Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

I. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn sinh học

1. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Nghiên cứu khoa học nói chung và sinh học nói riêng là một quá trình thu thập và xử lí thông tin bằng nhiều phương pháp:

Phương pháp quan sát

- Khái niệm: Là phương pháp sử dụng tri giác để thu thập thông tin về đối tượng được quan sát.

- Các bước thực hiện:

• Bước 1: Xác định đối tượng quan sát (các sinh vật sống, hoạt động sinh lí,…) và phạm vi quan sát (môi trường tự nhiên, phim ảnh, phòng thí nghiệm,…).
• Bước 2: Xác định công cụ quan sát cho phù hợp với từng đối tượng và phạm vi quan sát (kính hiển vi, kính lúp).
• Bước 3: Thu thập, ghi chép và xử lí các dữ liệu quan sát được (sổ tay, máy ghi âm,...).

Ví dụ: Quan sát các loài thực vật và ghi nhận lại đặc điểm của các cơ quan sinh dưỡng (rễ, thân, lá) và cơ quan sinh sản (hoa, quả, hạt). Dựa vào các dữ liệu thu thập được, tiến hành phân loại thực vật.

Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

Là phương pháp sử dụng các dụng cụ, hóa chất, quy tắc an toàn trong phòng thí nghiệm để thực hiện các thí nghiệm khoa học.

- Các bước thực hiện:

• Bước 1: Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ, hóa chất và mẫu vật để làm thí nghiệm.
• Bước 2: Tiến hành các thí nghiệm theo đúng quy trình và thu thập dữ liệu từ kết quả thí nghiệm. Từ việc quan sát và phân tích kết quả, người nghiên cứu giải thích và kết luận cho kết quả thí nghiệm.
• Bước 3: Báo cáo kết quả thí nghiệm.
• Bước 4: Vệ sinh dụng cụ, phòng thí nghiệm.

Ví dụ: Để quan sát cấu tạo của một số sinh vật đơn bào (trùng roi xanh, trùng giày,…) ta làm theo các bước: nhỏ một giọt nước ao (nước từ bình nuôi cấy,…) lên lam kính, sau đó đậy lamen và thấm nước thừa, đưa lên kính hiển vi quan sát ở vật kính 40x.

Phương pháp thực nghiệm khoa học

- Khái niệm: Là phương pháp chủ động tác động vào đối tượng nghiên cứu và những hoạt động của đối tượng đó nhằm kiểm soát sự phát triển của chúng một cách có chủ đích.

- Các bước thực hiện:

• Bước 1: Chuẩn bị các điều kiện thí nghiệm, thiết kế mô hình thực hiện phù hợp với mục đích thí nghiệm.
• Bước 2: Tiến hành thực hiện và thu thập các dữ liệu. Có thể sử dụng các phương pháp khác nhau về mục đích thực nghiệm: nghiên cứu và phân loại để định danh các loài sinh vật; tách chiết các chế phẩm sinh học; nuôi cấy mô, tế bào;...
• Bước 3: Xử lí các dữ liệu thu thập được và báo cáo kết quả thực nghiệm.

Ví dụ: Để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự nảy mầm của hạt, ra có thể thiết kế thí nghiệm như sau: Chuẩn bị 2 lô thí nghiệm (lô 1: gieo các hạt đã được ngâm trong nước ở 20oC; lô 2: gieo các hạt đã được ngâm trong nước ấm khoảng 40oC); quan sát và so sánh số lượng hạt nảy mầm ở mỗi lô thí nghiệm; đưa ra giải thích và kết luận.

2. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu môn Sinh học

- Những thiết bị và vật liệu phổ biến được dùng trong nghiên cứu sinh học gồm kính hiển vi, kính lúp, mô hình, tranh ảnh và các dụng cụ thí nghiệm.

3. Các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu môn Sinh học

Quan sát: Việc quan sát nhằm trải nghiệm các sự vật hiện tượng theo nhiều khía cạnh khác nhau nhằm thu thập dữ liệu. Kết quả quan sát được lưu giữ cẩn thận để sau đó tiến hành phân tích và lựa chọn hình thức trình bày phù hợp. Từ đó, đặt câu hỏi nghiên cứu để định hướng vấn đề cần nghiên cứu.

Xây dựng giả thuyết: Dựa trên kết quả quan sát được để đặt ra vấn đề cần nghiên cứu.

Thiết kế và tiến hành thí nghiệm: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm nhằm chứng minh cho giả thuyết về vấn đề nghiên cứu được đề ra.

Điều tra, khảo sát thực địa hay các thí nghiệm: Điều tra, khảo sát thực địa hay các thí nghiệm nhằm thu thập thêm các thông tin, số liệu từ nhiều người (thái độ, ý kiến, kinh nghiệm,…) về vấn đề cần nghiên cứu. Từ đó, có kết luận chấp nhận hay từ bỏ giả thuyết: nếu không chấp nhận giả thuyết thì quay lại bước xây dựng giả thuyết, nếu chấp nhận thì tiến đến làm báo cáo kết quả nghiên cứu.

Làm báo cáo kết quả nghiên cứu: Làm báo cáo kết quả nghiên cứu nhằm công bố kết quả nghiên cứu. Trong báo cáo cần nêu được: lí do chọn đề tài, mục đích, giả thuyết, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu, kết quả nghiên cứu, kết luận và kiến nghị.

II. Tin sinh học

- Khái niệm: Là một ngành khoa học tìm kiếm, phát hiện và mô phỏng quy luật vận động của thế giới sống trên cơ sở phân tích nguồn dữ liệu sinh học thông qua các công cụ quản lí, xử lí dữ liệu trên máy tính và mạng internet.

Ứng dụng:

• Dò tìm và phát hiện đột biến gây ra các bệnh di truyền từ đó phát hiện để điều trị sớm.
• So sánh hệ gene hay DNA, trình tự của protein nhằm xác định quan hệ huyết thống, truy tìm thủ phạm, xác định quan hệ họ hàng giữa các loài.
• Xây dựng ngân hàng gene giúp lưu trữ cơ sở dữ liệu trình tự gene để tìm kiếm những gene quy định các tính trạng mong muốn.

- Một số ngân hàng dữ liệu phổ biến hỗ trợ cho việc học tập và nghiên cứu: GenBank, EMBL (European Molecular Bioinformatic Laboratory),...