На этой странице представлен справочник по теме «Научные методы исследования в биологии» для 5 класса. В формате подробного разбора описано, что такое научные методы, какие практические и теоретические методы существуют, как связаны наблюдение, гипотеза и научная теория.
В курсе биологии 5 класса тема «Научные методы исследования в биологии» занимает важное место: она учит получать новые знания о живой природе. Знание практических и теоретических методов проверяется на ВПР по биологии в 5 классе, а также необходимо для всех дальнейших исследований и лабораторных работ по биологии.
Отработать теорию можно в интерактивных тренажерах в конце страницы с понятными объяснениями.
Научные методы исследования в биологии
Чем будет полезен данный раздел? Знание научных методов необходимо для выполнения трёх ключевых типов заданий:
Практические методы
Базовый уровень.
Знание практических методов: наблюдение, измерение, эксперимент — и их отличий.
Теоретические методы
Основной уровень.
Знание теоретических методов: гипотеза, научная теория — и их роли в познании.
Схема познания
Повышенный уровень.
Понимание связи практических и теоретических методов, умение определять метод по описанию ситуации.
Что такое научные методы
Изучение археологами быта и культуры первобытных людей показывает, что человек начал исследовать природу ещё на заре становления человеческой цивилизации. Он пытался постичь устройство Земли и небесных светил, тел живой и неживой природы, осознавал их значение в своей жизни и роль в природных процессах.
На протяжении тысяч лет изучения природы исследователи выработали определённые подходы к получению новых знаний — научные методы.
Научные методы (от древнегреческого methodos — «путь к чему-либо, способ, исследование») — это способы получения новых знаний и решения задач.
Научные методы разделяют на практические и теоретические. Практические методы помогают получить информацию об объекте исследования, а теоретические — объяснить результаты, полученные в ходе наблюдений и опытов.
Практические научные методы
Практические методы — это способы получения информации об объекте исследования. К ним относятся наблюдение, измерение и эксперимент.
Наблюдение
Первым в истории и самым простым методом изучения природы стало наблюдение. Этим методом пользуются не только биологи, но и другие исследователи, например астрономы.
Наблюдение основано на анализе данных, поступающих от органов чувств человека (зрение, слух, обоняние, осязание, вкус). На помощь исследователям приходят также различные приборы — микроскопы, телескопы, фото- и видеокамеры.
Наблюдения — важнейший источник знаний об окружающем мире. Они дают материал, основу, на которой строятся научные предположения — гипотезы. Наблюдать живые объекты и явления можно как непосредственно в природе, так и в помещении, например в лаборатории.
Пример из экзаменов
В заданиях ВПР по биологии для 5 класса часто встречаются вопросы, где нужно определить, какой метод использовал ученик. Например: «Ученица рассматривает клетку в микроскоп и выделяет в ней структуры: оболочку, цитоплазму и ядро». В этом случае ученица использует наблюдение и описание.
Измерение
Измерение — ещё один метод изучения живой природы. В результате измерений устанавливается числовое значение исследуемой величины.
Измерять можно размер (длину, ширину, высоту), массу, температуру, скорость движения, время протекания какого-либо процесса, количество животных или растений на определённом участке.
Для измерений часто используют измерительные приборы и инструменты: весы, термометр, секундомер, линейку, рулетку и др.
Пример из ВПР:
В заданиях ВПР по биологии для 5 класса есть вопросы, где нужно выбрать подходящий измерительный прибор. Например: «Обычно при описании растения указывают его размер. Какой измерительный прибор ребята взяли с собой для этой цели?» Правильный ответ — линейка.
Эксперимент
Эксперимент (от латинского experimentum — «опыт, проба»), или опыт, — это метод изучения природы, при котором исследователь воспроизводит то или иное природное явление. Опыты могут проводиться как в природе, так и в лабораторных условиях.
С помощью экспериментов можно установить, например, как удобрения влияют на рост и развитие растений; является ли лекарственное вещество эффективным в борьбе с болезнетворными бактериями; каковы особенности поведения животных.
Основными отличиями эксперимента от наблюдения являются активная позиция исследователя, возможность повторения опытов и строго контролируемые условия их проведения. Эксперименты помогают подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу.
Пример из экзаменов
В заданиях ВПР по биологии для 5 класса часто встречаются вопросы, где нужно определить, какой метод использовал учёный в описанной ситуации. Например: «Учёный поместил растение в темноту и наблюдал за изменением цвета листьев». Это эксперимент. А если сказано: «Учёный описал внешний вид нового вида насекомого» — это наблюдение и описание.
Теоретические научные методы
Теоретические методы служат для объяснения результатов, полученных в ходе наблюдений и опытов. К теоретическим методам относят выдвижение гипотез, их доказательство или опровержение, построение на основе проверенных гипотез научных теорий.
Гипотеза
Гипотеза (от древнегреческого hypothesis — «предположение») — это предположение, выдвигаемое для предварительного объяснения каких-либо явлений.
Гипотезы высказываются на основе наблюдений. Затем гипотезу доказывают, собирая дополнительные научные факты. Если факты не подтверждают гипотезу, то гипотеза опровергается, признаётся ложным утверждением и заменяется другой гипотезой. А если гипотезу удаётся проверить и доказать, то она ложится в основу будущей научной теории.
Научная теория
Научная теория (от древнегреческого theoria — «исследование») — это объяснение закономерностей, которые можно наблюдать в мире природы. В основу научной теории ложатся многократно наблюдаемые научные факты и подтверждённые гипотезы.
Научные теории — это система знаний, выдержавшая строгую проверку практикой, это вершина человеческой мысли. Теории не только объясняют все факты, известные на сегодняшний день науке, но и дают возможность прогнозировать, то есть предсказывать какие-то явления и процессы.
Исторический пример:
Люди испокон веков наблюдали восход Солнца с одной стороны горизонта, а заход — с другой. Повторяемость и непреложность этого позволяла считать этот процесс закономерностью, иначе говоря, научным фактом. На основании этого факта ещё 2,5 тыс. лет назад древнегреческие астрономы сформулировали гипотезу о движении Солнца вокруг Земли. Более 2 тыс. лет наука придерживалась этой гипотезы, пока не накопились научные факты, противоречащие этой гипотезе. В результате в XIV веке польский астроном Николай Коперник сформулировал другую гипотезу — о движении Земли вокруг Солнца. Исследования космоса с помощью спутников и космических кораблей полностью подтвердили эту гипотезу. Так гипотеза стала научной теорией.
Цели теоретических методов
У теоретических научных методов две главные цели:
1. Создание теорий, с помощью которых можно делать прогнозы.
2. Построение научной картины мира.
Прогноз (от древнегреческого prognosis — «предвидение, предсказание») — предвидение развития и исхода каких-либо событий, явлений на основании имеющихся данных; предсказание будущего с помощью научных методов.
Научная картина мира — множество научных теорий, которые в совокупности описывают известный человеку природный мир.
Как связаны практические и теоретические методы
Целью использования всех методов является установление научных фактов. На основе собранной в результате наблюдений, измерений и экспериментов информации выдвигают предположения (гипотезы), затем тщательно проверяют их и, если оказываются верными, гипотезы ложатся в основу научных теорий.
Схема научного познания
Наблюдение → Научный факт → Гипотеза → Проверка (эксперимент) → Теория → Прогноз
Практические методы дают материал для размышлений, а теоретические помогают объяснить этот материал и сделать выводы. Только сочетание практических и теоретических методов позволяет учёным получать достоверные знания о живой природе.
Разбор заданий по теме из ВПР и рабочей тетради
Рассмотрите подробные решения типовых заданий по теме «Научные методы исследования в биологии».
Пример 1: Соотнесение метода и его характеристики
Задание: Установите соответствие между методом и его характеристикой: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза.
А) Предположение для объяснения явлений;
Б) Восприятие объектов с помощью органов чувств;
В) Определение числового значения величины;
Г) Исследование в контролируемых условиях.
Подробное решение:
1) Вспомним характеристики каждого метода:
• Наблюдение — восприятие объектов с помощью органов чувств.
• Измерение — определение числового значения величины.
• Эксперимент — исследование в контролируемых условиях.
• Гипотеза — предположение для объяснения явлений.
2) Соотнесём:
• Наблюдение — Б;
• Измерение — В;
• Эксперимент — Г;
• Гипотеза — А.
Ответ: Наблюдение — Б, Измерение — В, Эксперимент — Г, Гипотеза — А.
Пример 2: Определение метода по описанию ситуации
Задание: Какой метод использовал учёный, если он поместил растение в темноту и наблюдал за изменением цвета листьев?
А) Наблюдение; Б) Описание; В) Эксперимент; Г) Измерение.
Подробное решение:
1) Учёный создал условие — поместил растение в темноту.
2) Он активно воздействовал на объект, а не просто наблюдал за ним в естественных условиях.
3) Значит, он использовал эксперимент.
Ответ: В) Эксперимент.
Тренажёры по теме «Научные методы исследования в биологии»
Ниже собраны задания по теме «Научные методы исследования в биологии» из самостоятельных работ для 5 класса, которые помогут лучше разобраться в теме. К каждому заданию вы найдете большое количество вариантов, понятное объяснение и проверку ответов.