Zgłoś uwagi
Pokaż spis treści
Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał

Przyroda od zawsze budziła ciekawość ludzi. Obserwując otaczający świat, zadawano pytania o istotę procesów i zjawisk przyrodniczych. Człowiek bada wszystko – od najdrobniejszych elementów komórkowych po dalekie galaktyki. I wciąż stawia nowe pytania.

Już wiesz
  • badania przyrody prowadzi się za pomocą obserwacji i doświadczeń;

  • wynik doświadczenia pozwala potwierdzić lub odrzucić hipotezę badawczą.

Nauczysz się
  • wymieniać źródła wiedzy biologicznej;

  • opisywać etapy planowania obserwacji biologicznej i eksperymentu biologicznego;

  • planować, prowadzić i dokumentować obserwację biologiczną;

  • formułować wnioski na podstawie wyników obserwacji i doświadczeń.

1. Źródła wiedzy biologicznej

Wiedza biologiczna jest gromadzona od pokoleń głównie dzięki badaczom prowadzącym obserwacje i eksperymenty. Naukowcy publikują swoje odkrycia w dziełach i czasopismach naukowych. Wiedza, w miarę upowszechniania się, trafia do podręczników, encyklopedii i słowników. Atlasy anatomiczne oraz przewodniki do oznaczania roślin, zwierząt i grzybów dostarczają wielu informacji o budowie i występowaniu organizmów. Cennym źródłem wiedzy o stworzeniach żyjących w różnych rejonach świata, ich zachowaniach i zwyczajach są filmy przyrodnicze. Podstawową wiedzę można czerpać z podręczników szkolnych, a uzupełniać ją, zgłębiając literaturę popularnonaukową, czytając artykuły w czasopismach przyrodniczych i przeglądając zasoby Internetu. Uczniowie, podobnie jak naukowcy, mogą samodzielnie wykonywać doświadczenia czy prowadzić obserwacje (także w terenie) i według własnych pomysłów odkrywać prawa rządzące światem istot żywych. Dobrym sposobem na poznanie przyrody jest też odwiedzanie muzeów przyrodniczych, ogrodów botanicznych i zoologicznych. Biologia jest więc nauką opartą na odkrywaniu, analizowaniu i przetwarzaniu informacji o istotach żywych.

Polecenie 1

Grzesiek chce hodować w domu patyczaki. Poradź mu, gdzie znajdzie potrzebne informacje dotyczące hodowli tych owadów. Podaj przykłady odpowiednich źródeł – tytuły książek lub programów telewizyjnych, adresy stron internetowych. Wyjaśnij, czy Grzesiek, hodując patyczaki, może się o nich uczyć, prowadząc własne doświadczenia i obserwacje.

Ciekawostka

Wirtualny Kampinoski Park Narodowy to portal internetowy dla młodzieży szkolnej, turystów i wszystkich miłośników przyrody, prezentujący walory przyrodnicze tego parku. Umożliwia on wirtualne wędrówki po ścieżkach edukacyjnych. Przemierzając trasy, można zobaczyć las w wiosennej i letniej szacie roślinnej, a także wyświetlić zdjęcia charakterystycznych dla tego środowiska organizmów. Portal udostępnia mapy tematyczne z opisami tras, zachęcając w ten sposób do wycieczek w terenie, podczas których turyści mogą samodzielnie prowadzić obserwacje różnych gatunków roślin i zwierząt, a zgromadzone informacje wpisywać w specjalnie przygotowanych formularzach.

2. Obserwacje biologiczne

W metodzie naukowej obserwacja jest celowym sposobem gromadzenia informacji o organizmach, zjawiskach i procesach. Badacz prowadzący obserwacje powinien zadbać o to, żeby nie wpływać ani na przebieg obserwowanego zjawiska lub procesu, ani na obserwowany organizm.

Obserwacje można prowadzić za pomocą wszystkich zmysłów. Na przykład do rozpoznawania gatunków drzew wykorzystuje się wzrok, do rozróżniania gatunków ptaków na podstawie ich śpiewu – słuch, do sprawdzania smaku nieznanej potrawy – węch i smak, do oceny świeżości chleba – dotyk. Można również użyć specjalistycznych przyrządów: mikroskopu, lupy czy lornetki. Obserwacje można prowadzić w naturalnym środowisku życia organizmów lub w warunkach sztucznych, np. w laboratorium. Dobrze zaplanowana obserwacja powinna mieć określone cel, czasmiejsce.

Obserwacje mogą dotyczyć czynników ilościowych lub jakościowych. W pierwszym przypadku prowadzi się pomiary na przykład ilości, masy, wysokości czy długości ciała organizmu. Mierzone mogą być również czynniki środowiska: temperatura, ciśnienie atmosferyczne lub wilgotność powietrza. Obserwacje jakościowe dotyczą cech możliwych do opisania, ale niepoddających się pomiarowi – jak barwa, kształt czy zapach.

Wyniki obserwacji są dokumentowane w formie opisów, fotografii, filmów czy nagrań dźwiękowych. Dokumentacja ta powinna powstawać w trakcie prowadzenia obserwacji, co pozwoli uniknąć nieścisłości i pominięcia ważnych szczegółów. Obserwacja może być stosowana jako niezależna metoda badawcza albo jako ważny element doświadczeń przyrodniczych.

Polecenie 2

Modraszka i bogatka są sikorami. Obejrzyj film i przeprowadź obserwację, której celem jest porównanie wyglądu tych ptaków. Wymień cechy, które weźmiesz pod uwagę podczas obserwacji. Będą to cechy jakościowe czy ilościowe?

Film przedstawia bogatkę i modraszkę dziobiące pokarm w karmniku na zewnętrznym parapecie okna. Najpierw pojawia sie modraszka. Ma żółty brzuch, zielonożółty grzbiet i czarnobiała głowę. Polczki białe, brak czapeczki na głowie. Wydziobuje orezchy z łupin. Póżniej pojawia się bogatka. Jest nieco większa od modraszka, podobnie ubarwiona, ma czarną czapeczkę na głowie. dzibie ziarana zbóż.
Polecenie 3

Gdy gotujesz mleko, musisz prowadzić obserwację, inaczej czeka cię sprzątanie kuchni. Wyjaśnij, jaki jest cel tej obserwacji, jak długo powinna ona trwać i jakie zmysły wykorzystasz do jej prowadzenia.

Ciekawostka

W naukach biologicznych coraz częściej stosowana jest metoda modelowania połączona z symulacjami komputerowymi. Polega ona na odtwarzaniu zjawisk i obiektów biologicznych w rzeczywistości wirtualnej i obserwowaniu działania modelu stworzonego na komputerze. Dzięki tej metodzie można na przykład przedstawiać cząsteczki o rozmiarach niewidocznych dla oka ludzkiego lub nieistniejące już organizmy, jak np. dinozaury, a także przeprowadzać symulowane doświadczenia na zwierzętach bez narażania ich na cierpienie. Doświadczenia modelowe (oparte na modelowaniu) mogą odbywać się również na lekcjach biologii (np. doświadczenie 1. w lekcji 5.).

3. Doświadczenia biologiczne

Czasem same obserwacje nie wystarczą, żeby zaspokoić naszą ciekawość. Gdy chcemy się dowiedzieć, dlaczego zachodzi interesujące nas zjawisko lub jakie czynniki mają wpływ na jego przebieg, musimy przeprowadzić doświadczenie (eksperyment).

Jest to metoda, która polega na prowadzeniu badania w ściśle określonych i kontrolowanych warunkach zgodnie z zasadami postępowania opracowanymi w naukach przyrodniczych. W doświadczeniu celowo zmienia się (dodaje lub usuwa, wzmacnia lub osłabia) jeden z czynników wpływających na organizm albo proces. Potem obserwuje się skutek tej zmiany.

Przed przystąpieniem do eksperymentu należy określić problem badawczy, czyli postawić pytanie, na które chcemy uzyskać odpowiedź. Problem badawczy może być zdaniem twierdzącym lub pytającym. Następnie na podstawie własnej wiedzy i intuicji formułuje się hipotezę, czyli przypuszczenie – „roboczą” odpowiedź. Hipoteza zawsze jest zdaniem twierdzącym.

Żeby sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa, planuje się i przeprowadza odpowiednie doświadczenie. Na początku należy zdecydować, jaki obiekt zostanie poddany doświadczeniu i wpływ jakiego czynnika będziemy badać. Następnie wybiera się potrzebne przyrządy i odczynniki oraz sposób ich użycia. Planuje się dwa zestawy (próby): badawczy i kontrolny. W zestawie badawczym badany czynnik wpływa na obserwowany obiekt, a w zestawie kontrolnym – nie (albo oddziałuje, jednak jego wartość jest bardzo mała). Poza badanym czynnikiem w obu zestawach panują jednakowe warunki. Dzięki próbie badawczejkontrolnej można porównać wyniki i wyciągnąć wnioski na temat działania określonego czynnika.

Planując przebieg doświadczenia, należy też określić, ile razy badanie będzie powtórzone. Kolejne obserwacje (pomiary) pozwolą uniknąć przypadkowych błędów. Jeśli otrzymane wyniki potwierdzają przypuszczenie, uznaje się, że hipoteza była trafna. Jeśli nie, zakłada się następną hipotezę i planuje kolejne doświadczenie, aż do wyjaśnienia przyczyn zjawiska.

Polecenie 4

Małe dzieci myślą, że wiatr wywołują drzewa, machając gałęziami. Wyjaśnij, czym jest w myśleniu dzieci zdanie wyróżnione kursywą: wnioskiem, hipotezą, wynikiem obserwacji, problemem badawczym.

Wskazówka

Na jakiej podstawie dzieci sformułowały taką wypowiedź? Czy jest ona prawdziwa?

4. Dokumentowanie obserwacji i doświadczeń biologicznych

Aby obserwacje i doświadczenia miały wartość naukową, ich przebieg musi być skrupulatnie dokumentowany. Podstawowa dokumentacja powinna zawierać:

  • zapis celu doświadczenia lub obserwacji (ewentualnie zapis problemu badawczego i badanej hipotezy);

  • sposób przeprowadzenia badania, np. w postaci schematu przedstawiającego zestawy;

  • wynik (jeśli rozwiązujemy problem badawczy – także wniosek).

Obserwacje mogą być dokumentowane opisem, rysunkami, fotografiami, nagraniami dźwiękowymi lub filmami opatrzonymi odpowiednim komentarzem. Wyniki badań polegających na wykonywaniu pomiarów zapisuje się w tabelach i ilustruje za pomocą wykresów. Tabela pozwala uporządkowanie dane i ułatwia wychwycenie zależności podczas prowadzenia pomiaru. Oprócz danych liczbowych w tabeli można gromadzić również dodatkowe notatki i spostrzeżenia dotyczące przebiegu badania. Na podstawie danych liczbowych konstruuje się wykresy pozwalające porównywać wyniki uzyskane w kolejnych próbach, a także dostrzec zależności trudne do wychwycenia w tabeli. Wykresy ułatwiają formułowanie trafnych wniosków.

Uwaga, gdy materiałem, na którym prowadzone są doświadczenia są np. nasiona, liście czy komórki, należy dobrać je w taki sposób, by była ich odpowiednia liczba i by były podobne do siebie

Słowniczek

doświadczenie

metoda prowadzenia badań, w której celowo zmieniany jest jeden z czynników wpływających na dany proces lub na dane zjawisko

hipoteza

twierdzenie wyrażające przypuszczenie dotyczące wyniku eksperymentu, rzadziej obserwacji

obserwacja

metoda prowadzenia badań, zmierzająca do uzyskania szczegółowych informacji o zjawiskach lub procesach bez wpływania na ich przebieg

problem badawczy

cel doświadczenia, formułowany najczęściej jako pytanie

próba badawcza

jeden zestaw lub kilka zestawów użytych w doświadczeniu; w zestawie tym wybrany czynnik oddziałuje na badane zjawisko (organizm)

próba kontrolna

jeden z zestawów użytych w doświadczeniu; w zestawie tym wpływ wybranego czynnika na zjawisko (lub organizm) został wyłączony

Podsumowanie

  • Źródłem wiedzy biologicznej są przede wszystkim obserwacje i doświadczenia.

  • Badania naukowe odbywają się zgodnie z wyznaczoną procedurą, którą nazywamy metodą naukową.

Praca domowa
Polecenie 5.1

1. Wymień różnice między obserwacją a doświadczeniem.

Polecenie 5.2

2. Podaj dwa przykłady problemów badawczych i sformułuj do nich hipotezy.

Polecenie 5.3

3. Zaplanuj doświadczenie sprawdzające, jaki jest wpływ światła na kiełkowanie nasion fasoli. Zapisz cel doświadczenia, określ obiekt badań, ustal, co będzie zestawem badawczym, a co kontrolnym i czym się będą od siebie różnić oraz co będziesz obserwować.

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 4
Ćwiczenie 5