Приборы для изучения биологических объектов. Научные методы исследования в биологии
Тема: « Методы исследования в биологии. »
Цель: Изучение основных методов, применяемых в биологии, знакомство с приборами и инструментами, которые используются при биологических исследованиях, правила по технике безопасности в биологическом кабинете.
Задачи:
Сформировать у учащихся знания об основных методах изучения биологии;
В некоторых случаях инновации могут возникать из-за нарушения коммуникационных барьеров между полями, чтобы проблемы могли быть четко видны с разных дисциплинарных точек зрения. Междисциплинарные центры могут находиться в физических местах, связанных с университетами или независимыми исследовательскими институтами, которые служат координационными центрами для объединения людей в течение определенных периодов времени. Полевые исследовательские станции и лаборатории могут быть особенно эффективными площадками для расширенного и неформального междисциплинарного взаимодействия.
Познакомить с приборами и инструментами, применяемыми в биологических лабораториях;
Познакомить с правилами техники безопасности в биологическом кабинете.
Планируемые результаты обучения
Предметные: учащиеся знают основные методы изучения биологии, правила техники безопасности в кабинете биологии.
Виртуальные междисциплинарные центры с географически разнесенными партнерствами помогут сделать преобразования в биологии. Виртуальные центры могут быть особенно полезны для разработки некоторых новых биоинформационных инструментов, описанных выше. Легко представить дополнительные виртуальные центры, развивающиеся вокруг новых модельных организмов, технологий или способов интеграции на разных уровнях биологической организации.
Одной из очень успешных социальных структур в науке является исследовательское сообщество. В отличие от жестких дисциплинарных границ, исследовательские сообщества являются самоорганизующимися и динамичными и часто пересекают границы исследования. Ясно, что чувство общности и желание принадлежать - это не только человеческая характеристика, но и желательная мотивационная сила в науке. Биологические сообщества часто структурированы вокруг организмов, систем, дисциплин или областей, представляющих интерес.
Метапредметные: начато практическое ознакомление с методами проведения научных исследований и оформлением их результатов.
Личностные: формируется ответственное отношение к соблюдению правил техники безопасности.
Основные понятия урока: методы исследования, наблюдения, эксперимент, измерения, фенология.
Возможно, развитию инструмента может способствовать создание новых исследовательских сообществ. Будут ли достигнуты важные новые успехи, если исследовательские сообщества будут организованы вокруг инструментов или основных проблем, а не изучаемых организмов или систем? Это эксперимент, который стоит попробовать.
Новые формы сетевого взаимодействия в науке, подпитываемые инновациями в области коммуникационных технологий, которые действуют в условиях все более коротких временных масштабов, также могут способствовать изменениям в социальной структуре для содействия биологии 21 века. Эти инструменты социальной сети демонстрируют перспективу в содействии только тем социальным процессам, которые требуется для достижения 21-й биологии. Они обеспечивают дружественную и неформальную среду, которая может помочь обмену как инструментами, так и данными.
Деятельность учащихся: работа с текстом и иллюстрациями учебника и рабочей тетрадью, сотрудничество с одноклассниками при обсуждении.
Используемая литература:
Учебник:
В.В.Пасечник Биология 5 класс (Бактерии. Грибы. Растения.) – М., ДРОФА, 2013
Пасечник В.В. Биология. Бактерии, грибы, растения. 5 кл.: рабочая тетрадь. - М.:Дрофа, 2012
Сетевые инструменты также должны оказаться полезными для развития новых исследовательских сообществ и поддержки новых возможностей обучения. Кроме того, необходимы новые институциональные стимулы для создания и использования инструментов для биологии. Хотя некоторые строители были вознаграждены за свои усилия, в том числе с Нобелевскими премиями, доминирующим мотивом в научных исследованиях является открытие. Коллективное развитие нового инструмента может не привести к публикации в журнале с высоким уровнем воздействия, но сделанное с ним может быть сделано.
ПасечникВ.В. Биология: Бактерии, грибы, растения. 5 класс. Методическое пособие. М.: Дрофа, 2014.
План:
Проверка знаний и умений.
Изучение нового материала (работа в группах); физкультминутка.
Рефлексия.
Домашнее задание.
Ход урока
Проверка знаний и умений
1.
Учитель: С крыш домов часто свисают сосульки. Если понаблюдать за одной из них, можно увидеть, что она становиться длиннее и толще. Т.е. она "растёт". Я считаю, что сосулька живая.
Институтам нужны новые способы оценки и признания совместных усилий. Академическое сотрудничество уже давно ценится в абстрактной форме - большинство ученых признают, что результат успешного сотрудничества обычно больше, чем просто сумма отдельных частей, но традиционные показатели признания благоприятствуют индивидуальным достижениям. Финансирующие агентства и учебные заведения предприняли шаги по стимулированию ученых к созданию продуктивных коллективных групп исследователей путем создания конкретных механизмов грантов для сотрудничества и создания междисциплинарных институтов, соответственно.
Как вы считаете?
Почему нельзя отнести сосульку к живым организмам?
Какие вы знаете живые организмы?
Наука, изучающая живые организмы?
Распространение живых организмов?
2.Индивидуальная работа Интеллектуальный тренинг
Задание:
Тест "Значение биологии" ("Да" или "Нет") (взаимооценка)
1. Благодаря достижениям биологии человек получает такие продукты как кефир, йогурты, сыры, квас и мн. др.
Мы ожидаем, что эти важные усилия по изменению парадигмы активизируются в будущем. Обучение. Тренировочные парадигмы необходимы для подготовки молодых биологов к более широкому научно-исследовательскому сотрудничеству, которое необходимо для междисциплинарной работы, а также для предоставления им количественных навыков и широких перспектив, необходимых для успеха. Завтрашние биологи должны проходить обучение по генетике, развитию, биохимии, физиологии, экологии и эволюции, а также опыт работы по различным дисциплинам.
Более того, они также должны иметь концептуальную и количественную подготовку по математике и информатике для интеграции этих доменов знаний, используя новые вычислительные инструменты. Инновационные учебные программы сочетают обучение с исследованиями в командном, проблемном формате. Университеты, ориентированные на студентов, предоставляют студентам возможность разрабатывать и проводить эксперименты, а затем анализировать и представлять свои результаты, получая рекомендации и поддержку от профессоров, а также сверстников.
2. Благодаря достижениям биологии человек выращивает самые разнообразные растения.
3. Благедаря достижениям биологии человек построил космические аппараты.
4. Благодаря достижениям биологии человек производит лекарства, витамины, вакцины, сыворотки.
5. Благодаря достижениям биологии человек производит средства защиты растений от вредителей и болезней, а так же кормовые добавки для животных.
Существуют инновационные программы обучения студентов, и некоторые студенты уже аннотируют геномы и используют, например, масс-спектрометры для проектов по экологическому метаболизму. Инвестирование в исследовательские программы обучения в различных университетах, ориентированных на студентов, увеличит размер разнообразного и высоко мотивированного аспиранта.
В этой статье определены некоторые инструменты, которые крайне необходимы для биологии, чтобы ответить на фундаментальные вопросы о том, как эволюционирует и управляется жизнь, а также инструменты для применения этих знаний для решения насущных проблем нашего времени. Мы наметили шаги, необходимые для создания культурных и социальных и образовательных структур, которые будут способствовать и развивать развитие технологий и инструментариев сейчас и в будущем. Ученые требуют больше, чем новых технологий, устройств и программного обеспечения; они также должны создавать и поддерживать культуру науки и образования, которая стимулирует и воспитывает творчество, поддерживает потенциальных инструментарителей и обучает инженеров следующего поколения.
Ключ для проверки: 1 - "Да" (+); 2 - "Да" (+); 3 - "Нет" (-); 4 - "Да" (+); 5 - "Да" (+).
Проблемная ситуация: "Волшебная коробочка" (в красивой металлической коробке положены различные предметы, которые используются для изучения: термометр, часы, линейка, ручная лупа и т.д.)
Как человек использует эти предметы? Все ли можно использовать при изучении биологии?
Многие инструменты, которые еще не представлялись, могли бы сделать возможными следующие революционные биологические открытия; они могут позволить ученым изучать отдаленные районы мира или охватить и интегрировать недостаточно изученные и недопредставленные группы в науке, тем самым поощряя прогресс в достижении общих социальных ценностей для здоровья человека и окружающей среды. Общие лабораторные инструменты и оборудование, используемые в биохимии и молекулярной биологии.
Цели биохимических и молекулярно-биологических исследований сложны и разнообразны. Исследование сети химических реакций, происходящих в живых организмах и представляющих наиболее фундаментальные явления жизни, идентификация молекул, играющих роль в биохимических процессах, определение их структуры, функции и взаимодействий, исследование молекулярного фона метаболизма, поток энергии и информации внутри организмов - все это является одним из общих целей биохимиков и молекулярных биологов. В соответствии с этим многообразием проблем для эффективного ответа на научные вопросы требуется большое количество инструментов, инструментов и методов.
Целеполагание:
1) Какие инструменты и приборы используются для изучения живых организмов?
2)При каких методах используются различные приборы?
Изучение нового материала
1. Методы исследования в биологии. (Рассказ учителя с элементами беседы).
2. приборы и инструменты. (Рассказ учителя и демонстрация приборов и инструментов, используемых в биологических исследованиях, выполнение учащимися задания 7 в рабочей тетради.)
В этой главе рассматриваются наиболее распространенные инструменты и инструменты, используемые очень часто почти в каждой лаборатории. Также будет рассмотрена соответствующая обработка и хранение биологических образцов и других химических веществ, необходимых для проведения исследований.
Биологические образцы и химические вещества в лаборатории
Образцы тканей или клеток из живого организма, различные культуры клеток, выращенные в лабораторном инкубаторе в контролируемых условиях, гомогенаты или экстракты клеток и тканей, растворы изолированных и очищенных компонентов, можно назвать «биологическими образцами». Поскольку среда жизни представляет собой воду, большинство биологических образцов можно определить как водные растворы с одним или несколькими компонентами, коллоидными системами или суспензиями на водной основе. Следовательно, большинство биохимических экспериментов также происходит в водных средах.
Эмоциональная разрядка (физкультминутка)
«Руки – ноги»
Классу необходимо безошибочно выполнить простые движения по команде учителя: один хлопок – команда рукам: их надо поднять или опустить; два хлопка – команда ногам: нужно сесть или встать. Меняя последовательность и темп хлопков, учитель пытается сбить учеников, тренируя их собранность.
Поэтому в этой главе будут представлены лабораторные сосуды, используемые для хранения жидкостей и лабораторных инструментов, необходимых для манипуляций, переноса и точных измерений объема жидкостей. Для биохимических исследований также часто необходимы различные твердые вещества. В большинстве случаев твердые вещества растворяют в воде до проведения экспериментов. Поэтому методы приготовления растворов и точное измерение веса требуемых твердых веществ также будут обсуждаться ниже. Иногда мы используем газы в лаборатории.
Работая с газами, очень важно соблюдать все указания по технике безопасности, чтобы избежать пожара, взрывов, обморожения или асфиксии или отравления. Биологические лаборатории содержат инструменты и инструменты, которые помогают ученым изучать живых существ, от одноклеточных амеб до массивных растений и млекопитающих. Специализированное научное оборудование позволяет биологам изучать клеточные процессы, генетику, бактерии и другие формы жизни, которые не видны невооруженным глазом. В целом, студенты впервые вводятся в основные инструменты во вторичной или в лаборатории биологии факультета.
3. Обсуждение правил техники безопасности в биологическом кабинете. (Работа с текстом учебника и обсуждение важности ответственного отношения к соблюдению правил техники безопасности в кабинете биологии, выполнение задания 8 в рабочей тетради. При выполнении задания используется работа в парах.
Деление класса на пары: классу раздаются карточки. на одних написано название различных наук, входящих в состав биологии, на других - что эти науки изучают. (Например, "экология" - изучает отношения организмов между собой и окружающей средой; "ботаника" - изучает растения; "зоология" - изучает животных; "микология" - изучает грибы.)
Микроскоп является важным инструментом для биологов, потому что они позволяют им видеть вещи, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Несколько областей биологии зависят от использования микроскопов, в том числе клеточной и молекулярной биологии, микробиологии, бактериологии и других. Микроскопы бывают разных стилей и предназначены для разных ситуаций. В лабораторных лабораториях школы наиболее распространенным типом является оптический микроскоп с простой линзой, который использует свет для увеличения биологического или клеточного материала, который окрашивается или готовят на стадии.
4. Знакомство учащихся с проведением фенологических наблюдений за изменениями, происходящими в жизни растений осенью. (рассказ учителя и работа с учебником.)
Рефлексия
Ответить на вопрос: Что нового я узнал (а) на уроке?
Домашнее задание Параграф 2 (читать, пересказывать), стр. 13 задание 2 (учебник) - составить памятку.
Композитные микроскопы используют несколько линз, которые обеспечивают улучшенное увеличение и контрастность для лучшего изучения клеток, тканей или других материалов. Другие типы микроскопов, используемых в биологических исследованиях, включают в себя мощную электронную передачу, фазовый контраст и флуоресцентные микроскопы.
Трехмерные модели - полезные инструменты, которые помогают визуализировать и понимать человеческие тела, животных, растения и другие живые организмы. Как правило, из пластмасс или синтетических материалов анатомическая модель помогает лучше понять биологические структуры. Например, человеческий скелет учит студентов, как соединить кость ноги с костью голени. Точные по масштабу и цвету модели могут представлять форму и функцию внутренних органов или иметь движущиеся части для иллюстрации физиологических функций, таких как пищеварение, фотосинтез или цикл Креба.
"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский
Научные методы исследования в биологии
Вопрос 1. Какова основная цель науки?
Основная цель науки - изучить и познать окружающий мир.
Вопрос 2. Что такое научный метод? В чем его основной принцип?
Научный метод
- совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки. Основной принцип научного метода - ничего не воспринимать на веру. Любое утверждение либо опровержение чего-либо следует проверить.
Вопрос 3. Что такое научный эксперимент?
Научный эксперимент
(лат. experimentum
- проба, опыт) - метод исследования некоторого явления в управляемых условиях, при помощи которого в специально создаваемых и контролируемых условиях исследуются явления. Непременным условием эксперимента является то, что он должен сопровождаться контрольным опытом, условия которого отличаются от условий эксперимента только одним фактором. Можно утверждать, что эксперимент вовсе не ограничивается лишь проведением опыта и получением исходной информации, а складывается из этапов, на каждом из которых по-своему сочетаются элементы чувственного, практического и теоретического познания. К ним можно отнести следующие: 1) подготовительный, 2) этап проведения эксперимента и получение опытных данных; 3) этап обработки опытных данных, или заключительный. Анализ структурных особенностей экспериментального исследования помогает раскрыть его природу с гносеологической точки зрения, то есть с позиции соотношения объекта и субъекта познавательной деятельности.
Отличительной особенностью научного эксперимента служит возможность его повторения другими исследователями.
Вопрос 4. Какой факт может считаться научным?
Научный факт
- это результат, полученный в ходе неоднократных наблюдений и экспериментов. Научный факт является отправной точкой научного исследования. На основании научных фактов определяются свойства и закономерности явлений, выводятся теории и законы.
Вопрос 5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?
Гипотеза
(hypotesis) - Требующее научного доказательства предположение, предварительное объяснение проблемы, основанное на имеющихся знаниях и опыте. Проверка и подтверждение гипотезы означают переход от предположения к новому знанию об изучаемом явлении. Если гипотеза выдерживает проверку эмпирическими методами, она приобретает статус закона. Закон (естественный закон, или закон природы) описывает неизменные регулярности, которые происходят в природе. Таким образом, закон - это фактологически доказанное утверждение (в рамках теории, концепции, гипотезы), объясняющее объективные факты; либо некое явление, обладающее общностью и повторяемостью и зафиксированное и описанное. Свойствами закона являются периодичность и всеобщность какого-либо класса явлений, т.е. необходимость их возникновения при определенных, точно формулируемых условиях.
Вопрос 6. Какова роль прикладных и фундаментальных исследований в науке?
Фундаментальные и прикладные исследования различаются, прежде всего, по своим целям и задачам. Фундаментальные научные исследования позволяют понять законы, которые лежат в основе развития природы.
При рассмотрении прикладных исследований и наук нередко делается акцент на вопросах приложения научных результатов к решению вполне определенных технических и технологических проблем. Основная задача этих исследований рассматривается как непосредственная разработка тех или иных технических систем и процессов. Разработка прикладных наук связана с решением практических задач, имеет в виду потребности практики. Так, биологические знания являются базой для практических достижений в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, решении экологических проблем.