Výskumné metódy v biológii. Moderné výskumné metódy v biológii. Všeobecné výskumné metódy v biológii

Späť dopredu

Pozor! Ukážky snímok slúžia len na informačné účely a nemusia predstavovať všetky funkcie prezentácie. Ak vás táto práca zaujala, stiahnite si plnú verziu.

Ciele:

• Vytvárať predstavy o vede ako o najdôležitejšej sfére ľudskej činnosti.
• Oboznámiť študentov s vlastnosťami a rôznymi metódami poznávania živých vecí.
• Základné pojmy: vedecký fakt, vedecká metóda, metódy biologických vied (deskriptívne, porovnávacie, historické, experimentálne).

Prostriedky vzdelávania: prezentácie, rôznych zariadení alebo ich schém.

Kroky lekcie

I. Testovanie vedomostí a zručností.

Predná konverzácia o problémoch.

1) Aké smery vo vývoji biológie môžete vyzdvihnúť?

2) Ktorí veľkí vedci staroveku významne prispeli k rozvoju biologických poznatkov?

3) Prečo sa v stredoveku dalo hovoriť o biológii ako o vede len podmienečne?

4) Prečo je moderná biológia považovaná za komplexnú vedu?

5) Aká je úloha biológie v modernej spoločnosti?

II. Učenie nového materiálu.

1. Príbeh učiteľa s prvkami rozhovoru o vede ako o jednej zo sfér ľudskej činnosti, jej cieľoch a metódach; o vlastnostiach vedeckého poznania, vedeckých faktov.

Veda je jednou zo sfér ľudskej činnosti, ktorej účelom je štúdium a poznanie okolitého sveta. Pre vedecké poznanie je potrebné vybrať určité objekty výskumu, problémy a metódy ich štúdia. Každá veda má svoje vlastné metódy výskumu. Avšak bez ohľadu na to, aké metódy sa používajú, najdôležitejšou zásadou pre každého vedca zostáva „nič nebrať ako samozrejmosť“. Hlavnou úlohou vedy je vybudovať systém spoľahlivých poznatkov založených na faktoch a zovšeobecneniach, ktoré možno potvrdiť alebo vyvrátiť. Vedecké poznatky sú neustále spochybňované a akceptované len vtedy, keď existujú dostatočné dôkazy. Vedecký fakt je jediný, ktorý možno reprodukovať a potvrdiť.

Vedecká metóda je súbor techník a operácií používaných pri budovaní systému vedeckých poznatkov.

Celá história vývoja biológie jasne dokazuje, že bola determinovaná vývojom a aplikáciou nových výskumných metód.

2. Hlavné metódy výskumu používané v biologických vedách sú:

• Pozorovanie
• Popis
• Systematizácia
• Porovnanie
• Experimentujte
• Analytická metóda
• Historická metóda
• Modelovanie

Rozhovor o týchto metódach s prvkami samostatnej práce študentov na preštudovaní textu učebnice (2. časť, s. 10-11) a pomocou prezentácie.

Zaznamenávanie charakteristických znakov výskumných metód v biológii do zošitov.

Záverečný rozhovor o etapách vedeckého výskumu. Predpripravený študent môže hovoriť o týchto fázach, zbierať fakty, predkladať hypotézy, robiť experimenty, formulovať teóriu s určitými pravidlami a zákonmi.

III. Zhrnutie lekcie počas všeobecnej konverzácie:

O úlohách a cieľoch vedy

O význame metód pre rozvoj vedy o biológii

O najväčšej distribúcii experimentálnej metódy

O aplikácii metódy modelovania atď.

IV. Domáca úloha:

Preštudujte si odsek 2. Odpovedzte na otázky na strane 11. Dokončite jednu z úloh na strane 12.

Ďalšie informácie.

Niektorí vedci vykonávajú seriózny výskum pri hľadaní živých organizmov, ktoré sú stále neznáme a neuznávané oficiálnou vedou, ako je napríklad reliktný hominid, ktorý sa často nazýva Bigfoot. Tieto štúdie tvoria základ nového odvetvia biologickej vedy – kryptozoológie.

Stručný opis:

Sazonov V.F. Moderné výskumné metódy v biológii [Elektronický zdroj] // Kineziológ, 2009-2018: [webová stránka]. Dátum aktualizácie: 22.02.2018..__.201_). Materiály o moderných metódach výskumu v biológii, jej odboroch a príbuzných disciplínach.

Materiály o moderných metódach výskumu v biológii, jej odboroch a príbuzných disciplínach

Kreslenie: Základné odvetvia biológie.

V súčasnosti sa biológia konvenčne delí na dve veľké skupiny vied.

Biológia organizmov: vedy o rastlinách (botanika), živočíchoch (zoológia), hubách (mykológia), mikroorganizmoch (mikrobiológia). Tieto vedy skúmajú jednotlivé skupiny živých organizmov, ich vnútornú a vonkajšiu stavbu, životný štýl, rozmnožovanie a vývoj.

Všeobecná biológia: molekulárna úroveň (molekulárna biológia, biochémia a molekulárna genetika), bunková (cytológia), tkanivová (histológia), orgány a ich systémy (fyziológia, morfológia a anatómia), populácie a prírodné spoločenstvá (ekológia). Inými slovami, všeobecná biológia študuje život na rôznych úrovniach.

Biológia úzko súvisí s inými prírodnými vedami. Na spojnici medzi biológiou a chémiou sa tak objavila biochémia a molekulárna biológia, medzi biológiou a fyzikou - biofyzika, medzi biológiou a astronómiou - vesmírna biológia. Ekológia, ktorá sa nachádza na priesečníku biológie a geografie, sa dnes často považuje za nezávislú vedu.

Úlohy študentov pre vzdelávací kurz Moderné metódy biologického výskumu

1. Oboznámenie sa s rôznymi výskumnými metódami v rôznych oblastiach biológie.

Rozhodnutie a správa:
1) Napísanie prehľadovej edukačnej eseje o výskumných metódach v rôznych oblastiach biológie. Minimálne požiadavky na obsah abstraktu: popis 5 výskumných metód, 1-2 strany (font 14, riadkovanie 1,5, okraje 3-2-2-2 cm) pre každú metódu.
2) Poskytnutie správy (najlepšie vo forme prezentácie) o jednej z moderných metód biológie: zväzok 5±1 strana.
Očakávané výsledky vzdelávania:
1) Povrchná znalosť širokého spektra výskumných metód v biológii.
2) Hlboké pochopenie jednej z výskumných metód a prenos týchto poznatkov do skupiny študentov.

2. Realizácia vzdelávacieho a vedeckého výskumu od stanovenia cieľov až po závery s využitím nevyhnutných požiadaviek na vypracovanie vedeckej správy o výskume.

Riešenie:
Získavanie primárnych údajov v laboratórnych triedach a doma. Je povolené vykonávať časť takéhoto výskumu mimo triedy.

3. Úvod do všeobecných metód výskumu v biológii.

Riešenie:
Prednáškový kurz a samostatná práca so zdrojmi informácií. Správa na príklade faktov z dejín biológie: zväzok 2±1 strana.

4. Aplikácia získaných vedomostí, zručností a schopností na realizáciu a formalizáciu vlastného výskumu vo forme výskumnej práce, kurzovej práce a/alebo záverečnej kvalifikačnej práce.

Definícia pojmov

Výskumné metódy - to sú spôsoby, ako dosiahnuť cieľ výskumnej práce.

Vedecká metóda je súbor techník a operácií používaných pri budovaní systému vedeckých poznatkov.

Vedecký fakt je výsledkom pozorovaní a experimentov, ktoré stanovujú kvantitatívne a kvalitatívne charakteristiky objektov.

Metodický základ vedecký výskum je súbor metód vedeckého poznania používaných na dosiahnutie cieľa tohto výskumu.

Všeobecné vedecké, experimentálne metódy, metodologický základ -.

Moderná biológia využíva kombináciu metodologických prístupov, využíva „jednotu deskriptívno-klasifikačných a explanačno-nomotetických; jednota empirického výskumu s procesom intenzívnej teoretizácie biologických poznatkov vrátane ich formalizácie, matematizácie a axiomatizácie“ [Yarilin A.A. „Popoluška“ sa stáva princeznou alebo miestom biológie v hierarchii vied. // „Ekológia a život“ č. 12, 2008. S. 4-11. S.11].

Ciele výskumných metód:

1. „Posilnenie prirodzených kognitívnych schopností človeka, ako aj ich rozšírenie a pokračovanie.“

2. “Komunikatívna funkcia”, t.j. sprostredkovanie medzi subjektom a objektom výskumu [Arshinov V.I. Synergetika ako fenomén post-neklasickej vedy. M.: Filozofický ústav RAS, 1999. 203 s. S.18].

Všeobecné výskumné metódy v biológii

Pozorovanie

Pozorovanie - ide o štúdium vonkajších znakov a viditeľných zmien v objekte počas určitého časového obdobia. Napríklad sledovanie rastu a vývoja semenáčika.

Pozorovanie je východiskovým bodom každého prírodovedného výskumu.

V biológii je to obzvlášť viditeľné, pretože predmetom jej štúdia je človek a živá príroda, ktorá ho obklopuje. Už v škole sa deti na hodinách zoológie, botaniky a anatómie učia vykonávať najjednoduchší biologický výskum pozorovaním rastu a vývoja rastlín a živočíchov a stavu vlastného tela.

Pozorovanie ako metóda zberu informácií je chronologicky úplne prvou výskumnou technikou, ktorá sa objavila v arzenáli biológie, respektíve jej predchodcu, prírodnej histórie. A to nie je prekvapujúce, pretože pozorovanie je založené na ľudských zmyslových schopnostiach (vnímanie, vnímanie, reprezentácia). Klasická biológia je predovšetkým pozorovacia biológia. Táto metóda však dodnes nestratila svoj význam.

Pozorovania môžu byť priame alebo nepriame, môžu sa vykonávať s technickými zariadeniami alebo bez nich. Ornitológ teda vidí vtáka ďalekohľadom a môže ho počuť, alebo môže pomocou zariadenia zaznamenať zvuky mimo dosahu ľudského ucha. Histológ pozoruje fixovaný a zafarbený rez tkaniva pomocou mikroskopu. A pre molekulárneho biológa môže pozorovanie zaznamenávať zmeny v koncentrácii enzýmu v skúmavke.

Je dôležité pochopiť, že vedecké pozorovanie na rozdiel od bežného pozorovania nie je jednoduché, ale cieľavedomýštúdium predmetov alebo javov: vykonáva sa na vyriešenie daného problému a pozornosť pozorovateľa by sa nemala rozptyľovať. Napríklad, ak je úlohou študovať sezónne migrácie vtákov, potom si všimneme načasovanie ich výskytu na miestach hniezdenia a nie nič iné. Takže pozorovanie je selektívne prideľovanie z reality určitú časť, inými slovami, aspekt a zaradenie tejto časti do skúmaného systému.

Pri pozorovaní je dôležitá nielen presnosť, presnosť a aktivita pozorovateľa, ale aj jeho nestrannosť, jeho znalosti a skúsenosti a správna voľba technických prostriedkov. Formulácia problému predpokladá aj existenciu plánu pozorovania, t.j. ich plánovanie. [Kabaková D.V. Pozorovanie, opis a experiment ako hlavné metódy biológie // Problémy a perspektívy rozvoja vzdelávania: materiály medzinár. vedecký conf. (Perm, apríl 2011). I. Perm: Merkúr, 2011. s. 16-19].

Deskriptívna metóda

Deskriptívna metóda - ide o zaznamenávanie pozorovaných vonkajších znakov predmetov štúdia, zvýrazňovanie podstatného a vyraďovanie nedôležitého. Táto metóda bola pri počiatkoch biológie ako vedy, ale jej rozvoj by bol nemožný bez použitia iných výskumných metód.

Deskriptívne metódy umožňujú najskôr opísať a následne analyzovať javy vyskytujúce sa v živej prírode, porovnávať ich, nájsť určité vzorce, ale aj zovšeobecňovať, objavovať nové druhy, triedy atď. Deskriptívne metódy sa začali používať v staroveku, ale dnes nestratili svoj význam a sú široko používané v botanike, etológii, zoológii atď.

Porovnávacia metóda

Porovnávacia metóda je štúdium podobností a rozdielov v štruktúre, priebehu životných procesov a správania sa rôznych predmetov. Napríklad porovnanie jedincov rôzneho pohlavia patriacich k rovnakému biologickému druhu.

Umožňuje študovať výskumné objekty ich porovnávaním medzi sebou alebo s iným objektom. Umožňuje identifikovať podobnosti a rozdiely medzi živými organizmami, ako aj ich časťami. Získané údaje umožňujú spájať študované objekty do skupín na základe podobnosti v štruktúre a pôvode. Na základe porovnávacej metódy sa napríklad zostaví taxonómia rastlín a živočíchov. Táto metóda bola použitá aj na vytvorenie bunkovej teórie a na potvrdenie evolučnej teórie. V súčasnosti sa používa takmer vo všetkých oblastiach biológie.

Táto metóda bola zavedená v biológii v 18. storočí. a ukázal sa ako veľmi plodný pri riešení mnohých veľkých problémov. Pomocou tejto metódy a v kombinácii s deskriptívnou metódou boli získané informácie, ktoré to umožnili v 18. storočí. položil základy pre taxonómiu rastlín a živočíchov (C. Linné), a v 19. stor. formulovať bunkovú teóriu (M. Schleiden a T. Schwann) a doktrínu hlavných typov vývoja (K. Baer). Metóda bola široko používaná v 19. storočí. pri zdôvodňovaní evolučnej teórie, ako aj pri reštrukturalizácii množstva biologických vied na základe tejto teórie. Využitie tejto metódy však nebolo sprevádzané posunom biológie za hranice deskriptívnej vedy.
Porovnávacia metóda je v súčasnosti široko používaná v rôznych biologických vedách. Porovnanie nadobúda osobitnú hodnotu, keď nie je možné definovať pojem. Napríklad elektrónový mikroskop často vytvára obrazy, ktorých skutočný obsah je vopred neznámy. Iba ich porovnanie so snímkami zo svetelného mikroskopu umožňuje získať požadované údaje.

Historická metóda

Umožňuje identifikovať zákonitosti formovania a vývoja živých systémov, ich štruktúr a funkcií a porovnávať ich s doteraz známymi faktami. Najmä túto metódu úspešne použil Charles Darwin na vytvorenie svojej evolučnej teórie a prispela k transformácii biológie z deskriptívnej vedy na vedu vysvetľujúcu.

V druhej polovici 19. stor. Vďaka dielam Charlesa Darwina historická metóda postavila na vedecký základ štúdium zákonitostí vzhľadu a vývoja organizmov, formovania štruktúry a funkcií organizmov v čase a priestore. Zavedením tejto metódy nastali v biológii výrazné kvalitatívne zmeny. Historická metóda premenila biológiu z čisto deskriptívnej vedy na vedu vysvetľujúcu, ktorá vysvetľuje, ako rozmanité živé systémy vznikli a ako fungujú. V súčasnosti sa historická metóda alebo „historický prístup“ stala univerzálnym prístupom k štúdiu javov života vo všetkých biologických vedách.

Experimentálna metóda

Experimentujte - ide o overenie správnosti predloženej hypotézy pomocou cieleného pôsobenia na objekt.

Experiment (zážitok) je umelý výtvor v kontrolovaných podmienkach situácie, ktorý pomáha odhaliť hlboko skryté vlastnosti živých predmetov.

Experimentálna metóda štúdia prírodných javov je spojená s aktívnym ovplyvňovaním vykonávaním experimentov (experimentov) v kontrolovaných podmienkach. Táto metóda vám umožňuje študovať javy izolovane a dosiahnuť opakovateľnosť výsledkov pri reprodukcii rovnakých podmienok. Experiment poskytuje hlbší pohľad na podstatu biologických javov ako iné výskumné metódy. Práve vďaka experimentom prírodná veda a biológia zvlášť dospeli k objavu základných prírodných zákonov.
Experimentálne metódy v biológii slúžia nielen na vykonávanie experimentov a získavanie odpovedí na zaujímavé otázky, ale aj na určenie správnosti hypotézy formulovanej na začiatku štúdia materiálu, ako aj na jej opravu v procese práce. V dvadsiatom storočí sa tieto výskumné metódy stali vedúcimi v tejto vede vďaka nástupu moderného vybavenia na vykonávanie experimentov, ako je napríklad tomograf, elektrónový mikroskop atď. V súčasnosti sú v experimentálnej biológii široko používané biochemické techniky, röntgenová difrakčná analýza, chromatografia, ako aj technika ultratenkých rezov, rôzne kultivačné metódy a mnohé ďalšie. Experimentálne metódy v kombinácii so systémovým prístupom rozšírili kognitívne schopnosti biologickej vedy a otvorili nové cesty pre aplikáciu poznatkov takmer vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti.

Otázka experimentu ako jedného zo základov poznania prírody bola nastolená už v 17. storočí. Anglický filozof F. Bacon (1561-1626). Jeho úvod do biológie sa spája s prácami V. Harveyho v 17. storočí. o štúdiu krvného obehu. Experimentálna metóda sa však do biológie široko dostala až začiatkom 19. storočia a to prostredníctvom fyziológie, v ktorej sa začalo využívať veľké množstvo inštrumentálnych techník, ktoré umožňovali registrovať a kvantitatívne charakterizovať asociáciu funkcií so štruktúrou. Vďaka prácam F. Magendieho (1783-1855), G. Helmholtza (1821-1894), I.M. Sechenov (1829-1905), ako aj klasici experimentu C. Bernard (1813-1878) a I.P. Pavlova (1849-1936) fyziológia bola pravdepodobne prvou z biologických vied, ktorá sa stala experimentálnou vedou.
Ďalším smerom, ktorým experimentálna metóda vstúpila do biológie, bolo štúdium dedičnosti a premenlivosti organizmov. Tu patrí hlavná zásluha G. Mendelovi, ktorý na rozdiel od svojich predchodcov využil experiment nielen na získanie údajov o skúmaných javoch, ale aj na overenie hypotézy formulovanej na základe získaných údajov. Klasickým príkladom metodológie experimentálnej vedy bola práca G. Mendela.

Pri zdôvodňovaní experimentálnej metódy boli práce, ktoré v mikrobiológii vykonal L. Pasteur (1822-1895), ktorý prvýkrát zaviedol experiment na štúdium fermentácie a vyvrátenie teórie spontánnej tvorby mikroorganizmov a potom na vývoj očkovania proti infekčným chorobám. dôležité. V druhej polovici 19. stor. Po L. Pasteurovi významne prispeli k rozvoju a zdôvodneniu experimentálnej metódy v mikrobiológii R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I.I. Mečnikov (1845-1916), D.I. Ivanovský (1864-1920), S.N. Vinogradsky (1856-1890), M. Beyernik (1851-1931) atď V 19. stor. biológiu obohatilo aj vytvorenie metodických základov pre modelovanie, ktoré je zároveň najvyššou formou experimentu. Vynález L. Pasteura, R. Kocha a ďalších mikrobiológov metód infikovania laboratórnych zvierat patogénnymi mikroorganizmami a štúdia patogenézy infekčných chorôb na nich je klasickým príkladom modelovania, ktoré sa prenieslo do 20. storočia. a doplnené v našej dobe modelovaním nielen rôznych chorôb, ale aj rôznych životných procesov, vrátane vzniku života.
Počnúc napríklad od 40. rokov. XX storočia Experimentálna metóda v biológii prešla výraznými zlepšeniami v dôsledku zvýšenia rozlišovacej schopnosti mnohých biologických techník a vývoja nových experimentálnych techník. Zvýšilo sa tak rozlíšenie genetickej analýzy a množstva imunologických techník. Do výskumnej praxe sa zaviedla kultivácia somatických buniek, izolácia biochemických mutantov mikroorganizmov a somatických buniek a pod. Experimentálna metóda sa začala široko obohacovať o metódy fyziky a chémie, ktoré sa ukázali ako mimoriadne cenné nielen ako samostatné metódy. , ale aj v kombinácii s biologickými metódami. Napríklad štruktúra a genetická úloha DNA bola objasnená prostredníctvom kombinovaného použitia chemických metód na izoláciu DNA, chemických a fyzikálnych metód na určenie jej primárnej a sekundárnej štruktúry a biologických metód (transformácia a genetická analýza baktérií) na preukázanie jej úlohu genetického materiálu.
V súčasnosti sa experimentálna metóda vyznačuje výnimočnými schopnosťami pri štúdiu životných javov. Tieto schopnosti sú určené použitím rôznych typov mikroskopie, vrátane elektrónovej mikroskopie s technikami ultratenkých rezov, biochemických metód, genetickej analýzy s vysokým rozlíšením, imunologických metód, rôznych kultivačných metód a intravitálneho pozorovania v bunkových, tkanivových a orgánových kultúrach. , značenie embryí, oplodnenie in vitro, metóda značeného atómu, röntgenová difrakčná analýza, ultracentrifugácia, spektrofotometria, chromatografia, elektroforéza, sekvenovanie, návrh biologicky aktívnych rekombinantných molekúl DNA atď. Nová kvalita, ktorá je súčasťou experimentálnej metódy, spôsobila kvalitatívne zmeny v modelingu. Spolu s modelovaním na úrovni orgánov sa v súčasnosti vyvíja aj modelovanie na molekulárnej a bunkovej úrovni.

Simulačná metóda

Modelovanie je založené na takej technike ako analógia - ide o úsudok o podobnosti predmetov v určitom ohľade na základe ich podobnosti v mnohých iných ohľadoch.

Model - ide o zjednodušenú kópiu objektu, javu alebo procesu, ktorá ich v určitých aspektoch nahrádza.

Model je niečo, s čím je pohodlnejšie pracovať, to znamená niečo, čo sa dá ľahšie vidieť, počuť, zapamätať si, zaznamenať, spracovať, preniesť, zdediť a s čím sa ľahšie experimentuje v porovnaní s objektom modelovania (prototyp, originál).
Karkishchenko N.N. Základy biomodelovania. - M.: VPK, 2005. - 608 s. S. 22.

Modelovanie - ide teda o vytvorenie zjednodušenej kópie objektu, javu alebo procesu.

Modelovanie:

1) vytváranie zjednodušených kópií predmetov vedomostí;

2) štúdium predmetov poznania na ich zjednodušených kópiách.

Simulačná metóda - ide o štúdium vlastností určitého objektu štúdiom vlastností iného objektu (modelu), ktorý je vhodnejší na riešenie výskumných problémov a je v určitej zhode s prvým objektom.

Modelovanie (v širšom zmysle) je hlavnou metódou výskumu vo všetkých oblastiach poznania. Metódy modelovania sa používajú na hodnotenie charakteristík zložitých systémov a prijímanie vedecky podložených rozhodnutí v rôznych oblastiach ľudskej činnosti. Existujúci alebo navrhnutý systém je možné efektívne študovať pomocou matematických modelov (analytických a simulačných) s cieľom optimalizovať proces fungovania systému. Model systému je implementovaný na moderných počítačoch, ktoré v tomto prípade fungujú ako nástroj na experimentovanie s modelom systému.

Modelovanie vám umožňuje študovať akýkoľvek proces alebo jav, ako aj smery evolúcie tým, že ich znovu vytvoríte vo forme jednoduchšieho objektu pomocou moderných technológií a zariadení.

Teória modelovania – teória nahradenia pôvodného objektu jeho modelom a štúdium vlastností objektu na jeho modeli.
Modelovanie – metóda výskumu založená na nahradení pôvodného skúmaného objektu jeho modelom a práci s ním (namiesto objektu).
Model (pôvodný predmet) (z latinského modus - „miera“, „objem“, „obraz“) - pomocný objekt, ktorý odráža najvýznamnejšie vzory pre výskum, podstatu, vlastnosti, vlastnosti štruktúry a fungovania pôvodného objektu .
Keď ľudia hovoria o modelovaní, zvyčajne majú na mysli modelovanie systému.
Systém – súbor vzájomne prepojených prvkov spojených k dosiahnutiu spoločného cieľa, izolovaných od okolia a interagujúcich s ním ako integrálny celok a súčasne vykazujúcich základné systémové vlastnosti. Príspevok identifikuje 15 hlavných vlastností systému, medzi ktoré patria: vznik (vznik); integrita; štruktúra; integrita; podriadenosť cieľu; hierarchia; nekonečno; energickosť; otvorenosť; nezvratnosť; jednota štrukturálnej stability a nestability; nelinearita; potenciálna mnohorozmernosť skutočných štruktúr; kritickosť; nepredvídateľnosť v kritickej oblasti.
Pri modelovaní systémov sa používajú dva prístupy: klasický (induktívny), ktorý sa vyvinul historicky prvý, a systémový, ktorý sa vyvinul nedávno.

Klasický prístup. Historicky sa ako prvý objavil klasický prístup k štúdiu objektu a modelovaniu systému. Reálny objekt, ktorý sa má modelovať, sa rozdelí na podsystémy, vyberú sa počiatočné údaje (D) pre modelovanie a nastavia sa ciele (T), ktoré odrážajú jednotlivé aspekty procesu modelovania. Na základe samostatného súboru počiatočných údajov je stanovený cieľ modelovania samostatného aspektu fungovania systému, na základe tohto cieľa sa vytvára určitá zložka (K) budúceho modelu. Sada komponentov je spojená do modelu.
To. komponenty sú sčítané, každý komponent rieši svoje vlastné problémy a je izolovaný od ostatných častí modelu. Tento prístup aplikujeme len na jednoduché systémy, kde možno ignorovať vzťahy medzi komponentmi. Možno si všimnúť dva charakteristické aspekty klasického prístupu: 1) pri vytváraní modelu dochádza k pohybu od konkrétneho k všeobecnému; 2) vytvorený model (systém) vzniká zhrnutím jeho jednotlivých zložiek a nezohľadňuje vznik nového systémového efektu.

Systémový prístup – metodologický koncept založený na túžbe vybudovať holistický obraz skúmaného objektu s prihliadnutím na prvky objektu, ktoré sú dôležité pre riešený problém, súvislosti medzi nimi a vonkajšie súvislosti s inými objektmi a prostredím. S narastajúcou zložitosťou modelovania objektov vznikla potreba ich pozorovania z vyššej úrovne. V tomto prípade vývojár považuje tento systém za nejaký subsystém vyššieho rangu. Napríklad, ak je úlohou navrhnúť podnikový automatizovaný riadiaci systém, potom z pohľadu systémového prístupu nesmieme zabúdať, že tento systém je integrálnou súčasťou integrovaného automatizovaného riadiaceho systému. Systémový prístup je založený na zvažovaní systému ako integrovaného celku a táto úvaha pri vývoji začína tým hlavným – formulovaním účelu prevádzky. Pre systémový prístup je dôležité určiť štruktúru systému – súbor spojení medzi prvkami systému, odrážajúci ich interakciu.

Existujú štrukturálne a funkčné prístupy k štúdiu štruktúry systému a jeho vlastností.

O štrukturálny prístup odhalí sa zloženie vybraných prvkov systému a súvislosti medzi nimi.

O funkčný prístup Uvažuje sa o algoritmoch správania systému (funkcie - vlastnosti vedúce k dosiahnutiu cieľa).

Typy modelovania

1. Predmetové modelovanie , v ktorom model reprodukuje geometrické, fyzikálne, dynamické alebo funkčné charakteristiky objektu. Napríklad model mosta, model priehrady, model krídla
lietadlo a pod.
2. Analógové modelovanie , v ktorej sú model a originál popísané jediným matematickým vzťahom. Príkladom sú elektrické modely používané na štúdium mechanických, hydrodynamických a akustických javov.
3. Ikonické modelovanie , v ktorom diagramy, kresby a vzorce fungujú ako modely. Úloha ikonických modelov sa zvýšila najmä s rozšírením používania počítačov pri stavbe ikonických modelov.
4. Úzko súvisí s ikonickým mentálna simulácia , v ktorej modely nadobúdajú mentálne vizuálny charakter. Príkladom je v tomto prípade model atómu, ktorý svojho času navrhol Bohr.
5. Modelový experiment. Napokon, špeciálnym typom modelovania je zahrnutie do experimentu nie samotného objektu, ale jeho modelu, vďaka čomu tento nadobúda charakter modelového experimentu. Tento typ modelovania naznačuje, že medzi metódami empirického a teoretického poznania neexistuje tvrdá čiara.
Organicky spojené s modelingom idealizácia - mentálna konštrukcia pojmov, teórie o objektoch, ktoré neexistujú a nie sú realizovateľné v skutočnosti, ale také, pre ktoré existuje blízky prototyp alebo analóg v reálnom svete. Príkladmi ideálnych objektov zostrojených touto metódou sú geometrické pojmy bodu, priamky, roviny atď. Všetky vedy pracujú s ideálnymi objektmi tohto druhu - ideálnym plynom, absolútne čiernym telesom, sociálno-ekonomickou formáciou, štátom atď.

Metódy modelovania

1. Modelovanie v plnom rozsahu - experiment na samotnom skúmanom objekte, ktorý za špeciálne vybraných experimentálnych podmienok slúži ako model seba samého.
2. Fyzikálne modelovanie – experiment na špeciálnych inštaláciách, ktoré zachovávajú povahu javov, ale reprodukujú javy v kvantitatívne upravenej, škálovanej podobe.
3. Matematické modelovanie – použitie modelov fyzikálnej povahy, ktoré sa líšia od simulovaných objektov, ale majú podobný matematický popis. Modelovanie v plnom rozsahu a fyzikálne modelovanie je možné kombinovať do jednej triedy modelov fyzickej podobnosti, pretože v oboch prípadoch sú model a originál fyzikálne identické.

Metódy modelovania možno rozdeliť do troch hlavných skupín: analytické, numerické a simulačné.

1. Analytický metódy modelovania. Analytické metódy umožňujú získať charakteristiky systému ako niektoré funkcie jeho prevádzkových parametrov. Analytický model je teda sústava rovníc, ktorých riešením vznikajú parametre potrebné na výpočet výstupných charakteristík systému (priemerný čas spracovania úlohy, priepustnosť atď.). Analytické metódy poskytujú presné hodnoty charakteristík systému, ale používajú sa len na riešenie úzkej triedy problémov. Dôvody sú nasledovné. Po prvé, z dôvodu zložitosti väčšiny reálnych systémov buď neexistuje ich úplný matematický popis (model), alebo ešte neboli vyvinuté analytické metódy na riešenie vytvoreného matematického modelu. Po druhé, pri odvodzovaní vzorcov, na ktorých sú založené analytické metódy, sa robia určité predpoklady, ktoré nie vždy zodpovedajú skutočnému systému. V tomto prípade sa musí upustiť od používania analytických metód.

2. Číselné metódy modelovania. Numerické metódy zahŕňajú transformáciu modelu na rovnice, ktoré možno vyriešiť pomocou výpočtovej matematiky. Trieda problémov riešených týmito metódami je oveľa širšia. V dôsledku použitia numerických metód sa získajú približné hodnoty (odhady) výstupných charakteristík systému s danou presnosťou.

3. Imitácia metódy modelovania. S rozvojom výpočtovej techniky sa metódy simulačného modelovania stali široko používanými na analýzu systémov, v ktorých prevládajú stochastické vplyvy.
Podstatou simulačného modelovania (IM) je simulovať proces fungovania systému v čase pri dodržaní rovnakých pomerov trvania operácií ako v pôvodnom systéme. Zároveň sa simulujú elementárne javy tvoriace proces, zachováva sa ich logická štruktúra a postupnosť ich výskytu v čase. Výsledkom použitia MI sa získajú odhady výstupných charakteristík systému, ktoré sú potrebné pri riešení problémov analýzy, riadenia a návrhu.

V biológii je napríklad možné zostaviť model stavu života v nádrži po určitom čase, keď sa zmení jeden, dva alebo viac parametrov (teplota, koncentrácia soli, prítomnosť predátorov a pod.). Takéto techniky sa stali možnými vďaka prieniku myšlienok a princípov kybernetiky do biológie – vedy o kontrole.

Klasifikácia typov modelovania môže byť založená na rôznych charakteristikách. V závislosti od charakteru procesov, ktoré sa v systéme skúmajú, možno modelovanie rozdeliť na deterministické a stochastické; statické a dynamické; diskrétne a spojité.
Deterministický Modelovanie sa používa na štúdium systémov, ktorých správanie sa dá s absolútnou istotou predpovedať. Napríklad vzdialenosť, ktorú prejde auto pri rovnomerne zrýchlenom pohybe za ideálnych podmienok; zariadenie, ktoré odmocňuje číslo atď. Preto v týchto systémoch prebieha deterministický proces, ktorý je adekvátne opísaný deterministickým modelom.

Stochastické (pravdepodobnostno-teoretické) modelovanie slúži na štúdium systému, ktorého stav závisí nielen od riadených, ale aj neriadených vplyvov, alebo v ktorom je zdroj náhodnosti. Stochastické systémy zahŕňajú všetky systémy, ktoré zahŕňajú ľudí, napríklad továrne, letiská, počítačové systémy a siete, obchody, spotrebiteľské služby atď.
Statické modelovanie slúži na popis systémov v akomkoľvek časovom bode.

Dynamický modelovanie odráža zmeny v systéme v čase (výstupné charakteristiky systému v danom čase sú určené charakterom vstupných vplyvov v minulosti a súčasnosti). Príkladmi dynamických systémov sú biologické, ekonomické, sociálne systémy; také umelé systémy ako továreň, podnik, výrobná linka atď.
Diskrétne modelovanie sa používa na štúdium systémov, v ktorých sa vstupné a výstupné charakteristiky merajú alebo menia diskrétne v priebehu času, inak sa používa kontinuálne modelovanie. Napríklad elektronické hodiny, elektromer sú diskrétne systémy; slnečné hodiny, vykurovacie zariadenia - priebežné systémy.
Podľa formy znázornenia objektu (systému) možno rozlíšiť mentálne a reálne modelovanie.
O reálny (full-scale) modelovanie, štúdium charakteristík systému sa uskutočňuje na reálnom objekte, alebo na jeho časti. Reálne modelovanie je najvhodnejšie, ale jeho možnosti, berúc do úvahy vlastnosti reálnych objektov, sú obmedzené. Napríklad realizácia skutočného modelovania s podnikovým automatizovaným riadiacim systémom vyžaduje po prvé vytvorenie automatizovaného riadiaceho systému; po druhé, vykonávanie experimentov s podnikom, čo je nemožné. Skutočné modelovanie zahŕňa výrobné experimenty a komplexné testy, ktoré majú vysoký stupeň spoľahlivosti. Ďalší typ skutočného modelovania je fyzický. Vo fyzikálnom modelovaní sa výskum vykonáva na inštaláciách, ktoré zachovávajú povahu javu a majú fyzikálnu podobnosť.
duševný modelovanie sa používa na simuláciu systémov, ktoré je prakticky nemožné realizovať v danom časovom intervale. Základom mentálneho modelovania je vytvorenie ideálneho modelu založeného na ideálnej mentálnej analógii. Existujú dva typy mentálneho modelovania: figuratívne (vizuálne) a symbolické.
O obrazne povedané Pri modelovaní sa na základe ľudských predstáv o reálnych objektoch vytvárajú rôzne vizuálne modely, ktoré zobrazujú javy a procesy vyskytujúce sa v objekte. Napríklad modely častíc plynu v kinetickej teórii plynov vo forme elastických guľôčok pôsobiacich na seba pri zrážke.
O ikonický modelovanie popisuje simulovaný systém pomocou konvenčných znakov, symbolov, najmä vo forme matematických, fyzikálnych a chemických vzorcov. Najvýkonnejšiu a najrozvinutejšiu triedu ikonických modelov predstavujú matematické modely.
Matematický model je umelo vytvorený objekt vo forme matematických, symbolických vzorcov, ktorý zobrazuje a reprodukuje štruktúru, vlastnosti, prepojenia a vzťahy medzi prvkami skúmaného objektu. Ďalej sa berú do úvahy iba matematické modely, a teda matematické modelovanie.
Matematické modelovanie – metóda výskumu založená na nahradení pôvodného skúmaného objektu jeho matematickým modelom a práci s ním (namiesto objektu). Matematické modelovanie môžeme rozdeliť na analytický (AM) , imitácia (IM) , kombinované (CM) .
O AM je vytvorený analytický model objektu vo forme algebraických, diferenciálnych, konečných diferenčných rovníc. Analytický model sa študuje buď analytickými metódami alebo numerickými metódami.
O ONI vytvorí sa simulačný model a metóda štatistického modelovania sa použije na implementáciu simulačného modelu na počítači.
O KM prebieha dekompozícia procesu fungovania systému na podprocesy. Na tie sa tam, kde je to možné, používajú analytické metódy, inak sa používajú metódy simulácie.

Bibliografia

1. Ayvazyan S.A., Enyukov I.S., Meshalkin L.D. Aplikovaná štatistika: Základy modelovania a primárneho spracovania dát. – M.: „Financie a štatistika“, 1983. – 471 s.
2. Alsova O.K. Modelovanie systémov (1. časť): Pokyny pre laboratórnu prácu v odbore „Modelovanie“ pre študentov 3. a 4. ročníka Automatickej technickej fakulty. – Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2006. – 68 s. Modelovanie systémov (2. časť): Pokyny pre laboratórnu prácu v odbore „Modelovanie“ pre študentov 3. a 4. ročníka AVTF. – Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2007. – 35 s.
3. Alsova O.K. Modelovanie systémov: učebnica. príspevok/O.K. Alsova. - Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2007 - 72 s.
4. Borovikov V.P. Štatistika 5.0. Umenie analýzy údajov na počítači: Pre profesionálov. 2. vyd. – Petrohrad: Peter, 2003. – 688 s.
5. Ventzel E.S. Operačný výskum. – M.: Vyššia škola, 2000. – 550 s.
6. Gubarev V.V. Pravdepodobnostné modely / Novosibirsk. elektrotechnika int. – Novosibirsk, 1992. – 1. časť. – 198 s; Časť 2. – 188 s.
7. Gubarev V.V. Systémová analýza v experimentálnom výskume. – Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2000. – 99 s.
8. Denisov A.A., Kolesnikov D.N. Teória veľkých riadiacich systémov: Učebnica. manuál pre univerzity. – L. Energoizdat, 1982. – 288 s.
9. Draper N., Smith G. Aplikovaná regresná analýza. – M.: Štatistika, 1973.
10. Karpov Yu. Simulačné modelovanie systémov. Úvod do modelovania s AnyLogic 5. – Petrohrad: BHV-Petersburg, 2005. – 400 s.
11. Kelton V., Lowe A. Simulačné modelovanie. Klasické CS. 3. vyd. – Petrohrad: Peter; Kyjev: 2004. – 847 s.
12. Lemeshko B.Yu., Postovalov S.N. Počítačové technológie na analýzu údajov a výskum štatistických vzorcov: Učebnica. príspevok. – Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2004. – 120 s.
13. Modelovanie systémov. Workshop: Proc. manuál pre univerzity/B.Ya. Sovetov, S.A. Jakovlev. – 2. vyd., prepracované. a dodatočné – M.: Vyššia škola, 2003. – 295 s.
14. Ryzhikov Yu.I. Simulačné modelovanie. Teória a technológia. – SPb.: CORONA print; M.: Altex-A, 2004. – 384 s.
15. Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Modelovanie systémov (3. vydanie). – M.: Vyššia škola, 2001. – 420 s.
16. Teória náhodných procesov a jej inžinierske aplikácie: Učebnica. manuál pre univerzity/E.S. Wentzel, L.A. Ovcharov. – 3. vyd. prepracované a dodatočné – M.: Edičné stredisko „Akadémia“, 2003. – 432 s.
17. Tomashevsky V., Zhdanova E. Simulačné modelovanie v prostredí GPSS. – M.: Bestseller, 2003. – 416 s.
18. Chačaturová S.M. Matematické metódy systémovej analýzy: Učebnica. manuál – Novosibirsk: Vydavateľstvo NSTU, 2004. – 124 s.
19. Shannon R. Simulačné modelovanie systémov – umenie a veda. – M.: Mir, 1978.
20. Schreiber T.J. Simulácia na GPSS. – M.: Strojárstvo, 1980. – 593 s.
21. Arsenyev B.P., Jakovlev S.A. Integrácia distribuovaných databáz. – Petrohrad: Lan, 2001. - 420 s.

Nové teoretické koncepcie a napredovanie biologických poznatkov vpred vždy boli a sú determinované tvorbou a využívaním nových výskumných metód Hlavné metódy používané v biologických vedách sú deskriptívne, porovnávacie, historické a experimentálne Metóda deskriptívna je najstaršia a pozostáva zo zozbierania faktografického materiálu a jeho popisu. Táto metóda, ktorá sa objavila na samom začiatku biologických poznatkov, zostala dlho jedinou pri štúdiu štruktúry a vlastností organizmov. Preto sa stará biológia spájala s jednoduchým odrazom živého sveta v podobe opisu rastlín a živočíchov, čiže išlo v podstate o deskriptívnu vedu. Použitie tejto metódy umožnilo položiť základy biologických poznatkov. Stačí si pripomenúť, aká úspešná sa táto metóda ukázala v taxonómii organizmov Opisná metóda je široko používaná dodnes. Štúdium buniek pomocou svetelného alebo elektrónového mikroskopu a popis identifikovaných mikroskopických alebo submikroskopických znakov v ich štruktúre je jedným z príkladov využitia deskriptívnej metódy v súčasnosti. Porovnávacia metóda spočíva v porovnaní skúmaných organizmov, ich štruktúry a funkcie navzájom s cieľom identifikovať podobnosti a rozdiely. Táto metóda bola zavedená v biológii v 18. storočí. a ukázal sa ako veľmi plodný pri riešení mnohých veľkých problémov. Pomocou tejto metódy a v kombinácii s deskriptívnou metódou boli získané informácie, ktoré to umožnili v 18. storočí. položil základy pre taxonómiu rastlín a živočíchov (C. Linné), a v 19. stor. formulovať bunkovú teóriu (M. Schleiden a T. Schwann) a doktrínu hlavných typov vývoja (K. Baer). Metóda bola široko používaná v 19. storočí. pri zdôvodňovaní evolučnej teórie, ako aj pri reštrukturalizácii množstva biologických vied na základe tejto teórie. Využitie tejto metódy však nebolo sprevádzané posunom biológie za hranice deskriptívnej vedy.

Porovnávacia metóda je v súčasnosti široko používaná v rôznych biologických vedách. Porovnanie nadobúda osobitnú hodnotu, keď nie je možné definovať pojem. Napríklad elektrónový mikroskop často vytvára obrazy, ktorých skutočný obsah je vopred neznámy. Iba ich porovnanie so snímkami zo svetelného mikroskopu umožňuje získať požadované údaje v druhej polovici 19. storočia. vďaka Charlesovi Darwinovi zahŕňa biológia historickú metódu, ktorá umožnila postaviť na vedecký základ štúdium zákonitostí vzhľadu a vývoja organizmov, formovania štruktúry a funkcií organizmov v čase a priestore. Zavedením tejto metódy do biológie okamžite nastali výrazné kvalitatívne zmeny. Historická metóda premenila biológiu z čisto deskriptívnej vedy na vedu, ktorá vysvetľuje, ako rozmanité živé systémy vznikli a ako fungujú. Vďaka tejto metóde biológia stúpla o niekoľko stupňov vyššie naraz. V súčasnosti historická metóda v podstate prekročila rámec výskumnej metódy. Stala sa univerzálnym prístupom k štúdiu životných javov vo všetkých biologických vedách. Experimentálna metóda spočíva v aktívnom štúdiu určitého javu prostredníctvom experimentu. Treba poznamenať, že otázka experimentálneho štúdia prírody ako nového princípu prírodovedného poznania, teda otázka experimentu ako jedného zo základov poznania prírody, bola nastolená už v 17. storočí. Anglický filozof F. Bacon (1561-1626). Jeho úvod do biológie sa spája s prácami V. Harveyho v 17. storočí. o štúdiu krvného obehu. Experimentálna metóda sa však do biológie široko dostala až začiatkom 19. storočia a to prostredníctvom fyziológie, v ktorej sa začalo využívať veľké množstvo inštrumentálnych techník, ktoré umožňovali registrovať a kvantitatívne charakterizovať asociáciu funkcií so štruktúrou. Vďaka prácam F. Magendieho (1783-1855), G. Helmholtza (1821-1894), I.M. Sechenov (1829-1905), ako aj klasici experimentu C. Bernard (1813-1878) a I.P. Pavlova (1849-1936) fyziológia bola pravdepodobne prvou z biologických vied, ktorá sa stala experimentálnou vedou. Ďalším smerom, ktorým experimentálna metóda vstúpila do biológie, bolo štúdium dedičnosti a premenlivosti organizmov. Tu patrí hlavná zásluha G. Mendelovi, ktorý na rozdiel od svojich predchodcov využil experiment nielen na získanie údajov o skúmaných javoch, ale aj na overenie hypotézy formulovanej na základe získaných údajov. Práca G. Mendela bola klasickým príkladom metodológie experimentálnej vedy Pri zdôvodňovaní experimentálnej metódy, práce vykonanej v mikrobiológii L. Pasteura (1822-1895), ktorý prvýkrát zaviedol experiment na štúdium fermentácie a vyvrátenie teórie. spontánnej tvorby mikroorganizmov, malo veľký význam a potom vyvinúť vakcináciu proti infekčným chorobám. V druhej polovici 19. stor. Po L. Pasteurovi významne prispeli k rozvoju a zdôvodneniu experimentálnej metódy v mikrobiológii R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I.I. Mečnikov (1845-1916), D.I. Ivanovský (1864-1920), S.N. Vinogradsky (1856-1890), M. Beyernik (1851-1931) atď V 19. stor. biológiu obohatilo aj vytvorenie metodických základov pre modelovanie, ktoré je zároveň najvyššou formou experimentu. Vynález L. Pasteura, R. Kocha a ďalších mikrobiológov metód infikovania laboratórnych zvierat patogénnymi mikroorganizmami a štúdia patogenézy infekčných chorôb na nich je klasickým príkladom modelovania, ktoré sa prenieslo do 20. storočia. a doplnené v našej dobe modelovaním nielen rôznych chorôb, ale aj rôznych životných procesov, vrátane vzniku života Počnúc napríklad od 40. rokov. XX storočia Experimentálna metóda v biológii prešla výraznými zlepšeniami v dôsledku zvýšenia rozlišovacej schopnosti mnohých biologických techník a vývoja nových experimentálnych techník. Zvýšilo sa tak rozlíšenie genetickej analýzy a množstva imunologických techník. Do výskumnej praxe sa zaviedla kultivácia somatických buniek, izolácia biochemických mutantov mikroorganizmov a somatických buniek a pod. Experimentálna metóda sa začala široko obohacovať o metódy fyziky a chémie, ktoré sa ukázali ako mimoriadne cenné nielen ako samostatné metódy. , ale aj v kombinácii s biologickými metódami. Napríklad štruktúra a genetická úloha DNA bola objasnená prostredníctvom kombinovaného použitia chemických metód na izoláciu DNA, chemických a fyzikálnych metód na určenie jej primárnej a sekundárnej štruktúry a biologických metód (transformácia a genetická analýza baktérií) na preukázanie jej úlohu genetického materiálu. V súčasnosti sa experimentálna metóda vyznačuje výnimočnými schopnosťami pri štúdiu životných javov. Tieto schopnosti sú určené použitím rôznych typov mikroskopie, vrátane elektrónovej mikroskopie s technikami ultratenkých rezov, biochemických metód, genetickej analýzy s vysokým rozlíšením, imunologických metód, rôznych kultivačných metód a intravitálneho pozorovania v bunkových, tkanivových a orgánových kultúrach. , značenie embryí, oplodnenie in vitro, metóda značeného atómu, röntgenová difrakčná analýza, ultracentrifugácia, spektrofotometria, chromatografia, elektroforéza, sekvenovanie, návrh biologicky aktívnych rekombinantných molekúl DNA atď. Nová kvalita, ktorá je súčasťou experimentálnej metódy, spôsobila kvalitatívne zmeny v modelingu. Spolu s modelovaním na úrovni orgánov sa v súčasnosti rozvíja aj modelovanie na molekulárnej a bunkovej úrovni Pri hodnotení metodológie skúmania prírody v 15. – 19. storočí F. Engels poznamenal, že „rozklad prírody na jej špecifické časti, delenie. rôznych procesov a objektov prírody do špecifických tried, štúdium vnútornej stavby organických telies podľa ich rozmanitých anatomických foriem - to všetko bolo hlavnou podmienkou pre gigantické úspechy, ktoré boli dosiahnuté v oblasti poznania prírody počas celého sveta. posledných štyristo rokov." Metodika „separácie“ sa preniesla do 20. storočia. V prístupoch k štúdiu života však nastali nepochybné zmeny. Nová experimentálna metóda a jej technické vybavenie predurčili aj nové prístupy k štúdiu životných javov. Pokrok biologických vied v 20. storočí. bola do značnej miery určená nielen experimentálnou metódou, ale aj systémovo-štrukturálnym prístupom k štúdiu organizácie a funkcií živých organizmov, analýze a syntéze údajov o štruktúre a funkciách skúmaných objektov. Experimentálna metóda v modernom vybavení a v kombinácii so systémovo-štrukturálnym prístupom radikálne premenila biológiu, rozšírila jej kognitívne schopnosti a ďalej ju prepojila s medicínou a výrobou.

Keď hovoríme o biológii, hovoríme o vede, ktorá sa zaoberá štúdiom všetkého živého. Študujú sa všetky živé bytosti vrátane ich biotopu. Od štruktúry buniek až po zložité biologické procesy, to všetko je predmetom biológie. Uvažujme výskumné metódy v biológii, ktoré sa v súčasnosti používajú.

Metódy biologického výskumu zahŕňajú:

• Empirické/experimentálne metódy
• Deskriptívne metódy
• Porovnávacie metódy
• Štatistické metódy
• Modelovanie
• Historické metódy

Empirické metódy spočíva v tom, že objekt skúsenosti podlieha zmene podmienok svojej existencie a potom sa berú do úvahy získané výsledky. Experimenty sú dvoch typov v závislosti od toho, kde sa vykonávajú: laboratórne experimenty a experimenty v teréne. Na vykonávanie poľných experimentov sa využívajú prírodné podmienky a na vykonávanie laboratórnych experimentov sa používa špeciálne laboratórne vybavenie.

Deskriptívne metódy sú založené na pozorovaní, po ktorom nasleduje analýza a popis javu. Táto metóda nám umožňuje zdôrazniť vlastnosti biologických javov a systémov. Toto je jedna z najstarších metód.

Porovnávacie metódy implikovať porovnanie získaných faktov a javov s inými faktami a javmi. Informácie sa získavajú pozorovaním. V poslednej dobe sa stalo populárnym používanie monitorovania. Monitoring je neustále pozorovanie, ktoré vám umožňuje zbierať údaje, na základe ktorých sa bude vykonávať analýza a následne prognóza.

Štatistické metódy tiež známe ako matematické metódy a používajú sa na spracovanie numerických údajov, ktoré boli získané počas experimentu. Okrem toho sa táto metóda používa na zabezpečenie spoľahlivosti určitých údajov.

Modelovanie Ide o metódu, ktorá v poslednom čase naberá na obrátkach a zahŕňa prácu s objektmi ich reprezentáciou v modeloch. To, čo sa po experimente nedá analyzovať a študovať, sa dá naučiť pomocou modelovania. Čiastočne sa využíva nielen konvenčné modelovanie, ale aj matematické modelovanie.

Historické metódy sú založené na štúdiu predchádzajúcich faktov a umožňujú nám určiť existujúce vzorce. Ale keďže jedna metóda nie je vždy dostatočne účinná, je zvykom tieto metódy kombinovať, aby sa dosiahli lepšie výsledky.

Pozreli sme sa teda na hlavné výskumné metódy v biológii. Naozaj dúfame, že tento článok bol pre vás zaujímavý a poučný. Svoje otázky a pripomienky určite napíšte do komentárov.

Biológia sa stará o všetky živé bytosti a najmä o ľudí a Ursosan (http://www.ursosan.ru/) sa stará o svoju pečeň. Ursosan pomôže pri liečbe

Metódy biológie. Biológia využíva rôzne výskumné metódy. Opisná metóda je tradičná, ale zachovala si svoj význam. Základné metódy biológie:
· Pozorovanie A popis skutočnosti a javy (deskriptívna metóda). Pozorovacia metóda dávaschopnosť analyzovať a opísať biologické javy. Deskriptívna metóda je založená na metóde pozorovania. Na zistenie podstaty javu je potrebné v prvom rade zozbierať a popísať faktografický materiál. Pomocou metódy pozorovania môžete napríklad študovať sezónne zmeny vo voľnej prírode. Pozorovanie je štúdium živých prírodných objektov v prírodných podmienkach existencie. Ide o priame pozorovanie správania, osídlenia a rozmnožovania rastlín a živočíchov v prírode. Na tieto účely sa využívajú ako tradičné terénne výskumné nástroje (ďalekohľady, videokamery), tak aj sofistikované laboratórne zariadenia (mikroskopy, biochemické analyzátory, rôzne meracie zariadenia).
· Porovnanie, ktorá umožňuje stanoviť podobnosti a rozdiely medzi rôznymi biologickými štruktúrami a javmi (porovnávacia metóda). Porovnajte anatomickú stavbu, chemické zloženie, štruktúru génov a ďalšie charakteristiky organizmov rôznej úrovne zložitosti. V tomto prípade sa neskúmajú len živé organizmy, ale aj dávno vyhynuté organizmy zachované ako skamenené pozostatky vo fosílnom zázname.
· Experimentujte (lat. experimentum - test), počas ktorého sa študujú biologické objekty a procesy v umelo vytvorených, presne kontrolovaných podmienkach (experimentálna metóda). Experimentálna metóda je spojená s cieľavedomým vytváraním systému a pomáha skúmať vlastnosti a javy živej prírody. Experimentálna metóda (skúsenosť) - výskum živých objektov v podmienkach extrémnych faktorov prostredia - zmenená teplota, svetlo alebo vlhkosť, zvýšená záťaž, toxicita alebo rádioaktivita, zmenený spôsob alebo miesto vývoja (odstránenie alebo transplantácia génov, buniek, orgánov a pod.). P.). Experimentálna metóda nám umožňuje identifikovať skryté vlastnosti, limity adaptačných (adaptívnych) schopností živých systémov, mieru ich flexibility, spoľahlivosti a variability.
· Široko používané inštrumentálne metódy : elektrografia, radar atď.

· Modelovanie – konštrukcia a štúdium modelov (diagramov, grafov, popisov) procesov a javov, ktoré sa s rozvojom výpočtovej techniky stále viac využíva. Pomocou metódy modelovania sa jav študuje prostredníctvom svojho modelu.
·Historická metóda má univerzálny význam pre všetky odvetvia biológie - štúdium všetkých javov a procesov ako štádií evolučného vývoja prírody. Historická metóda odhaľuje evolučné premeny biologických druhov a ich spoločenstiev. Ide o jednu z najdôležitejších metód, ktorá slúži ako základ pre pochopenie získaných faktov. Historická metóda objasňuje zákonitosti vzhľadu a vývoja organizmov, formovania ich štruktúry a funkcií.
· Paleontologická metóda – štúdium vyhynutých organizmov.
· Systémová metóda patrí do kategórie nových interdisciplinárnych výskumných metód. Živé objekty sa považujú za systémy, to znamená súbory prvkov s určitými vzťahmi.

· Biochemická metóda umožňuje izolovať a študovať látky, ktoré tvoria organizmy, ich premeny a umožňuje identifikovať dedičné metabolické poruchy.
Na štúdium štruktúry a funkcií buniek a tkanív sa používajú súkromné ​​(špeciálne) cytologické metódy:
· Svetelná mikroskopia - umožňuje odhaliť jadro a niektoré bunkové organely - mitochondrie, chloroplasty, Golgiho aparát, mihalnice a bičíky.
· Elektrónová mikroskopia – umožňuje študovať jemnú štruktúru organel (napr.chloroplasty), ich ultraštruktúra,
· Centrifugácia - umožňuje selektívne zvýrazňovať a študovaťbunkové organely;
· Metóda kultivácie buniek A tkaniny Používa sa na štúdium štruktúry a funkcií buniek.