Научный метод — это совокупность действий и приемов, которые используются при создании системы научных знаний. Существует несколько универсальных приемов, подходящих для любых отраслей науки. Самым старым из них является описательный метод. В биологии он применялся с глубокой древности и заключался в наблюдении за окружающей природой. Сейчас описательный метод может применяться как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне.
Основные методы в биологии
Биология — наука о жизни, ее формах и развитии. Для того чтобы понять природные явления, ученым нужно собирать и анализировать большое количество данных об окружающем мире. Для этого пользуются пять основных методов биологических исследований (таблица 1).
Таблица 1
| Название метода | Описание сути | Пример |
| Описательный | Наблюдение за живыми организмами при помощи органов чувств или приборов. Не предполагает вмешательство исследователя. | Наблюдение за поведением животных, за раскрытием бутона цветка, за изменением веса животного с возрастом. |
| Сравнительный | Сравнение признаков строения или поведения организмов, принадлежащих к разным систематическим группам. | Сравнение костного строения конечностей приматов, птиц и китов. Сравнение эмбрионального развития. |
| Сравнительно-исторический | Наблюдение за изменениями в строении животных в процессе эволюции. | Эволюция копыта лошади. |
| Экспериментальный | Исследователь вносит определенные изменения в условия существования объекта изучения и следит за результатом. | Скрещивание между собой растений с разными признаками. |
| Моделирование | Заключается в построении схемы, модели или графика там, где невозможно провести эксперимент или затруднено наблюдение. | Синтез аминокислоты в клетке. |
Эти методы являются универсальными. Кроме них, в разных отраслях науки имеются частные методы.
Наблюдение и описание
Самый старый метод, на котором основывалась классическая биология. Прежде чем выяснять суть какого-либо явления, необходимо собрать все факты о нем. А затем проанализировать и описать полученный материал. Наблюдения бывают:
- прямые (непосредственное наблюдение за объектом);
- косвенные (оценка результатов процесса).
Наблюдатель может следить за объектом без технических приспособлений. Например, наблюдение за поведением земляных ос. Чаще всего ученые используют специальное оборудование. Приборы могут быть простые: бинокль, очки ночного видения и т. д. В лабораториях чаще пользуются более сложными приборами, например, микроскопом. Объектом наблюдения может быть не только непосредственно организм или явление, но и результаты определенных действий. Например, изменение концентрации лейкоцитов в крови.
Описательный метод базируется не на рассеянном наблюдении, а на конкретном. То есть, перед наблюдателем стоит определенная цель, и он не может отвлекаться на посторонние факторы. Для успешного результата перед наблюдением требуется оценка задачи, разработка правильной стратегии и выбор необходимых технических средств. Кроме того, важную роль играет опыт наблюдателя, его собранность и аккуратность.
В процессе наблюдения все данные тщательно фиксируются и описываются. Описание может быть как числовым или буквенным, так и при помощи схем или рисунков.
На факты, полученные в процессе наблюдения, оказывает влияние большое число факторов. Например, место и время события или личный опыт наблюдателя. Поэтому после описания факта нужно подтвердить его экспериментально.
Прочие способы исследования
Анализ данных, собранных во время наблюдения, рождает гипотезу, которая подтверждается или опровергается экспериментом. Гипотеза — предположение, которое требует проверки. Эксперимент — контролируемые изменения в процессе, целенаправленно вносимые ученым для наблюдения реакции живых организмов. Экспериментальный метод более сложный, чем описательный поэтому позволяет изучить объект на более глубоком уровне. Он обладает рядом очень важных особенностей:
- экспериментатор вносит целенаправленные и контролируемые изменения в систему;
- есть возможность устранения факторов, мешающих исследованию;
- изучаемые объекты можно изолировать от посторонних внешних воздействий.
Таким образом, эксперимент позволяет выяснить скрытые стороны объекта или неявные связи в процессе, которые невозможно обнаружить при простом наблюдении. Еще в XVI в экспериментальный метод использовался учеными в биологии, как основа познания природы. А в XX в с развитием технологий он стал основным методом в работе биологов.
Биология состоит из нескольких наук, изучающих разные области. К ним относятся: генетика, ботаника, зоология, анатомия, микология и т. д. Для каждой отрасли науки существуют, кроме универсальных, частные методы биологии (таблица 2).
Таблица 2
| Название | В чем заключается |
| Генеалогический | Составление родословной. Нужен для определения характера наследования различных признаков и заболеваний. |
| Палеонтологический | Поиск останков древних организмов путем раскопок. Позволяет установить родство между древними и современными формами жизни. |
| Биохимический | Исследование химических реакций, протекающих внутри живых организмов. |
| Центрифугирование | Использование центрифуги для разделения смесей на составные части. |
| Цитологический | Исследование строение клетки. |
Кроме практических, есть теоретический метод — статистический. Он заключается в статической обработке всех результатов, полученных в результате исследования практическими методами. Статистический метод нужен для установления всех закономерностей.
Опыты для школьников
Описательный метод основополагающий для изучения биологии, поэтому детей обучают ему с самого начала. Уже в 5 классе учитель проводит с учениками научную работу, связанную с наблюдением за определенным объектом. Например, за прорастанием семян фасоли.
В процессе наблюдения школьники должны заполнить дневник, куда записываются все проводимые измерения во время наблюдения. После завершения работы данные всего класса сравниваются и делаются выводы. Далее выдвигается гипотеза и следует опыт.
Школьники могут предположить, какие условия нужны для прорастания семени. Затем взять несколько семян и поместить в разные условия:
- в холод;
- в воду без доступа воздуха;
- оставить без воды;
- в условия с водой, воздухом и теплом.
Это позволит выяснить, какие условия являются благоприятными для прорастания семян. И что случится, если эти условия не будут выполнены. Экспериментальные данные всех учащихся сравниваются и делаются выводы.
Все научные открытия являются синтезом работы нескольких научных методов и практических, и теоретических. Но описательный метод лежит в самом начале исследования и является первоисточником для ученого. Именно наблюдение за живой природой породило создание биологии как науки и впоследствии играло основную роль в ее развитии.
