Phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học SVIP

I. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SINH HỌC

Một số phương pháp nghiên cứu sinh học: Quan sát, làm việc trong phòng thí nghiệm, thực nghiệm khoa học.

1. Phương pháp quan sát

2. Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

a. Phương pháp đảm bảo an toàn khi làm việc trong phòng thí nghiệm

- Lưu ý về an toàn cháy nổ, an toàn về hóa chất.

+ Làm việc với hóa chất độc hại, dễ bay hơi cần thực hiện ở nơi có tủ hút khí độc hoặc nơi thoáng khí.

Tủ hút khí độc

+ Tuân thủ các quy tắc pha hóa chất để tránh xảy ra cháy nổ.

+ Kiểm tra khả năng hoạt động của các thiết bị phòng chống cháy nổ, hút mùi, chống độc và trang thiết bị cấp cứu khi có sự cố.

- Vận hành thiết bị:

+ Cần hiểu rõ quy tắc vận hành máy móc, thiết bị trước khi sử dụng để đảm bảo an toàn, tránh làm hư hỏng và thu được kết quả chính xác.

+ Cần ghi lại nhật kí làm việc và khả năng hoạt động của máy móc.

- Trang bị cá nhân: Mặc áo choàng, đeo găng tay và kính bảo hộ hoặc mặt nạ,...

- Một số quy định về an toàn trong phòng thí nghiệm:

b. Một số kĩ thuật phòng thí nghiệm

- Phương pháp giải phẫu: Tìm hiểu cấu trúc của cơ thể, các bộ phận của tế bào.

- Phương pháp làm tiêu bản tế bào/nhiễm sắc thể: Quan sát tế bào, cấu trúc bên trong của tế bào.

Ví dụ: Làm tiêu bản để quan sát nấm mốc.

+ Bước 1: Dùng kim mũi mác lấy một đám mốc nhỏ đặt lên lam kính.

+ Bước 2: Nhỏ một đến hai giọt nước cất lên đám mốc.

+ Bước 3: Tách đám mốc thành các mảnh nhỏ, đậy lamen, thấm nước thừa.

3. Phương pháp thực nghiệm khoa học

- Phương pháp nghiên cứu, phân loại sinh vật: Định danh dựa vào hình thái của sinh vật.

- Phương pháp tách chiết: Tách enzyme, gene, các chất có hoạt tính sinh học.

- Phương pháp nuôi cấy: Nuôi cấy vi khuẩn và mô tế bào động vật, thực vật; nuôi động vật, thực vật trong phòng thí nghiệm;...

Nuôi cấy vi khuẩn

​II. CÁC THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU VÀ HỌC TẬP MÔN SINH HỌC

Một số thiết bị chính liên quan đến nghiên cứu sinh học ở cấp độ tế bào: Kính hiển vi, máy li tâm, kính lúp, pipet,...

1. Kính hiển vi

- Phân loại: Kính hiển vi được chia làm hai loại dựa vào nguồn sáng được sử dụng.

+ Kính hiển vi quang học: Sử dụng điện hay ánh sáng mặt trời làm nguồn sáng.

+ Kính hiển vi điện tử: Sử dụng các chùm electron làm nguồn sáng.

- Ba thông số quan trọng của kính hiển vi:

+ Độ phóng đại.

+ Độ phân giải.

+ Độ tương phản.

- Vai trò: Giúp con người nghiên cứu cấu trúc siêu hiển vi của tế bào và cấu trúc của phân tử.

2. Máy li tâm

Máy li tâm

- Máy li tâm được dùng trong kĩ thuật phân đoạn tế bào (tách các loại bào quan dựa trên khối lượng của chúng).

- Quy trình tách, phân lập các bào quan:

+ Phá vỡ tế bào.

+ Cho vào ống nghiệm đem li tâm trong máy li tâm.

→ Khi quay ở các tốc độ khác nhau, lực li tâm sẽ làm các bộ phận của tế bào có khối lượng khác nhau được tách riêng và nằm ở những vị trí khác nhau trong ống nghiệm.

3. Các thiết bị khác

- Việc hiểu rõ nguyên lí và cách sử dụng thiết bị thí nghiệm giúp đảm bảo an toàn, tránh làm hư hỏng và thu được kết quả chính xác.

III. CÁC KĨ NĂNG TRONG TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Tiến trình nghiên cứu khoa học: Quan sát → đặt câu hỏi → hình thành giả thuyết → thiết kế, tiến hành thí nghiệm kiểm chứng → phân tích kết quả → rút ra kết luận.

Quy trình nghiên cứu khoa học

1. Quan sát, thu thập dữ liệu

- Cần rèn luyện tính kiên trì và thận trọng khi quan sát.

- Việc sử dụng công cụ nghiên cứu phù hợp giúp thu thập dữ liệu nhanh chóng, chính xác.

- Dữ liệu quan sát là cơ sở để hình thành giả thuyết khoa học.

2. Đặt câu hỏi

- Sau khi thu thập dữ liệu, các nhà khoa học sẽ đặt ra các câu hỏi và tìm cách giải thích (đưa ra giả thuyết).

3. Hình thành giả thuyết

- Giả thuyết khoa học là cách giải thích có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm.

- Để kiểm chứng giả thuyết, các nhà khoa học sử dụng suy luận diễn giải (cách suy luận logic ngược lại với quy nạp, đi từ cái chung tới cái riêng).

- Dự đoán là những điều tất yếu sẽ xảy ra mà chúng ta có thể suy ra từ giả thuyết hay nguyên lí chung.

4. Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng

- Thí nghiệm kiểm chứng thường được thiết kế thành hai lô:

+ Lô đối chứng.

+ Lô thí nghiệm.

→ Các đối tượng trong lô đối chứng và thí nghiệm cần giống nhau về số lượng, đặc điểm sinh học, điều kiện môi trường (ngoại trừ yếu tố cần nghiên cứu).

Ví dụ: Lô thí nghiệm (A - gồm chuông, cốc nước vôi trong và hạt đậu nảy mầm) và lô đối chứng (B - gồm chuông, cốc nước vôi trong) trong thí nghiệm hô hấp ở thực vật.

5. Phân tích kết quả nghiên cứu và xử lí dữ liệu

- Các nhà khoa học thường trình bày dữ liệu thu được dưới dạng bảng biểu, đồ thị.

- Các bước phân tích đồ thị để giải thích số liệu:

+ Xác định biến độc lập, biến phụ thuộc; đơn vị trên trục tung, trục hoành.

+ Giải thích sự thay đổi của các biến.

+ Rút ra kết luận chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết.

- Vai trò của toán thống kê trong xử lí số liệu nghiên cứu:

+ Xác định được kích thước mẫu phù hợp.

+ Đánh giá sự khác biệt giữa lô đối chứng và thí nghiệm có ý nghĩa thống kê hay không.

6. Rút ra kết luận

- Kết quả nghiên cứu thường được thẩm định và công bố trên các tạp chí khoa học.

- Các nhà khoa học khác có thể lặp lại thí nghiệm trên những đối tượng khác để kiểm chứng giả thuyết.

- Nếu giả thuyết được xác nhận bởi nhiều nghiên cứu độc lập và được giới khoa học công nhận thì nó sẽ trở thành học thuyết khoa học.

IV. TIN SINH HỌC - CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU VÀ HỌC TẬP MÔN SINH HỌC

Tin sinh học là lĩnh vực nghiên cứu có sự kết hợp của dữ liệu sinh học, khoa học máy tính và thống kê.

- Tin sinh học cần sự phối hợp của nhiều chuyên gia từ các lĩnh vực khác nhau (sinh học phân tử, hoá học, vật lí, toán học, công nghệ thông tin).

- Vai trò của tin sinh học:

+ Sử dụng phần mềm để tìm kiếm và so sánh các hệ gene, từ đó tìm hiểu mối quan hệ tiến hóa giữa các loài.

+ Hỗ trợ các nghiên cứu sinh học và làm xuất hiện ngành học mới là sinh học hệ thống.

Ví dụ: Trí tuệ nhân tạo hỗ trợ xử lí thông tin bệnh nhân, giúp bác sĩ lựa chọn phác đồ điều trị phù hợp và hiệu quả nhất cho từng người.

- Học sinh có thể dùng các công cụ tin học đơn giản để tìm kiếm, khai thác thông tin trên internet; sử dụng hoặc tự lập trình phần mềm mô phỏng các quá trình sinh học phức tạp để phục vụ việc học tập môn Sinh học.