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

{tocify} $title = {MỤC LỤC BÀI HỌC}

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Yêu cầu cần đạt

- Trình bày và vận dụng được một số phương pháp nghiên cứu sinh học. 

- Nếu được một số vật liệu, thiết bị nghiên cứu và học tập môn Sinh học. 

- Trình bày và vận dụng được các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu. 

- Giới thiệu được phương pháp tin sinh học (Bioinformatics) như là công cụ trong nghiên cứu và học tập sinh học.

Vì sao chúng ta cần kết hợp nhiều phương pháp khác nhau khi nghiên cứu và học tập môn Sinh học? Việc đặt câu hỏi nghiên cứu và xây dựng giả thuyết trong nghiên cứu khoa học có ý nghĩa như thế nào?

I. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

1. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Có ba phương pháp cơ bản để nghiên cứu và học tập môn Sinh học, bao gồm: quan sát, làm việc trong phòng thí nghiệm và thực nghiệm khoa học.

a) Xác định hàm lượng đường trong máu.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

- Các bước nghiên cứu đề xuất: 

+ Bước 1: Chuẩn bị các thiết bị đo nồng độ đường trong máu, dụng cụ (que thử đường máu, pin máy đo, kim tiêm, cồn,...), hóa chất (cồn) và mẫu máu cần nghiên cứu/ người cần kiểm tra.

+ Bước 2: Tiến hành lấy máu và vệ sinh vị trí lấy máu trên người bệnh bằng bông tẩm cồn (nếu cần), đo nồng độ đường trong máu bằng máy.

+ Bước 3: Đánh giá kết quả: Khoảng bình thường là từ 4,4 - 7,2 mmol/ l (trước ăn) hoặc < 10 mmol/l (sau ăn 2 giờ)

b) Thúc đẩy thanh long ra hoa trái vụ.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp thực nghiệm khoa học

- Các bước nghiên cứu đề xuất:

+ Bước 1: Chuẩn bị các điều kiện thí nghiệm (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,...), mô hình thí nghiệm và nguyên liệu thí nghiệm (cây thanh long đối chứng và thí nghiệm)

+ Bước 2: Tiến hành thực nghiệm và thu thập dữ liệu theo từng giai đoạn nghiên cứu của cả cây thí nghiệm và cây đối chứng.

+ Bước 3: Xử lý kết quả (so sánh kết quả giữa cây thí nghiệm và cây đối chứng), đưa ra kết luận và giải thích về các nhân tố thúc đẩy thanh long ra hoa trái vụ.

c) Tìm hiểu cấu tạo cơ thể người.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp quan sát

- Các bước nghiên cứu đề xuất:

+ Bước 1: Chuẩn bị ảnh, atlas cơ thể người hoặc các mô hình mẫu của các bộ phận.

+ Bước 2: Quan sát các mẫu hình; kết hợp so sánh giữa các mô hình, ảnh, atlas,....

+ Bước 3: Ghi chép, đưa ra kết quả quan sát cơ thể người bằng hình vẽ, sơ đồ,...

Chúng ta cần phối hợp nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu và học tập môn sinh học vì các vấn đề sinh học hiện nay có tầm quan trọng rất lớn đối với sự sống cũng như sự phát triển của nhân loại. Nghiên cứu và học tập môn sinh để suy luận và giải quyết các giả thuyết, vấn đề sinh học một cách có logic, khoa học.

2. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu môn Sinh học

Một số dụng cụ thí nghiệm và chức năng của chúng là:

- Cốc thủy tinh: Đựng hóa chất, mẫu vật thí nghiệm.

- Pipet: Dùng để hút các dung dịch với độ chính xác cao.

- Ống nghiệm: Đựng hóa chất, sản phẩm trộn hóa chất hoặc các mẫu thí nghiệm.

- Đèn cồn: Dùng để đun, hơ nóng, cung cấp nhiệt cho các thí nghiệm cần nhiệt.

- Đũa thí nghiệm: khuấy dung dịch cần thí nghiệm

- Giá, kẹp: Là giá đỡ cho các ống nghiệm.

- Đĩa petri: Là nơi chứa môi trường dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và vi sinh vật cần nghiên cứu.

- Que cấy, que trang: Dùng để đưa vi sinh vật để các vị trí mong muốn, trải đều vi sinh vật.

3. Các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu môn Sinh học

Kết quả quan sát rất cần thiết và quan trọng trong việc tiến hành phân tích và lựa chọn hình thức phù hợp khi trình bày kết quả đã quan sát được. Kết quả quan sát có thể được lưu giữ thông qua tranh ảnh, bản vẽ, sơ đồ, làm tiêu bản,... 

- Việc đặt câu hỏi nghiên cứu giúp người nghiên cứu có cái nhìn rõ ràng, định hình được vấn đề nghiên cứu nhằm đưa ra những giả thiết, phương pháp nghiên cứu phù hợp từ đó có thể đưa ra các dự đoán về kết quả nghiên cứu

- Xây dựng giả thiết nhằm định hướng nghiên cứu và kế hoạch nghiên cứu, giúp nhà nghiên cứu đưa ra kế hoạch nghiên cứu phù hợp, đúng hướng.

II. Tin Sinh học

Tin sinh học giúp lưu giữ, phân tích các dữ liệu sinh học, phát hiện và và mô phỏng quy luật vận động của thế giới sống vì vậy tin sinh học được xem như công cụ trong nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Xã hội càng phát triển càng có nhiều vấn đề cần được nghiên cứu như: dò tìm và phát hiện đột biến gây ra các bệnh di truyền để từ đó phát hiện và điều trị sớm; so sánh hệ gene (hay DNA), trình tự của protein nhằm xác định quan hệ huyết thống, truy tìm thủ phạm, xác định quan hệ họ hàng giữa các loài; xây dựng ngân hàng gene giúp lưu trữ cơ sở dữ liệu trình tự gene để tìm kiếm những gene quy định các tính trạng mong muốn,... Tin sinh học là ngành có vai trò rất quan trọng và cần thiết trong đời sống ngày này vì có rất nhiều ứng dụng trong nghiên cứu các vấn đề đó.

CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA

I. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

1. Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Câu hỏi trang 12 SGK Sinh học 10

Mở đầu

Khi muối dưa cải bị hư hỏng, có hai nguyên nhân được đưa ra: (1) do đậy nắp hũ dưa không kin; (2) do không đảm bảo về điều kiện ánh sáng. Dựa vào phương pháp nào để xác định đầu là nguyên nhân làm dưa cải muối bị hỏng?

Lời giải: 

Để xác định nguyên nhân dưa cải muối bị hỏng, có thể dựa vào phương pháp quan sát mùi vị, màu sắc,…

Câu 1: Hãy lựa chọn phương pháp phù hợp và để xuất các bước thực hiện để nghiên cứu những vấn để sau:

a) Xác định hàm lượng đường trong máu.

b) Thúc đẩy thanh long ra hoa trái vụ.

c) Tìm hiểu cấu tạo cơ thể người.

Câu 2:Tại sao chúng ta cần phối hợp nhiều phương pháp khác nhau khi nghiên cứu và học tập môn Sinh học?

Lời giải: 

Câu 1: Có ba phương pháp cơ bản để nghiên cứu và học tập môn Sinh học, bao gồm: quan sát, làm việc trong phòng thí nghiệm và thực nghiệm khoa học.

a) Xác định hàm lượng đường trong máu.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

- Các bước nghiên cứu đề xuất: 

+ Bước 1: Chuẩn bị các thiết bị đo nồng độ đường trong máu, dụng cụ (que thử đường máu, pin máy đo, kim tiêm, cồn,...), hóa chất (cồn) và mẫu máu cần nghiên cứu/ người cần kiểm tra.

+ Bước 2: Tiến hành lấy máu và vệ sinh vị trí lấy máu trên người bệnh bằng bông tẩm cồn (nếu cần), đo nồng độ đường trong máu bằng máy.

+ Bước 3: Đánh giá kết quả: Khoảng bình thường là từ 4,4 - 7,2 mmol/ l (trước ăn) hoặc < 10 mmol/l (sau ăn 2 giờ)

b) Thúc đẩy thanh long ra hoa trái vụ.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp thực nghiệm khoa học

- Các bước nghiên cứu đề xuất:

+ Bước 1: Chuẩn bị các điều kiện thí nghiệm (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,...), mô hình thí nghiệm và nguyên liệu thí nghiệm (cây thanh long đối chứng và thí nghiệm)

+ Bước 2: Tiến hành thực nghiệm và thu thập dữ liệu theo từng giai đoạn nghiên cứu của cả cây thí nghiệm và cây đối chứng.

+ Bước 3: Xử lý kết quả (so sánh kết quả giữa cây thí nghiệm và cây đối chứng), đưa ra kết luận và giải thích về các nhân tố thúc đẩy thanh long ra hoa trái vụ.

c) Tìm hiểu cấu tạo cơ thể người.

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp: Phương pháp quan sát

- Các bước nghiên cứu đề xuất:

+ Bước 1: Chuẩn bị ảnh, atlas cơ thể người hoặc các mô hình mẫu của các bộ phận.

+ Bước 2: Quan sát các mẫu hình; kết hợp so sánh giữa các mô hình, ảnh, atlas,....

+ Bước 3: Ghi chép, đưa ra kết quả quan sát cơ thể người bằng hình vẽ, sơ đồ,...

Câu 2:

Chúng ta cần phối hợp nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu và học tập môn sinh học vì các vấn đề sinh học hiện nay có tầm quan trọng rất lớn đối với sự sống cũng như sự phát triển của nhân loại. Nghiên cứu và học tập môn sinh để suy luận và giải quyết các giả thuyết, vấn đề sinh học một cách có logic, khoa học.

Luyện tập

Hãy thiết kế thí nghiệm chứng minh quá trình hô hấp có thải khí carbon dioxide.

Lời giải: 

Thí nghiệm: Phát hiện sự thải CO2 ở quá trình hô hấp

Áp dụng phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm.

Các bước tiến hành thí nghiệm:

- Bước 1: Chuẩn bị mẫu vật

+ Hạt giống (thóc, đậu,...)

+ Cốc đựng nước ấm, bình đựng, ống thủy tinh hình chữ U, phễu, nút cao su.

+ Ống nghiệm chứa nước vôi trong (Ca(OH)2)

- Bước 2: Tiến hành thí nghiệm: 

+ Cho các hạt giống vào bình đựng, nút miệng ống bằng mút cao su có gắn ống thủy tinh chữ U và phễu.

+ Ống thủy tinh có 1 đầu được đặt trong ống nghiệm có chứa nước vôi. Tiến hành ngâm các hạt giống trong nước ấm (trong 1.5 – 2h).

- Bước 3: Quan sát hiện tượng ở ống nghiệm chứa nước vôi và ghi kết quả, báo cáo.

2. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu môn Sinh học

Câu hỏi trang 13 SGK Sinh học 10

Câu 3: Hãy kể tên và cho biết chức năng của một số dụng cụ thí nghiệm

Lời giải: 

Một số dụng cụ thí nghiệm và chức năng của chúng là:

- Cốc thủy tinh: Đựng hóa chất, mẫu vật thí nghiệm.

- Pipet: Dùng để hút các dung dịch với độ chính xác cao.

- Ống nghiệm: Đựng hóa chất, sản phẩm trộn hóa chất hoặc các mẫu thí nghiệm.

- Đèn cồn: Dùng để đun, hơ nóng, cung cấp nhiệt cho các thí nghiệm cần nhiệt.

- Đũa thí nghiệm: khuấy dung dịch cần thí nghiệm

- Giá, kẹp: Là giá đỡ cho các ống nghiệm.

- Đĩa petri: Là nơi chứa môi trường dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và vi sinh vật cần nghiên cứu.

- Que cấy, que trang: Dùng để đưa vi sinh vật để các vị trí mong muốn, trải đều vi sinh vật.

3. Các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu môn Sinh học

Câu hỏi trang 14 SGK Sinh học 10

Câu 4: Có thể lưu giữ kết quả quan sát bằng những cách nào?

Lời giải: 

Kết quả quan sát rất cần thiết và quan trọng trong việc tiến hành phân tích và lựa chọn hình thức phù hợp khi trình bày kết quả đã quan sát được. Kết quả quan sát có thể được lưu giữ thông qua tranh ảnh, bản vẽ, sơ đồ, làm tiêu bản,... 

Luyện tập

Việc đặt câu hỏi nghiên cứu và xây dựng giả thuyết trong nghiên cứu khoa học có ý nghĩa như thế nào?

Lời giải: 

- Việc đặt câu hỏi nghiên cứu giúp người nghiên cứu có cái nhìn rõ ràng, định hình được vấn đề nghiên cứu nhằm đưa ra những giả thiết, phương pháp nghiên cứu phù hợp từ đó có thể đưa ra các dự đoán về kết quả nghiên cứu

- Xây dựng giả thiết nhằm định hướng nghiên cứu và kế hoạch nghiên cứu, giúp nhà nghiên cứu đưa ra kế hoạch nghiên cứu phù hợp, đúng hướng.

II. Tin Sinh học

Câu hỏi trang 15 SGK Sinh học 10

Câu 5: Tại sao tin sinh học được xem như công cụ trong nghiên cứu và học tập môn Sinh học?

Câu 6: Hãy đưa ra nhận xét về tầm quan trọng của tin sinh học trong đời sống ngày nay.

Lời giải: 

Câu 5: 

Tin sinh học giúp lưu giữ, phân tích các dữ liệu sinh học, phát hiện và và mô phỏng quy luật vận động của thế giới sống vì vậy tin sinh học được xem như công cụ trong nghiên cứu và học tập môn Sinh học

Câu 6: 

Xã hội càng phát triển càng có nhiều vấn đề cần được nghiên cứu như: dò tìm và phát hiện đột biến gây ra các bệnh di truyền để từ đó phát hiện và điều trị sớm; so sánh hệ gene (hay DNA), trình tự của protein nhằm xác định quan hệ huyết thống, truy tìm thủ phạm, xác định quan hệ họ hàng giữa các loài; xây dựng ngân hàng gene giúp lưu trữ cơ sở dữ liệu trình tự gene để tìm kiếm những gene quy định các tính trạng mong muốn,... Tin sinh học là ngành có vai trò rất quan trọng và cần thiết trong đời sống ngày này vì có rất nhiều ứng dụng trong nghiên cứu các vấn đề đó.

Vận dụng 

Hãy chọn một vấn đề cần nghiên cứu ở địa phương em và áp dụng tiến trình nghiên cứu để làm rõ vấn để đó.

Lời giải: 

Ví dụ: Nghiên cứu về số lượng gia đình sử dụng khí sinh học trong sinh hoạt; nghiên cứu các sản phẩm tái chế từ các rác thải hữu cơ,...

Để góp phần giải quyết vấn đề khó khăn trong quản lý và xử lý chất thải rắn sinh hoạt hộ gia đình, ta có thể nghiên cứu phân bón được tái chế từ các rác thải hữu cơ.

BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1: Để hỗ trợ cho việc điều tra các vụ án hình sự, các nhà pháp y có thể sử dụng phương pháp nghiên cứu nào? Cho ví dụ.

Câu 2: Tại sao phẩm chất trung thực rất quan trọng trong nghiên cứu khoa học?

Lời giải: 

Câu 1: Để hỗ trợ cho việc điều tra các vụ án hình sự, các nhà pháp y có thể sử dụng cả ba phương pháp: phương pháp nghiên cứu quan sát, làm việc trong phòng thí nghiệm và phương pháp thực nghiệm khoa học.

Ví dụ:

- Quan sát thu thập các vật chứng ở hiện trường như dấu vân tay, mẫu máu…

- Trong các phòng thí nghiệm kiểm tra ADN, phân tích các hóa chất liên quan đến vụ án,.. 

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tâm lý đến khả năng gây án,... 

Câu 2:

Nghiên cứu khoa học có mục đích tạo ra các tri thức, phát minh mới phục vụ cho sự phát triển và tiến bộ của xã hội vì vậy phẩm chất trung thực rất quan trọng trong nghiên cứu khoa học. Tính trung thực sẽ tạo nên một xã hội nhân văn, đóng góp nhân cách và kết quả nghiên cứu, ứng dụng của nghiên cứu đối với thực tiễn.

SÁCH BÀI TẬP

Câu 1: Đâu là phương pháp nghiên cứu, học tập môn Sinh học?

A. Phương pháp quan sát

B. Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm

C. Phương pháp thực nghiệm khoa học

D. Cả 3 đáp án trên

Câu 2: Đâu là hoạt động được tiến hành trong phòng thí nghiệm?

A. Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất, mẫu vật và các thiết bị an toàn.

B. Tiến hành thí nghiệm theo các bước và thu thập thông tin.

C. Xử lí số liệu và viết báo cáo thí nghiệm.

D. Cả 3 đáp án trên

Câu 3: Trong bước 2: Tiến hành và thu thập số liệu thực nghiệm gồm mấy nội dung chính?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 4: Đâu là các thiết bị đảm bảo an toàn cho người làm việc trong phòng thí nghiệm?

A. phần mềm dạy học

B. găng tay, kính bảo vệ mắt, áo bảo hộ,...

C. cân điện tử, các bộ cảm biến

D. Đáp án khác

Câu 5: Phương pháp sử dụng tri giác để thu thập thông tin về đối tượng quan sát là:

A. Phương pháp quan sát

B. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

C. Phương pháp thực nghiệm khoa học

D. Cả 3 phương án trên

Câu 6: Có bao nhiêu phương pháp nghiên cứu, học tập môn Sinh học nào mà em đã được học?

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Câu 7: Trong quá trình thực hiện các thí nghiệm được sử dụng các dụng cụ, hóa chất cần phải chú ý: 

A. Các lưu ý về cháy nổ, an toàn về hóa chất

B. Quy tắc vận hành máy móc trong phòng thí nghiệm

C. Trang bị cá nhân

D. Cả 3 đáp án trên

Câu 8: Phương pháp nghiên cứu quan sát gồm có mấy bước?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 9: 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,...

A. mô hình tế bào, mô hình DNA

B. bộ tiêu bản quan sát nhiễm sắc thể.

C. bộ tranh các cấp tổ chức sống

D. Cả 3 đáp án trên 

Câu 10: Đâu là máy móc thiết bị có thể có ở phòng thí nghiệm?

A. tủ lạnh

B. cân điện tử

C. các bộ cảm biến

D. Cả 3 đáp án trên