Конспект відкритого заняття гуртка «Узагальнюючий курс біології» (керівник Мудрак Т.О.)
Дата проведення 13.11.2012 Місце проведення – конференц-зал Центру.
Тема: експеримент як метод біологічної науки
Мета: поглибити уявлення учнів про експеримент, як метод наукових біологічних досліджень; розвивати вміння і навички проведення лабораторних досліджень з аналізом та систематизацією отриманих результатів; формувати стійке прагнення до пізнання, саморозвитку та самовдосконалення.
Задачі:
1. систематизувати поняття про методи досліджень в біології
2. розкрити суть методу експерименту
3. провести лабораторні дослідження, з використанням методу експерименту.
План заняття
Вступ.
1. Актуалізація опорних знань
1.1. Згадати та систематизувати основні методи наукових досліджень
1.2. На прикладі індивідуальних пошуково-дослідних робіт визначити суть кожного методу.
2. Викладання нового матеріалу (Розкрити особливості й умови використання методу експерименту)
3. Рухлива гра «Ігровий експеримент»
4. Проведення лабораторних робіт з використанням методу експерименту.
Методичні прийоми: в ході заняття використовуються методи активного навчання, які відрізняються від традиційних:
1. «Примусова» активізація мислення
2. самостійне творче створення рішення учнями, підвищена ступінь мотивації
3. Постійна взаємодія вчителя та учнів при допомозі прямих та зворотних зв’язків.
Евристична бесіда – являє собою ланцюг питань вчителя, який спрямовує думки і відповіді учнів. Може починатися з повідомлення фактів, опису явищ, демонстрації фрагментів кінофільмів. Вчитель змушує учнів на основі наявних знань, спостережень, досвіду, логічних роздумів формулювати нові поняття, висновки, правила. Учні нібито «роблять відкриття», формулюють нові знання, що надає задоволення та стимулює пізнавальну діяльність.
Мозковий штурм
Пошукова лабораторна робота – може попереджувати теоретичний матеріал, виконується по розробленій тематиці, але потребує від учнів самостійних висновків про ті та інші об’єкти, явища.
Дослідницький метод – полягає у самостійному виконанні навчальних досліджень учнем з подальшою доповіддю про результати його проведення, їх аналіз та висновків.
Матеріали та обладнання:
Мікроскоп біолам, відео насадка на мікроскоп, пристрій для вимірювання рівня фотосинтезу у живих рослин (флоротест), лабораторний посуд, живі рослини, культури інфузорій, гербарії, колекції.
Вступ
Шановні юннати. Ми розпочинаємо вивчати новий великий блок програми, присвяченій дослідницькій роботі учнів. Практично всі ви вже маєте досвід проведення досліджень, написання індивідуальних пошуково-дослідних робіт, та вже маєте певні результати у цієї діяльності. Наше заняття допоможе Вам узагальнити систему наукових досліджень, глибше опрацювати й осмислити власні дослідження.
Тому сьогодні присвячуємо заняття ведучому методу в біологічній науці – експерименту. Тема заняття - експеримент як метод біологічної науки (записується)
Справжній науковець нічого не приймає «На віру». Усі твердження і гіпотези він повинен перевірити. Скажіть, як це можна зробити? (використати наукові методи)
- Що означає поняття «метод» у біологічній науці?
- Науковий метод (грец. methodos - шлях дослідження) - це сукупність прийомів і операцій, використовуваних при побудові системи наукових знань. Вся історія розвитку біології наочно свідчить про те, що вона визначалася розробкою та застосуванням нових методів дослідження.
- При підготовці своїх індивідуальних пошуково-дослідних проектів Ви вже ознайомилися з головними методами біологічної науки. Тож, давайте їх згадаємо (динамічна таблиця – при правильному згадуванні того чи іншого метода вчитель відкриває його надпис на дошці).
Зараз, прошу проаналізувати зміст Ваших пошуково-дослідних індивідуальних проектів й розповісти, як Ви використовуєте той чи інший метод.
Олексій Книга – метод спостереження (спостереження за сім’єю сича домового, кажана австралійського)
Марина Мішекіна – описовий метод (опис життєвих форм берези дніпровської)
Нікіта Бірюк – експеримент (з визначення умов навколишнього середовища, необхідних для життя та розвитку трентеполії)
Восколович Олександр – порівняльний метод (порівняння дощового та червоних каліфорнійських черв’яків )
Мала Ганна - моніторинг складу аерофітонових водоростей у різних районах міста)
Настя Коробоненко – статистичний метод (визначення кількості продихів у різних дерев)
Після кожного повідомлення надаються характерні ознаки та визначається суть того чи іншого метода й записується у таблицю)
У разі застосування практичних методів дослідження науковці безпосередньо працюють з об’єктами дослідження, визначаючи їхні властивості.
Спостереження - дослідники лише реєструють об’єкти, події і процеси, які відбуваються.
Описовий метод - має місце реєстрація окремих об’єктів, подій або процесів Він широко застосовувався ще вченими давнину, котрі провадили збором фактичного матеріалу і його описом. В основі його лежить спостереження. Практично до XVIII ст. біологи в основному займалися описом тварин і рослин, робили спроби первинної систематизації накопиченого матеріалу. Але описовий метод не втратив свого значення і сьогодні. Наприклад, він використовується при відкритті нових видів або вивченні клітин за допомогою сучасних методів дослідження
Порівняльний метод. описується кілька об’єктів, подій або процесів з наступним порівнянням результатів. Він дозволив виявляти подібності та відмінності між організмами та їх частинами та став застосовуватися в XVII в. Використання порівняльного методу дозволило отримати дані, необхідні для систематизації рослин і тварин. У XIX в. він був використаний при розробці клітинної теорії і обгрунтуванні теорії еволюції, а також у перебудові ряду біологічних наук на основі цієї теорії. У наш час порівняльний метод також широко застосовується в різних біологічних науках. Однак якби в біології використовувалися лише описовий і порівняльний методи, то вона так і залишилася б в рамках констатуючій науки.
Моніторинг Особ¬ливий варіант порівняльних досліджень. Проводиться як серія ідентичних досліджень певних об’єктів через визначені часові інтервали. У наш час подібні форми досліджень є дуже актуальними. Сучасні моніторингові дослідження дозволили, наприклад, визначити темпи зміни навколишнього середовища під впливом людської діяльності.
Експеримент дослідники не лише фіксують зміни стану об’єктів дослідження, але й активно втручаються в події.
Теоретичні методи дослідження не передбачають безпосередньої роботи з об’єктами вивчення. У сучасній науці велике значення має математична обробка результатів, отриманих у ході практичних досліджень. Вона дозволяє виявити закономірні зміни об’єктів під впливом певних факторів і відокремити їх від випадкових відхилень, які виникають у ході дослідження.
Статистичний аналіз та моделювання біологічних об’єктів зазвичай здійснюється з допомогою комп’ютерних технологій і широко використовується для прогнозування напрямків майбутніх змін біологічних систем під впливом тих або інших факторів.
Для проведення біологічних досліджень зазвичай широко використовують різноманітні прилади й реактиви.
Экспериментальный метод.
Основною метою експерименту є перевірка теоретичних положень (підтвердження робочої гіпотези), а також більш широке й глибоке вивчення теми наукового дослідження.
За допомогою мозкового штурму спробуємо визначити умови які необхідно дотримуватись при проведенні експерименту для того, щоб отримати коректні, правдиві результати (складаємо таблицю)
Експеримент:
1. проводиться у фіксованих умовах, що враховуються точно (штучних або природних), змінюються лише один параметр системи, вплив якого перевіряється
2. проводиться у багатократній повтореності та дає ідентичні результати
3. дослідник активно впливає на досліджуване явище
4. повинен бути проведений по можливості в найкоротший строк з мінімальною витратою матеріалів і коштів при найвищій якості отриманих результатів.
5. данні порівнюються з еталонним об’єктом, явищем, процесом.
6. проходить за чітко спланованою схемою з прогнозованим результатом, результати фіксуються відповідними вимірювальними приладами.
Щоб відпочити я пропоную прийняти участь у рухливій грі.
Правила: не можна розмовляти, спілкуватися лише мімікою та жестами. Я фіксую час, який вам знадобиться для виконання завдань
Встаємо в ряд. Завдання 1. Ви повинні якнайшвидше встати в ряд відповідно перших букв ваших імен від А до Я. (Потім перевіряємо)
Завдання 2. Встати в ряд відповідно перших букв прізвищ. (від А до Я)
Завдання 2. Встати в ряд відповідно дати народження дня (від 1 до 31)
Завдання 3. Встати в ряд відповідно місяця народження (від 1 до 12)
Завдання 4. Встати в ряд відповідно зросту.
- Зараз прошу проаналізувати проведену гру. Чи можна її вважати експериментом. Які складові експерименту в ній використано?
- Так, можна вважати дану гру експериментом в ігровій формі.
Історична довідка
Застосування експериментального методу в біології пов'язують з ім'ям Уїльяма Гарвея, який використовував його у своїх дослідженнях при вивченні кровообігу. Але широко застосовуватися в біології він почав лише з початку XIX ст., Перш за все при вивченні фізіологічних процесів. Експериментальний метод дозволяє вивчати те чи інше явище життя за допомогою досвіду.
Великий внесок в утвердження експериментального методу в біології вніс Г. Мендель, який, вивчаючи спадковість і мінливість організмів, вперше використав експеримент не тільки для отримання даних про досліджуваних явищах, але й для перевірки гіпотези, формульованій на підставі одержуваних результатів. Робота Г. Менделя стала класичним зразком методології експериментальної науки.
У XX в. експериментальний метод став провідним в біології. Це стало можливим завдяки появі нових приладів для біологічних досліджень (електронний мікроскоп, томограф та ін) І використанню методів фізики і хімії в біології.
В даний час в біологічному експерименті широко використовують різні види мікроскопії, включаючи і електронну з технікою ультратонких зрізів, біохімічні методи, різноманітні способи культивування і прижиттєвого спостереження культур клітин, тканин і органів, метод мічених атомів, рентгеноструктурний аналіз, ультрацентріфугірованіе, хроматографію і т. д. Не випадково в другій половині XX в. в біології розвинулося ціле напрямок - створення новітніх приладів і розробка методів дослідження.
У біологічних дослідженнях все ширше застосовують моделювання, яке вважають вищою формою експерименту. Так, ведуться активні роботи з комп'ютерного моделювання найважливіших біологічних процесів, основних напрямків еволюції, розвитку екосистем або навіть всієї біосфери (наприклад, у випадку глобальних кліматичних або техногенних змін).
Для того, щоб закріпити на практиці отримані знання про експеримент, проведемо лабораторні роботи з використанням цього методу.
Об’єднуємось у дві грипи. Кожна група отримує своє завдання й повинна знайти шляхи його вирішення за допомогою обладнання яке є у лабораторії. Для виконання робіт групи отримують інструктивні картки й працюють з ними.
Група 1 виконує роботу «Визначення інтенсивності фотосинтезу у листках рослин з різним ступенем освітленості»
Група 2 виконує роботу «Визначення впливу типу середовища на видовий склад Найпростіших».
Зараз давайте поміркуємо, чи завжди можна використати метод експерименту? У яких випадках ні в якому разі не можна проводити експерименти.
- Існують експерименти, які дуже відбилися на стан природних ресурсів. Прикладом може бути діяльність радянських вчених, які змінювали русла та течії річок. Створення потужної мережі зрошувальних каналів з річок Сирдар’я та Амудар’я призвело до трагедії Аральського моря яке на даний момент майже зовсім висохло. З побудовою чисельних ГЕС змінений гідрологічний режим річки Дніпро, що призводить до надмірно високих температур води у мілких водосховищах - і як наслідок спостерігаються ранні цвітіння води та масова загибель риби.
Для закріплення отриманих знань запишіть домашнє завдання: «Проаналізувати методи досліджень у своїх роботах. Запропонувати вдосконалити схеми проведення експериментів, продумати, які ще експерименти можна провести»
Висновки:
- яке значення має метод експерименту для розвитку біологічної науки?
1. У науковому дослідженні експеримент і теорія найтісніше взаємопов'язані, ігнорування експерименту неодмінно призводить до помилок, тому всебічне розгортання експериментальних досліджень є одним із найважливіших шляхів розвитку сучасної науки. Експеримент – запорука розвитку сучасної науки.
- які експерименти проводити неможна?
2. Ні в якому разі не можна проводити експерименти над людьми, та ті, які б змінювали б природні процеси в екосистемах.
- які переваги надає використання методу експерименту юному досліднику?
3. З використанням методу експерименту можна зробити свої індивідуальні пошуково-дослідні роботи більш глибокими, надати їм наукового обґрунтування.
