Научный метод

В учебнике по биологии мы можем встретить следующее предложение: "Информация о структуре организма хранится в генах" – это пример научного факта.Научные факты в учебниках по биологии, физике, химии и другим естественным наукам появились в результате сложной, высококвалифицированной и подчас дорогостоящей работы множества людей, которые профессионально занимаются изучением природы - наукой. Ученые стремятся не только открывать новое, но и делиться своими знаниями с коллегами и учениками.Наука - способ познания природы с помощью научного метода, который отличает науку от других способов познания, таких как искусство или религия.Научный метод - это система шагов, которым следуют ученые, чтобы разработать точное, проверенное и последовательное представление о мире. Научный метод помогает минимизировать влияние культурных и личных предубеждений исследователя.

Научный метод используют не только ученые, но и любопытные всезнайки в качестве ключа, дающего ответа на любые вопросы:1. Наблюдай за явлениями в природе и узнавай новые научные факты из учебников:2. Задайся вопросом :

Гипотеза  - не доказанное научное предположение, которое может объяснить наблюдаемое явление

Эксперимент - это исследование, проводимое в специально заданных условиях.Для проверки Гипотезы 3 спланируем эксперимент следующим образом:

Результатом эксперимента является набор данных, на основе которого ученый стремится сделать выводы. Основная цель эксперимента заключается в определении наличия или отсутствия связи между зависимой и независимой переменнымиЗа отправную точку ученые берут утверждение, что никакой связи нет – это нулевая гипотеза.Нулевая гипотеза – принимаемое по умолчанию предположение о том, что не существует связи между двумя наблюдаемыми событиями.Посмотрев на данные мы пришли к выводу что значения в контрольной и опытной группе значительно различаются на диаграмме 1 и приблизительно одинаковы на диаграмме 2. Но как можно прийти к такому выводу объективно, а не субъективно? Ученые используют специальные статистические вычисления для точного математического сравнения данныхПри интерпретации графиков необходимо ограничивать свои выводы теми данными, которые представлены на графике. Не делайте выводы на основе информации, которую график не предоставляет!

Научные исследования публикуются в научных журналах, таких как "Science" или "Nature". Перед публикацией исследования оно проходит проверку со стороны экспертов в соответствующей области. Некоторые статьи могут быть отклонены рецензентами, если они считают, что в плане эксперимента или способе его проведения есть некие сомнения. Отклонение статей является важным этапом в научном процессе, так как заставляет исследователей более тщательно обдумывать свои гипотезы и планы экспериментов. Ученые также организуют конференции, где специалисты из различных областей могут делиться своими идеями. Процесс общения и обсуждения идей занимает центральное место в науке.

Научная теория - это совокупность проверенных гипотез, объясняющих наблюдаемые факты и предсказывающих новые явления.Научная теория основана на обширных исследованиях, наблюдениях и экспериментах, и является основой для развития научного знания• Пример научной теории в биологии - теория эволюции. Теория эволюции представляет объединение множества научных фактов и доказательств, которые указывают на то, что все современные живые организмы прошли и продолжают проходить естественный отбор. Теория эволюции объясняет происхождение и разнообразие жизни на Земле.• Другая клеточная теория основана на том, что все живые существа состоят из клеток (одной или многих).• В химии, теория атомов и молекул объясняет химические реакции и структуру веществ.Конечная цель науки — понять окружающий нас мир при помощи научных теорий.

Модель – это упрощенное изображение реального объекта. Модели помогают понять общие закономерности.Например, Модель 1 больше похожа на настоящую ДНК. В этой модели каждый атом показан отдельным шариком. Модель 2 менее точная, но также передаёт “основную мысль” молекулы ДНК. Компьютерное моделирование также часто используется биологами.   В биологии широко применяются модельные организмы. Это организмы, которые: быстро размножаются, производят большое число потомков, они небольшие в размерах и не требуют особого ухода за собой. Открытые при изучении модельных организмов закономерности, как правило, присущи и другим более или менее похожим организмам, в том числе и человеку.

Кишечная палочка(Escherichia coli ) Резухови́дка Та́ля (Arabidopsis thaliana) Сахаромицетовые дрожжи(Saccharomyces cerevisiae) Дрозофила фруктовая(Drosophila melanogaster) Домова́я мышь (Mus musculus)

Пример клинического исследованияКлиническое исследование проводят с целью оценки эффективности и безопасности нового лекарства. Предположим, исследователи хотят определить, какой из двух антибиотиков лучше всего подходит для лечения язвы.1. Все испытуемые различаются по полу, весу, перенесенным заболеваниям и тяжести болезни. Поэтому исследователи случайным образом делят добровольцев на три группы – все различия будут равномерно распределены между группами. Чем большее количество добровольцев примет участие а исследовании, тем больше шансов снизить влияние внешних переменных.2. В эксперименте исследователи делят людей на три группы:•контрольная группа: пациентов  с язвами не лечат ни одним из антибиотиков.•опытная группа 1: пациентов с язвами лечат антибиотиком А•опытная группа 2: пациентов с язвами лечат антибиотиком В.Если контрольная группа покажет те же результаты, что и одна из опытных групп, исследователи могут заключить, что антибиотик в этой опытной группе неэффективен, поскольку он не показывает результата, существенно отличающегося от результата контрольной группы.3. Через 2 недели приема лекарства (или плацебо) врачи исследуют слизистую оболочку желудка и кишечника каждого пациента при помощи эндоскопии, чтобы определить, сохранились ли язвы.  Так, если у 20 человек из 100 все еще сохранились язвы, то эффективность лекарства составляет 80%.

Важной переменной в исследованиях на людях является психологический аспект проведения лечения. Если вы дадите кому-то таблетку и скажете, что она поможет облегчить какую-то проблему, существует большая вероятность того, что таблетка окажет именно такой эффект, даже если она содержит только сахар. Это хорошо задокументированное явление, известное как эффект плацебо. Аналогичным образом, если вы предупредите людей о том, что препарат, который они принимают, может иметь специфические побочные эффекты, эти люди могут сообщить о большей частоте побочных эффектов, даже если они получают препарат без активных компонентов. Это явление называется эффектом ноцебо. Эффекты плацебо и ноцебо показывают способность нашего разума влиять на физиологическое функционирование нашего тела.При проведении экспериментов на людях ученые стремятся контролировать эффекты плацебо и ноцебо. Сложным препятствием в этом может стать то, что ожидания медицинского персонала относительно препарата могут оказывать влияние на итоговые измерения. Чтобы избежать этого, исследователи часто используют двойное ослепление, когда ни пациент, ни врач не знают, получает ли пациент лечение или плацебо. Фазы клинического исследования