Біологія. 9 клас. Козленко

Методи біологічних досліджень

Запам’ятайте терміни: методи: описовий, порівняльний, історичний, експериментальний, метод моделювання, метод математичної статистики

Що таке наука

Поняттю «живе» і його фундаментальним відмінностям від «неживого» йшлося в попередній темі. Тепер необхідно з’ясувати, що ж таке «наука». Філософський словник визначає її як «особливий вид пізнавальної діяльності, спрямованої на вироблення об’єктивних, системно організованих та обґрунтованих знань про світ».

Опорні слова тут «об’єктивність», «системна організованість» й «обґрунтованість». «Науковість» характеризує не простий набір відомих нам фактів про навколишній світ, а методи (способи) роботи з ним.

У кожної науки є свої методологічні особливості, але в цілому для природничих наук, таких як фізика, хімія та біологія, характерна така форма наукового методу.

Перший етап — збір інформації та формулювання проблеми. На цьому етапі відбираються спостереження, які потім будуть проаналізовані й осмислені, а також формулюється проблема, ставиться запитання «чому?», «як?» тощо.

Спостереження, що задовольняють умову відтворюваності чи повторюваності, стають науковими фактами. Науковий факт обов’язково має складатися з двох частин: опису того, що можна спостерігати за певних умов, та умов проведення спостереження. Гранична точність — найважливіша відмінність наукових тверджень від роздумів так званої «побутової свідомості», яка тяжіє до невиправданих узагальнень. Іноді в наукових і особливо в науково-популярних текстах описи умов спостереження можуть опускатися з граматичних міркувань (щоб текст не був надто обтяженим), але їх завжди мають на увазі.

Другий етап — формулювання гіпотези, розумного припущення, яке пояснює спостережувані факти. Бажано, щоб ця гіпотеза відповідала критерію, сформульованому англійським філософом ХІV ст. Вільямом Оккамом (так зване «лезо Оккама»). Стосовно правил наукового дослідження цей принцип формулюється так: обираючи з кількох гіпотез, які пояснюють якесь явище, слід починати з найпростішої, і тільки переконавшись у тому, що вона «не працює», переходити до більш складної, повторюючи цю процедуру до того часу, доки не буде знайдене найпростіше, але водночас задовільне пояснення.

Третій етап — експериментальна перевірка гіпотези. Зазвичай під час цієї перевірки виявляються нові факти чи закономірності, що вимагають уточнення робочої гіпотези, і як наслідок виникає необхідність проводити нові експерименти.

Такий цикл «гіпотеза — експеримент — уточнення гіпотези» повторюється кілька разів (дуже часто кілька десятків і сотень разів). У результаті з гіпотез викристалізовується теорія — система знань, яка має силу прогнозу щодо будь-якого явища чи класу явищ (теорія еволюції, теорія електролітичної дисоціації, теорія відносності та ін.).

Приблизно за такою схемою — від фактів до гіпотез і від гіпотез через численні експериментальні перевірки до теорії — розвиваються всі природничі науки. У гуманітарних наук своя специфіка, проте система незалежних доказів є і там.

Теорія — сукупність умовиводів, яка об’єктивно відображає існуючі відношення і зв’язки між явищами. Теорії формулюються, розробляються і перевіряються відповідно до наукового методу. Істинність теорії перевіряється як прямими експериментами, так і (якщо прямий експеримент з якихось причин неможливий) за наявності сили прогнозу — здатності теорії прогнозувати невідомі/непомічені раніше явища. Сутність теорії полягає в тому, щоб на підставі аналізу подій, що відбулися, мати можливість спрогнозувати, що відбуватиметься в майбутньому при дотриманні певних умов, а також створення бажаного майбутнього через технології.

Ми підходимо ще до одного критерію науковості. Наукова гіпотеза, не кажучи вже про теорії, має відповідати принципу фальсифікованості — заперечуваності. Тобто в принципі має існувати експеримент, який може цю теорію заперечити. (Наприклад, теорія відносності Ейнштейна базується на твердженні про те, що жоден матеріальний об’єкт Всесвіту, чи то хвиля, чи частинка, не може рухатися зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла; якщо такий об’єкт буде виявлений, то теорія буде заперечена чи потребуватиме ґрунтовного доопрацювання — таким чином, теорія принципово може бути запереченою.) Окрім того, добра теорія має не лише пояснювати наявні факти, але й передбачати ще не відкриті закономірності (мати силу прогнозу).

Будь-якій освіченій людині важливо розуміти, де лежить межа між наукою й іншими методами пізнання й інтерпретації довколишньої дійсності й уміти розрізняти науку, ненауку та псевдонауку.

Ненаукою є будь-яка форма пізнання, що не задовольняє одному чи кільком критеріям науковості». Мистецтво — не наука, філософія — не наука. Проте це не применшує їх беззаперечної цінності для людства. Ненаука буває прекрасною, повчальною, натхненною. Науковий метод — це не єдина можлива форма взаємодії розуму з навколишнім світом.

Псевдонаука — це ненаука, яка вдає, що вона — наука. Причому найчастіше ця вдаваність настільки успішна, що неспеціалісту буває складно виявити підступ. Проте є критерії, які дозволяють доволі однозначно розділити науку і псевдонауку.

Характерними відмітними рисами псевдонаукових теорій є:

— претензія на універсальність — теорія претендує не менше ніж на пояснення створення всього світу;

— ігнорування чи викривлення фактів, таких, що автору теорії відомі, але суперечать його побудові;

— нефальсифікованість, тобто неможливість поставити експеримент (хоча б подумки), один із принципово можливих результатів якого суперечив би даній теорії;

— відмова від спроб звірити теоретичні викладки з результатами спостережень за наявності такої можливості. Заміна перевірок апеляціями до «інтуїції», «здорового глузду» чи «авторитетної думки»;

— використання на основі теорії неправдивих даних (тобто не підтверджених кількома незалежними експериментами (дослідниками)).

Таким чином, псевдонаука ігнорує найважливіші елементи наукового методу — експериментальну перевірку й уточнення гіпотези, виправлення помилок. Відсутність такого зворотного зв’язку позбавляє псевдонауку зв’язку з об’єктом дослідження і перетворює її у процес, якому притаманне накопичування помилок.

Але в жодному випадку не слід плутати «псевдонауку» з «помилковою наукою». Висування помилкових гіпотез та їх перевірка — нормальний етап розвитку будь-якої науки. Вада псевдонауки не в якості її гіпотез, а у відмові від їх критичного осмислення, у відмові від наукового методу.

Методи біологічних досліджень

До найпоширеніших методів біологічних досліджень належать: описовий, порівняльний, історичний, експериментальний, методи моделювання, математичної статистики (мал. 2).

Мал. 2. Методи біологічних досліджень

Завдяки описовому методу можна навчитися збирати фактичний матеріал, описувати його. Порівняльний метод доповнює описовий. Він дає змогу шляхом зіставлення виявляти подібність і відмінність ознак, вивчати їх. Оволодіння історичним методом дослідження дає можливість з’ясовувати закономірності розвитку окремих систем органів, їхні структури, функції тощо. Застосування експериментального методу під час проведення лабораторних і практичних робіт забезпечує більш глибоке проникнення у сутність явища. Вищою формою експерименту є моделювання досліджуваних процесів. Особливе місце посідає статистичний метод, який використовується під час математичної обробки результатів спостережень, експериментів. Він дає змогу перевірити ступінь вірогідності отриманих результатів та правильно їх узагальнити. Застосування методів математичної статистики в біології сприяє її перетворенню з науки описової на точну науку, яка ґрунтується на математичному аналізі одержаних даних.

Оволодівши переліченими методами, ви набудете практично орієнтованих знань, що втілюються через уміння їх застосовувати, оперувати ними.

• 1. Назвіть завдання сучасної біології.
• 2. Опишіть методи біологічних досліджень (описовий, порівняльний, експериментальний, статистичний, моделювання).

Обговоріть у групах

Чим наукова гіпотеза відрізняється від прикмети («розсипати сіль — до нещастя», «павуки — до грошей», «миша — до переїзду»)?