Poznawanie świata organizmów
Biologia od zawsze budziła ciekawość ludzi. Obserwując otaczający świat, zadawano pytania o istotę procesów i zjawisk biologicznych. Człowiek bada wszystko – od najdrobniejszych elementów budujących żywe organizmy po dalekie galaktyki. I wciąż stawia nowe pytania.
źródła, z których można czerpać wiedzę biologiczną,
rodzaje zmysłów, którymi możesz poznawać przyrodę,
przyrządy do obserwacji przyrody,
przebieg obserwacji i doświadczenia.
Opiszesz sposoby poznawania biologii.
Określisz warunki obserwacji, doświadczenia i eksperymentu.
Wyjaśnisz, czym jest problem badawczy i hipoteza.
Rozróżnisz próbę kontrolną i badawczą.
Wyjaśnisz, czym są wyniki i określisz, jak poprawnie formułować wnioski.
Zaprojektujesz doświadczenia biologiczne.
1. Źródła wiedzy biologicznej
Wiedza biologiczna jest gromadzona od pokoleń głównie dzięki badaczom prowadzącym obserwacjeobserwacje i doświadczeniadoświadczenia. Naukowcy publikują swoje odkrycia w czasopismach naukowych. Wiedza upowszechnia się i trafia do podręczników, encyklopedii i słowników. Atlasy budowy wewnętrznej organizmów oraz przewodniki do oznaczania roślin, zwierząt i grzybów dostarczają wielu informacji o budowie i występowaniu organizmów. Cennym źródłem wiedzy o stworzeniach żyjących w różnych rejonach świata, ich zachowaniach i zwyczajach są filmy przyrodnicze. Podstawową wiedzę można czerpać z podręczników szkolnych, a uzupełniać ją, zgłębiając literaturę popularnonaukową, czytając artykuły w czasopismach przyrodniczych i przeglądając zasoby Internetu.
Uczniowie, podobnie jak naukowcy, mogą samodzielnie wykonywać doświadczenia i prowadzić obserwacje (także w terenie) oraz według własnych pomysłów odkrywać prawa rządzące światem istot żywych. Dobrym sposobem na poznanie przyrody jest też odwiedzanie muzeów przyrodniczych, ogrodów botanicznych i zoologicznych. Nauką opartą na odkrywaniu, analizowaniu i przetwarzaniu informacji o istotach żywych jest biologia.
Galeria zdjęć związanych z poznawaniem przyrody
2. Obserwacje biologiczne
Obserwacja jest celowym sposobem gromadzenia informacji o organizmach, zjawiskach i procesach. Badacz prowadzący obserwację powinien zadbać o to, żeby nie wpływać ani na przebieg obserwowanego zjawiska lub procesu, ani na obserwowany organizm.
Obserwacje można prowadzić za pomocą wszystkich zmysłów. Do rozpoznawania gatunków drzew wykorzystuje się wzrok, do rozróżniania gatunków ptaków na podstawie ich śpiewu – słuch, do sprawdzania smaku nieznanej potrawy – węch i smak, do oceny świeżości chleba – dotyk. Można również użyć specjalistycznych przyrządów: mikroskopu, lupy czy lornetki. Obserwacje można prowadzić w naturalnym środowisku życia organizmów lub w warunkach sztucznych, np. w laboratorium. Dobrze zaplanowana obserwacja powinna mieć określone cel, czas, miejsce, obiekt obserwacji i sposób dokonywania obserwacji.
Obserwacje mogą dotyczyć czynnikówczynników ilościowych lub jakościowych.
W przypadku czynników ilościowych prowadzi się pomiary na przykład ilości, masy, wysokości czy długości ciała organizmu. Mierzone mogą być również czynniki środowiska: temperatura, ciśnienie atmosferyczne lub wilgotność powietrza.
Obserwacje jakościowe dotyczą cech możliwych do opisania, ale niepoddających się pomiarowi – jak barwa, kształt czy zapach.
Wyniki obserwacji są dokumentowane w formie opisów, fotografii, filmów czy nagrań dźwiękowych. Wyniki powinny powstawać w trakcie prowadzenia obserwacji, co pozwoli uniknąć pominięcia ważnych szczegółów.
Galeria ilustracji instruktażowych na temat przeprowadzania obserwacji biologicznej
W naukach biologicznych coraz częściej stosowana jest metoda, która polega na odtwarzaniu zjawisk i obiektów biologicznych na komputerze. Dzięki tej metodzie można na przykład przedstawiać nieistniejące już organizmy, jak dinozaury, a także przeprowadzać wirtualne doświadczenia na zwierzętach bez narażania ich na cierpienie.
Więcej informacji o obserwacjach znajdziesz w e‑materiale: Mikroskop i lupa w obserwacjach biologicznychMikroskop i lupa w obserwacjach biologicznych
3. Doświadczenia biologiczne
Czasem same obserwacje nie wystarczą, żeby zaspokoić naszą ciekawość. Gdy chcemy się dowiedzieć, dlaczego zachodzi interesujące nas zjawisko lub co ma wpływ na jego przebieg, musimy przeprowadzić doświadczenie.
Doświadczenie to metoda, w której celowo zmienia się (dodaje lub usuwa, wzmacnia lub osłabia) jeden z czynników wpływających na organizm albo proces. Następnie obserwuje się skutek tej zmiany.
Doświadczenia wykonuje się z góry ustalonym wynikiem, ponieważ były one już wcześniej przez kogoś przeprowadzone i jest dostępna do nich instrukcja.
Eksperymenty podejmuje się w celu uzyskania nowych informacji na dany temat, np. zbadania niezbadanych wcześniej procesów. Są działaniami unikalnymi, ale mogą być powtarzane dla potwierdzenia wyników.
Przed przystąpieniem do doświadczenia i eksperymentu należy określić problem badawczyproblem badawczy, czyli postawić pytanie, na które chcemy uzyskać odpowiedź podczas doświadczenia. Następnie na podstawie własnej wiedzy określa się hipotezęhipotezę, czyli przypuszczenie – „roboczą” odpowiedź na pytanie postawione w problemie badawczym. Hipoteza zawsze jest zdaniem twierdzącym.
Żeby sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa, planuje się i przeprowadza odpowiednie doświadczenie. Na początku należy wybrać badany organizm, proces lub zjawisko. Następnie ustala się, jakie przyrządy i substancje będą niezbędne do przeprowadzenia doświadczenia.
Podczas doświadczenia planuje się dwie próby: badawczą i kontrolną. Próba kontrolna to zestaw, w którym żaden czynnik nie jest zmieniony. Próba badawcza stanowi zestaw, w którym zmieniamy jeden, badany czynnik. Poza badanym czynnikiem w obu zestawach panują jednakowe warunki. Dzięki próbie kontrolnej i próbie badawczej można porównać wyniki i wyciągnąć wnioski na temat działania określonego czynnika.
Planując przebieg doświadczenia, należy też określić, ile razy badanie będzie ono powtórzone. Kolejne obserwacje (pomiary) pozwolą uniknąć przypadkowych błędów. Jeśli otrzymane wyniki potwierdzają przypuszczenie, uznaje się, że hipoteza była prawdziwa. Jeśli nie, zakłada się następną hipotezę i planuje kolejne doświadczenie, aż do wyjaśnienia przyczyn zjawiska.
4. Dokumentowanie obserwacji i doświadczeń biologicznych
Aby obserwacje i doświadczenia miały wartość naukową, ich przebieg musi być dokumentowany. Dokumentowanie obserwacji i doświadczeń biologicznych polega na stałym zapisywaniu uzyskanych wyników, np. w formie tabeli.
Podstawowa dokumentacja powinna zawierać:
zapis celu doświadczenia lub obserwacji (ewentualnie zapis problemu badawczego i badanej hipotezy);
sposób przeprowadzenia badania, np. w postaci schematu przedstawiającego zestawy;
wynik (jeśli rozwiązujemy problem badawczy – także wniosek).
Obserwacje i doświadczenia mogą być dokumentowane opisem, rysunkami, fotografiami, nagraniami dźwiękowymi lub filmami opatrzonymi odpowiednim komentarzem. Wyniki badań polegających na wykonywaniu pomiarów zapisuje się w tabelach i ilustruje za pomocą wykresów. Na podstawie analizy wyników doświadczenia wyciągamy wniosek, który jest potwierdzeniem lub odrzuceniem hipotezy.
Podsumowanie
Źródłem wiedzy biologicznej są przede wszystkim obserwacje i doświadczenia.
Podczas obserwacji badacz nie wpływa na przebieg obserwowanego zjawiska lub procesu ani na obserwowany organizm.
Podczas doświadczenia i eksperymentu badacz celowo zmienia jeden z czynników wpływających na organizm, zjawisko albo proces.
Wyniki doświadczeń są znane, a eksperymentów nie.
Problem badawczy to pytanie, na które chcemy uzyskać odpowiedź podczas doświadczenia.
Hipoteza to „robocza” odpowiedź na pytanie postawione w problemie badawczym.
Próba kontrolna to zestaw, w którym żaden czynnik nie jest zmieniony. Próba badawcza stanowi zestaw, w którym zmieniony jest jeden, badany czynnik.
Wynik doświadczenia to zmiana, która zaszła w próbach badawczych w stosunku do próby kontrolnej.
Wniosek to uogólnienie sformułowane na podstawie wyniku.
Praca domowa
Słownik
coś, co wpływa na dany obiekt, proces, zjawisko
metoda, w której celowo zmieniany jest jeden element wpływający na dany proces, zjawisko lub organizm
przewidywany wynik obserwacji lub doświadczenia
metoda, polegająca na zdobyciu informacji o zjawiskach, procesach lub organizmach bez wpływania na nie
cel doświadczenia