Badania biologiczne - Biologia na czasie 1 (ZR)

1.Obserwacja (metoda badawcza)

Metoda prowadzenia badań, w której badacz nie wpływa na badane obiekty, zjawiska lub procesy, lecz analizuje je bezpośrednio za pomocą zmysłów i dokonuje pomiarów (np. liczenie ptaków różnych gatunków na danym terenie). Obserwacja może być osobną metodą badawczą albo tylko etapem innego badania.

2.Doświadczenie (metoda badawcza)

Metoda prowadzenia badań, w której badacz celowo i w kontrolowanych warunkach zmienia jeden lub kilka czynników wpływających na badane obiekty, zjawiska lub procesy (np. wpływ natężenia światła na intensywność fotosyntezy).

3.Etapy badań biologicznych

1. Zaobserwowanie zjawiska lub procesu. 2. Sformułowanie problemu badawczego. 3. Postawienie hipotezy badawczej. 4. Zweryfikowanie hipotezy (obserwacją lub doświadczeniem). 5. Sformułowanie wniosku.

4.Problem badawczy

Pytanie, na które badacz chce poznać odpowiedź; określa cel badania. Ma postać zdania pytającego lub równoważnika zdania i zawiera: przedmiot badań (badane zjawisko lub proces), obiekt badań (materiał biologiczny lub organizmy) i badany czynnik (którego wpływ chce się poznać).

5.Rodzaje zmiennych w badaniu

Zmienna niezależna - czynnik, którego wartość ustala badacz (badany czynnik). Zmienna zależna - parametr, którego wartość zmienia się pod wpływem zmiennej niezależnej. Zmienna kontrolowana - czynnik, który badacz utrzymuje na stałym poziomie, aby nie wpływał na wynik badania.

6.Hipoteza badawcza

Przewidywana (niekoniecznie właściwa) odpowiedź na pytanie zawarte w problemie badawczym, czyli wstępne założenie dotyczące wyniku badań. Ma formę zdania oznajmującego twierdzącego lub przeczącego i musi zostać zweryfikowana w badaniach.

7.Próba badawcza i próba kontrolna

Próba badawcza to zestaw, w którym wynik nie jest znany badaczowi; zwykle występuje w niej badany czynnik. Próba kontrolna to zestaw o znanym wyniku, zwykle bez badanego czynnika, który jest punktem odniesienia. Obie próby różnią się tylko obecnością lub wartością badanego czynnika. W obserwacji próbą kontrolną są obiekty o znanym z góry efekcie obserwacji.

8.Próba kontrolna pozytywna i próba kontrolna negatywna

Kontrola pozytywna to zestaw, w którym spodziewamy się zaobserwować badane zjawisko lub proces (np. skrobia z płynem Lugola barwi się na granatowo). Kontrola negatywna to zestaw, w którym go nie oczekujemy (np. glukoza się nie barwi). Porównanie z nimi wyniku próby badawczej pozwala sprawdzić, czy badanie przeprowadzono poprawnie.

9.Zweryfikowanie hipotezy - kroki

1. Planowanie badań - określenie prób badawczych i kontrolnych (z serią powtórzeń dla każdej próby). 2. Przeprowadzenie badań w stałych warunkach dla wszystkich prób. 3. Dokumentacja badań i analiza wyników, m.in. metodami statystycznymi. Im więcej powtórzeń, tym wiarygodniejszy wynik.

10.Wniosek z badania

Ostatni etap badań: potwierdzenie lub odrzucenie hipotezy badawczej. Wniosek pisze się w czasie teraźniejszym, odnosi do hipotezy i wyników oraz podaje, w jaki sposób badany czynnik wpływa na przedmiot badań. Po odrzuceniu hipotezy stawia się nową i kontynuuje badania.

11.Obserwacje makroskopowe i mikroskopowe

Obserwacje makroskopowe dotyczą obiektów widocznych gołym okiem albo przez lupę lub lornetkę (np. mrówek, ptaków). Obserwacje mikroskopowe dotyczą obiektów zbyt małych dla oka, np. komórek i organelli, i wymagają mikroskopu. Oko człowieka rozróżnia szczegóły o wielkości ok. 0,1 mm.

12.Mikroskop optyczny (świetlny)

Mikroskop, w którym obraz uzyskuje się za pomocą światła widzialnego; najlepsze powiększają ok. 1000 razy. Pozwala oglądać komórki żywe i martwe. Żywe komórki mają naturalne barwy, ale słabo widać ich szczegóły, dlatego struktury bada się na komórkach martwych, barwionych i utrwalonych. Jego odmianą jest mikroskop fluorescencyjny (struktury wybarwione substancjami fluorescencyjnymi).

13.Powiększenie mikroskopu

Stosunek rozmiaru obrazu obiektu do jego rzeczywistej wielkości. Oblicza się je, mnożąc powiększenie okularu przez powiększenie obiektywu: $\text{powiększenie obrazu} = \text{pow. okularu} \cdot \text{pow. obiektywu}$.

14.Elementy układu optycznego mikroskopu

Układ optyczny oświetla preparat i wytwarza jego obraz. Należą do niego: źródło światła (oświetla preparat), kondensor (skupia wiązkę światła), obiektyw (soczewki powiększające obraz preparatu) i okular (soczewki powiększające obraz wytworzony przez obiektyw; przez niego patrzymy).

15.Elementy układu mechanicznego mikroskopu

Tubus - utrzymuje soczewki we właściwym położeniu. Rewolwer - umożliwia zmianę obiektywu, a więc powiększenia. Stolik - miejsce na preparat. Śruba makrometryczna i śruba mikrometryczna - służą do ustawiania ostrości obrazu.

16.Zasada działania mikroskopu optycznego

Soczewki kondensora kierują wiązkę światła na preparat. Światło po przejściu przez preparat trafia do obiektywu i okularu, które powiększają obraz, a ten jest ogniskowany w oku obserwatora. Obraz widziany w okularze jest powiększony i odwrócony.

17.Mikroskopy elektronowe: TEM i SEM

Obraz powstaje z wiązki elektronów; oglądane obiekty są zawsze martwe. Transmisyjny (TEM) - elektrony przenikają przez bardzo cienki preparat, obraz dwuwymiarowy, powiększenie do ok. 1 000 000 razy. Skaningowy (SEM) - elektrony bombardują powierzchnię preparatu, obraz trójwymiarowy, powiększenie do ok. 100 000 razy.

18.Mikroskop optyczny a mikroskopy elektronowe - zastosowanie

Mikroskop optyczny służy do obserwacji kształtów komórek i niektórych ich organelli, także w żywych komórkach. SEM daje trójwymiarowy obraz powierzchni komórek i struktur. TEM pozwala na szczegółowe obserwacje wnętrza komórki i organelli. Mikroskopy elektronowe pokazują też bardzo małe obiekty, np. wirusy, nici DNA i rybosomy.

19.Przygotowanie świeżego preparatu mikroskopowego

1. Wyczyść szkiełko podstawowe bibułą z alkoholem etylowym (usuwa tłuszcz). 2. Nanieś kroplę wody. 3. Umieść w niej cienki skrawek obiektu (np. bulwy ziemniaka). 4. Przykryj szkiełkiem nakrywkowym, kładąc je od jednego brzegu, by uniknąć pęcherzyków powietrza. 5. Ewentualnie wybarw preparat, np. jodyną wciąganą pod szkiełko bibułą z przeciwnej strony.

20.Zasady przeprowadzania obserwacji mikroskopowej

Wyczyść części optyczne i ustaw obiektyw o najmniejszym powiększeniu. Umieść preparat na stoliku i włącz światło. Ostrość ustaw śrubą makrometryczną, a potem mikrometryczną (przy większym powiększeniu - tylko mikrometryczną). Udokumentuj obserwację. Na koniec podnieś obiektyw, ustaw najmniejsze powiększenie, wyłącz światło i zdejmij preparat.

21.Dokumentacja obserwacji mikroskopowej

Rysunek wykonuje się ołówkiem, przedstawiając tylko jedną lub kilka wybranych struktur; opatruje się go tytułem (co obserwowano) i podaje zastosowane powiększenie. Można też zrobić zdjęcie aparatem mikroskopu lub smartfonem przyłożonym do okularu.

22.Konstruowanie tabeli

Tabela służy do zestawienia i porównania wielu danych jakościowych i ilościowych. Ma tytuł i nagłówek (pierwszy wiersz z opisem kolumn), jednostki w nawiasie kwadratowym w nagłówku, w pierwszej kolumnie zwykle liczbę porządkową lub numer próby. Dane jakościowe zapisuje się słownie, a liczbowe tego samego typu - z jednakową dokładnością.

23.Zasady konstruowania wykresu punktowego, liniowego i kolumnowego

Wykres (diagram) to graficzne przedstawienie danych, na którym łatwiej niż w tabeli zauważyć zmiany, tendencje i zależności. Trzeba podpisać osie (jednostki w nawiasie kwadratowym), nadać wykresowi tytuł i dodać legendę.

24.Rodzaje wykresów w badaniach biologicznych

Wykres punktowy pokazuje zależność między dwiema zmiennymi. Liniowy - tendencję zmian zmiennej zależnej pod wpływem niezależnej i pozwala szacować wartości między pomiarami. Kolumnowy (słupkowy) ułatwia porównanie wartości z poszczególnych prób. Kołowy i jednosłupkowy przedstawiają udział elementów w zbiorze.

25.Wykres kołowy i wykres jednosłupkowy - zasady

Na wykresie kołowym wszystkie części (wartości procentowe i nazwy) muszą być podpisane lub opisane w legendzie. Na wykresie jednosłupkowym oś Y jest podpisana i kończy się na 100%, na słupku warto wpisać wartości procentowe, a do wykresu dodaje się legendę.

26.Minimum, maksimum i zakres zmienności

Minimum to najniższa, a maksimum najwyższa wartość w próbie. Zakres zmienności to przedział wartości od minimum do maksimum (np. od 2 do 9).

27.Dominanta

Wartość, która występuje w próbie najczęściej (więcej niż raz). Jeśli dwie wartości występują równie często, obie są dominantami. Dominantę można wyznaczać zarówno dla danych ilościowych (liczb), jak i jakościowych (np. kolor oczu, kształt nasion).

28.Średnia arytmetyczna

Suma wartości wszystkich pomiarów podzielona przez liczbę pomiarów: $\bar{x} = \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_n}{n}$. Wartości skrajnie niskie lub wysokie wyraźnie ją zmieniają.

29.Średnia ważona

Średnia, która uwzględnia różną wagę (ważność) wyników - wyniki o większej wadze bardziej wpływają na jej wartość. Każdy wynik mnoży się przez jego wagę, iloczyny sumuje i dzieli przez sumę wag: $\bar{x}_w = \frac{x_1 \cdot w_1 + \ldots + x_n \cdot w_n}{w_1 + \ldots + w_n}$.

30.Mediana

Wartość środkowa w uporządkowanym szeregu danych. Przy nieparzystej liczbie pomiarów jest to wartość środkowa, przy parzystej - średnia arytmetyczna dwóch środkowych pomiarów. W odróżnieniu od średniej arytmetycznej wartości skrajne na nią nie wpływają.

31.Fakt a opinia

Fakt to coś, co zaszło lub zachodzi w rzeczywistości: jest obiektywny, można go udowodnić i nie zawiera słownictwa wartościującego. Opinia to ocena obiektu, zjawiska lub sytuacji: jest subiektywna, trudno ją udowodnić i zawiera ocenę oraz słownictwo wartościujące (np. najlepszy).

32.Fake news

Fałszywa informacja rozpowszechniana dla żartu lub w celu wywołania określonej reakcji; wygląda jak prawdziwa, więc trudno ją odróżnić. Obrona: sprawdzanie autorów i danych, na które się powołują, oraz weryfikowanie źródła informacji.

33.Bańka informacyjna

Zjawisko wynikające z działania internetowych algorytmów, które dopasowują treści do użytkownika na podstawie jego wcześniejszej aktywności w sieci. W efekcie dociera do niego tylko to, co jest zgodne z jego poglądami. Obrona: szukanie informacji w wielu różnych źródłach.

34.Clickbait

Kontrowersyjny lub sensacyjny tytuł zachęcający do kliknięcia; artykuł często okazuje się nieprawdziwy albo sponsorowany. Taki artykuł zawiera zwykle obietnicę szybkiego rozwiązania problemu i grafikę w krzykliwej kolorystyce. Obrona: unikanie artykułów o sensacyjnych tytułach i sprawdzanie informacji w publikacjach naukowych.

35.Błędy poznawcze

Uproszczenia i uogólnienia, których umysł dokonuje nieświadomie, aby zrozumieć i uporządkować rzeczywistość. Mogą prowadzić do fałszywych wniosków i złych wyborów. Należą do nich m.in.: błędne związki przyczynowo-skutkowe, „straszne nie znaczy prawdopodobne”, fałszywe schematy, szukanie potwierdzenia, efekt obserwatora i efekt skupienia.

36.Błędne związki przyczynowo-skutkowe i błąd „straszne nie znaczy prawdopodobne”

Pierwszy błąd polega na uznawaniu zjawisk występujących w podobnym czasie lub warunkach za przyczynę i skutek (np. że bociany sprowadzają wiosnę). Drugi - na przecenianiu prawdopodobieństwa zdarzeń, które budzą silne emocje (np. ataku rekina, przy lekceważeniu chorób przenoszonych przez komary).

37.Fałszywe schematy i szukanie potwierdzenia

Fałszywe schematy to doszukiwanie się wzorców i zależności w losowych danych (np. twarzy w plamach). Szukanie potwierdzenia polega na wybieraniu tylko informacji zgodnych z własnymi oczekiwaniami lub poglądami i pomijaniu pozostałych.

38.Efekt obserwatora i efekt skupienia

Efekt obserwatora to zauważanie tylko tego, co chce się zobaczyć, np. wyników zgodnych z oczekiwaniami badacza; zapobiega mu podwójnie ślepa próba (ani badacz, ani pacjent nie wie, kto dostaje lek, a kto placebo). Efekt skupienia to wyolbrzymianie jednego aspektu sprawy i bagatelizowanie pozostałych.

39.Jak ocenić wiarygodność materiału źródłowego?

Szukaj publikacji w czasopismach naukowych, sprawdź datę publikacji (najlepiej najnowsze), bibliografię oraz autora i jego jednostkę naukową. Zweryfikuj dowody (naukowe, nie anegdotyczne) i oceń, czy badanie przeprowadzono poprawnie: liczne i dobrze dobrane próby, poprawnie przedstawione dane.

40.Dowód naukowy a dowód anegdotyczny; źródła wiarygodne i niewiarygodne

Dowód naukowy wynika z rzetelnie przeprowadzonych badań, a anegdotyczny - tylko z jednostkowych, własnych lub cudzych doświadczeń. Źródła wiarygodne przedstawiają fakty i dowody naukowe oraz opierają się na dobrze zaplanowanych, powtarzalnych badaniach; niewiarygodne - opinie, dowody anegdotyczne i źle zaplanowane badania.