матеріал 8

Урок 8. Методи наукового дослідження в біології

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 8. Методи наукового дослідження в біології

Очікувані результати навчання

виявляє самостійно або у співпраці з іншими невизначеність/протиріччя в інформації щодо ознак/будови/ властивостей об’єктів природи, умов виникнення, прояву і перебігу природних явищ [12 ПРО 1.1.1-1 П]
планує і здійснює самостійно або в співпраці з іншими пошук інформації, наданої в різний спосіб, відповідно до визначеного завдання [12 ПРО 2.1.1-1 П]
оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації в самостійно обраний спосіб [12 ПРО 2.1.1-2 П]
виокремлює, ідентифікує, формулює самостійно або у співпраці з іншими навчальну/життєву проблему [12 ПРО 4.2.1-1 П]
пропонує самостійно або у співпраці з іншими варіанти розв’язання навчальної/життєвої проблеми, оцінює можливості їх реалізації [12 ПРО 4.3.1-1 П]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки відповідно до завдань дослідження [12 ПРО 1.5.2-2 П]

Мета уроку: ознайомитися із науковими методами дослідження та їх знаенням для пізнання навколишнього світу

Очікувані результати для вчителя:

усвідомлює важливість об’єктивності для наукового методу пізнання навколишнього світу;
пояснює особливості теоретичних та емпіричних методів дослідження в біології;.
наводить приклади дотримання та порушень принципів наукового методу у літературі/пресі/тощо.

Очікувані результати для учнівства:

усвідомлює важливість об’єктивності для наукового методу пізнання навколишнього світу;
пояснює особливості теоретичних та емпіричних методів дослідження в біології;.
наводить приклади дотримання та порушень принципів наукового методу у літературі/пресі/тощо.

Ключові слова

факт
теорія
гіпотеза
спостереження
вимірювання
експеримент
наукове моделювання
наукове дослідження
предмет дослідження
об’єкт дослідження

План уроку

Наука чи вигадка
Методи наукового дослідження
Предмет та об’єкт наукового дослідження
Рефлексія

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість – 5 хв

Як відрізнити справжнє наукове дослідження від вигаданого?

Як ви вважаєте нижче наведені твердження правда чи вигадка? Як це можна перевірити?

Лимон має більше вітаміну С, ніж ківі.
Від читання в темряві псується зір.
У фітнес-залі жінки не можуть накачати м’язи, бо в них інша фізіологія.

2. Тобі може знадобитися

Дружня порада для вчителя

Тривалість – 10 хв

Методи наукового дослідження:

Теоретичні:
- огляд літератури – аналіз, синтез, класифікація, узагальнення
- моделювання – математичне, фізичне, комп’ютерне
- математико-статистичні методи обробки даних
Практичні (емпіричні):
- спостереження – опис, порівняння
- моніторинг – систематичне спостереження
- експеримент – лабораторний, польовий
- опитування

Етапи наукового методу та методу інженерного дизайну

Перемалювати https://lib.iitta.gov.ua/id/eprint/728919/2/Robochiy%20zoshyt.pdf – с.32

Науковий чек-лист – наскільки це дослідження науково?

Зосереджується на світі природи
Прагне пояснити світ природи
Ідеї можна перевірити. Будь-яке наукове твердження можна перевірити дослідом або спостереженням. Інші науковці можуть повторити дослідження й отримати ті самі результати.
Покладається на факти та дослідження. Висновки базуються на спостереженнях, вимірюваннях і експериментах.
Розвивається через обговорення. Науковці діляться результатами з іншими й перевіряють роботу один одного.
Постійно оновлюється. Наукові знання змінюються, коли з’являються нові факти й відкриття.

3. Життєва ситуація

Дружня порада для вчителя

Тривалість до 10 хв:

Завдання можна виконати в парах або групах із подальшим обговоренням у класі. Просіть учнів аргументувати власну думку. Дайте можливість висловитися тим, хто має іншу позицію.

Не фільтруйте відповіді на “правильні” чи “неправильні”. Ваші уточнюючі питання або їхня відсутність не мають сигналізувати, яка відповідь є вірною.

За потреби можна нагадати ознаки наукового дослідження (див “Тобі може знадобитися”).

Після обговорення озвучте прототип ситуації.

Диференціація завдання: зважайте на час – не обов’язково встигнути всі ситуації.

Прототип ситуації 1: дослідження Пола Каммерера (Paul Kammerer), 1920-ті роки. Він стверджував, що середовище (суха атмосфера) впливає на жаб, і що набуті ознаки (наприклад, шлюбні подушечки) передаються спадково. Це підтримувало ламаркізм (успадкування набутих ознак), але було пізніше піддано критиці: з’ясувалося, що мозолі могли бути підфарбовані тушшю.

Прототип ситуації 2: спостереження Александра Флемінга (Alexander Fleming) у 1928 році. Він випадково помітив, що навколо плісняви Penicillium notatum бактерії Staphylococcus гинуть. Флемінг висунув гіпотезу, що грибок виділяє бактерицидну речовину (пізніше названа пеніциліном), і перевірив це у подальших дослідах. Його роботу продовжили інші вчені (Говард Флорі та Ернст Чейн), які підтвердили ефект і розробили методи очищення пеніциліну.

Зверніть увагу, що випадкове спостереження може стати великим відкриття, якщо буде підтверджене ретельним експериментом і повторено незалежно.

Прототип ситуації 3: випадок Хван У Сукі (Hwang Woo-suk), Південна Корея, 2004–2005 роки. Команда вчених стверджувала, що створила людські ембріональні стовбурові клітини методом терапевтичного клонування. Їхня стаття була опублікована в журналі Science, але згодом інші дослідники виявили, що результати не вдається повторити. Розслідування з’ясувало, що дані були сфальсифіковані.

Зверніть увагу на наукову доброчесність та важливість незалежної перевірки, відтворюваності даних.

Прочитайте ситуації та дайте відповіді на запитання:

Що стверджує дослідник?
Які наукові методи можна використати, щоб перевірити це припущення?
Чи можна вважати наведене дослідження науковим? Поясніть свою думку.

Ситуація 1 “Незвичайні жаби”: Біолог у 1920-х роках вивчав жаб, які не мають темних плям на лапах. Він почав вирощувати їх у сухих умовах, і вже через кілька поколінь деякі жаби почали мати темні шлюбні подушечки. Учений зробив висновок, що набуті ознаки передаються спадково.

Ситуація 2 “Чому гинуть бактерії?”: У 1928 році англійський лікар випадково помітив, що в чашці Петрі з бактеріями Staphylococcus з’явилася цвіль (Penicillium), і довкола неї бактерії загинули. Він провів серію дослідів і припустив, що грибок виділяє речовину, яка знищує бактерії. Інші вчені пізніше виділили цю речовину та перевірили її дію на інфекції.

Ситуація 3 “Клоновані клітини?”: У 2005 році одна команда вчених повідомила, що вперше створила людські стовбурові клітини методом клонування. Їхню роботу опублікували в престижному журналі. Їхня стаття викликала гучний резонанс, але деякі науковці зауважили, що дані виглядають незвично і повторити досліди не вдалося. Автори відповіли, що їхній метод надзвичайно складний і потребує досвіду.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада для вчителя

Тривалість до 15 хв

Якщо залишиться додатковий час зробіть самоперевірку. Запитайте учнів які твердження куди належать та запишіть відповідь на дошці. Зазначте для кожного твердження, які варіанти існують в класі. Якщо у всіх відповідь правильно, то можна не обговорювати. Якщо ж є варіативність відповіді, то попросіть учнів аргументувати свою думку

4.1. Розподіліть наведені твердження відповідно до методів дослідження (експеримент, спостереження, моделювання, моніторинг, порівняльно-описові методи):

Чарльз Дарвін вивчав різноманітність дзьобів у в’юрків на Галапагоських островах.
Дослідники змінили температуру середовища, щоб перевірити, як вона впливає на проростання насіння.
Науковці використовували комп’ютер для відтворення структури ДНК та прогнозування її поведінки в різних умовах.
Біологи протягом 5 років записували дані про кількість особин черепах на острові.
Вчені описали подібності та відмінності в будові кісток передніх кінцівок ссавців, птахів і рептилій.
Учні дослідили, як кількість світла впливає на швидкість фотосинтезу у водоростей.
Орнітологи щосезону фіксували появу певних видів птахів у заповіднику.
Дослідники порівняли форму та розміри листків у кількох видів дерев у різних кліматичних зонах.
Учений спостерігав за розвитком личинок жаби у водоймі протягом кількох тижнів.
Екологи використали комп’ютерну симуляцію, щоб передбачити наслідки танення льодовиків для рівня моря.

Запишіть відповідь у таблицю:

Метод дослідження	Твердження №
Експеримент
Спостереження
Моделювання
Моніторинг
Порівняльно-описові методи

Відповідь:
Експеримент: 2, 6
Спостереження: 1, 9
Моделювання: 3, 10
Моніторинг: 4, 7
Порівняльно-описові методи: 5, 8

4.2. Назвіть для тверджень у завданні вище об’єкт та дослідження

№	Об’єкт дослідження	Предмет дослідження
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Відповідь:

№	Об’єкт	Предмет
1	в’юрки (птахи)	форма та різноманітність дзьобів
2	насіння рослин	швидкість проростання залежно від температури
3	молекула ДНК	просторові зміни структури в різних середовищах
4	популяція черепах	зміни чисельності популяції
5	кістки передніх кінцівок	подібності та відмінності їхньої будови
6	водорості	інтенсивність фотосинтезу залежно від освітленості
7	види птахів заповідника	сезонні зміни у видовому складі птахів
8	листки дерев	варіації форми й розмірів листків у різних кліматах
9	личинки жаби	стадії розвитку личинок у природних умовах
10	льодовики планети	процес танення та його вплив на рівень моря

Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість – 5 хв

Метод: “Світлофор”:

🔴 Ще не розумію різницю між методами.
🟡 Частково розумію.
🟢 Я знаю, що таке практичні та теоретичні методи й коли їх застосовують.

Питання:

Які методи вам здались найбільш цікавими?
Чи можна у повсякденному житті використовувати наукові методи?

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 8. Методи наукового дослідження в біології

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати навчання

Очікувані результати для учнівства:

усвідомлює важливість об’єктивності для наукового методу пізнання навколишнього світу;
пояснює особливості теоретичних та емпіричних методів дослідження в біології;.
наводить приклади дотримання та порушень принципів наукового методу у літературі/пресі/тощо.

Ключові слова

факт
теорія
гіпотеза
спостереження
вимірювання
експеримент
наукове моделювання
наукове дослідження
предмет дослідження
об’єкт дослідження

План уроку

Наука чи вигадка
Методи наукового дослідження
Предмет та об’єкт наукового дослідження
Рефлексія

1. Мотивація

Як ви вважаєте нижче наведені твердження правда чи вигадка? Як це можна перевірити?

Лимон має більше вітаміну С, ніж ківі.
Від читання в темряві псується зір.
У фітнес-залі жінки не можуть накачати м’язи, бо в них інша фізіологія.

2. Тобі може знадобитися

Методи наукового дослідження:

Теоретичні:
- огляд літератури – аналіз, синтез, класифікація, узагальнення
- моделювання – математичне, фізичне, комп’ютерне
- математико-статистичні методи обробки даних
Практичні (емпіричні):
- спостереження – опис, порівняння
- моніторинг – систематичне спостереження
- експеримент – лабораторний, польовий
- опитування

Етапи наукового методу та методу інженерного дизайну

Перемалювати https://lib.iitta.gov.ua/id/eprint/728919/2/Robochiy%20zoshyt.pdf – с.32

Науковий чек-лист – наскільки це дослідження науково?

Зосереджується на світі природи
Прагне пояснити світ природи
Ідеї можна перевірити. Будь-яке наукове твердження можна перевірити дослідом або спостереженням. Інші науковці можуть повторити дослідження й отримати ті самі результати.
Покладається на факти та дослідження. Висновки базуються на спостереженнях, вимірюваннях і експериментах.
Розвивається через обговорення. Науковці діляться результатами з іншими й перевіряють роботу один одного.
Постійно оновлюється. Наукові знання змінюються, коли з’являються нові факти й відкриття.

3. Життєва ситуація

Прочитайте ситуації та дайте відповіді на запитання:

Що стверджує дослідник?
Які наукові методи можна використати, щоб перевірити це припущення?
Чи можна вважати наведене дослідження науковим? Поясніть свою думку.

4. Попрактикуймо самостійно

Чарльз Дарвін вивчав різноманітність дзьобів у в’юрків на Галапагоських островах.
Дослідники змінили температуру середовища, щоб перевірити, як вона впливає на проростання насіння.
Науковці використовували комп’ютер для відтворення структури ДНК та прогнозування її поведінки в різних умовах.
Біологи протягом 5 років записували дані про кількість особин черепах на острові.
Вчені описали подібності та відмінності в будові кісток передніх кінцівок ссавців, птахів і рептилій.
Учні дослідили, як кількість світла впливає на швидкість фотосинтезу у водоростей.
Орнітологи щосезону фіксували появу певних видів птахів у заповіднику.
Дослідники порівняли форму та розміри листків у кількох видів дерев у різних кліматичних зонах.
Учений спостерігав за розвитком личинок жаби у водоймі протягом кількох тижнів.
Екологи використали комп’ютерну симуляцію, щоб передбачити наслідки танення льодовиків для рівня моря.

Запишіть відповідь у таблицю:

Метод дослідження	Твердження №
Експеримент
Спостереження
Моделювання
Моніторинг
Порівняльно-описові методи

4.2. Назвіть для тверджень у завданні вище об’єкт та дослідження

№	Об’єкт дослідження	Предмет дослідження
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Рефлексія

Метод: “Світлофор”:

🔴 Ще не розумію різницю між методами.
🟡 Частково розумію.
🟢 Я знаю, що таке практичні та теоретичні методи й коли їх застосовують.

Питання:

Які методи вам здались найбільш цікавими?
Чи можна у повсякденному житті використовувати наукові методи?

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе