Інші завдання дивись тут...

МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ (ПІЗНАННЯ) ПРИРОДИ — спосіб пізнання природи (сукупність певних способів для отримання інформації про об'єкт дослідження).

Науковий метод

Науковий метод потребує спостереження, порівняння результатів спостереження, висунення припущення, створення прогнозу, який має бути перевірений спочатку багаторазовими новими спостереженнями та експериментом.

^{Етапи наукового дослідження у біології.}

^{1. Обрати об'єкт спостережен­ня (наприклад, представників тварин чи рослин).}

^{2. Визначення мети спостереження чи експерименту.}

^{3. Формулю­вання гіпотези.}

^{4. Вибір необхідних речей, обладнання, умов проведення (на­приклад, за перелітними птахами можна спостерігати за допомогою бінокля, телескопа, за дрібними організмами за допомогою мікроскопа).}

^{5. Планування порядку виконання роботи та його проведення.}

^{6. Фіксування результатів роботи.}

^{7. Висновок, про що дізнали­ся (наприклад, про що дізналися, виконуючи спостереження, які особливості природи виявили за допомогою методу спостереження).}

^{8. Оцінювання роботи, ускладнень у роботі, причини їх появи.}

 

Гіпотеза — припущен­ня, яке висувають для пояс­нення спостережуваного яви­ща та перевіряють. Вона передує теорії, бо будь-який метод пізнання відштовхується від припущення. 

^{Приклади гіпотез: геліоцентрична і геоцентрична будова Всесвіту, нептунізм – походження гір з води, вегетаріанська їжа недостатня для дітей, читання допомагає у спілкуванні, здоровий спосіб життя зміцнює здоров’я, вакцинація рятує від пандемії, ліки не зовсім безпечні, дощ – це випарувана вода зі земної поверхні, у природі речовинам властивий колообіг, град – це кристали льоду.}

Теорія — гіпотези, що підтверджені численними експериментами.

 

Основні методи дослідження природи (наукового пізнання):

• спостереження;

• порівняльно-описовий (після спостереження за кількома об’єктами та опису їх порівнюють та роблять висновки про певну систематизацію);

• експеримент (дослід, у штучних умовах неодноразово відтворюють природні явища і вивчають за допомогою вимірювань, впливають на них, першим застосував вчений Галілео Галілей);

• вимірювання (дає змогу визначати вимірювальні характеристики);

• моделювання;

• моніторинг;

• математично-статистичний. 

Інші методи:

• опис;

• порівняння;

• аналіз;

• синтез;

• аналогія;

• історичний метод;

• математичні, фізичні, хімічні та географічні методи (допомагають виявляти певні закономірності, спільні та відмінні риси в досліджуваних об'єктах, процесах чи явищах).

 

Усі методи взаємопов'язані між собою, тому дослідники для всебічного дослідження у своїй роботі використовують усі зазначені методи.

 

Приклади використання вченими різних методів вивчення природи.

• синоптики спостерігають за змінами, вимірюють і формують таблиці та діаграми температури, вітру тощо;

•  географи спостерігають за змі­нами на земній поверхні, порівнюють результати вимірювань, знаходять середні показники, глобус – модель Землі;

• астроно­ми спостерігають за небесними тілами в телескоп, розрахували швидкість світла, розміри та масу планет тощо, моделюють Сонячну систему тощо;

•  біологи за до­сліджують тіла живої природи у середовищі життя чи під мікроскопом, створюють моделі скелетів, органів живих організмів, вимірюють температуру тіла живих організмів, їхні розміри, порівнянням систематизували організми по видах, впливом на клітини створюють ліки;

• фізики спостерігають за фізичними явищами в природі, моделюють атомну будову речовини, порівнюють властивості речовин для систематизації, експериментально вивчають явища.

• хіміки спостерігають за взаємодією речовин під час реакцій, використовують реактиви для прискорення реакцій, моделюють будову речовин, доповнюють  хімічні елементи періодичної таблиці Мендєлєєва, вимірюють масу речовини при проведенні реакцій тощо.

 

 

СПОСТЕРЕЖЕННЯ — перший крок до пізнання природи, коли людина за допомогою органів чуття спостерігає за природними тілами і явищами у звичних для них умовах.

Характеристика методу:

• Вивчення тіл і явищ за допомогою органів чуття: зору (основний інстру­мент), слуху, нюху, до­тику, смаку.

^{Можна проводити неозброєним оком або за допомогою прила­дів: телескопа, мікроскопа, лупи, недоступні оку речі можна побачити через радар і тепловізор.}

• Нема втручання у природний перебіг подій.

• Найдавніший, найпростіший, найдоступніший.

^{Під час спостереження тре­ба проявляти уважність, терплячість, кмітливість, пильно дивитися за об'єктом чи явищем природи.}

 

На відміну від звичайного споглядання, наукове спосте­реження має мету і чіткий план.

Правила проведення наукового спостереження:

1. Визначити мету спостереження.

2. З'ясувати умови і тривалість проведення спостере­ження.

3. Вибрати ознаки об'єкта для вивчення згідно із завдан­ням.

4. Вибрати обладнання, яке буде потрібне в ході спо­стереження.

5. Виявити суттєві особливості об'єкта чи явища, запи­сати результати спостереження.

6. Зробити загальний висновок.

Значення спостереження у давнину:

• за Сонцем і Місяцем допомогли давнім людям створити календар,

• за зоряним небом  навчилися орієн­туватися за сторонами світу,

• за рослинами і тваринами – передбачати  погоду (прикмети).

 

 

ЕКСПЕРИМЕНТ — це метод наукового дослідження явища за спеціально обраних або створених умов (вивчення тіл і явищ у спеціально створених умовах).

За умовами проведення експерименти:

• польові (здійснюють у природних умовах,  наприклад, на експериментальних ділянках вивчають дію певних добрив на ріст рослин);

• лаборатор­ні (проводять у спеціально обладна­них приміщеннях – лабораторіях).

Експеримент (дослід) влаштовують, коли:

• потрібно пояснити, чому і як відбуваються певні явища;

• які умови впливають на певні об’єкти дослідження;

• треба прискорити або сповільнити досліджувані процеси;

• самих лише спостережень недостатньо.

Характеристика методу експерименту:

• спеціально обрані або створені умови (лабораторії);

• експерименти (досліди) можна повторювати багаторазово;

• безпосередня взаємодія з досліджуваним об'єктом, активний вплив на явище;

• не обходиться без спостереження за його протіканням;

• використовуються вимірювання.

Правила проведення експерименту.

1. Дослідник обирає об'єкт дослідження.

2. Ставить питан­ня, на яке буде намагатися відповісти за допомогою експерименту.

3. Далі планує сам експеримент.

4. Результати експерименту дають змогу підтвер­дити передбачення дослідника або спростувати його.

 

 

ВИМІРЮВАННЯ — метод дослідження природних об'єктів і явищ за допомо­гою вимірювальних приладів (застосування вимірювальних приладів та обладнання для точнішого результату досліджуваних тіл і явищ).

^{Завдяки вимірюванню було встанов­лено, що синій кит, маса якого близько 150 т, є найбільшою з відомих тварин на нашій планеті, гора Говерла (висота 2061 м) — найви­ща вершина Українських Карпат і водночас найвища точка України тощо.}

Переваги вимірювання:

• дослідження природи стає точнішим;

• вимірюванням користується людина в повсякденному житті;

• тісно пов'язаний розвиток науки і техніки.

Вимірювання у повсякденному житті:

• навігатор в автомобілі вкаже відстань до наступного повороту чи кінцевої зупинки;

• водій слідкує за швидкістю;

• продавець пропонує товар відповідної маси;

• офіціант подасть стакан замовленого об’єму соку;

• під час фізичної активності спортсмен рахує кількість ударів пульсу за 1 хвилину;

• на вокзалі шукаємо табло відправки транспорту;

• вимірюємо свій ріст;

• цікавить час початку уроку, нас на перерву.

Прямі вимірювання — безпосереднє вимірювання деяких фізичних вели­чин за допомогою спеціальних приладів (для швидкості автомобіля — спідо­метр, атмосферного тиску — барометр, тиску крові — тонометр, маси — терези, ваги, температури — термометр)

Непряме вимірювання — визначення фізичних величин опосередкова­но, шляхом математичних дій: наприклад, визначення пло­щі фігури, периметру — це непряме вимірювання.

 

^{Виміряти — означає зіставити, порівняти з етало­ном.}

^{Еталон — точний зразок для порівняння із чим-небудь.}

^{Між­народний еталон кілограма, який створений 1880 року і зберігається у Франції, в Міжнарод­ному бюро мір і ваг — циліндр, виготовлений зі сплаву платини й іридію, який  дістають зі сховища не ча­стіше ніж раз на 15 років для уточнення і перевірки інших еталонів світу. В Україні є точна копія цього еталона в Наці­ональному науковому центрі «Метрологія» в Харкові.}

^{Природні еталони:}

^{Метр – одна двадцятимільйонна частина меридіана Землі, що проходив через Париж.}

^{Кілограм – маса кубічного дециметра (1 дм3) води при температурі 4 °С.}

^{Секунда – 1/86 400 частину доби.} 

Характеристика	Еталон	Одиниця вимірювання, її позначення
Розмір	Метр	Міліметр (мм), сантиметр (см), метр (м), кілометр (км)
Маса	Кілограм	Міліграм (мг), грам (г), кілограм (кг), центнер (ц), тон на (т)
Об'єм	Кубічний метр	Мілілітр (мл), сантиметр кубічний (см3), дециметр кубічний (дм5), або літр (л), метр кубічний (м3)
Час	Секунда	Секунда (с), хвилина (хв), година (г од)
Температура	Градус	Градус (°)

 

 

МОДЕЛЮВАННЯ — це метод пізнання, в якому вивчення тіл і явищ відбувається з використанням моделі (полягає у створенні моделей та проведенні з ними експерименту).

Властивості частин однієї системи закономірно пов'язані, щоб зрозуміти ці закономірності в системах, які нас цікавлять, ми будуємо моделі — системи із частин, пов'язаних подібним чином. Для моделювання взаємодія між частинами системи важливіша за те, з чого зроблена модель, існує вона в природі або в культурі, у зовнішньому чи у внутріш­ньому світі.

Моделювання потрібне, коли:

• безпосередньо вивчити об'єкт дослідження з деяких причин неможливо, наприклад, неможливо дістатися;

• процеси миттєві або дуже тривалі в  реальному житті — хімічні реакції, фізичні перетворення;

• треба створити об’єкт, якого не існувало в природі.

Модель — штучне тіло, створене з метою дослідження властивостей певного тіла або явища.

Приклади моделей:

• глобус — мо­дель нашої планети;

• небесна сфера — модель зоряного неба;

• акваріум — модель водойми;

• модель кругообігу (колообігу) води у природі;

• модель внутрішньої будови Землі;

• модель вулкана;

• модель органів людини, внутрішньої будови;

• модель будови квітки;

• модель літаків;

• модель космічних (небесних) тіл;

• модель Сонячної системи;

• модель найменших частинок та будови речовини;

• математичні моделі — формули, таблиці, схеми.

 

Комп’ютерне моделювання — метод моделювання процесів на комп'ютері за допомогою спеціальних програм (3D-моделювання).  

^{Учені створюють моделі ку­лястої блискавки, внутрішньої будови Землі та планет, Всесвіту, що дозволяє передбачити наслідки ката­строф або стихійних лих, вплив нових ліків на організм людини чи тварин, траєкторію астероїда, час виверження вулкану, міцність матеріалів при проектуванні.}

Муляж — на­турального розміру зліпок із гіпсу, воску, парафіну, пластику тощо, який точно відтворює форму предмета. 

 

Моделювання атомів та молекул

Найпростіше виготовити кулестрижневу модель молекул, з'єднавши кульки-атоми з пластиліну сірничками, трубочками або па­личками.

Однак така модель має недолік: скла­дається помилкове враження, що атоми у молекулі далеко одне від одного, а простір між ними не заповнений. На­справді ж атоми в молекулах щільно прилягають одне до одного, що добре відображено у напівсферичній моделі мо­лекул.

Моделювання одного із доказів кулястості Землі... 

 

ПОРІВНЯЛЬНО-ОПИСОВИй 

Застосовується для порівняння і опису різних організмів, процесів і явищ, щоб встановити спільні та відмінні риси живих об’єктів. Найдавніший серед наукових методів. 

ОПИС — дослідники описують різноманітні об'єкти і явища природи.

^{Наприклад, давньо­грецький учений Арістотель, якого називають «батьком біології», описав близько 500 видів відомих йому тварин.}

^{Його учень Теофраст, якого вважають засновником ботаніки, описав близько 500 видів рослин.}

^{Учені описують щорічно тисячі нових для науки видів рослин, грибів, тварин, мікроорганіз­мів.}

ПОРІВНЯННЯ – вивчення тіл і явищ порівнянням їхніх ознак, характеристик для систематизації.

 

 

МОНІТОРИНГ — система спостережень за перебігом процесів, які можуть тривати роками та десятиліттями.

Інші завдання дивись тут...