Какие измерения проводят при изучении природы?
Вообще говоря, РАЗНЫЕ. Потому что на каждое явление природы и на каждый её закон, даже на каждое ПРОЯВЛЕНИЕ одного и того же закона требуется и различное оборудование, и различная методика измерений.
И всякий раз для того, чтоб «измерить природу», надо для начала понять, какую именно конкретную физическую величину мы собираемся измерять, в каких пределах и с какой точностью. И уже исходя из этого подбирать — или изобретать — и метод измерения, и измерительную аппаратуру. Если мы изучаем погоду — значит, измерять нам надо параметры атмосферы (температуру, давление, влажность, направление ветра, причём ещё и распределение этих параметров по высоте и по территориям), а до кучи и динамику солнечного излучения. Если мы изучаем, как тут уже упоминали, биологию, ну, скажем, динамику популяции волков в Тамбовской области, то измерять придётся не только численность волков, но и численность зайцев, а значит — видовой и количественный состав растительности в ареале обитания зайцев, численность лис (конкурирующих с волками за пищевой ресурс — зайчатину) и массу других факторов.
Измерение даже одной и той же физической величины часто требует радикально разного инструментария и методик. Простой пример: напряжение. Электрическое напряжение. Одно дело — напряжение между облаками при грозе, совсем другое — электрические потенциалы в живой клетке или даже их внутриклеточное распределение (что крайне важно для изучения процессов, происходящих в нервной ткани).
И такие примеры можно приводить до бесконечности. НЕ СУЩЕСТВУЕТ ничего универсального. Каждый раз, при каждом исследовании, при каждом измерении «в природе» надо для начала чётко разобраться, что именно мы хотим получить (познать), что именно нам для этого надо измерить, и как именно это измерение провести, чтоб получить осмысленный результат, а не набор бессвязных данных.
Источник
Методы исследования в науке
Биология — это наука. Что отличает науку от других сфер человеческой деятельности? Подход к изучению явлений. Этот подход — научный метод.
Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.
Научный метод предполагает определенный системный подход:
- Наблюдение фактов и их измерение, т.е. описание наблюдения — количественное и\ или качественное .
- Анализ полученных результатов — систематизация, выявление главного и второстепенного.
- Обобщение — формулирование гипотез и потом уже — теорий.
Прогноз: формулирование следствий из предложенной гипотезы или принятой теории с помощью дедукции, индукции или других логических методов.
Обратите внимание на 5-ый пункт. Без него нельзя считать подход научным !
Важно понимать отличие между понятиями гипотеза и теория.
- Гипотеза -это утверждение, предположение, которое еще не доказано.
Когда гипотезу доказывают, она становится теорией, теоремой или фактом. Опровергнутая гипотеза переходит в разряд ложных утверждений . Гипотеза, которая еще не доказана, но и не опровергнута, называется открытой проблемой .
- Теория — система знаний, выстроенная на доказанной научным методом гипотезе.
Почему мы говорим о цитологии как о клеточной теории — потому что этому предшествовал огромный научный процесс наблюдения, сбор статистики — качественные и количественные данные; систематизация полученных результатов, были сформулированы гипотезы и прогнозы, которые затем были экспериментально проверены и подтверждены. Более того, на основе этой теории были сделаны следующие предположения, и они тоже были экспериментально подтверждены.
Методы изучения живых объектов
- Наблюдение (эмпирический метод познания) — описание того или иного биологического объекта или процесса;
- Сравнение —необходимо для того, чтобы найти закономерности — то, что является общим для разных явлений;
- Эксперимент — создаются условия, в точности соответствующие наблюдаемым , при этом выясняются свойства биологических объектов; фиксируются качественные и количественные характеристики.
- Исторический метод — информация, сведения, данные, уже полученные и доказанные в прошлом, раскрывают и объясняют законы развития живой природы в настоящем.
Считается идеальным, когда используются все эти методы в совокупности.
Биологический эксперимент
- Качественный экспериментт — самый простой вид биологического эксперимента — его цель — установить наличие или отсутствие предполагаемого в теории явления.
- Измерительный эксперимент — выявление какой-то количественной характеристика объекта или процесса.
Наблюдение, описание и измерение биологических объектов
Наблюдение — это непосредственное, целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление.
Эмпирическое описание — это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.
По сути это «перевод» того, что было увидено или услышано на научный язык — понятия и определения, знаки, схемы, рисунки, графики и цифры (статистические данные).
В отличие от эксперимента, при эмпирическом методе познания нельзя вмешиваться в изучаемый процесс, нельзя влиять или изменять условия его протекания.
Для наблюдения используют так же различные технические — опосредованные средства.
| Наблюдение | исследователь изучает объект, не воздействуя на него или на внешние условия | могут быть побочные условия, мешающие объективному восприяттию результатов | не всегда может быть повторено |
| Эксперимент | исследователь целенаправленно изменяет условия, влияет на объект исследования для выявления различных свойств | объект или явление изучается в изолированных от побочных эффектов условиях или введены дополнительные условия | должен воспроизводиться |
Процесс естественно — научного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств.
Трудно переоценить роль микроскопа в биологии. Именно благодаря ему человек открыл для себя микроорганизмы. На сегодняшний момент существуют микроскопы, позволяющие исследовать живые организмы на внутриклеточном уровне.
Статистические измерения — измерения величин, не изменяющихся во времени.
Динамические измерения — измерения величин, меняющих свое значение во времени (давление, температура, плотность популяции и т.д.)
Методы исследования в науке довольно разнообразны, но все они базируются на научных методах познания, которые отличаются определенным подходом.
Знание этой информации помогает отделить действительные научные исследования от различных широкораспространенных околонаучных экспериментов.
Биологические науки
ПО СИСТЕМАТИЧЕСКИМ КАТЕГОРИЯМ:
- вирусология (царство вирусы);
- микробиология, бактериология (царство бактерии);
- ботаника (царство растения);
- микология (царство грибы);
- зоология (царство животные):
ПО УРОВНЯМ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:
- молекулярная биология — на молекулярном уровне;
- цитология, цитогенетика — на клеточном уровне;
- морфология и физиология — на организменном уровне;
- экология, популяционная экология — на популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном уровне.
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗУЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ:
- генетика — наука о процессах наследственности и изменчивости;
- эмбриология — наука об эмбриональном развитии;
- теория эволюции — наука об эволюционном учении;
- этология — наука о поведении животных;
- общая биология — наука о закономерностях и процессах, общих для живой природы.
| Агробиология | Прикладная наука, обобщающая знания из области биологии, имеющие отношение к выращиванию культурных растений (растениеводству) и разведению домашних животных ( животноводству) |
| Альгология | Раздел ботаники, изучающей водоросли |
| Анатомия человека | Наука о строении, форме человеческого организма, его органов и образующих их тканей |
| Биогеоценология | Биологическая дисциплина, изучающая растительные и животные сообщества в их совокупности, т.е. биоценозы, их состав, развитие, распределение в пространстве и во времени, происхождение |
| Биометрия | Раздел статистики, с помощью методов которого производят обработку экспериментальных данных и наблюдений, а также планирование количественных экспериментов в биологических исследованиях |
| Биотехнология | Интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения |
| Биофизика | Раздел физики и современной биологии, изучающий физические аспекты живого на всех уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом |
| Биохимия | Наука о химическом составе живых клеток. организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности |
| Ботаника | Система наук, изучающая растительный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение растений, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития |
| Бриология | Раздел биологии, изучающей мхи |
| Вирусология | Раздел биологии, изучающей вирусы |
| Генетика | Наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организма |
| Гидробиология | Наука о жизни и биологических процессах в воде |
| Гистология | Раздел биологии, изучающей строение тканей живых организмов |
| Дендрология | Раздел ботаники, изучающей древесные растения ( деревья, кустарники и кустарнички) |
| Зоология | Система наук, изучающих животный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение животных, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития |
| Ихтиология | Раздел зоологии, изучающий рыб |
| Микология | Наука о грибах |
| Микробиология | Наука, изучающая микроорганизмы ( невидимые невооруженным глазом): бактерии, микроскопические грибы и водоросли |
| Молекулярная биология | комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров ( белков и НК) |
| Морфология | Наука, изучающая внешнее (форму, структуру, цвет) и внутреннее строение живого организма и составных частей |
| Орнитология | Раздел зоологии, изучающий птиц |
| Психофизиология | Междисциплинарная область на стыке психологии, физиологии и математики, изучающая объективно регистрируемые сдвиги физиологических функций, сопровождающих психические процессы восприятия, запоминания, мышления, эмоций |
| Социобиология | Междисциплинарная наука, сформировавшаяся на стыке нескольких научных дисциплин, объясняющая поведение живых существ набором определенных преимуществ, выработавшихся в ходе эволюции |
| Физиология человека | Наука о процессах жизнедеятельности ( функциях) и механизмах их регулирования в клетках, тканях, органах, системах органов и целостном организме |
| Цитология | Наука о клетке, изучающая строение и функции клеток, их химический состав, развитие и взаимосвязи в многоклеточных организмах |
| Энтомология | Раздел биологии, изучающий насекомых |
| Этология | Полевая дисциплина зоологии, изучающая поведение животных в естественных условиях. |
Источник