Методи вивчення організмів

Урок: №4

Тема уроку : Методи вивчення організмів

Мета уроку:

Освітня: сформувати в учнів знання про основні методи дослідження біологічних об’єктів, спостереження в природі й лабораторні дослідження, експеримент, моніторинг, опис, порівняння, історія вивчення біологічних об’єктів, мікроскопічні методи дослідження.

Розвиваюча: розвинути критичність, систематичність, послідовність мислення; встановлювати причино - наслідкові зв`язки; сформувати вміння порівнювати, аналізувати, робити висновки, працювати з додатковою науково-популярною літературою, готувати стислі повідомлення, розвивати вміння самостійно працювати з текстом та малюнками підручника.

 Виховна:виховувати розуміння цінності природи як першоджерела матеріальних і духовних сил кожної людини; формувати науковий світогляд, виховувати дбайливе ставлення до природи, здійснювати екологічне, естетичне, патріотичне виховання.

Тип уроку: комбінований

Методи і методичні прийоми: словесні (розповідь, пояснення, бесіда),наочні (демонстрація таблиць, гербаріїв), практичні (робота з таблицями, виконання лабораторного дослідження).

Основні поняття: методи вивчення організмів (спостереження, опис, порівняння, експеримент)

Внутрішньопредметні і міжпредметні зв’язки: історія, географія, народознавство,українська література, природознавство, хімія,фізика.

Обладнання: дидактичні картки, таблиці із зображенням об’єктів вивчення біології.

Література:

• для вчителя:

1. Навчальна програма для загальноосвітніх навчальних закладів «Біологія. 6-9 класи»[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://mon.gov.ua/activity/education/zagalnaserednya/navchalni-programy.html.

2. Методика навчання біології та природознавства: Практикум [Текст] / [Мороз І.В. та ін.;за ред. І.В. Мороза]. – К.: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2010.– 143 с.

3. Котик Т.С. Біологія. 6 клас. Методичні матеріали до уроку. Книжка для вчителя / Т.С.Котик, П.Г. Балан. – К.: Генеза, 2016. – 208 с. – Режим доступу: http://pidruchniki.in.ua/knizhkadlya-vchitelya-biologiya-6-klas-kotik-balan.

4. Остапченко Л.І Біологія 6 клас. підруч.для загальноосвіт. навч. закл. 6 – й [кл.] / Л.І.Остапченко [та ін.]. – К. : Генеза, 2014. – 224 с.

5.  Задорожний К.М. Усі уроки біології. 7 клас. - Х.: Вид. група «Основа», 2008.

6. Тагліна О.В .Біологія 6 клас. Плани – конспекти уроків.-Х.: Ранок, 2016.

• для учня

1. Андерсон О.А . Біологія 6 клас Роб. зошит / О.А. Андерсон. - К.: Школяр, 2016. – 112 с.

2. Остапченко Л.І Біологія 6 клас. підруч.для загальноосвіт. навч. закл. 6 – й [кл.] / Л.І.Остапченко [та ін.]. – К. : Генеза, 2014. – 224 с.

 

Структура уроку:

№ етапу	Етап уроку	Час (хв.)
1	Організаційний момент	1
2	Перевірка домашнього завдання	11
3	Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети і завдань	1
4	Сприйняття і усвідомлення  учнями нового матеріалу, осмислення зв’язків та залежностей між елементами виучуваного	20
5	Узагальнення і систематизація вивченого	10
6	Підбиття підсумків уроку,аргументація оцінок	1
7	Повідомлення домашнього завдання	1

 

 Хід уроку 

І. Організаційний момент

Привітання. Перевірка присутності та готовності  учнів до уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Бесіда

1.               Дайте визначення термінам: біологія, ботаніка.
2.               Що є об’єктом вивчення біології?
3.               Що вивчає наука систематика?
4.               Які ви знаєте біологічні науки?

Самостійна робота

1. Наука, що  вивчає рослини … (ботаніка)
2. Наука, вивчає тварини… (зоологія)
3. Наука, вивчає організм в цілому… (морфологія)
4. Наука, вивчає гриби… (мікологія)
5. Наука про мікроскопічні організми, до неї входять вірусологія та бактеріологія… (мікробіологія)
6. Наука про взаємозв’язки між організмами та середовищем… (екологія)
7. Наука, що вивчає різноманітність організмів та класифікує їх… (систематика)
8. Наука про будову організму… (анатомія)
9. Наука про функції та процеси життєдіяльності організму… (фізіологія)
10. Наука, що вивчає вплив різних факторів на організм та його здоров’я… (гігієна)
11. Наука, що вивчає спадковість і мінливість організмів… (генетика)
12. Наука, вивчає клітини організмів… (цитологія)

Гра «Морський бій»  Царства живих організмів, середовища існування..

Учитель Указує координати, учень читає назву організму, називає царство, до якого організм належить та середовище існування, у якому мешкає.  

Наприклад: ведмідь – тварини – наземно-повітряне

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети і завдань

Проблемне питання:

— Чи потрібно вивчати біологію? Якщо так, то навіщо?

Сьогодні ми з вами продовжуємо вивчати біологію. Об’єктом нашого уроку є методи, за допомогою яких людиною вивчаються біологічні об’єкти. Які саме методи використовує людина, щоб вивчати живі організми? Саме на це запитання ми з вами спробуємо знайти відповідь, розглянувши матеріал уроку, тема якого … (Оголошення теми уроку).

IV. Сприйняття і усвідомлення  учнями нового матеріалу, осмислення зв’язків та залежностей між елементами виучуваного

Завдання 1. Опишіть запропонований вам організм (вчитель демонструє кімнатну рослину).

Запитання до учнів.

1. Характеризуючи рослину, що ви робили? (Описували її).

Так дійсно, ви описували рослину за ознаками зовнішньої будови. Опис – є одним із методів вивчення біологічних об’єктів. 

1. Як харчується ця рослина? (За допомогою води, якою поливають грунт).
2. Що трапиться з рослиною, якщо її не поливати? (Вона загине).

Так, дійсно, якщо не поливати рослину, то вона загине.

1. Звідки ви знаєте, що рослина загине, якщо її не поливати?

Ви спостерігали це на прикладі інших рослин. Відповідно, спостереження це ще один із методів вивчення біологічних об’єктів.

1. Яка з кімнатних рослин має більші за розмірами листки? (Учитель демонструє дві кімнатні рослини).
2. Як ви дійшли відповідного висновку? (порівняли листки у запропонованих рослин).

Таким чином, порівняння – це ще один із методів вивчення біологічних об’єктів.

1. Як довести, що рослина без води загине? (не поливати її кілька днів). Отже, щоб довести, що рослина загине необхідно створити для неї штучні умови (перестати поливати), після чого спостерігати за змінами, які будуть відбуватися з рослиною. Після чого ми зможемо зробити висновок, щодо того виживе рослина чи ні. Цей метод вивчення біологічного об”єкту називається експеримент. (Учні під час обговорення складають опорну схему).
2. Якщо нам треба з’ясувати, чи виживе короп у морській воді, то обов’язково їхати на море і випускати організм у море? (Ні. Можна налити морської води у банку і випустити у неї рибу, після чого простежити за тим буде жити у морській воді чи ні). Морська вода у банці – це штучна модель моря. Метод дослідження у цьому випадку буде називатися моделюванням.
3. Рослини мають клітинну будову. Чи можемо ми порахувати загальну кількість клітин у листку рослини? (Ні). Чому? (Клітина дуже маленька і ми не можемо її побачити неозброєним оком). Для того, щоб побачити клітину використовують збільшувальні прилади – мікроскоп, а метод дослідження біологічного об’єкту за участю мікроскопа називають мікроскопія.
4. Крім того, для вивчення біологічних об’єктів застосовують і ряд інших методів, а саме:

• Моделювання – штучне створення процесів життєдіяльності, біологічних систем. Наприклад, створення штучних екосистем (акваріум). Учні під час обговорення складають опорну схему).

Методи вивчення біологічних об’єктів:

     → спостереження (спостереження за біологічним  об’єктом за допомогою органів чуття)

     → експеримент (вивчення біологічних об’єктів у штучних умовах, за допомогою приладів)

     → опис (збір і опис фактів чи явищ)

     → порівняння (виявлення схожих і відмінних рис )

     → моделювання (штучне створення процесів життєдіяльності, біологічних систем).

     → мікроскопія (застосування оптичних приладів).

Розповідь з елементами демонстрації.

В будь якій науці основою наукового пізнання являється побудова системи достовірного знання, яка ґрунтується на фактах. А фактом являється спостереження чи експеримент, що може бути відтворений і підтверджений. Однак, тлумачити одне та те саме спостереження різні учені можуть по-різному.

Основна послідовність етапів наукового дослідження є наступною:

1. накопичення фактів;

2. постановка головної проблеми;

3. формування гіпотези, що пояснює факти;

4. перевірка даної гіпотези за допомогою нових фактів.

В тому випадку, якщо нові факти не підтверджують гіпотезу, то висувається вже нова гіпотеза. Коли гіпотеза добре узгоджується із наявними фактами та дозволяє робити прогнози, які згодом підтверджуються, то, в такому випадку, вона стає науковою теорією.

Однак виникнення наукової теорії ще не означає, що вона буде вічною. Нові дані, які отримані в майбутньому, можуть вимагати її корегування.

Так для отримання нових фактів і формування гіпотез та теорій сучасна біологія використовує різні наукові методи. Ці методи можна розділити на 2 великі групи — це емпіричні і теоретичні.

При застосуванні емпіричних методів біологи працюють з природними об’єктами, визначаючи їхні властивості. До подібних методів належить спостереження і експеримент.

В ході спостереження вчений тільки реєструє хід природних процесів, однак не втручаючись в нього. В тому випадку, коли спостереження за певним біологічним об’єктом проводиться окремо — такий тип спостереження називається описовим. Коли ж під час спостереження дослідник працює відразу із декількома об’єктами, а далі порівнює результати — такий тип спостереження називають порівняльним. Головна перевага описових досліджень полягає в тому, що спостерігач ніяк не впливає на об’єкт свого спостережень. Однак в цьому випадку йому важко визначити роль певних факторів на вплив різних природних процесів.

Наприклад, у результаті багатократних спостережень було встановлено, що для проростання насіння потрібна вода. Насіння спочатку набухає, поглинаючи воду, а потім проростає. Отож без води насіння не проросте.

Проте, іноді для остаточного висновку одних спостережень недостатньо і тоді використовують науковий експеримент.

На відміну від методу спостереження, експериментальний метод передбачає навмисне втручання експериментатора у природу, що дозволяє встановити наслідки від впливу тих, чи інших факторів на об'єкт дослідження. Метод може застосовуватись як у природних умовах, так і лабораторних.

В ході експерименту вчений активно втручається в природні процеси. В ньому він штучно формує всі умови, в яких буде відбуватися експеримент. Все це дозволяє створити певну ситуацію, коли він може дослідити дію на певні біологічні процеси тільки одного фактора, залишаючи поза увагою інші фактори. Недоліком такого типу є те, що деякі штучно створені умови експерименту здатні відбиватися на нормальному функціонуванні певних біологічних об’єктів. В разі теоретичних методів науковці не працюють із об’єктом дослідження безпосередньо. Дослідники досліджують фізичні або математичні моделі природних об’єктів.

Наприклад, ви вирішили дізнатися, при якій температурі проростає насіння пшениці та кукурудзи. Для цього беруть два ящики із землею й висівають насіння цих культур. Один з ящиків ставлять у холодильник при температурі 2—3 °С, а інший залишають у кімнаті при температурі 18—20 °С. У цьому експерименті контрольованою умовою є температура. Далі спостерігають за появою сходів. Виявляється, що в холодному місці з’являються тільки сходи пшениці, а в теплому — сходи і пшениці, і кукурудзи. У цьому разі можна зробити висновок про те, що для проростання насіння кукурудзи потрібна вища температура, ніж для проростання пшениці. Ці знання ви отримали за допомогою експерименту. Якщо дослідники не лише фіксують зміни стану об’єктів дослідження, але й активно втручаються в події, то використані методи дослідження є експериментальними. Наприклад, для визначення стійкості нових хімічних засобів захисту рослин ними обробляють експериментальні рослини, а потім визначають час, потрібний на видалення з поверхні або тканин рослини діючої речовини.

В теоретичних методах вчені виділяють моделювання і математичну обробку даних, тобто статистичний метод. Така математична обробка інформації відбувається після припинення спостереження чи експерименту. Вона дозволяє досліднику на основі отриманих даних виявити зв’язки між окремими параметрами в біологічній системі, виявити вплив окремих факторів на різні біологічні системи і особливості їх взаємодії.

Головною основою моделювання є створення теорії щодо тієї або іншої біологічної системи, яка містить правила, згідно яких відбуваються зміни в даних біологічних системах, які аналізуються. Після створення даної теорії задаються початкові параметри — визначається початковий стан системи. Далі, зазвичай із використанням потужних комп’ютерів, проводиться аналіз того, як буде змінюватися система в випадку впливу правил висунутої теорії. Отримані результати спів ставляють із реальними фактами для існуючих в природі біологічних систем. В випадку коли відхилення від природних процесів є незначними, тоді у теорію та модель вносять певні правки і продовжують дослідження. Коли ж відхилення отримуються суттєві, у такому випадку створену теорію відкидають та пропонують нову.

Спосіб моделювання широко застосовується в тих ситуаціях, якщо проведення реального експерименту неможливе. Наприклад, досліджують певні еволюційні процеси або ж зміни екосистем в планетарному масштабі і т.п.

 

У разі застосування практичних методів дослідження науковці безпосередньо працюють з об’єктами дослідження, визначаючи їхні властивості. У ході спостереження дослідники лише реєструють об’єкти, події і процеси, які відбуваються. Якщо має місце реєстрація окремих об’єктів, подій або процесів, то використані методи є описовими. Якщо описується кілька об’єктів, подій або процесів з наступним порівнянням результатів, то використані методи є порівняльними. Особливим варіантом порівняльних досліджень можна вважати моніторинг, що 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.

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. 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 широко використовують різноманітні прилади й реактиви.

Словникова робота:

Метод спостереження — є основою морфологічних наук, використовується, як на мікроскопічному, так і макроскопічному рівнях. Сутність методу полягає у встановленні індивідуальності об'єкта, що досліджується, без штучного втручання до його процесів життєдіяльності. Зібрана інформація використовується для подальшого дослідження.

Експеримент, або дослід,— це метод пізнання явищ природи в контрольованих людиною умовах; використовується для вивчення об'єктів чи процесів у спеціально створених штучних умовах.

Порівняльний метод — використовується для порівняння об'єкта дослідження з подібними об'єктами чи процесами. Він дозволяє відкривати нові види живих істот та класифікувати їх, детально аналізуючи схожі та відмінні риси порівняно з близькими до них формами.

Моніторинг — це метод постійного спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів в окремих екологічних системах, або у біосфері в цілому.

Статистичний метод — метод оснований на статистичній обробці кількісного матеріалу, зібраного у результаті інших досліджень (спостережень, експериментів, моделювань), що дозволяє його всебічно проаналізувати та встановити певні закономірності.

Біологія як наука сформувалася тільки завдяки експериментам, у яких використовували методи точних наук: фізики, хімії й математики. Без оптичних приладів і електронних мікроскопів неможливий був би прогрес ні у вивченні мікроорганізмів і клітин, ні у вивченні дрібних клітинних структур. Без хімічних досліджень не можна було б вивчити фізіологічні процеси, що відбуваються в організмах тварин, і з'ясувати, яким чином живляться рослини. Без математичних методів, що забезпечують кількісний аналіз отриманих результатів, просто не виникла б генетика й не було б зрозуміло, чому діти так схожі на своїх батьків. Адже генетика як наука сформувалася саме завдяки застосуванню статистичних методів.

На межі з точними і природничими науками виник цілий ряд біологічних дисциплін. І це не тільки біохімія, яка вивчає хімічні основи живого, але й біофізика, що досліджує фізичні процеси у живих системах різних рівнів, біометрія, яка використовує математичний апарат для статистичного аналізу біологічних даних і опису біологічних процесів, біоніка — наука, що знаходиться на межі біології та техніки і вирішує певні інженерні завдання на базі вивчення біологічних процесів. Інтегрується біологія не тільки з точними науками, але й навіть із суспільними. Нещодавно з'явилися науки соціобіологія, що займається проблемою співвідношення біологічного й соціального в угрупованнях живих організмів, та зоопсихологія, яка доводить, що у тварин також є психіка.

Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, зростання, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі. Класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодія між собою і з навколишнім середовищем.

Як особлива наука біологія виділилася з природних наук в XIX столітті, коли вчені виявили, що живі організми володіють деякими загальними для всіх характеристиками. В основі сучасної біології лежать п'ять фундаментальних принципів: клітинна теорія, еволюція, генетика, гомеостаз і енергія. У наш час біологія - стандартний предмет в середніх і вищих навчальних закладах усього світу. Щорічно публікується більше мільйона статей і книг з біології та медицині.

V. Узагальнення і систематизація вивченого

Бесіда

1.               Які методи біологічних досліджень вам відомі?
2.               Навіщо потрібно досліджувати біологічні об’єкти?
3.               Які інструменти використовують учені для дослідження біологічних об’єктів?
4.               Чим відрізняються описові та експериментальні методи дослідження?
5.               Навіщо потрібні теоретичні методи дослідження?

VI. Підбиття підсумків уроку,аргументація оцінок

Що найбільше сподобалось на уроці?

Що найбільше запам’яталось на уроці?

Що було найважче зрозуміти?

VІІ. Повідомлення домашнього завдання

Параграф

Підготувати коротку доповідь на тему: «Видатні українські дослідники біології»

 

Метод спостереження

 

Експеримент, або дослід

 

Порівняльний метод

 

Моніторинг

 

Статистичний метод

 

Практичні

 

Теоретичні

 

Методи наукового дослідження