1.1: Наука біології

Навички для розвитку

• Визначте спільні характеристики природничих наук
• Узагальнити кроки наукового методу
• Порівняйте індуктивні міркування з дедуктивними міркуваннями
• Охарактеризуйте цілі фундаментальної науки і прикладної науки

(а)

(б)

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Раніше називалися синьо-зеленими водоростями, ці (а) ціанобактерії, показані тут при 300-кратному збільшенні під світловим мікроскопом, є одними з найдавніших форм життя Землі. Ці (б) строматоліти вздовж берегів озера Фетіда в Західній Австралії є стародавніми структурами, утвореними нашаруванням ціанобактерій на мілководді. (кредит a: модифікація роботи НАСА; кредит b: модифікація роботи Рут Еллісон; дані шкали від Метта Рассела)

Що таке біологія? Говорячи простою мовою, біологія - це вивчення живих організмів та їх взаємодії один з одним та їх середовищами. Це дуже широке визначення, оскільки сфера біології величезна. Біологи можуть вивчати що завгодно - від мікроскопічного або субмікроскопічного погляду клітини до екосистем і всієї живої планети (рис.\(\PageIndex{1}\)). Слухаючи щоденні новини, ви швидко зрозумієте, скільки аспектів біології обговорюється щодня. Наприклад, останні теми новин включають спалахи кишкової палички (рис.\(\PageIndex{2}\)) у шпинаті та зараженні сальмонелою арахісовим маслом. Інші суб'єкти включають зусилля, спрямовані на пошук ліків від СНІДу, хвороби Альцгеймера та раку. У глобальному масштабі багато дослідників прагнуть знайти способи захисту планети, вирішити екологічні проблеми та зменшити наслідки зміни клімату. Всі ці різноманітні починання пов'язані з різними аспектами дисципліни біології.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Бактерії Escherichia coli (E. coli), помічені на цій скануючій електронній мікрофотографії, є нормальними мешканцями наших травних трактів, які допомагають засвоєнню вітаміну К та інших поживних речовин. Однак вірулентні штами іноді є причиною спалахів захворювань. (кредит: Ерік Ербе, цифрове розфарбовування Крістофера Пулі, обидва USDA, ARS, EMU)

Процес науки

Біологія - це наука, але що ж таке наука? Чим ділиться вивчення біології з іншими науковими дисциплінами? Науку (від латинського scientia, що означає «знання») можна визначити як знання, що охоплюють загальні істини або дію загальних законів, особливо коли вони отримані та перевірені науковим методом. З цього визначення стає зрозуміло, що застосування наукового методу відіграє головну роль в науці. Науковий метод - це метод дослідження з визначеними кроками, які включають експерименти і ретельне спостереження.

Етапи наукового методу будуть детально розглянуті пізніше, але одним з найважливіших аспектів цього методу є перевірка гіпотез за допомогою повторюваних експериментів. Гіпотеза - це запропоноване пояснення події, яке можна перевірити. Хоча використання наукового методу притаманне науці, він недостатній у визначенні того, що таке наука. Це пов'язано з тим, що відносно легко застосувати науковий метод до таких дисциплін, як фізика та хімія, але коли справа доходить до таких дисциплін, як археологія, психологія та геологія, науковий метод стає менш застосовним, оскільки повторювати експерименти стає важче.

Однак ці напрямки дослідження все ще є науками. Розглянемо археологію - хоча не можна проводити повторювані експерименти, гіпотези все одно можуть бути підтримані. Наприклад, археолог може припустити, що стародавня культура існувала на основі пошуку кераміки. Можуть бути зроблені подальші гіпотези щодо різних характеристик цієї культури, і ці гіпотези можуть бути визнані правильними або помилковими через постійну підтримку або протиріччя з боку інших висновків. Гіпотеза може стати перевіреною теорією. Теорія - це перевірене і підтверджене пояснення спостережень або явищ. Науку можна краще визначити як галузі дослідження, які намагаються осягнути природу Всесвіту.

Природничі науки

Що б ви очікували побачити в музеї природничих наук? Жаби? Рослини? Скелети динозаврів? Експонати про те, як функціонує мозок? Планетарій? Самоцвіти і мінерали? Або, може, все вищесказане? Наука включає в себе такі різноманітні галузі, як астрономія, біологія, інформатика, геологія, логіка, фізика, хімія, математика (рис.\(\PageIndex{3}\)). Однак ті галузі науки, пов'язані з фізичним світом та його явищами та процесами, вважаються природничими науками. Таким чином, музей природничих наук може містити будь-який з перерахованих вище предметів.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Різноманітність наукових сфер включає астрономію, біологію, інформатику, геологію, логіку, фізику, хімію, математику та багато інших областей. (Кредит: «Редактор зображень» /Flickr)

Немає повної згоди, коли мова йде про визначення того, що включають природничі науки, однак. Для деяких експертів природничі науки - це астрономія, біологія, хімія, наука про Землю та фізика. Інші вчені вирішили розділити природничі науки на науки про життя, які вивчають живі істоти і включають біологію, і фізичні науки, які вивчають неживу речовину і включають астрономію, геологію, фізику та хімію. Деякі дисципліни, такі як біофізика та біохімія, спираються як на життя, так і на фізичних науках і є міждисциплінарними. Природничі науки іноді називають «жорсткою наукою», оскільки вони покладаються на використання кількісних даних; соціальні науки, які вивчають суспільство та поведінку людини, частіше використовують якісні оцінки для управління дослідженнями та висновками.

Не дивно, що природознавство біології має безліч галузей або піддисциплін. Клітинні біологи вивчають структуру і функції клітин, а біологи, які вивчають анатомію, досліджують будову всього організму. Ті біологи, які вивчають фізіологію, проте зосереджуються на внутрішньому функціонуванні організму. Деякі області біології зосереджені тільки на окремих видах живих істот. Наприклад, ботаніки досліджують рослини, в той час як зоологи спеціалізуються на тварині.

Наукові міркування

Одне спільне для всіх форм науки: кінцева мета «пізнати». Цікавість і розслідування є рушійними силами розвитку науки. Вчені прагнуть зрозуміти світ і спосіб його функціонування. Для цього вони використовують два методи логічного мислення: індуктивне міркування і дедуктивне міркування.

Індуктивні міркування - це форма логічного мислення, яка використовує пов'язані спостереження, щоб прийти до загального висновку. Цей тип міркувань поширений в описовій науці. Вчений з життя, такий як біолог, робить спостереження і записує їх. Ці дані можуть бути якісними або кількісними, а необроблені дані можуть бути доповнені кресленнями, картинками, фотографіями або відео. З багатьох спостережень вчений може зробити висновок (індукції) на основі доказів. Індуктивне міркування передбачає формулювання узагальнень, виведених з ретельного спостереження та аналізу великої кількості даних. Дослідження мозку дають приклад. У цьому типі досліджень багато живих мізків спостерігаються, коли люди займаються певною діяльністю, наприклад переглядом зображень їжі. Потім передбачається, що частина мозку, яка «загоряється» під час цієї діяльності, є частиною, яка контролює реакцію на обраний подразник, в даному випадку зображення їжі. «Освітлення» різних ділянок мозку викликано надмірним поглинанням радіоактивних похідних цукру активними ділянками мозку. Отримане в результаті підвищення радіоактивності спостерігається сканером. Потім дослідники можуть стимулювати цю частину мозку, щоб побачити, чи призводять подібні відповіді.

Дедуктивні міркування або дедукція - це тип логіки, що використовується в науці, заснованій на гіпотезах. У дедуктивному розумі модель мислення рухається в протилежному напрямку порівняно з індуктивними міркуваннями. Дедуктивні міркування - це форма логічного мислення, яка використовує загальний принцип або закон для прогнозування конкретних результатів. З цих загальних принципів вчений може екстраполювати та передбачити конкретні результати, які будуть дійсними до тих пір, поки загальні принципи дійсні. Дослідження зміни клімату можуть проілюструвати цей тип міркувань. Наприклад, вчені можуть передбачити, що якщо клімат стане теплішим в конкретному регіоні, то розподіл рослин і тварин повинен змінитися. Ці прогнози були зроблені і перевірені, і було знайдено багато таких змін, таких як модифікація орних площ для сільського господарства, зі зміною на основі середніх температур.

Обидва типи логічного мислення пов'язані з двома основними шляхами наукового вивчення: описовою наукою та наукою, заснованою на гіпотезах. Описова (або відкриття) наука, яка зазвичай є індуктивною, спрямована на спостереження, дослідження та виявлення, тоді як наука, заснована на гіпотезах, яка зазвичай є дедуктивною, починається з конкретного питання чи проблеми та потенційної відповіді чи рішення, яке можна перевірити. Кордон між цими двома формами навчання часто розмивається, і більшість наукових починань поєднують обидва підходи. Нечітка межа стає очевидною, коли думаєте про те, наскільки легко спостереження може призвести до конкретних питань. Наприклад, джентльмен у 1940-х роках зауважив, що насіння задирок, які прилипли до його одягу та шерсті його собаки, мали крихітну структуру гачка. При найближчому огляді він виявив, що пристрій захоплення задирок надійніше блискавки. Зрештою, він розробив компанію і виготовив застібку-петлю, широко відому сьогодні як липучка. Описова наука та наука, заснована на гіпотезах, знаходяться в безперервному діалозі.

Науковий метод

Біологи вивчають живий світ, ставлячи питання про нього і шукаючи науково обґрунтовані відповіді. Цей підхід є загальним і для інших наук, і його часто називають науковим методом. Науковий метод використовувався ще в давнину, але вперше його задокументував англійський сер Френсіс Бекон (1561—1626) (рис.\(\PageIndex{4}\)), який створив індуктивні методи для наукового дослідження. Науковий метод не використовується виключно біологами, але може бути застосований практично до всіх галузей дослідження як логічний, раціональний метод вирішення проблем.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Сер Френсіс Бекон (1561—1626) приписується тим, що першим визначив науковий метод. (кредит: Пол ван Сомер)

Науковий процес зазвичай починається з спостереження (часто проблема, яку потрібно вирішити), що призводить до питання. Давайте подумаємо про просту задачу, яка починається з спостереження і застосуємо науковий метод для вирішення проблеми. Одного понеділка вранці студент приходить на заняття і швидко виявляє, що в класі занадто тепло. Це спостереження, яке також описує проблему: в класі занадто тепло. Тоді студент задається питанням: «Чому в класі так тепло?»

Пропонуючи гіпотезу

Нагадаємо, що гіпотеза - це запропоноване пояснення, яке можна перевірити. Для вирішення проблеми може бути запропоновано кілька гіпотез. Наприклад, одна гіпотеза може бути: «Класна кімната тепла, тому що ніхто не вмикав кондиціонер». Але можуть бути й інші відповіді на питання, а тому можуть бути запропоновані інші гіпотези. Друга гіпотеза може бути: «Клас теплий, тому що є відключення електроенергії, і тому кондиціонер не працює».

Після того, як гіпотеза була обрана, учень може зробити прогноз. Передбачення схоже на гіпотезу, але зазвичай має формат «Якщо. то.». Наприклад, передбачення першої гіпотези може бути таким: «Якщо учень ввімкне кондиціонер, то в класі більше не буде занадто тепло».

Тестування гіпотези

Дійсна гіпотеза повинна бути перевірена. Він також повинен бути фальсифікованим, а це означає, що це може бути спростовано експериментальними результатами. Важливо, що наука не претендує на те, що «доводить» що-небудь, тому що наукові розуміння завжди підлягають модифікації з подальшою інформацією. Цей крок - відкритість до спростування ідей - це те, що відрізняє науки від ненаук. Присутність надприродного, наприклад, не є ні випробуваним, ні фальсифікованим. Щоб перевірити гіпотезу, дослідник проведе один або кілька експериментів, покликаних усунути одну або кілька гіпотез. Кожен експеримент матиме одну або кілька змінних і один або кілька елементів управління. Змінна - це будь-яка частина експерименту, яка може змінюватися або змінюватися під час експерименту. Контрольна група містить кожну ознаку експериментальної групи, за винятком того, що їй не дається маніпуляція, про яку висунуто гіпотезу. Тому, якщо результати експериментальної групи відрізняються від контрольної групи, різниця повинна бути обумовлена гіпотезованим маніпуляцією, а не якимось зовнішнім фактором. Шукайте змінні та елементи керування в наступних прикладах. Щоб перевірити першу гіпотезу, студент дізнається, чи включений кондиціонер. Якщо кондиціонер включений, але не працює, повинна бути інша причина, і цю гіпотезу слід відкинути. Щоб перевірити другу гіпотезу, студент міг перевірити, чи функціонують вогні в класі. Якщо так, то немає відключення живлення, і цю гіпотезу слід відхилити. Кожна гіпотеза повинна бути перевірена шляхом проведення відповідних експериментів. Майте на увазі, що відмова від однієї гіпотези не визначає, чи можуть бути прийняті інші гіпотези; це просто усуває одну гіпотезу, яка не є дійсною (рис.\(\PageIndex{5}\)). Використовуючи науковий метод, відкидаються гіпотези, які суперечать експериментальним даними.

Хоча цей приклад «теплого класу» заснований на результатах спостережень, інші гіпотези та експерименти можуть мати чіткіший контроль. Наприклад, студент може відвідувати заняття в понеділок і зрозуміти, що їй було важко зосередитися на лекції. Одне спостереження для пояснення цього явища може бути: «Коли я снідаю перед заняттям, я краще можу звернути увагу». Потім студент міг розробити експеримент з контролем, щоб перевірити цю гіпотезу.

У науці, заснованій на гіпотезах, конкретні результати прогнозуються із загальної передумови. Такий вид міркувань називається дедуктивним міркуванням: відрахування йде від загального до конкретного. Але можливий і зворотний процес: іноді вчені приходять до загального висновку з ряду конкретних спостережень. Цей тип міркувань називається індуктивним міркуванням, і він переходить від конкретного до загального. Індуктивні та дедуктивні міркування часто використовуються в тандемі для просування наукових знань (рис.\(\PageIndex{6}\)).

Мистецтво З'єднання

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Науковий метод складається з ряду чітко визначених кроків. Якщо гіпотеза не підкріплена експериментальними даними, може бути запропонована нова гіпотеза.

У наведеному нижче прикладі для вирішення повсякденної проблеми використовується науковий метод. Замовити науковий метод кроків (нумерованих елементів) з процесом розв'язання повсякденної задачі (літерні елементи). Виходячи з результатів експерименту, чи правильна гіпотеза? Якщо це неправильно, запропонуйте деякі альтернативні гіпотези.

1. Спостереження
2. Питання
3. Гіпотеза (відповідь)
4. передбачення
5. Експеримент
6. Результат

1. З електричною розеткою щось не так.
2. Якщо щось не так з розеткою, моя кавоварка також не працюватиме при підключенні до неї.
3. Мій тостер не тостить мій хліб.
4. Підключаю кавоварку в розетку.
5. Моя кавоварка працює.
6. Чому мій тостер не працює?

Мистецтво З'єднання

Малюнок\(\PageIndex{6}\): Вчені використовують два типи міркувань, індуктивні та дедуктивні міркування, для просування наукових знань. Як і в цьому прикладі, висновок з індуктивних міркувань часто може стати передумовою для індуктивних міркувань.

Вирішіть, чи є кожне з наступних прикладів індуктивних або дедуктивних міркувань.

1. Всі літаючі птахи і комахи мають крила. Птахи та комахи махають крилами, коли вони рухаються по повітрю. Тому крила дозволяють політ.
2. Комахи зазвичай переживають м'які зими краще, ніж суворі. Тому комахи-шкідники стануть більш проблематичними, якщо глобальні температури зростуть.
3. Хромосоми, носії ДНК, розділяються на дочірні клітини під час поділу клітин. Тому ДНК є генетичним матеріалом.
4. Тварини, такі різноманітні, як люди, комахи та вовки, демонструють соціальну поведінку. Тому соціальна поведінка повинна мати еволюційну перевагу.

Науковий метод може здатися занадто жорстким і структурованим. Важливо мати на увазі, що, хоча вчені часто дотримуються цієї послідовності, існує гнучкість. Іноді експеримент призводить до висновків, які сприяють зміні підходу; часто експеримент приносить абсолютно нові наукові питання в головоломку. Багато разів наука не працює лінійно; натомість вчені постійно роблять висновки і роблять узагальнення, знаходячи закономірності в міру їх дослідження. Наукове міркування є більш складним, ніж підказує сам науковий метод. Зверніть увагу, також, що науковий метод може бути застосований для вирішення проблем, які не обов'язково мають науковий характер.

Два типи науки: фундаментальні науки та прикладні науки

Наукове співтовариство останні кілька десятиліть веде дискусії про цінність різних видів науки. Чи цінно займатися наукою заради простого отримання знань, чи наукові знання варті лише в тому випадку, якщо ми можемо застосувати їх для вирішення конкретної проблеми або покращення нашого життя? Це питання зосереджується на відмінностях між двома видами науки: фундаментальною наукою та прикладною наукою.

Фундаментальна наука або «чиста» наука прагне розширити знання незалежно від короткострокового застосування цих знань. Він не орієнтований на розробку продукту чи послуги, що мають безпосередню публічну чи комерційну цінність. Безпосередньою метою фундаментальної науки є знання заради знань, хоча це не означає, що, врешті-решт, це може не призвести до практичного застосування.

На відміну від цього, прикладна наука або «технологія» має на меті використовувати науку для вирішення реальних проблем, даючи можливість, наприклад, підвищити врожайність сільськогосподарських культур, знайти ліки від конкретного захворювання або врятувати тварин, яким загрожує стихійне лихо (рис.\(\PageIndex{7}\)). У прикладній науці проблема зазвичай визначається для дослідника.

Малюнок\(\PageIndex{7}\): Після урагану Айк вдарив узбережжя Перської затоки в 2008 році Служба риби та дикої природи США врятувала цього коричневого пелікана. Завдяки прикладній науці вчені знали, як реабілітувати птицю. (Кредит: FEMA)

Деякі люди можуть сприймати прикладну науку як «корисну», а фундаментальну науку як «марну». Питання, яке ці люди можуть поставити вченому, який виступає за придбання знань, буде: «Навіщо?» Однак уважний погляд на історію науки показує, що базові знання призвели до багатьох чудових застосувань, що мають велику цінність. Багато вчених вважають, що перед розробкою програми необхідне базове розуміння науки; тому прикладна наука спирається на результати, отримані за допомогою фундаментальної науки. Інші вчені вважають, що настав час перейти від фундаментальної науки і замість цього знайти рішення актуальних проблем. Обидва підходи дійсні. Це правда, що є проблеми, які вимагають негайної уваги; однак, мало рішень було б знайдено без допомоги широкого фундаменту знань, породженого фундаментальною наукою.

Один із прикладів того, як фундаментальна та прикладна наука може працювати разом для вирішення практичних проблем, стався після відкриття структури ДНК, призвів до розуміння молекулярних механізмів, що регулюють реплікацію ДНК. Нитки ДНК, унікальні у кожної людини, знаходяться в наших клітині, де вони дають необхідні для життя інструкції. Під час реплікації ДНК робить нові копії себе, незадовго до того, як клітина розділиться. Розуміння механізмів реплікації ДНК дозволило вченим розробити лабораторні методи, які зараз використовуються для виявлення генетичних захворювань, визначення осіб, які перебували на місці злочину, та визначення батьківства. Без фундаментальної науки навряд чи існувала б прикладна наука.

Іншим прикладом зв'язку між фундаментальними та прикладними дослідженнями є проект «Геном людини», дослідження, в якому кожна людська хромосома була проаналізована та відображена для визначення точної послідовності субодиниць ДНК та точного розташування кожного гена. (Ген є основною одиницею спадковості; повна колекція генів індивіда - це його геном.) Інші менш складні організми також були вивчені в рамках цього проекту, щоб краще зрозуміти хромосом людини. Проект «Геном людини» (Рисунок\(\PageIndex{8}\)) спирався на фундаментальні дослідження, проведені з простими організмами, а згодом і з геномом людини. Важливою кінцевою метою врешті-решт стало використання даних для прикладних досліджень, пошуку ліків та ранніх діагнозів генетично пов'язаних захворювань.

Малюнок\(\PageIndex{8}\): Проект «Геном людини» був 13-річним спільним зусиллям серед дослідників, що працюють у кількох різних галузях науки. Проект, який секвенував весь геном людини, був завершений в 2003 році. (кредит: Програми геному Міністерства енергетики США (http://genomics.energy.gov))

Хоча дослідницькі зусилля як в фундаментальній науці, так і в прикладній науці, як правило, ретельно плануються, важливо відзначити, що деякі відкриття зроблені serendipity, тобто за допомогою щасливої випадковості або щасливого сюрпризу. Пеніцилін був виявлений, коли біолог Олександр Флемінг випадково залишив чашку Петрі бактерій стафілокока відкритою. На блюді виросла небажана цвіль, вбиваючи бактерії. Цвіль виявилася Penicillium, і був відкритий новий антибіотик. Навіть у високоорганізованому світі науки удача - у поєднанні з спостережливим, цікавим розумом - може призвести до несподіваних проривів.

Звітна наукова робота

Незалежно від того, чи є наукові дослідження фундаментальною наукою чи прикладною наукою, вчені повинні поділитися своїми висновками, щоб інші дослідники могли розширити та розвивати свої відкриття. Співпраця з іншими вченими - при плануванні, проведенні та аналізі результатів - все це важливо для наукових досліджень. З цієї причини важливими аспектами роботи вченого є спілкування з однолітками та поширення результатів серед однолітків. Вчені можуть ділитися результатами, представивши їх на науковій зустрічі або конференції, але такий підхід може охопити лише тих, хто присутній. Натомість більшість вчених представляють свої результати в рецензованих рукописах, які публікуються в наукових журналах. Рецензовані рукописи - це наукові праці, які рецензуються колегами вченого або колегами. Ці колеги - кваліфіковані особи, часто фахівці в одній і тій же області досліджень, які судять про те, чи підходить робота вченого для публікації. Процес рецензування допомагає гарантувати, що дослідження, описані в науковій роботі або грантовій пропозиції, є оригінальними, значущими, логічними та ґрунтовними. Грантові пропозиції, які є запитами на фінансування досліджень, також підлягають експертній оцінці. Вчені публікують свою роботу, щоб інші вчені могли відтворювати свої експерименти в подібних або різних умовах, щоб розширити результати. Експериментальні результати повинні відповідати висновкам інших вчених.

Наукова робота сильно відрізняється від творчого письма. Хоча творчість потрібна для розробки експериментів, є фіксовані рекомендації, коли справа доходить до представлення наукових результатів. По-перше, наукове письмо повинно бути коротким, стислим і точним. Наукова робота повинна бути стислою, але досить детальною, щоб дозволити одноліткам відтворювати експерименти.

Наукова стаття складається з декількох окремих розділів: вступ, матеріали та методи, результати та обговорення. Цю структуру іноді називають форматом «IMraD». Зазвичай на початку статті є розділи підтвердження та посилання, а також анотація (стислий зміст). Можуть бути додаткові розділи залежно від типу статті та журналу, де вона буде опублікована; наприклад, деякі рецензійні статті потребують окреслення.

Вступ починається з короткої, але широкої довідкової інформації про те, що відомо в цій галузі. Хороший вступ також дає обґрунтування роботи; він виправдовує проведену роботу, а також коротко згадує кінець статті, де буде представлено гіпотезу чи дослідницьке питання, що керує дослідженням. Вступ стосується опублікованої наукової роботи інших і тому вимагає цитувань відповідно до стилю журналу. Використання твору або ідей інших людей без належного цитування вважається плагіатом.

Розділ матеріалів і методів включає повний і точний опис використовуваних речовин, а також метод і методи, які використовуються дослідниками для збору даних. Опис повинен бути досить ретельним, щоб дозволити іншому досліднику повторити експеримент і отримати аналогічні результати, але це не обов'язково повинно бути багатослівним. Цей розділ також буде містити інформацію про те, як проводилися вимірювання та які типи розрахунків та статистичного аналізу використовувались для вивчення необроблених даних. Хоча розділ матеріалів і методів дає точний опис експериментів, він не обговорює їх.

У деяких журналах потрібен розділ результатів, за яким слідує розділ обговорення, але частіше поєднувати обидва. Якщо журнал не допускає поєднання обох розділів, розділ результатів просто оповідає висновки без подальшого тлумачення. Результати представлені за допомогою таблиць або графіків, але дублююча інформація не повинна бути представлена. У розділі обговорення дослідник інтерпретує результати, опише, як змінні можуть бути пов'язані, і спробує пояснити спостереження. Незамінним є проведення великого пошуку літератури, щоб поставити результати в контекст раніше опублікованих наукових досліджень. Тому належні цитати також включені в цей розділ.

Нарешті, розділ висновків узагальнює важливість експериментальних висновків. Хоча наукова робота майже напевно відповіла на одне або кілька наукових питань, які були заявлені, будь-яке хороше дослідження повинно призвести до більшої кількості питань. Тому добре зроблена наукова робота залишає двері відкритими для дослідника та інших, щоб продовжувати та розширювати висновки.

Оглядові статті не відповідають формату IMRAD, оскільки вони не містять оригінальних наукових висновків або первинної літератури; натомість вони узагальнюють та коментують висновки, які були опубліковані як первинна література, і зазвичай містять великі довідкові розділи.

Резюме

Біологія - це наука, яка вивчає живі організми та їх взаємодію один з одним та їх середовищем. Наука намагається описати і зрозуміти природу Всесвіту цілком або частково раціональними засобами. Наука має багато галузей; ті галузі, пов'язані з фізичним світом та його явищами, вважаються природничими науками.

Наука може бути базовою або прикладною. Основною метою фундаментальної науки є розширення знань без будь-яких очікувань на короткострокове практичне застосування цих знань. Першочерговим завданням прикладних досліджень, однак, є вирішення практичних завдань.

У науці використовуються два типи логічних міркувань. Індуктивне міркування використовує конкретні результати для отримання загальнонаукових принципів. Дедуктивні міркування - це форма логічного мислення, яка прогнозує результати шляхом застосування загальних принципів. Спільною ниткою у наукових дослідженнях є використання наукового методу, поетапного процесу, який складається з спостережень, визначення проблеми, постановки гіпотез, перевірки цих гіпотез та прийняття одного або декількох висновків. Тестування використовує належний контроль. Свої результати науковці представляють в рецензованих наукових працях, опублікованих у наукових журналах. Науково-дослідна робота складається з декількох чітко визначених розділів: вступ, матеріали та методи, результати та, нарешті, підсумкова дискусія. Рецензійні статті підсумовують дослідження, проведені в певній галузі протягом певного періоду часу.

Мистецькі зв'язки

Малюнок\(\PageIndex{5}\): У наведеному нижче прикладі науковий метод використовується для вирішення повсякденної проблеми. Замовити науковий метод кроків (нумерованих елементів) з процесом розв'язання повсякденної задачі (літерні елементи). Виходячи з результатів експерименту, чи правильна гіпотеза? Якщо це неправильно, запропонуйте деякі альтернативні гіпотези.

1. Спостереження
2. Питання
3. Гіпотеза (відповідь)
4. передбачення
5. Експеримент
6. Результат

1. З електричною розеткою щось не так.
2. Якщо щось не так з розеткою, моя кавоварка також не працюватиме при підключенні до неї.
3. Мій тостер не тостить мій хліб.
4. Підключаю кавоварку в розетку.
5. Моя кавоварка працює.
6. Чому мій тостер не працює?

Відповідь

1: C; 2: F; 3: A; 4: B; 5: D; 6: E. Оригінальна гіпотеза невірна, так як кавоварка працює при включенні в розетку. Альтернативні гіпотези включають, що тостер може бути зламаний або що тостер не був включений.

Малюнок\(\PageIndex{6}\): Вирішіть, чи є кожне з наступних прикладів індуктивних або дедуктивних міркувань.

1. Всі літаючі птахи і комахи мають крила. Птахи та комахи махають крилами, коли вони рухаються по повітрю. Тому крила дозволяють політ.
2. Комахи зазвичай переживають м'які зими краще, ніж суворі. Тому комахи-шкідники стануть більш проблематичними, якщо глобальні температури зростуть.
3. Хромосоми, носії ДНК, розділяються на дочірні клітини під час поділу клітин. Тому ДНК є генетичним матеріалом.
4. Тварини, такі різноманітні, як люди, комахи та вовки, демонструють соціальну поведінку. Тому соціальна поведінка повинна мати еволюційну перевагу.

Відповідь

1: індуктивний; 2: дедуктивний; 3: дедуктивний; 4: індуктивний.

Глосарій

реферат

відкриття розділу наукової роботи, яка підсумовує дослідження та висновки

прикладна наука

форма науки, яка спрямована на вирішення реальних проблем

фундаментальні науки

наука, яка прагне розширити знання та розуміння незалежно від короткострокового застосування цих знань

біологія

вивчення живих організмів та їх взаємодії один з одним та їх середовищами

висновок

розділ наукової роботи, що узагальнює важливість експериментальних висновків

контроль

частина експерименту, яка не змінюється під час експерименту

дедуктивні міркування

форма логічного мислення, яка використовує загальне інклюзивне твердження для прогнозування конкретних результатів

описова наука

(також, відкриття науки) форма науки, яка має на меті спостерігати, досліджувати і досліджувати

обговорення

розділ наукової статті, в якому автор інтерпретує експериментальні результати, описує, як можуть бути пов'язані змінні, і намагається пояснити явище, про яке йде мова

фальсифікований

здатні бути спростовані експериментальними результатами

гіпотези

запропоноване пояснення для спостереження, яке можна перевірити

наука, заснована на гіпотезі

форма науки, яка починається з конкретного питання і потенційних перевірені відповіді

індуктивні міркування

форма логічного мислення, яка використовує пов'язані спостереження, щоб прийти до загального висновку

вступ

відкриття розділу наукової роботи, в якій представлена довідкова інформація про те, що було відомо в цій галузі до дослідження, про яке йдеться у статті

наука про життя

галузі науки, такі як біологія, яка вивчає живі істоти

матеріали та методи

розділ наукової роботи, яка включає повний опис речовин, методів та методів, що використовуються дослідниками для збору даних

природознавство

галузь науки, яка пов'язана з фізичним світом і його явищами і процесами

рецензований рукопис

наукова робота, яка рецензується колегами вченого, які є експертами в галузі дослідження

фізична наука

галузі науки, такі як геологія, астрономія, фізика та хімія, що вивчає неживу речовину

плагіат

використовуючи чужі роботи або ідеї без належного цитування, створюючи помилкове враження, що це оригінальні ідеї автора

результати

розділ наукової роботи, в якому автор розповідає про експериментальні результати та представляє відповідні малюнки, малюнки, діаграми, графіки та таблиці без подальшого тлумачення

огляд стаття

документ, який узагальнює та коментує висновки, які були опубліковані як первинна література

наука

знання, що охоплюють загальні істини або дію загальних законів, особливо коли вони отримані та перевірені науковим методом

науковий метод

метод дослідження з визначеними етапами, які включають спостереження, формулювання гіпотези, тестування та підтвердження або фальсифікацію гіпотези

безтурботність

щаслива випадковість або щасливий сюрприз

теорія

перевірене і підтверджене пояснення спостережень або явищ

змінна

частина експерименту, який експериментатор може змінюватися або змінювати