Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
В результате наблюдений получают так называемый «сырой материал», на основе которого формулируется гипотеза (рис. П.2.1). Гипотеза — это основанное на наблюдениях предположение, с помощью которого можно дать убедительное объяснение наблюдаемых явлений. Эйнштейн подчеркивал, что гипотеза выполняет две функции:
1) она должна объяснять все наблюдаемые явления, относящиеся к данной проблеме;
2) она должна вести к предсказанию новых знаний. Новые наблюдения (факты, данные), подтверждающие гипотезу, будут способствовать ее упрочению, тогда как наблюдения, противоречащие гипотезе, должны привести к ее изменению или даже к отказу от нее.
Для того чтобы оценить обоснованность гипотезы, необходимо запланировать серию экспериментов с
целью получения новых результатов, подтверждающих или противоречащих гипотезе. В большинстве гипотез обсуждается ряд факторов, которые могли бы повлиять на результаты научных наблюдений; эти факторы называются переменными. Гипотезы можно объективно проверить в серии экспериментов, в ходе которых поочередно исключается по одной из предполагаемых переменных, влияющих на результаты научных наблюдений. О такой серии экспериментов говорят, что она проводится в контролируемых условиях. Иными словами, в каждом конкретном случае проверяется влияние только одной переменной.
Наиболее удачная гипотеза становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.
Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости (вероятности). Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся от нее отклонения регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона.
По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться. Научные знания по своей природе динамичны и рождаются в процессе полемики, а достоверность научных методов постоянно подвергается сомнению.
П.2.2. Работа в лаборатории и
протоколирование эксперимента
Прежде чем начать любое экспериментальное исследование, необходимо ясно представить себе цель эксперимента. Цель может состоять в проверке гипотезы, такой, например, как: «Для прорастания семян необходимо наличие воды, кислорода и оптимальной температуры», или в проведении более широкого исследования: например: «Как влияет свет на поведение мокрицы?». В обоих случаях план эксперимента необходимо составить таким образом, чтобы он был выполним, а полученные данные были достоверны и могли успешно использоваться для получения тех или иных выводов.
Описание эксперимента необходимо проводить в строгой логической последовательности.
1. Название. В названии должна быть ясно сформулирована суть исследуемой проблемы. Например: «Эксперимент по изучению влияния pH на активность фермента». В названии необходимо развернуто сформулировать замысел, который конкретизируется при изложении гипотезы или цели.
2. Гипотеза или цель. Это изложение проблемы или постановка вопроса. Оно может включать перечисление исследуемых переменных и предсказание возможных результатов исследования. Например: «Изучить влияние растворов с pH от 2 до 10 на скорость переваривания белка альбумина
БОТАНИКА
ферментом пепсином и определить оптимум pH для этой реакции».
3. Методика или процедура. Это перечень действий, производимых во время выполнения эксперимента. Он должен быть кратким, точным и приводиться в том же порядке, в котором установлены приборы и производятся действия во время эксперимента. Метод нужно описывать в прошедшем времени и не от первого лица. Пользуясь этим описанием, другие исследователи должны быть в состоянии повторить эксперимент.
4. Результаты и наблюдения. Они могут быть качественными или количественными и должны быть представлены как можно яснее в соответствующей форме или формах. Например, в виде словесного описания, таблиц с данными, графиков, гистограмм, карт, диаграмм распределения и т. д. Если при повторных измерениях одной переменной получено несколько числовых значений, то необходимо подсчитать и записать среднее значение этой переменной.
5. Обсуждение. Оно должно быть кратким и проводиться в форме ответов на возможные сформулированные в гипотезе вопросы или же в форме подтверждения цели. Обсуждение не должно быть словесным повторением результатов. В нем нужно попытаться связать теоретические знания об исследуемых переменных с полученными результатами.
Заключение можно делать в том случае, если было получено убедительное подтверждение исходной идеи. Например, в качестве заключения на приведенную в п. 2 тему исследования можно привести следующее утверждение: «Между величиной pH и активностью фермента существует определенная зависимость, оптимальное значение pH равно х». Обсуждение результатов этого же эксперимента должно включать такие теоретические вопросы, как природа реакции и возможные химические и физические аспекты влияния pH на трехмерную структуру молекул фермента.
