvändig information och kunskap för att bedriva forskning.
Urval av idéer och alternativ, deras motivering och analys.
Val av material och metoder för att bedriva forskning.
Val av utrustning och organisation av en arbetsplats för forskning (om detta är erfarenhet).
Beskrivning av studiens stadier.
Säkerhetsåtgärder vid arbete (om detta är erfarenhet).

6. Slutsats
(korta slutsatser baserade på resultaten av forskningsarbetet, bedömning av fullständigheten av lösningen på de tilldelade uppgifterna)
Den presenterar konsekvent de erhållna resultaten, bestämmer deras förhållande till det allmänna målet och specifika uppgifter formulerade i inledningen, och ger en självutvärdering av det utförda arbetet. I vissa fall är det möjligt att ange sätt att fortsätta forska om ett ämne, samt specifika uppgifter som ska lösas.

7.
Efter avslutningen är det vanligt att placera en lista över litteratur som används i forskningsarbetet. Varje källa som ingår i den måste återspeglas i en förklarande not. Arbete som faktiskt inte har använts ska inte ingå i denna lista.

8.
(diagram, grafer, diagram, fotografier, tabeller, kartor).
Hjälp- eller tilläggsmaterial som stör huvuddelen av arbetet placeras i bilagor. Varje ansökan måste börja på ett nytt blad (sida) med ordet "Bilaga" i det övre högra hörnet och ha en tematisk rubrik. Om det finns mer än en bilaga i arbetet numreras de med arabiska siffror (utan nr.-tecknet) etc. numreringen av de sidor som bilagor finns på bör vara fortlöpande och fortsätta den allmänna numreringen av huvudtexten. Dess koppling till applikationer utförs genom länkar som används med ordet "look" (se), inkluderade tillsammans med koden inom parentes.
Om du strikt följer forskningsplanen kommer arbetet att uppfylla alla standarder och krav.

Kort beskrivning:

Sazonov V.F. Moderna forskningsmetoder inom biologi [Elektronisk resurs] // Kinesiologist, 2009-2018: [webbplats]. Uppdateringsdatum: 2018-02-22...__.201_).

Material om moderna forskningsmetoder inom biologi, dess grenar och närliggande discipliner.

Material om moderna forskningsmetoder inom biologi, dess grenar och närliggande discipliner Ritning

: Grundläggande grenar av biologi.

För närvarande är biologin konventionellt uppdelad i två stora grupper av vetenskaper. Biologi av organismer

: vetenskaper om växter (botanik), djur (zoologi), svampar (mykologi), mikroorganismer (mikrobiologi). Dessa vetenskaper studerar enskilda grupper av levande organismer, deras inre och yttre struktur, livsstil, reproduktion och utveckling. Allmän biologi

: molekylär nivå (molekylärbiologi, biokemi och molekylär genetik), cellulär (cytologi), vävnad (histologi), organ och deras system (fysiologi, morfologi och anatomi), populationer och naturliga samhällen (ekologi). Den allmänna biologin studerar med andra ord livet på olika nivåer.

Biologi är nära besläktad med andra naturvetenskaper. Sålunda, i korsningen mellan biologi och kemi, dök biokemi och molekylärbiologi upp, mellan biologi och fysik - biofysik, mellan biologi och astronomi - rymdbiologi. Ekologi, som ligger i skärningspunkten mellan biologi och geografi, anses nu ofta vara en oberoende vetenskap.

Studenternas uppgifter för utbildningen Moderna metoder för biologisk forskning

1. Bekantskap med en mängd olika forskningsmetoder inom olika biologiområden.
1) Skriva en pedagogisk översiktsuppsats om forskningsmetoder inom olika biologiområden. Minimikrav på sammanfattningens innehåll: beskrivning av 5 forskningsmetoder, 1-2 sidor (typsnitt 14, avstånd 1,5, marginaler 3-2-2-2 cm) för varje metod.
2) Tillhandahålla en rapport (helst i form av en presentation) om en av de moderna biologimetoderna: volym 5±1 sida.
Förväntade läranderesultat:
1) Ytlig förtrogenhet med ett brett spektrum av forskningsmetoder inom biologi.
2) Fördjupad förståelse för en av forskningsmetoderna och överföring av denna kunskap till studentgruppen.

2. Att bedriva pedagogisk och vetenskaplig forskning från målsättning till slutsatser med hjälp av de nödvändiga kraven för utarbetande av en vetenskaplig rapport om forskningen.

Lösning:
Inhämtning av primärdata i laboratorieklasser och hemma. Det är tillåtet att bedriva en del av sådan forskning utanför klassrummet.

3. Introduktion till allmänna forskningsmetoder inom biologi.

Lösning:
Föreläsningskurs och självständigt arbete med informationskällor. Rapport om exemplet på fakta från biologins historia: volym 2±1 sida.

4. Tillämpning av förvärvade kunskaper, färdigheter och förmågor för att bedriva och formalisera egen forskning i form av forskningsarbete, kursarbete och/eller avslutande kvalificeringsarbete.

Definition av begrepp

Forskningsmetoder – det här är sätt att nå målet med forskningsarbetet.

Vetenskaplig metod är en uppsättning tekniker och operationer som används för att konstruera ett system av vetenskaplig kunskap.

Vetenskapligt faktum är resultatet av observationer och experiment som fastställer de kvantitativa och kvalitativa egenskaperna hos objekt.

Metodisk grund vetenskaplig forskning är en uppsättning metoder för vetenskaplig kunskap som används för att uppnå målet med denna forskning.

Allmänna vetenskapliga, experimentella metoder, metodologisk grund -.

Modern biologi använder en kombination av metodologiska tillvägagångssätt, den använder sig av "enheten av beskrivande-klassificerande och förklarande-nomotetiska tillvägagångssätt; enheten av empirisk forskning med processen av intensiv teoretisering av biologisk kunskap, inklusive dess formalisering, matematisering och axiomatisering” [Yarilin A.A. "Askungen" blir en prinsessa, eller biologins plats i vetenskapernas hierarki. // ”Ekologi och liv” nr 12, 2008. S. 4-11. s. 11].

Mål för forskningsmetoder:

1. "Att stärka människans naturliga kognitiva förmågor, såväl som deras expansion och fortsättning."

2. ”Kommunikativ funktion”, d.v.s. medling mellan ämnet och forskningsobjektet [Arshinov V.I. Synergetik som ett fenomen inom post-icke-klassisk vetenskap. M.: Filosofiinstitutet RAS, 1999. 203 sid. s. 18].

Allmänna forskningsmetoder inom biologi

Observation

Observation - detta är studiet av yttre tecken och synliga förändringar i ett föremål under en viss tidsperiod. Till exempel att övervaka tillväxten och utvecklingen av en planta.

Observation är utgångspunkten för all naturvetenskaplig forskning.

Inom biologi är detta särskilt märkbart, eftersom föremålet för dess studie är människan och den levande naturen som omger henne. Redan i skolan, i lektioner i zoologi, botanik och anatomi, lär barnen att utföra den enklaste biologiska forskningen genom att observera tillväxten och utvecklingen av växter och djur, och tillståndet i deras egen kropp.

Observation som en metod för att samla information är kronologiskt den allra första forskningstekniken som dök upp i biologins arsenal, eller snarare dess föregångare, naturhistoria. Och detta är inte förvånande, eftersom observation är baserad på mänskliga sensoriska förmågor (sensation, perception, representation). Klassisk biologi är i första hand observationsbiologi. Men ändå har denna metod inte förlorat sin betydelse till denna dag.

Observationer kan vara direkta eller indirekta, de kan utföras med eller utan tekniska anordningar. Så en ornitolog ser en fågel genom en kikare och kan höra den, eller kan spela in ljud med enheten utanför det mänskliga örat. Histologen observerar den fixerade och färgade vävnadssektionen med hjälp av ett mikroskop. Och för en molekylärbiolog kan en observation vara att registrera förändringar i koncentrationen av ett enzym i ett provrör.

Det är viktigt att förstå att vetenskaplig observation, till skillnad från vanlig observation, inte är enkel, men målmedveten studiet av föremål eller fenomen: det utförs för att lösa ett givet problem, och observatörens uppmärksamhet bör inte distraheras. Till exempel, om uppgiften är att studera säsongsbetonade migrationer av fåglar, kommer vi att märka tidpunkten för deras uppträdande i häckningsplatser, och inte något annat. Så observation är selektiv tilldelning från verkligheten viss del, med andra ord, aspekt, och inkluderingen av denna del i det system som studeras.

Vid observation är inte bara observatörens noggrannhet, noggrannhet och aktivitet viktig, utan också hans opartiskhet, hans kunskap och erfarenhet och det korrekta valet av tekniska medel. Problemformuleringen förutsätter också att det finns en observationsplan, d.v.s. deras planering. [Kabakova D.V. Observation, beskrivning och experiment som de viktigaste metoderna för biologi // Problem och utsikter för utveckling av utbildning: material av det internationella. vetenskaplig konf. (Perm, april 2011). I. Perm: Mercury, 2011. s. 16-19].

Beskrivande metod

Beskrivande metod - detta är registreringen av de observerade yttre tecknen på studieobjekten, framhäver det väsentliga och kastar bort det oviktiga. Denna metod var ursprunget till biologin som vetenskap, men dess utveckling skulle ha varit omöjlig utan användning av andra forskningsmetoder.

Beskrivande metoder låter dig först beskriva och sedan analysera fenomen som förekommer i levande natur, jämföra dem, hitta vissa mönster och även generalisera, upptäcka nya arter, klasser, etc. Beskrivande metoder började användas i antiken, men idag har de inte förlorat sin relevans och används flitigt inom botanik, etologi, zoologi, etc.

Jämförande metod

Jämförande metod är en studie av likheter och skillnader i struktur, livsförlopp och beteende hos olika föremål. Till exempel jämförelse av individer av olika kön som tillhör samma biologiska art.

Låter dig studera forskningsobjekt genom att jämföra dem med varandra eller med ett annat objekt. Låter dig identifiera likheter och skillnader mellan levande organismer, såväl som deras delar. De erhållna uppgifterna gör det möjligt att kombinera de studerade objekten i grupper utifrån likheter i struktur och ursprung. Utifrån den jämförande metoden byggs till exempel upp en taxonomi av växter och djur. Denna metod användes också för att skapa cellteorin och för att bekräfta evolutionsteorin. För närvarande används det inom nästan alla områden av biologi.

Denna metod etablerades inom biologin på 1700-talet. och har visat sig vara mycket givande för att lösa många stora problem. Med denna metod och i kombination med den deskriptiva metoden erhölls information som gjorde det möjligt på 1700-talet. lägga grunden till taxonomin för växter och djur (C. Linnaeus), och på 1800-talet. formulera cellteorin (M. Schleiden och T. Schwann) och läran om huvudtyperna av utveckling (K. Baer). Metoden användes flitigt på 1800-talet. i att underbygga evolutionsteorin, samt i att omstrukturera ett antal biologiska vetenskaper utifrån denna teori. Användningen av denna metod åtföljdes dock inte av att biologin gick bortom gränserna för deskriptiv vetenskap.
Den jämförande metoden används flitigt inom olika biologiska vetenskaper i vår tid. Jämförelse får särskilt värde när det är omöjligt att definiera ett begrepp. Till exempel producerar ett elektronmikroskop ofta bilder vars verkliga innehåll är okänt i förväg. Endast genom att jämföra dem med ljusmikroskopiska bilder kan man få önskad data.

Historisk metod

Låter dig identifiera mönster för bildning och utveckling av levande system, deras strukturer och funktioner, och jämföra dem med tidigare kända fakta. Denna metod, i synnerhet, användes framgångsrikt av Charles Darwin för att bygga sin evolutionsteori och bidrog till omvandlingen av biologi från en beskrivande vetenskap till en förklarande vetenskap.

Under andra hälften av 1800-talet. Tack vare Charles Darwins verk satte den historiska metoden på en vetenskaplig grund studien av mönstren för organismers utseende och utveckling, bildandet av organismers struktur och funktioner i tid och rum. Med introduktionen av denna metod inträffade betydande kvalitativa förändringar i biologin. Den historiska metoden förvandlade biologin från en rent beskrivande vetenskap till en förklarande vetenskap, som förklarar hur olika levande system uppstod och hur de fungerar. För närvarande har den historiska metoden, eller det "historiska förhållningssättet" blivit ett universellt förhållningssätt till studiet av livsfenomen inom alla biologiska vetenskaper.

Experimentell metod

Experimentera - detta är en verifiering av riktigheten av den framförda hypotesen med hjälp av riktad påverkan på objektet.

Ett experiment (upplevelse) är en konstgjord skapelse under kontrollerade förhållanden av en situation som hjälper till att avslöja levande föremåls djupt dolda egenskaper.

Den experimentella metoden för att studera naturfenomen är förknippad med aktiv påverkan på dem genom att utföra experiment (experiment) under kontrollerade förhållanden. Denna metod låter dig studera fenomen isolerat och uppnå repeterbarhet av resultat när du reproducerar samma förhållanden. Experimentet ger en djupare insikt i biologiska fenomens väsen än andra forskningsmetoder. Det var tack vare experiment som naturvetenskapen i allmänhet och biologin i synnerhet nådde upptäckten av naturens grundläggande lagar.
Experimentella metoder inom biologi tjänar inte bara till att utföra experiment och få svar på frågor av intresse, utan också för att bestämma riktigheten av hypotesen som formulerades i början av att studera materialet, såväl som att korrigera det under arbetets gång. Under 1900-talet blev dessa forskningsmetoder ledande inom denna vetenskap tack vare tillkomsten av modern utrustning för att utföra experiment, som till exempel en tomograf, elektronmikroskop, etc. För närvarande, inom experimentell biologi, används biokemiska tekniker, röntgendiffraktionsanalys, kromatografi, såväl som tekniken för ultratunna sektioner, olika odlingsmetoder och många andra i stor utsträckning. Experimentella metoder i kombination med en systemansats har utökat den biologiska vetenskapens kognitiva förmåga och öppnat nya vägar för tillämpning av kunskap inom nästan alla områden av mänsklig aktivitet.

Frågan om experiment som en av grunderna i kunskapen om naturen togs upp redan på 1600-talet. Engelske filosofen F. Bacon (1561-1626). Hans introduktion till biologi är förknippad med verk av V. Harvey på 1600-talet. om studiet av blodcirkulationen. Den experimentella metoden kom dock i stor utsträckning in i biologin först i början av 1800-talet, och genom fysiologin, där man började använda ett stort antal instrumentella tekniker som gjorde det möjligt att registrera och kvantitativt karakterisera funktionernas samband med strukturen. Tack vare verk av F. Magendie (1783-1855), G. Helmholtz (1821-1894), I.M. Sechenov (1829-1905), såväl som klassikerna från experimentet C. Bernard (1813-1878) och I.P. Pavlova (1849-1936) fysiologi var förmodligen den första av de biologiska vetenskaperna som blev en experimentell vetenskap.
En annan riktning i vilken den experimentella metoden kom in i biologin var studiet av ärftlighet och variabilitet hos organismer. Här tillhör huvudförtjänsten G. Mendel, som, till skillnad från sina föregångare, använde experiment inte bara för att få data om de fenomen som studeras, utan också för att testa den hypotes som formulerats på grundval av de erhållna uppgifterna. G. Mendels arbete var ett klassiskt exempel på experimentell vetenskaps metodologi.

För att underbygga den experimentella metoden var det arbete som utfördes inom mikrobiologi av L. Pasteur (1822-1895), som först introducerade experimentet för att studera fermentering och vederlägga teorin om spontan generering av mikroorganismer, och sedan för att utveckla vaccination mot infektionssjukdomar. viktig. Under andra hälften av 1800-talet. Efter L. Pasteur gavs betydande bidrag till utvecklingen och underbyggandet av den experimentella metoden inom mikrobiologi av R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I.I. Mechnikov (1845-1916), D.I. Ivanovsky (1864-1920), S.N. Vinogradsky (1856-1890), M. Beyernik (1851-1931) etc. På 1800-talet. biologin har också berikats genom skapandet av metodologiska grunder för modellering, vilket också är den högsta formen av experiment. Uppfinningen av L. Pasteur, R. Koch och andra mikrobiologer av metoder för att infektera laboratoriedjur med patogena mikroorganismer och studera patogenesen av infektionssjukdomar på dem är ett klassiskt exempel på modellering som fördes över till 1900-talet. och kompletterat i vår tid genom att modellera inte bara olika sjukdomar, utan också olika livsprocesser, inklusive livets ursprung.
Med början till exempel från 40-talet. XX-talet Den experimentella metoden inom biologi har genomgått betydande förbättringar på grund av en ökning av upplösningen av många biologiska tekniker och utvecklingen av nya experimentella tekniker. Således ökades upplösningen av genetisk analys och ett antal immunologiska tekniker. Odling av somatiska celler, isolering av biokemiska mutanter av mikroorganismer och somatiska celler, etc. introducerades i forskningspraktiken. Den experimentella metoden började i stor utsträckning berikas med metoder för fysik och kemi, som visade sig vara extremt värdefulla inte bara som oberoende metoder. , men också i kombination med biologiska metoder. Till exempel har DNA:s struktur och genetiska roll klarlagts genom den kombinerade användningen av kemiska metoder för att isolera DNA, kemiska och fysikaliska metoder för att bestämma dess primära och sekundära struktur, och biologiska metoder (transformation och genetisk analys av bakterier) för att bevisa dess roll som genetiskt material.
För närvarande kännetecknas den experimentella metoden av exceptionella förmågor i studiet av livsfenomen. Dessa förmågor bestäms genom användning av olika typer av mikroskopi, inklusive elektronmikroskopi med ultratunna snittningstekniker, biokemiska metoder, högupplöst genetisk analys, immunologiska metoder, en mängd olika odlingsmetoder och intravital observation i cell-, vävnads- och organkulturer , embryomärkning, provrörsbefruktning, den märkta atommetoden, röntgendiffraktionsanalys, ultracentrifugering, spektrofotometri, kromatografi, elektrofores, sekvensering, design av biologiskt aktiva rekombinanta DNA-molekyler etc. Den nya kvaliteten som är inneboende i den experimentella metoden orsakade kvalitativa förändringar i modellering. Tillsammans med modellering på organnivå utvecklas för närvarande modellering på molekylär och cellulär nivå.

Simuleringsmetod

Modellering bygger på en sådan teknik som analogi - detta är en slutsats om likheten mellan objekt i ett visst avseende baserat på deras likhet i ett antal andra avseenden.

Modell - detta är en förenklad kopia av ett objekt, fenomen eller process, som ersätter dem i vissa aspekter.

En modell är något som är bekvämare att arbeta med, det vill säga något som är lättare att se, höra, komma ihåg, spela in, bearbeta, överföra, ärva och som är lättare att experimentera med jämfört med modelleringsobjektet (prototyp, original).
Karkisjtjenko N.N. Grunderna i biomodellering. - M.: VPK, 2005. - 608 sid. S. 22.

Modellering - detta är följaktligen skapandet av en förenklad kopia av ett objekt, fenomen eller process.

Modellering:

1) skapande av förenklade kopior av kunskapsobjekt;

2) studie av kunskapsobjekt på deras förenklade kopior.

Simuleringsmetod - detta är studiet av egenskaperna hos ett visst objekt genom att studera egenskaperna hos ett annat objekt (modell), vilket är mer bekvämt för att lösa forskningsproblem och är i en viss överensstämmelse med det första objektet.

Modellering (i vid bemärkelse) är den huvudsakliga forskningsmetoden inom alla kunskapsområden. Modelleringsmetoder används för att bedöma egenskaperna hos komplexa system och fatta vetenskapligt baserade beslut inom olika områden av mänsklig verksamhet. Ett befintligt eller designat system kan effektivt studeras med hjälp av matematiska modeller (analytiska och simulering) för att optimera systemets funktion. Systemmodellen är implementerad på moderna datorer, som i detta fall fungerar som ett verktyg för att experimentera med systemmodellen.

Modellering låter dig studera en process eller ett fenomen, såväl som evolutionens riktningar, genom att återskapa dem i form av ett enklare objekt med hjälp av modern teknik och utrustning.

Modelleringsteori – teorin om att ersätta det ursprungliga objektet med dess modell och studera egenskaperna hos objektet på dess modell.
Modellering – en forskningsmetod som bygger på att ersätta det ursprungliga föremålet som studeras med dess modell och arbeta med det (istället för föremålet).
Modell (ursprungligt objekt) (från det latinska läget - "mått", "volym", "bild") - ett hjälpobjekt som återspeglar de viktigaste mönstren för forskning, essensen, egenskaperna, egenskaperna hos det ursprungliga objektets struktur och funktion .
När folk pratar om modellering menar de vanligtvis att modellera ett system.
System – en uppsättning sammankopplade element förenade för att uppnå ett gemensamt mål, isolerade från omgivningen och interagerar med den som en integrerad helhet och uppvisar grundläggande systemiska egenskaper. Uppsatsen identifierar 15 huvudsakliga systemegenskaper, vilka inkluderar: uppkomst (uppkomst); integritet; strukturera; integritet; underordnad målet; hierarki; oändlighet; ergacity; öppenhet; irreversibilitet; enhet av strukturell stabilitet och instabilitet; olinjäritet; potentiell multivarians av faktiska strukturer; kritik; oförutsägbarhet i ett kritiskt område.
Vid modellering av system används två tillvägagångssätt: klassisk (induktiv), som utvecklades historiskt först, och systemisk, som har utvecklats nyligen.

Klassiskt tillvägagångssätt. Historiskt sett var det klassiska tillvägagångssättet för att studera ett objekt och modellera ett system det första som dök upp. Det verkliga objektet som ska modelleras är uppdelat i delsystem, initialdata (D) för modellering väljs ut och mål (T) sätts, vilket återspeglar individuella aspekter av modelleringsprocessen. Baserat på en separat uppsättning initiala data, sätts målet att modellera en separat aspekt av systemets funktion på basis av detta mål, en viss komponent (K) av den framtida modellen. En uppsättning komponenter kombineras till en modell.
Att. komponenterna summeras, varje komponent löser sina egna problem och är isolerade från andra delar av modellen. Vi tillämpar metoden endast på enkla system, där relationerna mellan komponenter kan ignoreras. Två distinkta aspekter av det klassiska tillvägagångssättet kan noteras: 1) det sker en rörelse från det särskilda till det allmänna när man skapar en modell; 2) den skapade modellen (systemet) bildas genom att summera dess individuella komponenter och tar inte hänsyn till uppkomsten av en ny systemisk effekt.

Systematiskt tillvägagångssätt – ett metodkoncept som bygger på önskan att bygga en helhetsbild av det föremål som studeras, med hänsyn till de delar av föremålet som är viktiga för att problemet ska lösas, sambanden mellan dem och externa samband med andra föremål och miljön. Med den ökande komplexiteten i att modellera objekt uppstod behovet av att observera dem från en högre nivå. I det här fallet betraktar utvecklaren detta system som ett delsystem av högre rang. Till exempel, om uppgiften är att designa ett automatiserat kontrollsystem för ett företag, så får vi ur ett systemsynsperspektiv inte glömma att detta system är en integrerad del av det integrerade automatiserade kontrollsystemet. Grunden för systemansatsen är övervägandet av systemet som en integrerad helhet, och detta övervägande under utvecklingen börjar med det viktigaste - formuleringen av syftet med verksamheten. Det är viktigt för systemansatsen att bestämma systemets struktur - uppsättningen av kopplingar mellan elementen i systemet, vilket återspeglar deras interaktion.

Det finns strukturella och funktionella metoder för att studera ett systems struktur och dess egenskaper.

På strukturella tillvägagångssätt sammansättningen av de valda elementen i systemet och kopplingarna mellan dem avslöjas.

På funktionellt tillvägagångssätt Algoritmer för systembeteende beaktas (funktioner - egenskaper som leder till att uppnå målet).

Modelleringstyper

1. Ämnesmodellering , där modellen återger de geometriska, fysiska, dynamiska eller funktionella egenskaperna hos ett objekt. Till exempel bromodell, dammmodell, vingmodell
flygplan osv.
2. Analog modellering , där modellen och originalet beskrivs av ett enda matematiskt samband. Ett exempel är elektriska modeller som används för att studera mekaniska, hydrodynamiska och akustiska fenomen.
3. Ikonisk modellering , där diagram, ritningar och formler fungerar som modeller. De ikoniska modellernas roll har särskilt ökat i takt med att användningen av datorer utökats vid konstruktionen av ikoniska modeller.
4. Nära besläktad med det ikoniska mental simulering , där modellerna får en mentalt visuell karaktär. Ett exempel i det här fallet är modellen av atomen, som en gång föreslagits av Bohr.
5. Modellexperiment. Slutligen är en speciell typ av modellering inkluderingen i ett experiment inte av själva objektet utan av dess modell, på grund av vilken den senare får karaktären av ett modellexperiment. Denna typ av modellering indikerar att det inte finns någon hård linje mellan metoderna för empirisk och teoretisk kunskap.
Organiskt kopplat till modellering idealisering - mental konstruktion av begrepp, teorier om objekt som inte finns och inte är realiserbara i verkligheten, men de som det finns en nära prototyp eller analog till i den verkliga världen. Exempel på ideala objekt konstruerade med denna metod är de geometriska begreppen av en punkt, linje, plan, etc. Alla vetenskaper arbetar med idealiska objekt av detta slag - en idealisk gas, en absolut svart kropp, en socioekonomisk formation, en stat, etc.

Modelleringsmetoder

1. Fullskalig modellering - ett experiment på själva föremålet som studeras, som under särskilt utvalda experimentella förhållanden fungerar som en modell av sig själv.
2. Fysisk modellering – ett experiment på speciella installationer som bevarar fenomenens natur, men återger fenomenen i en kvantitativt modifierad, skalenlig form.
3. Matematisk modellering – användning av modeller av fysisk natur som skiljer sig från de simulerade objekten, men som har en liknande matematisk beskrivning. Fullskalig och fysisk modellering kan kombineras till en klass av fysiska likhetsmodeller, eftersom modellen och originalet i båda fallen är identiska till sin fysiska natur.

Modelleringsmetoder kan delas in i tre huvudgrupper: analytisk, numerisk och simulering.

1. Analytisk modelleringsmetoder. Analytiska metoder gör det möjligt att erhålla egenskaperna hos ett system som vissa funktioner av dess driftsparametrar. Således är den analytiska modellen ett system av ekvationer, vars lösning producerar de parametrar som är nödvändiga för att beräkna systemets utgångsegenskaper (genomsnittlig uppgiftsbehandlingstid, genomströmning, etc.). Analytiska metoder ger korrekta värden på systemegenskaper, men används för att lösa endast en smal klass av problem. Skälen till detta är följande. För det första, på grund av komplexiteten hos de flesta verkliga system, existerar antingen inte deras fullständiga matematiska beskrivning (modell), eller så har analytiska metoder för att lösa den skapade matematiska modellen ännu inte utvecklats. För det andra, när man härleder de formler som analysmetoderna bygger på, görs vissa antaganden som inte alltid motsvarar det verkliga systemet. I detta fall måste användningen av analysmetoder överges.

2. Numerisk modelleringsmetoder. Numeriska metoder innebär att omvandla modellen till ekvationer som kan lösas med hjälp av beräkningsmatematik. Klassen av problem som löses med dessa metoder är mycket bredare. Som ett resultat av att tillämpa numeriska metoder erhålls ungefärliga värden (uppskattningar) av systemets utgångsegenskaper med en given noggrannhet.

3. Imitation modelleringsmetoder. Med utvecklingen av datorteknik har simuleringsmodelleringsmetoder blivit allmänt använda för analys av system där stokastiska influenser är dominerande.
Kärnan i simuleringsmodellering (IM) är att simulera processen för systemets funktion över tid, och observera samma förhållande mellan driftvaraktigheter som i det ursprungliga systemet. Samtidigt simuleras de elementära fenomen som utgör processen, deras logiska struktur och sekvensen av deras förekomst i tiden bevaras. Som ett resultat av att använda MI erhålls uppskattningar av systemets utgångsegenskaper, vilka är nödvändiga för att lösa problem med analys, kontroll och design.

Inom biologin är det till exempel möjligt att bygga en modell av livets tillstånd i en reservoar efter en tid när en, två eller flera parametrar ändras (temperatur, saltkoncentration, förekomst av rovdjur, etc.). Sådana tekniker blev möjliga tack vare penetrationen i biologin av idéerna och principerna för cybernetik - vetenskapen om kontroll.

Klassificeringen av typer av modellering kan baseras på olika egenskaper. Beroende på arten av de processer som studeras i systemet kan modellering delas in i deterministisk och stokastisk; statisk och dynamisk; diskret och kontinuerlig.
Deterministisk Modellering används för att studera system vars beteende kan förutsägas med absolut säkerhet. Till exempel den sträcka en bil tillryggalagt under likformigt accelererad rörelse under idealiska förhållanden; en enhet som kvadrerar ett tal osv. Följaktligen inträffar en deterministisk process i dessa system, som är adekvat beskriven av en deterministisk modell.

Stokastisk (sannolikhetsteoretisk) modellering används för att studera ett system vars tillstånd inte bara beror på kontrollerad, utan också på okontrollerad påverkan, eller där det finns en källa till slumpmässighet. Stokastiska system omfattar alla system som inkluderar människor, till exempel fabriker, flygplatser, datasystem och nätverk, butiker, konsumenttjänster etc.
Statisk modellering tjänar till att beskriva system vid vilken tidpunkt som helst.

Dynamisk modellering speglar förändringar i systemet över tid (utgångsegenskaperna hos systemet vid en given tidpunkt bestäms av arten av ingångspåverkan i det förflutna och nuet). Exempel på dynamiska system är biologiska, ekonomiska, sociala system; sådana artificiella system som en fabrik, ett företag, en produktionslinje, etc.
Separat modellering används för att studera system där ingångs- och utdataegenskaper mäts eller ändras diskret över tiden, annars används kontinuerlig modellering. Till exempel är en elektronisk klocka, en elektrisk mätare diskreta system; solur, värmeanordningar - kontinuerliga system.
Beroende på formen av representation av objektet (systemet) kan mental och verklig modellering särskiljas.
På verklig (fullskalig) modellering, studien av systemegenskaper utförs på ett verkligt objekt, eller på en del av det. Verklig modellering är den mest adekvata, men dess möjligheter, med hänsyn till egenskaperna hos verkliga objekt, är begränsade. Att till exempel utföra riktig modellering med ett automatiserat företagskontrollsystem kräver för det första skapandet av ett automatiserat kontrollsystem; för det andra att genomföra experiment med företaget, vilket är omöjligt. Verklig modellering inkluderar produktionsexperiment och komplexa tester, som har en hög grad av tillförlitlighet. En annan typ av riktig modellering är fysisk. Inom fysisk modellering bedrivs forskning om installationer som bevarar fenomenets natur och har en fysisk likhet.
Mental modellering används för att simulera system som är praktiskt taget omöjliga att implementera under ett givet tidsintervall. Grunden för mental modellering är skapandet av en ideal modell baserad på en ideal mental analogi. Det finns två typer av mental modellering: figurativ (visuell) och symbolisk.
På bildligt Vid modellering skapas, utifrån mänskliga idéer om verkliga föremål, olika visuella modeller som visar de fenomen och processer som förekommer i föremålet. Till exempel modeller av gaspartiklar i den kinetiska teorin om gaser i form av elastiska kulor som verkar på varandra under en kollision.
På ikonisk modellering beskriver det simulerade systemet med hjälp av konventionella tecken, symboler, i synnerhet i form av matematiska, fysikaliska och kemiska formler. Den mest kraftfulla och utvecklade klassen av ikoniska modeller representeras av matematiska modeller.
Matematisk modell är ett artificiellt skapat objekt i form av matematiska, symboliska formler som visar och återger strukturen, egenskaperna, sammankopplingarna och relationerna mellan elementen i det föremål som studeras. Vidare beaktas endast matematiska modeller och, följaktligen, matematisk modellering.
Matematisk modellering – en forskningsmetod som bygger på att ersätta det ursprungliga objektet som studeras med dess matematiska modell och arbeta med det (istället för objektet). Matematisk modellering kan delas in i analytisk (AM) , imitation (IM) , kombinerad (CM) .
På AM en analytisk modell av objektet skapas i form av algebraiska, differential-, finita-differensekvationer. Den analytiska modellen studeras antingen med analytiska metoder eller med numeriska metoder.
På DEM en simuleringsmodell skapas och den statistiska modelleringsmetoden används för att implementera simuleringsmodellen på en dator.
På KM sönderdelning av den systemfungerande processen till delprocesser utförs. För de av dem används där det är möjligt analytiska metoder, annars används simuleringsmetoder.

Referenser

1. Ayvazyan S.A., Enyukov I.S., Meshalkin L.D. Tillämpad statistik: Grunderna i modellering och primär databehandling. – M.: ”Finans och statistik”, 1983. – 471 sid.
2. Alsova O.K. Modellering av system (del 1): Riktlinjer för laborationer inom disciplinen ”Modellering” för tredje- och fjärdeårsstudenter på AVTF. – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2006. – 68 sid. Modellering av system (del 2): ​​Riktlinjer för laborationer inom disciplinen "Modellering" för tredje- och fjärdeårsstudenter på AVTF. – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2007. – 35 sid.
3. Alsova O.K. Modellering av system: lärobok. ersättning/O.K. Alsova. - Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2007 - 72 sid.
4. Borovikov V.P. Statistica 5.0. Konsten att analysera data på en dator: För proffs. 2:a uppl. – St Petersburg: Peter, 2003. – 688 s.
5. Ventzel E.S. Operationsforskning. – M.: Högre skola, 2000. – 550 sid.
6. Gubarev V.V. Probabilistiska modeller / Novosibirsk. elektroteknik int. – Novosibirsk, 1992. – Del 1. – 198 s; Del 2. – 188 sid.
7. Gubarev V.V. Systemanalys i experimentell forskning. – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2000. – 99 sid.
8. Denisov A.A., Kolesnikov D.N. Teori om stora styrsystem: Lärobok. handbok för universitet. – L. Energoizdat, 1982. – 288 sid.
9. Draper N., Smith G. Tillämpad regressionsanalys. – M.: Statistik, 1973.
10. Karpov Yu Simuleringsmodellering av system. Introduktion till modellering med AnyLogic 5. – St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2005. – 400 sid.
11. Kelton V., Lowe A. Simuleringsmodellering. Klassisk CS. 3:e uppl. – St Petersburg: Peter; Kiev: 2004. – 847 sid.
12. Lemeshko B.Yu., Postovalov S.N. Datorteknik för dataanalys och forskning av statistiska mönster: Lärobok. ersättning. – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2004. – 120 sid.
13. Systemmodellering. Workshop: Proc. manual för universitet/B.Ya. Sovetov, S.A. Jakovlev. – 2:a uppl., reviderad. och ytterligare – M.: Högre skola, 2003. – 295 sid.
14. Ryzhikov Yu.I. Simuleringsmodellering. Teori och teknik. – SPb.: CORONA-tryck; M.: Altex-A, 2004. – 384 sid.
15. Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Systemmodellering (3:e upplagan). – M.: Högre skola, 2001. – 420 sid.
16. Teori om slumpmässiga processer och dess tekniska tillämpningar: Lärobok. manual för universitet/E.S. Wentzel, L.A. Ovcharov. – 3:e uppl. omarbetat och ytterligare – M.: Publishing Center ”Academy”, 2003. – 432 sid.
17. Tomashevsky V., Zhdanova E. Simuleringsmodellering i GPSS-miljön. – M.: Bestseller, 2003. – 416 sid.
18. Khachaturova S.M. Matematiska metoder för systemanalys: Lärobok. manual – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2004. – 124 sid.
19. Shannon R. Simuleringsmodellering av system - konst och vetenskap. – M.: Mir, 1978.
20. Schreiber T.J. Simulering på GPSS. – M.: Maskinteknik, 1980. – 593 sid.
21. Arsenyev B.P., Yakovlev S.A. Integration av distribuerade databaser. – St Petersburg: Lan, 2001. - 420 sid.

Bland alla skoldiscipliner, och bara vetenskaper, intar biologi en speciell plats. När allt kommer omkring är detta den äldsta, första och naturvetenskapligaste vetenskapen, som intresset uppstod med tillkomsten av människan själv och hennes evolution. Studiet av denna disciplin har utvecklats olika under olika epoker. Forskning inom biologi utfördes med ständigt nya metoder. Det finns dock fortfarande de som var relevanta från första början och som inte har förlorat sin betydelse. Vilka är dessa sätt att studera vetenskap och vad är denna disciplin i allmänhet, kommer vi att överväga i den här artikeln.

Biologi som vetenskap

Om vi ​​går djupare in i etymologin för ordet "biologi", översatt från latin kommer det bokstavligen att låta som "vetenskapen om livet." Och detta är sant. Denna definition återspeglar hela essensen av vetenskapen i fråga. Det är biologin som studerar hela mångfalden av liv på vår planet, och vid behov bortom dess gränser.

Det finns flera biologiska där alla representanter för biomassan är förenade enligt vanliga morfologiska, anatomiska, genetiska och fysiologiska egenskaper. Dessa är kungadömena:

• Djur.
• Växter.
• Svampar.
• Virus.
• Bakterier eller prokaryoter.

Var och en av dem representeras av ett stort antal arter och andra taxonomiska enheter, vilket återigen betonar hur mångfaldig vår planets natur är. som vetenskap - att studera dem alla, från födsel till död. Identifiera även evolutionens mekanismer, relationer med varandra och människor, naturen själv.

Biologi är bara ett allmänt namn som inkluderar en hel familj av undervetenskaper och discipliner som är engagerade i detaljerad forskning om levande varelser och livets manifestationer.

Som nämnts ovan har studiet av biologi utförts av människor sedan antiken. Människan var intresserad av hur växter, djur och sig själv fungerade. Observationer av levande natur genomfördes och slutsatser drogs, så ackumulerades faktamaterial och vetenskapsteoretiska grunder.

Den moderna biologins landvinningar har generellt sett gått långt fram och gör det möjligt att titta in i de minsta och ofattbart komplexa strukturer, störa förloppet av naturliga processer och ändra deras riktning. På vilka sätt har du alltid kunnat uppnå sådana resultat?

Forskningsmetoder inom biologi

För att få kunskap är det nödvändigt att använda olika metoder för att få den. Det gäller även inom biologiska vetenskaper. Därför har denna disciplin sin egen uppsättning åtgärder som gör att man kan fylla på den metodologiska och faktiska kassan. Denna forskningsmetoder i skolan berör med nödvändighet detta ämne, eftersom denna fråga är grunden. Därför diskuteras dessa metoder i naturhistoria eller biologilektionerna i femte klass.

Vilka forskningsmetoder finns?

1. Beskrivning.
2. i biologi.
3. Experimentera.
4. Jämförelse.
5. Modelleringsmetod.
6. Historisk metod.
7. Moderniserade alternativ baserade på användningen av de senaste framstegen inom teknik och modern utrustning. Till exempel: elektronspektroskopi och mikroskopi, färgningsmetod, kromatografi och andra.

Alla har alltid varit viktiga och förblir så idag. Men bland dem finns det en som dök upp först och fortfarande är den viktigaste.

Observationsmetod i biologi

Det är denna version av studien som är avgörande, första och betydelsefulla. Vad är observation? Detta är förvärvet av information av intresse om ett objekt med hjälp av sinnena. Det vill säga att du kan förstå vilken typ av levande varelse som finns framför dig med hjälp av hörsel-, syn-, känsel-, lukt- och smakorgan.

Det är så våra förfäder lärde sig att särskilja biomassans element. Så fortsätter forskningen inom biologi än i dag. Det är trots allt omöjligt att veta hur en larv förpuppar sig och en fjäril kommer ut ur en kokong om du inte observerar den med dina egna ögon och registrerar varje ögonblick i tiden.

Och hundratals sådana exempel kan ges. Alla zoologer, mykologer, botaniker, algologer och andra forskare observerar det valda objektet och får fullständig information om dess struktur, livsstil, interaktion med miljön, funktioner i fysiologiska processer och andra finesser i organisationen.

Därför anses observationsmetoden i biologi vara den viktigaste, historiskt den första och betydelsefulla. Tätt bredvid finns en annan metod för forskning - beskrivning. Det räcker trots allt inte att observera, du behöver också beskriva vad du lyckades se, det vill säga registrera resultatet. Detta kommer senare att bli en teoretisk kunskapsbas om ett visst objekt.

Låt oss ge ett exempel. Om en iktyolog skulle bedriva forskning inom området för en specifik typ av fisk, till exempel rosa abborre, studerar han först och främst den redan existerande teoretiska grunden, som sammanställdes från observationer av forskare före honom. Efter detta börjar han observera sig själv och registrerar noggrant alla erhållna resultat. Därefter genomförs en serie experiment, och resultaten jämförs med de som redan fanns tillgängliga tidigare. Detta klargör frågan om var till exempel dessa fiskarter kan leka? Vilka förutsättningar behöver de för detta och hur mycket kan de variera?

Det är uppenbart att observationsmetoden inom biologin, såväl som beskrivning, jämförelse och experiment, är nära kopplade till ett enda komplex - metoder för att studera levande natur.

Experimentera

Denna metod är typisk inte bara för biologisk vetenskap, utan också för kemi, fysik, astronomi och andra. Det låter dig tydligt verifiera ett eller annat teoretiskt framfört antagande. Med hjälp av experiment bekräftas eller vederläggs hypoteser, teorier skapas och axiom läggs fram.

Det var experimentellt som blodcirkulationen hos djur, andning och fotosyntes hos växter, samt en rad andra fysiologiska livsviktiga processer upptäcktes.

Simulering och jämförelse

Jämförelse är en metod som gör att vi kan dra en evolutionär linje för varje art. Det är denna metod som ligger till grund för inhämtandet av information på grundval av vilken en klassificering av arter sammanställs och livets träd byggs.

Modellering är en mer matematisk metod, speciellt om vi talar om datormetoden för att konstruera en modell. Denna metod innebär att skapa situationer över studiet av ett objekt som inte kan observeras under naturliga förhållanden. Till exempel hur detta eller det läkemedlet kommer att påverka människokroppen.

Historisk metod

Det ligger till grund för identifieringen av varje organisms ursprung och bildning, dess utveckling och omvandling under evolutionens gång. Baserat på erhållen data byggs teorier upp och hypoteser läggs fram om livets uppkomst på jorden och utvecklingen av varje naturrike.

Biologi i 5:e klass

Det är mycket viktigt att ge eleverna intresse för vetenskapen i fråga i tid. Idag visas läroböcker "Biologi. 5:e klass" i dem är den huvudsakliga metoden för att studera detta ämne. Detta är hur barn gradvis behärskar hela djupet av denna vetenskap, förstår dess innebörd och betydelse.

För att lektionerna ska vara intressanta och ge barn ett intresse för det de studerar bör mer tid ägnas åt just denna metod. När allt kommer omkring, bara när eleven själv observerar cellers beteende och deras struktur genom ett mikroskop kommer han att kunna inse det fulla intresset för denna process och hur subtilt och viktigt det hela är. Därför, enligt moderna krav, är ett aktivitetsbaserat tillvägagångssätt för att studera ett ämne nyckeln till elevers framgångsrika förvärv av kunskap.

Och om barn registrerar varje process de studerar i en dagbok med observationer inom biologi, kommer spåret av föremålet att förbli med dem resten av livet. Det är så världen omkring oss formas.

Fördjupning i ämnet

Om vi ​​pratar om specialiserade klasser som syftar till en djupare, mer detaljerad studie av vetenskap, bör vi prata om det viktigaste. För sådana barn bör ett särskilt program för fördjupning av biologi utvecklas, som kommer att baseras på observationer i fält (sommarpraktik), samt på ständig experimentell forskning. Barn måste övertyga sig själva om den teoretiska kunskap som de sätts in i deras huvuden. Det är då som nya upptäckter, landvinningar och födelsen av vetenskapsmän är möjliga.

Rollen av biologisk utbildning av skolbarn

I allmänhet behöver barn studera biologi inte bara för att naturen måste älskas, vårdas och skyddas. Men också för att det avsevärt vidgar deras horisonter, gör att de kan förstå mekanismerna för livsprocesser, lära känna sig själva inifrån och ta hand om sin hälsa.

Om du regelbundet berättar för barnen om den moderna biologins prestationer och hur detta påverkar människors liv, kommer de själva att förstå vikten och betydelsen av vetenskap. De kommer att genomsyras av kärlek till det, vilket betyder att de också kommer att älska dess föremål - levande natur.

Prestationer av modern biologi

Det finns naturligtvis många av dessa. Om vi ​​sätter en tidsram på minst femtio år kan vi lista följande enastående framgångar inom området för vetenskapen i fråga.

1. Avkodning av arvsmassan hos djur, växter och människor.
2. Avslöjar mekanismerna för celldelning och död.
3. Att avslöja essensen av flödet av genetisk information i den utvecklande organismen.
4. Kloning av levande varelser.
5. Skapande (syntes) av biologiskt aktiva ämnen, läkemedel, antibiotika, antivirala läkemedel.

Sådana prestationer av modern biologi tillåter människor att kontrollera vissa sjukdomar hos människor och djur, vilket hindrar dem från att utvecklas. De tillåter oss att lösa många problem som drabbade människor under 2000-talet: epidemier av fruktansvärda virus, hunger, brist på dricksvatten, dåliga miljöförhållanden och andra.

När vi talar om biologi, talar vi om vetenskapen som sysslar med studier av allt levande. Alla levande varelser, inklusive deras livsmiljö, studeras. Från strukturen av celler till komplexa biologiska processer, allt detta är ämnet för biologi. Låt oss överväga forskningsmetoder inom biologi, som för närvarande används.

Biologiska forskningsmetoder omfatta:

• Empiriska/experimentella metoder
• Beskrivande metoder
• Jämförande metoder
• Statistiska metoder
• Modellering
• Historiska metoder

Empiriska metoder bestå i att upplevelseobjektet utsätts för en förändring av villkoren för dess existens, och då beaktas de erhållna resultaten. Experiment är av två typer beroende på var de utförs: laboratorieexperiment och fältexperiment. Naturliga förhållanden används för att genomföra fältexperiment och speciell laboratorieutrustning används för att genomföra laboratorieexperiment.

Beskrivande metoder baseras på observation, följt av analys och beskrivning av fenomenet. Denna metod låter oss lyfta fram egenskaperna hos biologiska fenomen och system. Detta är en av de äldsta metoderna.

Jämförande metoder innebär jämförelse av de erhållna fakta och fenomen med andra fakta och fenomen. Information erhålls genom observation. På senare tid har det blivit populärt att använda övervakning. Övervakning är ständig observation, vilket gör att du kan samla in data på basis av vilken analys och sedan prognoser kommer att utföras.

Statistiska metoderäven känd som matematiska metoder, och används för att bearbeta numeriska data som erhölls under ett experiment. Dessutom används denna metod för att säkerställa tillförlitligheten hos vissa data.

Modellering Det här är en metod som har tagit fart på sistone och går ut på att arbeta med objekt genom att representera dem i modeller. Det som inte kan analyseras och studeras efter ett experiment kan läras genom modellering. Delvis används inte bara konventionell modellering, utan även matematisk modellering.

Historiska metoder baseras på studier av tidigare fakta och låter oss fastställa befintliga mönster. Men eftersom en metod inte alltid är tillräckligt effektiv är det vanligt att kombinera dessa metoder för att få bättre resultat.

Så vi tittade på de viktigaste forskningsmetoderna inom biologi. Vi hoppas verkligen att du tyckte att den här artikeln var intressant och informativ. Var noga med att skriva dina frågor och kommentarer i kommentarerna.

Biologi tar hand om alla levande varelser och särskilt människor, och Ursosan (http://www.ursosan.ru/) tar hand om hans lever. Ursosan kommer att hjälpa till med behandlingen

PEDAGOGISKA UNIVERSITET "FIRST SEPTEMBER"

BUKHVALOV V.A.

Utveckling av elevernas kreativa förmågor på biologilektionerna

använda delar av teorin om uppfinningsrik problemlösning (TRIZ)

Tyvärr måste vi erkänna att trots den pågående reformen av innehållet i skolundervisningen dominerar information och reproduktiv utbildning i biologilektionerna. Ett sådant tillvägagångssätt uppfyller inte det moderna samhällets krav, där det som kommer i förgrunden inte så mycket är kunskapens encyklopediska karaktär, utan förmågan att skaffa information, omvandla den och använda den kreativt för forskning eller praktisk verksamhet.
Under andra hälften av förra seklet G.S.
Altshuller utvecklade teorin om uppfinningsrik problemlösning (TRIZ). I en primitiv tolkning är TRIZ en uppsättning algoritmer för att formulera och lösa kreativa problem. TRIZ-element kan användas som ett mycket effektivt medel för att utveckla elevernas kreativa tänkande när de undervisar i biologi i skolan. Sedan 1987 har ett sådant experiment utförts av författaren och hans kollegor från ett tiotal skolor i Lettland.
Genomförandet av detta arbete krävde betydande förändringar av kursinnehållet.

Tillsammans med traditionella informationstexter, reproduktionsfrågor och laborationer ingick i kursen biologiska problem – kreativa uppgifter som sammanställdes både av författaren själv och hans kollegor. Utöver detta skapades uppsättningar av kreativa verk om biologi med forsknings-, expert-, projekt- och prognosinnehåll, som också används i lektioner och som läxor.

Föreläsning 1. Den biologiska forskningens struktur och innehåll

Specifikt för forskning i vetenskaplig praktik

Det moderna livet kan inte föreställas utan vetenskap. Låt oss ställa en enkel fråga till eleverna: vilken betydelse har vetenskap i det mänskliga livet? Märkligt nog kan våra elever berätta mycket från vetenskapsteorin: ge exempel på mönster och lagar, teorier och kunskapsmetoder, men av någon anledning orsakar denna fråga dem ofta svårigheter. Men lådan öppnas väldigt enkelt - allt som omger oss i skolans klassrum är en direkt förkroppsligande av vetenskap i praktiken: själva skolbyggnaden byggdes i enlighet med lagarna för konstruktion av tekniska strukturer; skrivbord, läroböcker, anteckningsböcker skapas med hänsyn till hygieniska standarder; Lamporna på kontoret är installerade i enlighet med lagarna för elteknik. Även våra kläder är skapade med hänsyn till en hel massa lagar och mönster.

Den första frågan uppstår: är allt korrekt i våra metoder för att undervisa ämnen, om eleverna i allmänhet känner till de teoretiska principerna ganska väl, men begäran om att teoretiskt motivera sina egna praktiska handlingar gör dem ofta förvirrade? Till exempel är det osannolikt att barn kan svara på frågan: vilka fysiklagar behöver du veta för att installera ett uttag? Eller vilka biologiska regler bör du tänka på när du tar hand om inomhusväxter? Eller vilka regler bestämmer att du behöver borsta tänderna minst två gånger om dagen, och inte, säg, tre eller fem?

Vetenskaplig forskning började i många fall med formuleringen av specifika praktiska problem som det inte fanns några svar på, eller de svar som fanns tillgängliga vid den tiden tillät inte att man fullt ut fick höga praktiska resultat.

Låt oss ta det klassiska exemplet på forskning om växtnäring. Även forntida bönder lärde sig att använda gödsel och aska för att öka växternas produktivitet. Men konstanta fluktuationer i avkastning under århundradena gjorde det klart att kombinationen av mineral och organisk

Användningen av gödningsmedel är föremål för vissa regler och beror inte bara på jorden utan också på de odlade grödor. Och först i slutet av 1800-talet – början av 1900-talet. Agrokemi blir gradvis en oberoende vetenskap som avslöjar mönster i insamling och användning av gödningsmedel på fälten.

Således är den första specifika egenskapen hos vetenskaplig forskning det frågor som forskarna söker svar på uppstår i verkliga praktiska aktiviteter. Sådana frågor kallas problem

Forskare är för det mesta mycket observanta och noggranna människor. De ifrågasätter alltid det som verkar enkelt och förståeligt för många. Ett enkelt exempel från N. Copernicus verk. Alla vet att solen går upp i öster och går ner i väster. I början av 1500-talet. Nästan ingen tvivlade på att det var solen som kretsade runt jorden, eftersom alla såg solens rörelse, men ingen såg jordens rörelse. Och bara N. Copernicus tvivlade: är det så eller bara verkar det? Som ett resultat av forskning kunde forskaren bevisa att allt är precis tvärtom: solen står stilla och planeterna, inklusive jorden, rör sig runt den.

Men är det nödvändigt att dubbelkolla de välkända sanningarna?

Låt oss återgå till exemplet med att använda gödselmedel på fält. I århundraden har detta arbete utförts utifrån praktisk erfarenhet. Det kan hävdas att bönder har lärt sig att använda olika kombinationer av mineral och organiska gödselmedel ganska effektivt, men frågan uppstår: var dessa praktiska lösningar de bästa?

Och här kommer vi till den andra specifika egenskapen hos vetenskaplig forskning: resultaten av vetenskaplig forskning kan inte ha karaktären av absolut sanning, eftersom de alltid begränsas av kognitionsmetoderna och forskarnas intellektuella förmåga och därför kräver regelbunden omprövning. Det betyder att varje sanning, även den mest till synes orubbliga, måste ifrågasättas och kontrolleras på nytt då och då. Nya forskningsmetoder dyker upp och deras tillämpning leder ofta till betydande förtydliganden av innehållet i sanningar, och ibland till att gamla sanningar helt ersätts med nya.

Du kan ofta höra unga människor skeptiskt deklarera att det inte finns tillräckligt med framtidsutsikter inom vetenskapen: alla eller nästan alla stora upptäckter har redan gjorts, och det är ingen idé att spendera år, eller ens en livstid, på små detaljer.

Vi måste alltid komma ihåg att varje sanning föds som kätteri och dör som en villfarelse.

Det är sant att ingen känner till sanningens livstid, och det är omöjligt att avgöra den. Denna tid beror på den hastighet med vilken nya kunskapsmetoder och forskare med extraordinärt intellekt uppträder. Vad visste vi om cellstrukturen hos organismer innan mikroskopets tillkomst? Det fanns inget annat än hypoteser på denna poäng. Uppfinningen av mikroskopet ledde till revolutionerande upptäckter inom området för struktur och funktion av celler och vävnader, och uppkomsten av nya vetenskaper - cytologi, embryologi, histologi.

Forskare var i allmänhet nöjda med den fysiska bilden av världen, inramad i mekanikens harmoniska system av I. Newton, och plötsligt, och detta händer alltid inom vetenskapen, helt plötsligt, dyker det upp en man med ett extraordinärt intellekt, A. Einstein, som lägger först fram den speciella relativitetsteorin som en hypotes. Och detta ger en ny riktning för fysisk forskning och leder till en revidering av hela den fysiska bilden av världen, som fram till nyligen verkade för forskare vara enkel, begriplig och i allmänhet inte motsägelsefull. Den tredje specifika egenskapen hos vetenskaplig forskning är behovet av ständig egenutbildning för att studera information om alla frågor som rör forskningsområdet

. Förmodligen finns det i inget annat yrke ett så strikt krav på att ständigt studera vetenskaplig litteratur och resultaten av den senaste forskningen som i yrket som en forskare. Erfarenheterna från andra forskare, presenterade i publikationer, sammanställs i form av ett vetenskapligt kartotek, som fylls på under åren och är det mest värdefulla verktyget för vetenskaplig kunskap. Det är inte för inte som de säger att den som äger informationen äger sanningen. Varför är kartoteket så viktigt i vetenskapligt arbete?

Eftersom det definierar fältet för känd information och tydligt markerar gränsen bortom vilken det okända börjar. År 1919 kom Odessa-revisorn I. Guberman, med hjälp av elementär algebra, fram till nästan samma bestämmelser i den speciella relativitetsteorin som A. Einstein. Föreställ dig hans förvåning och besvikelse när han fick veta att dessa bestämmelser redan hade upptäckts. Isolering från information om den senaste forskningen reducerar den vetenskapliga aktiviteten till ingenting.. Sådana vägar är vetenskapliga hypoteser. En vetenskaplig hypotes innehåller alltid vissa fakta och antaganden. Om en hypotes byggs utan vetenskapliga fakta, bara på antaganden, så saknar den oftast vetenskaplig mening. Detta är en mycket viktig metodisk aspekt som bestämmer objektiviteten i vetenskaplig forskning.

Har någon någonsin tänkt på frågan: varför, i själva verket, kommer intressanta hypoteser att tänka på, som regel, för forskare som är engagerade i forskning? Varför uppstår inte dessa hypoteser för oss? Varför är vi sämre? Till exempel märkte den "ryska flygets fader" Mozhaisky, som en gång gick i regnet, hur vatten som strömmade från ett avloppsrör rann runt en tegelsten.

Genom att titta på tegelstenens position kom han på idén om formen på en flygplansvinge. Ett annat exempel: enligt vissa vetenskapshistoriker drömde kemisten Kekule om formen av en bensenring. Kanske kommer något att tänka på, som Mozhaiskys, om vi går i regnet oftare?

Varken det ena eller det andra. Endast de som är fördjupade i information om detta ämne kan se en vetenskaplig hypotes. En hypotes är alltid baserad på fakta, och själva hypotesen, som en intuitiv insikt, föds endast om vetenskapsmannen regelbundet förstår dessa fakta och skapar i sitt sinne alternativ för olika sekvenser för att lösa problemet. Annars händer ingenting.

Du kan kalla det annorlunda: insikt, belysning, sjätte sinnet, gudomlig uppenbarelse, vad du än vill. Men sanningen uppenbaras bara för de värdiga, för dem som har bevisat sin rätt till den genom många års hårt arbete, och ibland under hela livet. Kanske är det därför det inte finns några unga och nitiska Nobelpristagare?

Nej, inte förgäves. Deras arbete är inte mindre viktigt än arbetet av skaparna av lagar och teorier.

Det är tack vare deras ansträngningar som andra forskares tid på onödiga sökningar sparas och fältet för att söka efter sanning minskas. Det kan finnas många hypoteser relaterade till att lösa ett problem - tiotals och till och med hundratals. Frågan uppstår: är det nödvändigt att kontrollera allt?

Kanske räcker det med att kontrollera tio, trettio, eller de som verkar närmast sanningen för vetenskapsmannen?

En specifik egenskap hos vetenskaplig forskning är just att det är nödvändigt att testa alla möjliga hypoteser. Ingen vet och kan inte veta, och det är extremt svårt att intuitivt avgöra vilken hypotes som kommer att visa sig vara sann som ett resultat av praktiska tester.

Dessutom kan det finnas flera sådana sanningar, som sedan ger alternativa riktningar i utvecklingen av vetenskap och praktik. Därför kräver vetenskaplig forskning tålamod och upprepade tester. Låt oss dra några slutsatser från den första delen av vår föreläsning.

Slutsats ett

– pessimistisk.

Vetenskapligt arbete ger oftast varken pengar eller berömmelse. Som K.E Tsiolkovsky: "Hela mitt liv har jag gjort något som inte gav mig varken berömmelse eller bröd, men jag trodde att mitt arbete i framtiden skulle ge människor berg av bröd och en avgrund av makt" ("Drömmar om jorden och himlen" ). Betyder detta att vetenskap är en aktivitet för människor som inte är av denna världen? Inte alls. Redan i skolan är det nödvändigt att börja förbereda sig för vetenskaplig verksamhet, lära eleverna grunderna i vetenskaplig forskning och sökandet efter problem som har utsikter för vetenskaplig praktik. Man bör komma ihåg att ett samhälle kan vara civiliserat och konkurrenskraftigt endast om de vetenskapliga institutionerna som finns tillgängliga i detta samhälle är konkurrenskraftiga.

Slutsats tre– metodologiska.

Materialet som presenteras ovan ger information för att organisera diskussioner med elever. Separata diskussioner kan hållas för varje inslag i vetenskaplig forskning, från och med årskurs 6. När allt kommer omkring är specificiteten hos vetenskaplig forskning några mönster av vetenskaplig aktivitet, att förstå essensen av vilka gör det möjligt för studenten att verkligen föreställa sig en forskares arbete. Låt oss kort upprepa sekvensen av dess huvudstadier.

Omvärlden kan betraktas som en uppsättning problem som uppstår i praktiska aktiviteter, och det är viktigt att lära sig se och formulera dessa problem.

Det är mycket viktigt att då och då revidera kända mönster, lagar och teorier, speciellt att jämföra dem med nya fakta. Det måste finnas en riktig "jakt" på motsättningar mellan teori och fakta. Det är motsättningar som är vetenskapens motor.

För att samla den information som behövs för vetenskapligt arbete behöver du ett kartotek. Helst bör du börja sammanställa ett kartotek från dagis, eller, i extrema fall, från skolan. Ju större fil om ämnet som studeras, desto större är chanserna att vinna, d.v.s. för en vetenskaplig upptäckt, ära, berömmelse, pengar, ett Nobelpris, äntligen. Detta är om du närmar dig saken med humor. Men allvarligt talat, att upprätthålla ett kartotek kräver konstant självutbildning - trots allt måste du inte bara skriva ner ett faktum, utan också analysera dess förhållande till andra fakta och teorier.

Så när vi jämförde fakta och teori såg vi en motsägelse. Det roliga börjar - att formulera hypoteser för att lösa motsägelser och testa dem. Hypoteser måste ha åtminstone delvis saklig grund, d.v.s. vara vetenskaplig, och ju fler hypoteser det finns, desto mer sannolikt är det att åtminstone en av dem kommer att visa sig vara sann.

Men är allt i dessa fynd förenligt med vetenskapligt arbete, eller är det något fel? Detta är vad du behöver diskutera med eleverna.

Den biologiska forskningens struktur och dess innehåll Studera

är en lösning på ett problem, inklusive teoretisk analys, formulering av hypoteser, praktisk testning av erhållna hypoteser och presentation av resultaten. Vetenskaplig forskning har följande struktur. 1. Redogörelse för studiens problem, mål och mål.

Problemformulering inleds med en kort beskrivning av situationen där problemet uppstår, följt av en redogörelse för själva problemet.

För att formulera ett problem om en svårighet som uppstår kan du använda följande schema: att utföra en handling (en kort beskrivning av dess väsen) ger en positiv effekt (ange vilken), men samtidigt uppstår en negativ effekt (ange vilken en).

För att formulera ett problem om bristen eller frånvaron av information om något system kan du använda följande schema: öka systemets effektivitet (ange vilket) är möjligt om särskilda villkor skapas (ange vilket).

Utifrån problemets kärna formuleras syftet med studien. Målet är det förväntade resultatet av studien.

I enlighet med målet formuleras forskningsmålen. Forskningsmålen anger huvudstadierna i arbetet som regel, det finns tre av dem: teoretisk analys av forskningsproblemet, formulering av hypoteser för lösningar på problemet till en teoretisk modell, samt praktisk testning av den teoretiska modellen och dess; korrektion.

2. Val av forskningsmetoder. Valet av forskningsmetoder bestäms av målen. För att slutföra varje uppgift bör teoretiska och (eller) praktiska metoder noggrant övervägas och väljas.

Teoretiska metoder inkluderar: jämförande analys av information från vetenskaplig litteratur, modellering, systemanalys, metoder för att lösa motsägelser, design och design.

Praktiska forskningsmetoder inkluderar: observation, mätning, frågeformulär, intervjuer, testning, konversation, betygsmetod (bestämma ett objekts betydelse, en persons eller händelses aktivitet med hjälp av en speciell värderingsskala), metoden för oberoende egenskaper (att upprätta en skriftlig beskrivning av ett föremål, person eller händelse av ett stort antal personer oberoende av varandra), experiment.

3. Teoretisk analys av problemet. De allra flesta vetenskapliga problem är inte objektivt nya. De har redan ställts upp av forskare i olika formuleringar och har vissa lösningar. En annan sak är att befintliga lösningar är ineffektiva eller leder till oönskade negativa konsekvenser.

Därför är det första steget av teoretisk analys studiet och analysen av vetenskaplig och populärvetenskaplig litteratur. Utan en sådan analys är det stor sannolikhet att de forskningsresultat som erhålls kommer att upprepa tidigare kända lösningar på problemet.

När du börjar analysera vetenskaplig litteratur bör du först och främst välja de nödvändiga källorna. För att göra detta är det bäst att använda den systematiska katalogen för den bibliografiska avdelningen på ett vetenskapligt bibliotek.

När du arbetar med varje bok, läs innehållsförteckningen noggrant, välj kapitel och stycken som är direkt relaterade till forskningsproblemet. Från dessa kapitel skrivs endast ut de fragment som innehåller information om metoder för att lösa problemet och vilka lösningar som erhållits. Dessa fragment skrivs ut i sin helhet, eller så sammanställs deras kommentarer.

Den viktigaste förutsättningen för korrekt analys av vetenskaplig litteratur är att jämföra olika tillvägagångssätt för att lösa ett problem, och ange styrkorna och svagheterna i var och en av de lösningar som författarna erhållit. Efter att ha genomfört analysen av vetenskapliga monografier är det nödvändigt att analysera populärvetenskaplig litteratur och framför allt populärvetenskapliga tidskrifter. Ofta publiceras resultaten av den senaste forskningen i populärvetenskaplig litteratur.

I det andra steget av teoretisk analys löses problemet med metoderna för dialektisk logik och formuleringen av hypoteser. Det optimala sättet är att lösa problemet med alla ovanstående metoder: systemanalys, metoder för att lösa motsägelser. Tillämpningen av dessa metoder kommer att diskuteras i den andra föreläsningen.

I det tredje steget av teoretisk analys jämförs lösningar på problemet som erhållits i processen att analysera vetenskaplig litteratur och hypoteser som erhållits under dialektisk analys. Som ett resultat av detta arbete konstrueras en teoretisk modell av forskningsmålet för efterföljande praktisk testning.

4. Praktisk prövning av den teoretiska modellen. Praktisk testning av en teoretisk modell omfattar vanligtvis följande tre grupper av operationer.

1. Praktisk testning av den teoretiska modellen med hjälp av experiment och dess korrigering. Forskaren bör komma ihåg att sanningskriteriet är praktiken, nämligen den experimentella verifieringen av de erhållna teoretiska bestämmelserna.

När du planerar experiment bör du följa följande regler: 1) maximal uteslutning från experimentet av faktorer som kan störa dess genomförande eller förvränga resultaten; 2) upprepade experiment; 3) jämförelse av experimentresultaten med resultaten i kontrollexperimentet, d.v.s. i frånvaro av det faktum, vars effekt undersöks, eller under standardförhållanden; 4) möjliga negativa konsekvenser för deltagarna i experimentet måste beräknas i förväg; 5) ett positivt resultat av experiment är uppnåendet av stabila (reproducerbara) positiva resultat i majoriteten av experimenten.

2. Sociometriär studiet av olika personers åsikter om experimentsystemet genom samtal, frågeformulär, intervjuer, betygsmetoder och oberoende egenskaper, tester. Sociometri låter dig se och utvärdera fördelarna och nackdelarna med ett experimentellt system genom ögonen på många människor, både de som har och de som inte har något att göra med dess skapelse. Den viktigaste förutsättningen för sociometri är att undersökningsdeltagarna preliminärt bekantar sig med den experimentella modellen. Människor måste veta vad de kommer att uttrycka sin åsikt om.

För att förbereda frågor för ett frågeformulär eller intervju kan du använda följande schema:

– Vad tycker du om systemet som studeras?
– Vad tycker du är de positiva aspekterna av modellen?
– Vad tycker du är de negativa aspekterna av modellen?
– Tycker du att följande ändringar bör göras i systemet (ange vilka) – Vilka förändringar föreslår du göra i systemet?

3. Matematisk analys av resultat av experiment och sociometri innebär att konstruera grafer, diagram, rita upp ekvationer, samt bestämma koefficienter för förändringar i användbara funktioner.

Grafer och diagram är byggda utifrån allmänna regler. Förändringskoefficienten för varje användbar funktion i systemet beräknas som förhållandet mellan den kvantitativa indikatorn för systemets användbara funktion före påverkan och den kvantitativa indikatorn för den användbara funktionen efter påverkan på det undersökta systemet.

Koefficienterna för förändringar i användbara funktioner kan uttryckas i procent för detta, de resulterande digitala värdena multipliceras med 100%.

Matematisk bearbetning av de erhållna resultaten gör det möjligt för oss att mer exakt bestämma effektiviteten hos det experimentella systemet. 5. Utarbetande av slutsatser och förslag.

Detta stadium av studien innehåller följande två delar. I denna del av studien dras generaliserade slutsatser för varje del av arbetet. Baserat på en teoretisk analys av problemet visar slutsatserna kortfattat den resulterande teoretiska modellen, dess styrkor och svagheter. Utifrån den praktiska delen av arbetet analyseras resultaten av experimenten, de korrigeringselement som införts i den teoretiska modellen anges och resultatet (målet) av studien slutförs.

Baserat på matematisk bearbetning av experimentella resultat och sociometri analyseras förändringar i funktionseffektiviteten hos det resulterande experimentella systemet i jämförelse med allmänt accepterade data och människors attityd till det.

Man bör komma ihåg att under forskningsprocessen kan både negativa och positiva resultat erhållas.

Den argumentation som forskaren erbjuder för att förklara de resultat som erhållits är fundamentalt viktig.

Efter att ha slutfört den fastställande delen utvärderar forskaren de teoretiska och praktiska resultaten av studien. 2. Prognosdel.

I denna del formuleras förslag till vidare forskning av det system som studeras. Forskaren gör en kort prognos för utvecklingen av forskningen om systemet, formulerar problem som kan uppstå i dess verksamhet och gör upp en kort plan för att lösa dem. 6. Upprättande av en lista över använd litteratur.

(I Ryska federationen fastställs statliga standarder (GOST) för bibliografiska beskrivningar för varje typ av publikation. Utomlands bestämmer förlagen reglerna för bibliografiska beskrivningar för varje typ av publikation.)

1. Listan över litteratur som använts i forskningsprocessen kan sammanställas på två sätt: alfabetiskt eller i användningsordning. Om vetenskapliga monografier anges är inspelningsformuläret följande: Ivanov V.V.
Östersjön. – Riga: Enlightenment, 1987. – s. 34–37.
Sidorna i publikationen som används i arbetet anges, men du kan också ange det totala antalet sidor i boken. I det här fallet, istället för s. 34–37, registreras det totala antalet sidor i boken, till exempel 205 sidor.

2. Om artiklar från vetenskapliga tidskrifter eller tidningar anges, är inspelningsformuläret som följer: Petrov A.N.

Låt oss formulera några slutsatser angående denna del av föreläsningen. Det är tillrådligt att introducera eleverna till den vetenskapliga forskningens teknik genom en serie diskussioner om dess individuella stadier i klassen. Samtidigt är det tillrådligt att komplettera lärarens berättelse om särdragen i varje steg med skriftliga reflektioner (uppsatser) av studenter om ämnet betydelsen av detta steg för forskningsprocessen och dess resultat. Det rekommenderas att uppsatser komponeras i grupper, sedan läses upp och diskuteras, med andra grupper som har till uppgift att motbevisa de viktigaste slutsatserna av den uppsats som läses.

Metodik för att introducera studenter till biologisk forskning

Erfarenheten av att lära studenter teknik för vetenskaplig forskning gör att vi kan föreslå följande tillvägagångssätt som ett av de möjliga alternativen för undervisningsmetoder:

6–9 årskurser – studier av inslag av forskningsverksamhet;

Årskurs 10–11 – holistisk studie av vetenskaplig forskningsteknologi.

Det råder ingen tvekan om att det bland grundskoleelever alltid kommer att finnas barn med hög intellektuell nivå som kommer att kunna genomföra en omfattande biologisk studie till årskurs 7–9, men sådana barn är få och långt emellan.

Utbildning i analys av vetenskaplig och populärvetenskaplig litteratur

I årskurs 6–8 rekommenderas att lära eleverna hur man arbetar med information från vetenskaplig och populärvetenskaplig litteratur.

Det finns fem alternativ för sådant arbete (beroende på graden av komplexitet): 1) kortregister (uppsättning kommentarer); 2) encyklopedisk referens; 3) rapportera; 4) abstrakt; 5) översiktsanalys.

Det ska sägas direkt om mängden arbete. Tyvärr överdriver lärare ofta kraven på volymen av elevrapporter. Mängden informationsarbete bör begränsas strikt, enligt principen: ord ska vara få, tankarna ska trängas. De som tvivlar på detta kan påminnas om att A. Einsteins doktorsavhandling om den speciella relativitetsteorin presenterades på endast 25 sidor. Och detta var i en tid då liknande avhandlingar skrevs på inte mindre än 150–200 sidor.

Kortregisterär en samling kort om ett utvalt ämne. Volymen av encyklopediska referenser växer för varje år.

Rapporteraär en text som jämför två eller flera forskares åsikter och forskningsresultat om ett utvalt ämne. I det första skedet av utbildningen är det möjligt att sammanställa elementära rapporter baserade på material från uppslagsverket eller Internet (detta är mer ett informationsmeddelande än en rapport).

Huvudsyftet med rapporten är att jämföra olika åsikter och söka efter möjliga motsägelser. Rapporten bör inte överstiga 3 sidor. Abstrakt

skiljer sig från en rapport genom att, baserat på en jämförelse av olika forskares åsikter om ett valt ämne, formulerar författaren till abstraktet problem (motsägelser) och lägger fram hypoteser för deras lösningar. Denna arbetsform får högre betyg än rapporten. Volymen på abstraktet är högst 5 sidor.Översiktsanalys

– detta är ett sammandrag som anger de viktigaste vetenskapliga åsikterna, resultaten av forskning om detta ämne, gör en jämförande analys av dem, formulerar problem (motsägelser) och lägger fram hypoteser.

Det är lämpligt att begränsa volymen av granskningsanalysen till 7–10 sidor.

Träning i att formulera problem, lösa dem och ställa hypoteser

Vi kommer att överväga detta stora och ganska komplexa avsnitt i detalj i den andra och tredje föreläsningen.

Träning i observationer, mätningar, experiment

Dessa är traditionella inslag av biologisk forskning. Utbildning i metoderna för dessa studier genomförs inom ramen för programmet laboratoriearbete och praktiskt arbete.

Det är dock nödvändigt att göra ett viktigt tillägg från teorin om att lösa uppfinningsrika problem (TRIZ, mer om TRIZ i följande föreläsningar). Mätningar ska utföras i enlighet med följande regler.

1. För att exakt bestämma systemets tillstånd är det nödvändigt att konsekvent mäta alla dess förändringar.

2. Om det är omöjligt att mäta parametrarna för själva systemet, kan detta göras på dess kopia eller en lämplig modell.

Forskningsplanering hänvisar till en speciell serie kreativa uppgifter för studenter, som slutför som de skapar en beskrivning av den föreslagna forskningsplanen. Det är lämpligt att börja detta arbete redan i 8:e klass. I gymnasieskolan bör detta arbete vara en obligatorisk del av elevernas pedagogiska verksamhet.

Här är några exempel på sådana uppgifter.

1. Gör en plan för att studera tillståndet för miljön i närheten av din skola, med hjälp av träd, lavar, artsammansättning och antalet örtartade växter som indikatorer.

2. Enligt vissa uppgifter är fetma hos människor en genetisk sjukdom, och inte en konsekvens av en irrationell livsstil.

Designa en studie för att fastställa de verkliga orsakerna till fetma.

3. Forskare har funnit att det mänskliga hjärtats arbete inte är tillräckligt för att pumpa blod genom hela kroppen. Gör en plan för den forskning som forskarna behövde genomföra.

Det är lämpligt att genomföra forskningsplanering i grupper eller par av studenter. Dessa former, särskilt gruppformen, ger en optimal organisation av elevkommunikationen.

Studenter kan erbjudas följande algoritm för att lösa detta problem, som bara är en av de möjliga algoritmerna för att planera forskning.

1. Bestäm syftet med forskningen: vilket resultat förväntas erhållas under forskningsprocessen? Vad är den praktiska innebörden av studien?

2. Bestäm målen och metoderna för forskning - sekvensen av stadier av arbetet för att uppnå målet.

3. Formulera forskningsproblemet – en svårighet som behöver elimineras, brist eller frånvaro av information om syftet med studien.

4. Formulera en forskningshypotes(er) - ett antagande om ett möjligt sätt att lösa problemet.

5. Skriv en kort beskrivning av den information som behöver hämtas från den vetenskapliga litteraturen för att bygga en teoretisk modell av problemsituationen.

6. Skriv en beskrivning av de observationer, experiment och mätningar som behöver utföras för att testa hypotesen/hypoteserna.

7. Vilka blir slutsatserna från forskningsresultaten?

Studieplaneringsexempel

Forskare har funnit att endast 10% av mänskliga cellers DNA regelbundet fungerar på proteinsyntes. Vilken forskning behövde forskare utföra för att nå denna slutsats? Gör en plan för det.

1. Syftet med studien är att bestämma volymen och sammansättningen av regelbundet fungerande gener i förhållande till den totala volymen av gener. Studiens praktiska betydelse ligger i många aspekter, till exempel att förstå vilka gener som arbetar intensivt och kanske slits ut snabbare, och hur det påverkar människans förväntade livslängd. Ett annat alternativ är att försöka hitta en mekanism för att reglera geners arbete, särskilt att stänga av de gener vars arbete är oönskat vid en given ålder.

2. Forskningsmål:

1) analys av vetenskaplig litteratur: hitta information om geners arbete i den vetenskapliga litteraturen;

2) experimentella studier för att bestämma genuttryck (kemiska metoder kommer att användas för att bestämma proteiner);

3) jämförelse av resultaten från experimentella studier med tillgängliga data i den vetenskapliga litteraturen.

3. Forskningsproblem - det är nödvändigt att få korrekt information om intensiteten i arbetet och sammansättningen av regelbundet arbetande mänskliga gener under hans liv.

4. Det kan finnas många hypoteser, men vi kommer att begränsa oss till en: inte alla gener fungerar regelbundet i en person, utan bara en del av dem, vilket säkerställer syntesen av proteiner som är nödvändiga för att upprätthålla normala livsfunktioner. Det är tillrådligt för studenter att lägga fram många hypoteser, men det rekommenderas att planera ytterligare steg i studien utifrån en hypotes som studenterna kommer att föredra. Planeringsforskning kring de återstående hypoteserna kan rekommenderas som hemuppgift eller inlämningsuppgift för fördjupning av kursen (differentiering).

5. Från den vetenskapliga litteraturen är det nödvändigt att få fram följande information: vilka gener som fungerar och hur intensivt, vilka gener som slås på endast under en viss period, vilka som arbetar konstant. Jämför information från olika vetenskapliga källor, formulera motsägelser i form av problematiska frågor.

6. Experiment involverar bestämning av syntetiserade proteiner i isolerade vävnader i människokroppen, och det är önskvärt att välja olika vävnader för efterföljande jämförelse. Det är nödvändigt att bestämma vilka proteiner som kommer att syntetiseras. Dessutom måste vävnadsprover tas från personer i olika åldrar för att utvärdera åldersrelaterade förändringar i genuttryck.

7. Slutsatserna bör ge generaliseringar om resultaten av varje steg i arbetet (uppgiften), en jämförelse av resultaten från experiment och den teoretiska modellen, en bedömning av resultatens överensstämmelse med hypotesen och formuleringen av framtidsutsikter för ytterligare forskning.

Låt oss dra några slutsatser från denna del av föreläsningen. I årskurs 6–7 påbörjar eleverna sin grundutbildning i forskningsteknik.

Utarbetandet av anteckningskort, encyklopediska referenser, rapporter och sammanfattningar planeras av läraren baserat på det specifika innehållet i ämnena och tillgången på ytterligare litteratur. Analytiska granskningar rekommenderas att genomföras på gymnasiet. Praktiskt och laborativt arbete, experiment och mätningar i klassrummet och hemma låter dig behärska de grundläggande färdigheterna i forskningspraktik.

Från och med årskurs 8 är det lämpligt att ta med uppgifter om planering av biologisk forskning. Till en början, som generalisering fungerar på två eller tre ämnen, så att eleverna har möjlighet att välja. För detta ändamål erbjuds studenterna flera ämnen. I årskurs 10–11 är det lämpligt att ta med sådana uppgifter i innehållet i varje ämne både i klassen och för läxor.

Studenternas behärskning av forskningsplanering gör att enskilda elever kan gå vidare till faktisk vetenskaplig forskning över tid. Detta val görs av eleverna själva, och oftast handlar det om forskning om miljö- och miljöfrågor, såväl som problem med livsstilen för barn och vuxna och dess inverkan på deras hälsa. Det senaste arbetet utförs med hjälp av frågeformulär, testning och andra sociometriska metoder.

Frågor och uppgifter

1. Föreslå ämnen och skriv en beskrivning av metoder för att föra diskussioner med elever om specifika drag i vetenskaplig forskning.

2. Är det korrekt att säga att sanning föds i en tvist? Vissa forskare hävdar att i en tvist föds inte sanning, utan endast motsägelser identifieras för sökandet efter sanning. Vem ska man tro?

Varför?

3. Den unge och ambitiösa vetenskapsmannen bestämde sig för att vid 30 års ålder helt enkelt måste få Nobelpriset för den upptäckt han definitivt kommer att göra. Är det möjligt att planera en sådan upptäckt i förväg? Kan du berätta hemligheten med planering?

4. Gör en plan för att studera effekten av vegetarisk näring på människors hälsa.

1. 5. Skapa en metodik för att lära eleverna hur man planerar forskning med hjälp av exemplet att upprätta en forskningsplan för problemet med inverkan av kontinuerlig självutbildning på människans förväntade livslängd. Litteratur för ytterligare läsning

2. Altshuller G.S. Hitta en idé – Novosibirsk: Nauka, 1986. – 209 s.

3. Babansky Yu.K. Innovationer i global pedagogik: lärande genom undersökning, lek och diskussion. (Analys av utländsk erfarenhet.) - Riga, NPC "Experiment", 1995. - 176 sid.