Bài 2. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

I. Phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

1. Phương pháp quan sát

- Quan sát là sử dụng các giác quan và phương tiện hỗ trợ để thu thập thông tin về một hay nhiều đối tượng hoặc hiện tượng.

- Quan sát được thực hiện theo các bước sau:

* Ví dụ 1: Quan sát và phân loại hạt giống đậu xanh (đỗ xanh).

Bước 1. Xác định mục tiêu

- Mục tiêu: quan sát hình thái hạt đậu xanh và chọn được hai loại hạt đậu xanh theo tiêu chí: loại I (hạt to, mẩy, chắc, đường kính lớn hơn hoặc bằng 2 mm), loại II (hạt nhỏ, lép, đường kính nhỏ hơn 2 mm).

- Đếm số lượng và cân tổng khối lượng hạt mỗi loại.

- Đối lượng: hạt đậu xanh cùng giống (100 g).

- Đặc điểm quan sát: kích thước hạt.

Bước 2. Tiến hành

- Phương tiện: kính lúp cầm tay, cân đĩa.

- Cân 100 g hạt giống đậu xanh, dàn đều trên khay nhựa.

- Dùng kính lúp quan sát các hạt đậu xanh và chọn hai loại hạt dựa theo tiêu chí: loại I (hạt to, mẩy, chắc, đường kính lớn hơn hoặc bằng 2 mm), loại II (hạt nhỏ, lép, đường kính nhỏ hơn 2 mm).

- Đếm số lượng hạt và cân tổng khối lượng các hạt mỗi loại.

​Bước 3: Báo cáo

- Lập bảng báo cáo kết quả về số lượng hạt và khối lượng hạt loại I, loại II theo mẫu bảng dưới đây.

Loại hạt	Số lượng hạt	Khối lượng hạt
Hạt loại I	?	?
Hạt loại II	?	?

- Đưa ra nhận xét về số lượng hạt và khối lượng của các hạt loại I với loại II.

2. Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu được thực hiện trong không gian giới hạn của phòng thí nghiệm. Khi làm việc trong phòng thí nghiệm, học sinh cần tuân thủ các quy định về an toàn thí nghiệm.

- Các bước làm việc trong phòng thí nghiệm gồm:

* Ví dụ 2: Thí nghiệm tìm hiểu khả năng nảy mầm của hạt đậu xanh trong phòng thí nghiệm.

Bước 1

- Chuẩn bị dụng cụ, hoá chất: nước, đĩa petri, bông thấm nước, panh, kính lúp cầm tay, thiết bị chụp ảnh.

- Mẫu vật: 30 hạt đậu xanh loại I và 30 hạt đậu xanh loại II (đã phân loại ở ví dụ 1).

- Thiết bị an toàn: áo bảo hộ, găng tay.

Bước 2

- Ngâm 30 hạt đậu xanh loại I và 30 hạt đậu xanh loại II vào nước trong 3 giờ.

- Tiến hành thí nghiệm:

• Đặt bông đã thấm nước vào 6 đĩa petri. Lấy 30 hạt đậu xanh loại I (đã ngâm) cho vào 3 đĩa (ghi nhãn 1, 2, 3), mỗi đĩa 10 hạt. Lấy 30 hạt đậu xanh loại II (đã ngâm) cho vào 3 đĩa (ghi nhãn 4, 5, 6), mỗi đĩa 10 hạt.
• Để 6 đĩa petri đó ở nhiệt độ phòng trong 3 ngày. Mỗi ngày kiểm tra và bổ sung nước để đảm bảo cho hạt nảy mầm. Chụp ảnh các đĩa hạt đậu xanh nảy mầm làm minh chứng.
• Đếm số hạt nảy mầm ở mỗi đĩa petri, ghi kết quả vào bảng dưới đây.

Loại hạt	Đĩa petri	Số lượng hạt nảy mầm	Số lượng hạt không nảy mầm
Loại I	1	?	?
	2	?	?
	3	?	?
Loại II	4	?	?
	5	?	?
	6	?	?

3. Phương pháp thực nghiệm khoa học

- Thực nghiệm khoa học là phương pháp thu thập thông tin trên đối tượng nghiên cứu trong những điều kiện được tác động có chủ đích.

- Thực nghiệm khoa học gồm các bước sau:

* Ví dụ 3: Thí nghiệm tìm hiểu khả năng nảy mầm của hạt đậu xanh ở thực địa.

Bước 1: Thiết kế mô hình thực nghiệm và chuẩn bị các điều kiện thí nghiệm

- Thiết kết mô hình thực nghiệm.

• Lô 1: gieo 100 g hạt đậu xanh loại I vào ô đất 1.
• Lô 2: gieo 100 g hạt đậu xanh loại 2 vào ô đất 2.

Hai lô đất tương đương về chất đất.

- Chuẩn bị dụng cụ: dụng cụ làm đất, dụng cụ tưới nước, thiết bị chụp ảnh.

- Mẫu vật: 100 g hạt đậu xanh loại I và 100 g hạt đậu xanh loại II.

- Thiết bị an toàn: găng tay, ủng cao su,...

Bước 2: Tiến hành và thu thập số liệu thực nghiệm

- Tiến hành thí nghiệm:

• Ngâm hạt đậu xanh vào nước sạch trong khoảng 3 giờ ở nhiệt độ thường.
• Với hạt và gieo theo các lô thí nghiệm, tưới đủ nước hằng ngày (lượng nước tưới ở hai lô như nhau).
• Quan sát, đếm số hạt đậu xanh nảy mầm ở mỗi lô thí nghiệm sau 5 ngày, ghi kết quả tỉ lệ hạt nảy mầm ơt mỗi lô thí nghiệm.

- Tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành ngoài thực địa.

Bước 3: Xử lí số liệu thực nghiệm và báo cáo

- Làm báo cáo kết quả thí nghiệm theo các nôi dung sau:

• Tên thí nghiệm.
• Câu hỏi nghiên cứu.
• Dụng cụ, hoá chất và mẫu vật.
• Phân công nhiệm vụ trong nhóm.
• Các bước tiến hành.
• Kết quả thí nghiệm.
• Phân tích kết quả và đưa ra kết luận.
• Nhận xét, đánh giá.

- Thu gom rác thải và để các dụng cụ thí nghiệm vào nơi quy định.

- Rửa tay bằng nước sạch và xà phòng sau mỗi lần thực nghiệm.

II. Các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu khoa học được thực hiện theo các bước tạo thành một tiến trình và mỗi bước là một kĩ năng.

Các bước tiến hành nghiên cứu	Ví dụ minh hoạ: Tìm hiểu sự nảy mầm của hạt đậu xanh
Bước 1. Quan sát và đặt câu hỏi Quan sát là bước đầu tiên để nhận ra vấn đề cần giải quyết. Qua quan sát đặt ra những câu hỏi, từ đó tìm ra "vấn đề" nghiên cứu.	Qua quan sát hình thái của hạt, chọn hai loại hạt đậy xanh. Từ đó, câu hỏi đặt ra là "Hình thái của hạt đậu xanh có liên quan đến khả năng nảy mầm của hạt đậu xanh không?"
Bước 2. Hình thành giả thuyết khoa học Giả thuyết khoa học, còn được gọi là giả thuyết nghiên cứu, là một giả định sơ bộ về bản chất của sự vật và hiện tượng do người nghiên cứu đưa ra để chứng minh hoặc bác bỏ. Một giả thuyết phải cụ thể và liên quan đến câu hỏi đặt ra.	Tiếp theo, giả thuyết được đặt ra là "Nếu sự nảy mầm của hạt đậu có liên quan tới hình thái của hạt thì hạt đậu có hình trụ; hạt to, mẩy, chắc, vỏ hạt xanh bóng sẽ nảy mầm tốt và đều".
Bước 3. Kiểm tra giả thuyết khoa học Kiểm tra giả thuyết khoa học chính là làm thực nghiệm để chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết. Nếu kết quả thử nghiệm không ủng hộ giả thuyết đưa ra thì cần phải kiểm tra lại quá trình thực nghiệm hoặc sửa đổi giả thuyết hay đưa ra một giả thuyết mới.	Để kiểm tra giả thuyết trong ví dụ ở bước 2, tiến hành làm thí nghiệm cho hạt nảy mầm trong điều kiện phòng thí nghiệm và ở thực địa. Thu thập số liệu số lượng hạt nảy mầm trong các lô thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm sẽ chứng minh cho giả thuyết đưa ra ở bước 2 là đúng hay sai.
Bước 4. Làm báo cáo kết quả nghiên cứu Làm báo cáo kết quả nghiên cứu là quá trình phân tích số liệu và rút ra kết luận nghiên cứu. Kết luận khoa học có thể xác nhận hay phủ nhận giả thuyết đã đưa ra. Một kết luận được coi là đúng khi trả lời được câu hỏi nghiên cứu ban đầu bằng các dữ liệu tin cậy.	Mẫu báo cáo kết quả nghiên cứu 1. Vấn đề nghiên cứu (Tên nghiên cứu) 2. Mẫu vật, dụng cụ 3. Phương pháp ngheien cứu 4. Kết quả và thảo luận  5. Kết luận và kiến nghị

III. Giới thiệu tin sinh học

- Tin sinh học là một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành, kết hợp dữ liệu sinh học với khoa học máy tính và thống kê.

- Phương pháp tin sinh học là phương pháp thu thập, xử lí và phân tích các thông tin, dữ liệu sinh học bằng phần mềm máy tính, từ đó xây dựng cơ sở dữ liệu và cho phép thực hiện các liên kết giữa chúng.

IV. Một số vật liệu, thiết bị nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Một số vật liệu, thiết bị nghiên cứu và học tập môn Sinh học:

- Dụng cụ: kính hiển vi, kính lúp, bộ đồ mổ,...

- Máy móc thiết bị: Tủ lạnh, tủ cấy vi sinh, cân điện tử, các bộ cảm biến,...

- Các phần mềm: thí nghiệm ảo, phần mềm dạy học, các phần mềm xử lí số liệu thống kê,...

- Tranh ảnh, mô hình, mẫu vật: bộ tranh cơ thể người, bộ tranh các cấp tổ chức sống, mô hình tế bào, mô hình DNA, bộ tiêu bản quan sát nhiễm sắc thể,...

- Thiết bị an toàn: găng tay, kính bảo vệ mắt, áo bảo hộ,...

1. Một số phương pháp nghiên cứu và học tập sinh học như:

- Phương pháp quan sát là sử dụng giác quan thu thập thông tin, gồm ba bước:

• Xác định mục tiêu, đối tượng và đặc điểm cần quan sát
• Lựa chọn phương tiện quan sát và thu thập thông tin
• Xử lí thông tin và báo cáo kết quả

- Làm việc trong phòng thí nghiệm là phương pháp thu thập thông tin được thực hiện trong không gian giới hạn của phòng thí nghiệm, gồm ba bước:

• Chuẩn bị
• Tiến hành
• Báo cáo kết quả

- Thực nghiệm khoa học là phương pháp thu thập thông tin trên đối tượng nghiên cứu trong những điều kiện được tác động có chủ đích, gồm bước:

• Chuẩn bị các điều kiện cho thực nghiệm
• Tiến hành và thu thập số liệu thực nghiệm
• Xử lí số liệu thực nghiệm và báo cáo

2. Nghiên cứu khoa học được thực hiện theo các bước tạo thành một tiến trình và mỗi bước là một kĩ năng: quan sát và đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết khoa học, kiểm tra giả thuyết khoa học, làm báo cáo kết quả nghiên cứu.

3. Tin sinh học là một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành kết hợp dữ liệu sinh học với khoa học máy tính và thống kê. Tin sinh học được sử dụng trong lĩnh vực bảo tồn đa dạng sinh học, phân tích chức năng gene, nhận diện và dự đoán cấu trúc protein,...