Bài 2. Phương pháp nghiên cứu và học tập môn sinh học

>> Xem chi tiết: Lý thuyết phương pháp nghiên cứu và học tập môn sinh học - Sinh 10 Kết nối tri thức

Để nghiên cứu cá đối tượng sinh học cần có phương pháp và thiết bị phù hợp. Có các thiết bị và phương pháp nào thường được dùng trong nghiên cứu khoa học môn sinh học?

Phương pháp giải:

Trong chương trình Trung học cơ sở các em đã được tiếp cận với các môn khoa học tự nhiên và được làm thực hành nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Cùng nhớ lại và liệt kê các các thiết bị và phương pháp em đã từng được tiếp cận.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp quan sát

- Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm khoa học

Các thiết bị nghiên cứu: Kính hiển vi, kính lúp, cốc đong thủy tinh, hộp lồng petri, các thiết bị khác,...

Dừng lại và suy ngẫm

Phương pháp giải:

* Phương pháp đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm

Người nghiên cứu sinh học cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và cá thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm.

- Các lưu ý về cháy nổ, an toàn về hóa chất.

- Vận hành thiết bị: Nắm bắt tốt quy tắc vận hành máy móc trong phòng thí nghiệm.

- Trang bị cá nhân: Tùy theo từng yêu cầu của nghiên cứu mà cần có những trang thiết bị riêng biệt.

Một số nội quy an toàn trong phòng thí nghiệm

Lời giải chi tiết:

Người nghiên cứu sinh học cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và cá thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm.

- Các lưu ý về cháy nổ, an toàn về hóa chất.

- Vận hành thiết bị: Nắm bắt tốt quy tắc vận hành máy móc trong phòng thí nghiệm.

- Trang bị cá nhân: Tùy theo từng yêu cầu của nghiên cứu mà cần có những trang thiết bị riêng biệt.

- Thực hiện đúng các nội quy an toàn trong phòng thí nghiệm.

Hãy kể tên một số thiết bị nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của trường em và cho biết các thiết bị này dùng để nghiên cứu lĩnh vực nào của sinh học.

Phương pháp giải:

Quan sát phòng thí nghiệm của trường em và liệt kê các thiết bị mà em quan sát được.

Lời giải chi tiết:

Các thiết bị nghiên cứu mà em quan sát được:

- Kính hiển vi: lĩnh vực nghiên cứu công nghệ tế bào

- Tủ ấm: lĩnh vực nghiên cứu công nghệ sinh học vi sinh

- Máy nuôi lắc: lĩnh vực nghiên cứu công nghệ sinh học vi sinh

- Máy ly tâm: lĩnh vực nghiên cứu công nghệ tế bào

So sánh đặc điểm của kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử.

Lời giải chi tiết:

Dừng lại và suy ngẫm

Quan sát hình 2.4, nêu trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học.

Lời giải chi tiết:

Trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học gồm có

Bước 1: Quan sát thu thập dữ liệu

Bước 2: Hình thành giả thuyết

Bước 3: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng

Bước 4: Phân tích kết quả nghiên cứu và xử lí dữ liệu

Bước 5: Rút ra kết luận

-> Ở bước 5 nếu kết quả đưa ra hợp lý và được chấp nhận thì chúng ta có thể kết thúc nghiên cứu, tuy nhiên  nếu kết quả thu được chưa giải quyết được câu hỏi chúng ta đặt ra ban đầu, ta sẽ bác bỏ giả tuyết và quay lại bước hình thành giải thuyết tìm ra sai lầm và tiến hành lại thí nghiệm kiểm chứng.

Lời giải chi tiết:

- Để có thể hình thành nên một giải thuyết khoa học và kiểm chứng giả thuyết, các nhà khoa học sử dụng các suy luận logic ngược lại với quy nạp, đi từ cái chung tới cái riêng, được gọi là diễn giải. 

- Suy luận diễn giải giúp chúng ta suy diễn từ giả thuyết hay nguyên lí chung ra những điều tất yếu sẽ xảy ra nếu giải thuyết hay nguyên lí đó đúng.

Lời giải chi tiết:

Điểm khác nhau giữa nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm là: Yếu tố cần nghiên cứu.

VD:

*Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng lên cây trồng: 

- Tiến hành thiết kế hai lô thí nghiệm, mỗi lô trồng cùng 1 loại cây, cùng độ tuổi sinh lí và số lượng cây như nhau, trong cùng điều kiện môi trường;

- Ở lô thí nghiệm tiến hành bổ sung nguyên tố khoáng nghiên cứu, lô đối chứng thì không bổ sung.

- Tiến hành quan sát hiện tượng thí nghiệm và lập bảng so sánh.

* Nghiên cứu khả năng chịu nồng độ cồn cao của nấm men.

 - Tiến hành chuẩn bị 2 mẫu nấm men được cấy đầu trên đĩa thạch (hộp lồng nuôi cấy), cùng thời gian nuôi cấy, số lượng tế bào và trong cùng loại môi trường nuôi cấy.

- Ở đĩa thí nghiệm ta bổ xung thêm nồng độ cồn (5%; 10%; 15%) còn ở hộ đối chứng thì không.

- Quan sát hiện tượng thí nghiệm, lập bảng so sánh và đưa ra kết luận.

Dừng lại và suy ngẫm 

Nêu một số vai trò và thành tựu của tin sinh học.

Lời giải chi tiết:

- Tin sinh học hỗ trợ rất nhiều cho các nghiên cứu sinh học và học tập hiệu quả môn sinh học, làm xuất hiện chuyên ngành mới như sinh học hệ thống.

- Thành tựu: Áp dụng trí tuệ nhân tạo trong nghiên cứu y sinh học. Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xử lí thông tin của bệnh nhân giúp bác sĩ đưa ra được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.

Chúng ta có thể sử dụng các công cụ thông tin trong học tập sinh học như thế nào.

Lời giải chi tiết:

- Chúng ta có thể sử dụng các công cụ công nghệ thông tin trong công việc ghi chép phân tích dữ liệu để tính toán, so sánh kết quả nghiên cứu.

- Sử dụng công cụ tìm kiếm để tra cứu nội dung sinh học.

- Hiện nay có rất nhiều app, phòng thí nghiệm ảo, video mô phỏng thí nghiệm sinh học để phục vụ cho việc học tập và tiếp thu kiến thức khoa học của học sinh.

Luyện tập và vận dụng 

Lời giải chi tiết:

Tin sinh học là ngành khoa học sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để lưu trữ, phân loại, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách có hiệu quả trong nghiên cứu khoa học.

Phương pháp giải:

Chúng ta không thể quan sát tế bào thực vật bằng mắt thường vì kích thước của tế bào thực vật thường rất nhỏ (khoảng 10 micromet). Nên ta cần sử dụng dụng cụ có khả năng phóng đại lớn để quan sát các tế bào này đó là: Kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử

Lời giải chi tiết:

Để quan sát được hình dạng kích thước của các tế bào thực vật, chúng ta cần sử dụng kính hiển vi quang học.

Để quan sát được NST chúng ta cần nắm vững các kĩ thuật:

- Kĩ thuật làm tiêu bản quan sát.

- Kĩ thuật sử dụng, điều chỉnh kính hiển vi.

Để kiểm chứng nhân tế bào có vai trò quyết định sự sống của tế bào, một nhà khoa học đã dùng móc nhỏ để loại bỏ nhân tế bào của trùng giày (một sinh vật nhân thực đơn bào). Kết quả tế bào mất nhân bị chết. Nhà khoa học này cũng làm 1 thí nghiệm đối chứng theo cách dùng lấy nhân tế bào của trùng giày và đặt lại vào vị trí cũ. Hãy cho biết:

a) Nếu trong thí nghiệm đối chứng tế bào sau khi được đặt nhân trở lại vẫn chết thì kết luận rút ra là gì?

b) Nếu tế bào ở thí nghiệm đối chứng không bị chết thì kết luận rút ra là gì?

Hướng dẫn giải:

Phương pháp giải:

Quan sát hình ảnh trùng giày, xác định cấu tạo của trùng giày để đưa ra câu trả lời.

Lời giải chi tiết:

TH = Trường hợp

a) Nếu trong thí nghiệm đối chứng tế bào sau khi được đặt nhân trở lại vẫn chết thì kết luận:

- TH1: Tế bào đã chết ngay khi bị tách nhân.

- TH2: Tế bào sinh vật không nhận lại nhân sau khi tách

- TH3: Thao tác tách và ghép lại nhân chưa chính xác kiến sinh vật bị tổn thương và chết.

b) Nếu tế bào ở thí nghiệm đối chứng không bị chết thì kết luận rút ra là:

- TH1: Tế bào thí nghiệm chết -> Kết luận: Tế bào cần có nhân để tồn tại

- TH2: Tế bào thí nghiệm vẫn tồn tại -> Kết luận: Tế bào không cần có nhân để tồn tại.