Представители классической биологии. §1. Краткая история развития биологии. IV. Домашнее задание
1. Что изучает биология?
Ответ. Биология – это комплексная наука, изучающая все проявления жизни, строение, функции и происхождение живых организмов, их взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и другими живыми организмами.
2. Какие биологические науки вам известны?
Ответ. Биология – это совокупность наук о живой природе. Ввиду многообразия направлений изучения жизни, в области биологии выделился ряд самостоятельных наук: ботаника, зоология, цитология, гистология, физиология, экология, эволюционное учение, генетика, эмбриология, молекулярная биология и др.
В главах 2 - комитет рассмотрел три ключевые тенденции, которые возникли на совещании: быстрые темпы развития, растущее распространение исследовательского потенциала и приложений и интеграция многочисленных дисциплин, которые характеризуют многие области исследований в области наук о жизни. В этой главе основное внимание уделяется тому, как анализировать и применять идеи, полученные в ходе таких процессов, как семинар.
Вклад экспертов из более широкого научного сообщества в сочетании с правительственными техническими экспертами, которые часто также практикуют ученых, может быть особенно уместным для понимания этих факторов. Эта глава состоит из трех основных разделов. В этой главе заканчиваются общие выводы и выводы комитета.
Науки, изучающие различные группы организмов, разделяются на морфологические (греч. morphe – форма) дисциплины, исследующие форму и строение организмов, к которым относятся цитология, гистология, анатомия и науки, изучающие функции живых существ – комплекс физиологических дисциплин. Анатомия изучает внутреннее строение организмов.
Трудность попытки предсказать будущие тенденции и события хорошо признана, и в ходе семинара было отмечено, что всегда нужно готовиться к удивлению. Учитывая это предостережение, комитет не пытался прогнозировать состояние знаний о биологических науках в предстоящие годы. Тем не менее, комитет действительно обсуждал некоторые из распространенных факторов исследования в области наук о жизни, и это проиллюстрировано краткими примерами ниже. Инвестиции важны, но сумма вложенных денег не обязательно является признаком того, что одно поле будет продвигаться быстрее, чем другое.
Вместе с тем выделились и развиваются области биологии, изучающие особые свойства живых организмов: например, пути превращения органических молекул изучает биохимия.
Многообразие организмов, распределение их по группам изучает систематика, закономерности индивидуального развития – биология развития, историческое развитие жизни - эволюционное учение, законы наследственности и изменчивости – генетика. Филогенетика – раздел биологии, изучающий происхождение и историческую преемственность организмов. Взаимоотношения организмов и популяций с условиями среды являются объектом изучения экологии.
На сегодняшний день, например, значительные инвестиции в системы и синтетическую биологию дали лишь ограниченные коммерческие продукты. Коммерческие рынки являются мощным источником исследований в области наук о жизни, в сфере здравоохранения и фармацевтики, а также в таких секторах, как сельское хозяйство и энергетика. К ним относятся диагностические биосенсоры, передовые технологии доставки для контролируемого высвобождения и целенаправленная доставка биологических молекул, технология производства белка и потенциальные приложения, полученные из знаний омники в таких областях, как персонализированная медицина.
3. Каких ученых-биологов вы знаете?
Ответ. Биология сформировалась в качестве самостоятельной научной дисциплины об общих свойствах живого лишь в XIX веке. В связи с проблематизацией понятия жизни и определением фундаментального различия между неживыми и живыми природными телами. Между тем, знания о живой природе начали складываться задолго до этого, во времена античности, Средним веках в эпоху Возрождения начале Нового Времени.
Предполагается, что такие области, как синтетическая биология, которые, вероятно, будут иметь будущие медицинские приложения, будут иметь ценные области применения в таких областях, как биоэнергетика и производство продуктов питания. Развитие неврологии, особенно прогресс в интерфейсе ум-машины, может явно помочь пациентам с ограниченными физическими возможностями, такими как паралич или потеря конечностей. Однако интересным коммерческим драйвером в этой области может быть индустрия развлечений. Возможность удаленного управления компьютерными интерфейсами и создания таких ощущений, как движение, может быть интегрирована в видеоигры, чтобы усилить опыт.
Собственно слово биология лишь в XIX веке стало использоваться для обозначения науки о живом. Многих ученых прошлого, кого мы сейчас называем биологами, при жизни называли знатоками естественной истории, врачами, естествоиспытателями, натуралистами. В частности, Грегор Мендель - был монахом и настоятелем монастыря, Карл Линней - врачом, Луи Пастер - химиком, а Чарлз Дарвин - просто состоятельным джентльменом.
Многие технологии, лежащие в основе современных исследований в области наук о жизни, такие как мощные компьютерные сети и мобильные и интернет-системы связи, широко применяются далеко за пределы наук о жизни. Достижения в этих областях обусловлены многочисленными рынками и приложениями, как представляется, продвигались особенно быстро, и ожидается, что они будут продолжать развиваться. По крайней мере в некоторых странах государственные инвестиции в исследования, связанные с обороной, могут быть сильными факторами для некоторых областей фундаментальных и прикладных исследований.
Наиболее известные ученые прошлого:
Александр Флеминг (1881-1955), - шотландский бактериолог, открыл лизоцим - фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. Был удостоен 25 почетных степеней.
Антони ван Левенгук (1632-1723), - нидерландский натуралист. Он первый подметил, как кровь движется в мельчайших кровеносных сосудах - капиллярах. Он впервые увидел микробы и сперматозоиды.
Другая арена, в которой правительство, а также филантропические инвестиции имеют решающее значение, - это общественное здравоохранение. Эти же проблемы на рынке влияют на разработку вакцин и медицинских контрмер против биоактивных веществ, поскольку заболевания, вызывающие озабоченность как потенциальные биопопыляющие вещества, часто не являются эндемичными в Соединенных Штатах или Европе, иммунные корреляты защиты могут быть недостаточно известны, подходящие модели нечеловеческих животных могут не существует, и нет никакой гарантии, что конкретный продукт понадобится с учетом гипотетического характера будущей атаки на биотопы.
Грегор Мендель (1822-1884), - австрийский биолог и ботаник. Основоположник науки о наследственности. Работа исследователя послужила началом новой науки, которую несколько позже назвали генетикой.
Жан Батист Ламарк (1744-1829), - французский учёный-естествоиспытатель. Он первый, за полвека до Дарвина, предложил теорию о естественном возникновении и развитии органического мира.
Поэтому разработка лицензируемого продукта без четкого конечного рынка может быть сложной как с научной, так и с регулирующей точки зрения. В результате стимулы, такие как гарантированные правительственные заказы на покупку или ваучеры для приоритетного пересмотра нормативных требований другого продукта компании, были использованы для стимулирования этой области. Сети эпиднадзора за заболеваниями общественного здравоохранения являются еще одной областью с ограниченными коммерческими рынками, но имеют очевидные национальные и международные выгоды, а также полагаются на государственные и некоммерческие инвестиции.
Жорж Кювье (1769-1832), - французский биолог, зоолог, естествоиспытатель, натуралист, один из первых историков естественных наук. Создал палеонтологию и сравнительную анатомию животных.
Карл Линней (1707-1783), - знаменитый шведский естествоиспытатель. Предложил бинарную номенклатуру - систему научного наименования растений и животных. Разделил все растения на 24 класса, выделив отдельные роды и виды.
В целом, области технологий с сильными коммерческими драйверами, скорее всего, будут развиваться особенно быстро, хотя комитет отметил, что оптимальное сочетание переменных для конкретной коммерческой заявки может быть не таким же, как для специального приложения для общественного здравоохранения или биозащиты. В этих случаях государственные инвестиции могут потребоваться для адаптации технологий для удовлетворения конкретных комбинаций необходимых условий эксплуатации. Для областей, которые, как представляется, не имеют сильных рыночных факторов, государственные инвестиции также могут быть особенно важными для продвижения на местах.
Чарльз Дарвин (1809-1882), - английский натуралист и путешественник. Ему удалось решить величайшую проблему биологии: вопрос о происхождении видов. Дарвин также создал оригинальную теорию развития органического мира.
Вопросы после §1
1. Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?
Ответ. В настоящее время условно можно выделить три направления в биологии Во-первых, это классическая биология. Её представляют учёные-натуралисты, изучающие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют всё, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их. Второе направление – это эволюционная биология. В XIX в. автор теории естественного отбора Чарлз Дарвин начинал как обычный натуралист: он коллекционировал, наблюдал, описывал, путешествовал, раскрывая тайны живой природы. Однако основным результатом его работы, сделавшим его известным учёным, стала теория, объясняющая органическое разнообразие. Третье направление – физико-химическая биология, исследующая строение живых объектов при помощи современных физических и химических методов. Это быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношении. Можно с уверенностью говорить, что в физико-химической биологии нас ждут новые открытия, которые позволят решить многие проблемы, стоящие перед человечеством.
Дискуссии о достижениях в области науки и техники могут создать впечатление динамического процесса, характеризующегося непрерывным прогрессом, иногда с огромной скоростью. Поскольку любой, кто занимается исследованиями, оценивает все слишком хорошо, может быть много неудач на пути к возможному успеху, и путь не всегда предсказуем. Целые поля могут столкнуться с определенными техническими проблемами, которые до их преодоления представляют собой значительные препятствия для прогресса. Однако после преодоления прогресс может быть быстрым.
2. Какие ученые древности внесли заметный вклад в развитие биологических знаний?
Ответ. Современная биология уходит корнями в древность и связана с развитием цивилизации в странах Средиземноморья. Нам известны имена многих выдающихся учёных, внёсших вклад в развитие биологии. Назовём лишь некоторых из них.
Гиппократ (460 – ок. 370 до н. э.) дал первое относительно подробное описание строения человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней. Его считают основоположником медицины.
IV. Домашнее задание
Другие проблемы могут заключаться в характере того, как наука делается или используется, и по мере ее изменения могут быть последствия для того, насколько легко наука используется и применяется, будь то для полезных или злонамеренных целей. Это тема следующего раздела.
Процесс создания знаний и барьеры на пути передачи знаний
Научное общение и неявные знания
Ученые пытаются преобразовать знания, которыми они обладают, в явные формы, которые должны делиться с другими, например, посредством презентаций конференций и публикации журнальных статей. Не все аспекты молчаливого знания легко выразить и передать в явном виде, однако, и научная подготовка по-прежнему использует интерактивный процесс ученичества, который опирается на личное взаимодействие с консультантами и другими экспертами в сообществах практики для передачи обеих форм знаний новым стажерам, Существует большое количество литературы по изучению создания и преобразования знаний, и не цель комитета состоит в том, чтобы обобщить всю область здесь.Аристотель (384–322 до н. э.) делил окружающий мир на четыре царства: неодушевлённый мир земли, воды и воздуха; мир растений; мир животных и мир человека. Он описал многих животных, положил начало систематике. В написанных им четырёх биологических трактатах содержались практически все известные к тому времени сведения о животных. Заслуги Аристотеля настолько велики, что его считают основоположником зоологии.
Вопросы после §1
Существует значительный компонент времени и обработки в преобразовании данных из научных экспериментов в пригодные для использования знания, а также в человеческое измерение к этой трансформации. Хотя современные науки о жизни быстро генерируют большие объемы данных, эти данные не дают немедленного или непосредственного понимания понимания биологических процессов или не обеспечивают возможность выполнения конкретной задачи. В процессе преобразования из данных в знания могут существовать проблемы и узкие места. Сложность биологических систем, усложнения в сравнении данных с фоновым шумом и другие подобные факторы создают серьезные проблемы при разработке алгоритмов и моделей, которые помогают преобразовывать данные в полезную информацию, что также подчеркивается в презентациях семинара. Трудность в том, что некоторые аспекты молчаливого знания явны и передают их другим, может создать узкое место на втором этапе пути, то есть преобразование информации в знания. Неразрешенное знание как потенциальный путь к неправильному использованию исследований в области наук о жизни. Данные не равны, информация не равна знанию. . Несколько авторов подчеркнули роль неявных знаний и социальных и организационных факторов в достижении успеха исследований, включая создание биологического оружия.
Теофраст (372–287 до н. э.) изучал растения. Им описано более 500 видов растений, даны сведения о строении и размножении многих из них, введены в употребление многие ботанические термины. Его считают основоположником ботаники.
Гай Плиний Старший (23–79) собрал известные к тому времени сведения о живых организмах и написал 37 томов энциклопедии «Естественная история». Почти до Средневековья эта энциклопедия была главным источником знаний о природе.
Подмножество неявных знаний, например, считающееся «нематериальной технологией», подлежит экспортному контролю со стороны ряда стран и международных групп. Было также высказано мнение о том, что молчаливое знание может служить препятствием для получения возможностей, связанных с оружием. Понимание влияния барьеров за пределами внешних научных знаний об успехах в исследованиях, связанных с биологическим оружием, появилось из исторических исследований советской программы биологического оружия, где разные объекты имели разные результаты, которые коррелировали с различиями в организационном стиле и исследовательской культуре.
Клавдий Гален (ок. 130 – ок. 200) в своих научных исследованиях широко использовал вскрытия млекопитающих. Он первым сделал сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны. Изучал центральную и периферическую нервную систему. Историки науки считают его последним великим биологом древности.
3. Почему в Средние века о биологии как науке можно было говорить лишь условно?
Аналогичным образом, исследование ученых в биотехнологии и фармацевтических компаниях показало, что команды ученых, способствующие разным видам человеческого капитала, имеют важное значение для успеха. Авторы отметили, что «звездные» ученые служили важными источниками интеллектуального капитала, включая неявные и исследовательские знания и сети связности.
Множество факторов, по-видимому, важны для успеха высокотехнологичных исследований, и, следовательно, технология намного больше, чем сумма ее материальных и информационных аспектов. Социальные непредвиденные обстоятельства и молчаливое знание, уверенность и непредсказуемость, институциональная память и многие другие факторы необходимы для успешного проектирования и внедрения любой данной технологии. Явные формы научной информации теперь легко доступны через статьи и базы данных открытого доступа, а индивидуальная и групповая связь и совместная работа стали проще благодаря Интернету, платформам социальных сетей и мобильным устройствам.
Ответ. В Средние века господствующей идеологией была религия. Подобно другим наукам, биология в этот период ещё не выделилась в самостоятельную область и существовала в общем русле религиозно-философских взглядов. И хотя накопление знаний о живых организмах продолжалось, о биологии как науке в тот период можно говорить лишь условно.
Кроме того, во всем мире созданы небольшие сообщества любителей биологов. Поскольку эти новые разработки продолжают формировать культуру науки, может быть полезно рассмотреть вопрос о том, в какой степени неявные биологические знания и другие факторы продолжают создавать препятствия для потенциального злоупотребления биологией или создания биологического оружия.
Как сообщества деловых кругов, так и онлайн-сообщества изучили способы эффективного предоставления неявных знаний в организациях и учащимся онлайн. Уроки, извлеченные из опыта этих групп, могут помочь в оценке значимости барьеров передачи знаний. Если конкретные социальные сети или другие инструменты оказались особенно эффективными для передачи неявных знаний или интеграции нескольких потоков знаний для решения сложных проблем в деловых или образовательных сообществах, то мониторинг того, будут ли эти типы инструментов широко использоваться в научном сообществе, может обеспечить смысл того, когда преодолеваются блокировки, связанные с передачей научных знаний.
4. Почему современную биологию считают комплексной наукой?
Ответ. Отражая живую природу и человека как её часть, биология приобретает всё большее значение в научно-техническом прогрессе, становясь производительной силой. Биология создаёт новую технологию – биологическую, которая должна стать основой нового индустриального общества. Биологические знания должны способствовать формированию биологического мышления и экологической культуры у каждого члена общества, без чего дальнейшее развитие человеческой цивилизации невозможно. В 40–50-е годы XX в. в биологии стали широко использоваться идеи и методы физики, химии, математики, кибернетики и других наук, а в качестве объектов исследования – микроорганизмы. В результате возникли и стали бурно развиваться как самостоятельные науки биофизика, биохимия, молекулярная биология, радиационная биология, бионика и др. Исследования в космосе способствовали зарождению и развитию космической биологии. В настоящее время биологические знания используются во всех сферах человеческой деятельности: в промышленности и сельском хозяйстве, медицине и энергетике.
5. Какова роль биологии в современном обществе?
Ответ. Чрезвычайно важное значение имеют экологические исследования. Мы, наконец, стали осознавать, что хрупкое равновесие, существующее на нашей маленькой планете, легко разрушить. Перед человечеством встала грандиозная задача – сохранение биосферы с целью поддержания условий существования и развития цивилизации. Без биологических знаний и специальных исследований решить её невозможно. Таким образом, в настоящее время биология стала реальной производительной силой и рациональной научной основой отношений между человеком и природой.
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели:
- Создать представления о науке как важнейшей сферы человеческой деятельности.
- Познакомить учащихся с особенностями и разнообразием методов познания живого.
- Основные понятия:научный факт, научный метод, методы биологических наук (описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный).
Средства обучения: презентация, различные приборы или их схемы.
Этапы урока
I. Проверка знаний и умений.
Фронтальная беседа по вопросам.
1) Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?
2) Какие великие учёные древности внесли заметный вклад в развитие биологических знаний?
3) Почему в средние века о биологии как науке можно было говорить лишь условно?
4) Почему современную биологию считают комплексной наукой?
5) Какова роль биологии в современном обществе?
II. Изучение нового материала.
1. Рассказ учителя с элементами беседы о науке как одной из сфер человеческой деятельности, её целях и методах; об особенностях научных знаний, научных фактах.
Наука – одна из сфер человеческой деятельности, цель которой – изучение и познание окружающего мира. Для научного познания необходим выбор определённых объектов исследования, проблем и методов их изучения. Каждая наука имеет свои методы исследования. Однако независимо от того, какие методы используются, для каждого учёного важнейшим остаётся принцип “Ничего не принимай на веру”. Главная задача науки – построение системы достоверного знания, основанного на фактах и обобщениях, которые можно подтвердить или опровергнуть. Научные знания постоянно берутся под сомнение и принимаются лишь при достаточных доказательствах. Научным фактом является лишь тот, который можно воспроизвести и подтвердить.
Научный метод – это совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний.
Вся история развития биологии наглядно свидетельствует о том, что она определялась разработкой и применением новых методов исследования.
2. Основными методами исследования, применяемые в биологических науках, являются:
- Наблюдение
- Описание
- Систематизация
- Сравнение
- Эксперимент
- Аналитический метод
- Исторический метод
- Моделирование
Беседа об этих методах с элементами самостоятельной работы учащихся по изучению текста учебника (п.2 стр.10-11) и с использованием презентации.
Фиксирование в тетрадях характерных особенностей методов исследования в биологии.
Итоговая беседа об этапах научного исследования. Может выступить заранее подготовленный ученик с сообщением об этих этапах, сборе фактов, выдвижении гипотезы, проведении экспериментов, оформлении теории с определёнными правилами и законами.
III. Подведение итогов урока в процессе обобщающей беседе:
О задачах и целях науки
О значении методов, для развития науки биологии
О наибольшем распространении экспериментального метода
О применении метода моделирования и т.д.
IV. Домашнее задание:
Изучить параграф 2.Ответить на вопросы на странице 11.Выполнить одно из заданий на странице 12.
Дополнительная информация.
Некоторые учёные осуществляют серьёзные исследования в поисках живых организмов, пока неизвестных и не признанных официальной наукой, таких, как реликтовый гоминид, которого нередко называют снежным человеком. Эти исследования лежат в основе новой отрасли биологической науки – криптозоологии.