السبت، 29 أكتوبر، 2016

الاستقصاء العلمي

الاستقصاء العلمي Scientefic Inquiry
س 􀃥تتاح لك الفرصة لتنفيذ العديد من التجارب والاس 􀃥تقصاءات خلال دراستك علم الأحياء، وقد تُعطى مهمة لتنفيذها وفق خطوات.
لذا عليك أن تسأل نفسك مجموعة من الأسئلة كما هو وارد في الشكل 15 - 1.
ماذا قر أت؟ كيف تساعد الفرضية على جمع البيانات وتقديم التفسيرات؟
أ 􀀷 ضع 􀀴س ؤالاً
هل قر أت التجربة المتعلقة بالدر 􀀴س؟
ما ال 􀁺س ؤال الذي أحاول الإجابة عنه؟
هل المعلومات الأ 􀀴سا 􀀴سية للمو 􀀷ضوع متوافرة؟
وماذا أعرف عنه؟
أكون فر 􀀷ضية
ما فر 􀀷ضيتي؟
هل تعطيني توقعًا يمكن اختباره؟
أجمع البيانات
كيف أدوّن بياناتي؟
ما المجموعة ال 􀂦ضابطة؟ وما المجموعة
التجريبية؟
ما العامل الم 􀁺ستقل؟ وما العامل التابع؟
ما العامل الذي 􀀴س أبقيه ثابتًا؟
ما المواد والأجهزة التي أحتاج إليها؟
ه 􀁀􀁀ل ه 􀁀􀁀ن 􀁀􀁀اك تعليمات إ 􀁀􀁀􀀷 ض 􀁀􀁀اف 􀁀􀁀ي 􀁀􀁀ة لت 􀁻شغيل
الأجهزة؟
ما تعليمات ال 􀁺سلامة التي 􀀴س أتبعها؟
هل يقر معلمي هذه الطريقة؟
كيف 􀀴س أتخل 􀁼ص من مخلفات التجربة؟
أحلّل البيانات
كيف 􀀴س أعر 􀀷ض بياناتي؟
كيف 􀀴س أحلّل بياناتي و ألخ 􀁼صها؟
هل هناك م 􀁼صادر للخط أ في طريقتي؟
أكتب تقريرًا بالنتائج
هل دعمت فر 􀀷ضيتي؟
ما ا 􀀴ستنتاجي؟
الشكل 15 - 1 وض 􀃥ع الأس 􀃥ئلة ذات
المعنى، وصياغ 􀃥ة الفرضية،
وإج 􀃥راء التج 􀃥ارب بدق 􀃥ة،
وتطوي 􀃥ر خط 􀃥ط البح 􀃥ث،
كله 􀃥ا أم 􀃥ور تش 􀃥كّل جوه 􀃥ر
الطريق 􀃥ة العلمية. اس 􀃥تخدم
تقرير التجربة لش 􀃥رح
طريق 􀃥ة البح 􀃥ث، وتدوي 􀃥ن
النتائ 􀃥ج والوص 􀃥ول إل 􀃥ى
الاستنتاجات.
التقويم 2- 1
الخلاصة:
• العلم الطبيعي ) التجريبي( هو دراسة
الطبيعة، عب 􀃥ر الملاحظة والتجريب.
• العل 􀃥م يعتم 􀃥د على البح 􀃥ث العلمي
الرصي 􀃥ن ، و يهت 􀃥م بالأس 􀃥ئلة الت 􀃥ي
يمكن اختبارها، ويرحب بالمراجعة
النقدي 􀃥ة، ويغي 􀃥ر أف 􀃥كاره عندما تظهر
اكتشافات جديدة.
• العل 􀃥م والقي 􀃥م الأخلاقي 􀃥ة يؤثران في
قضايا الصحة والطب والبيئة والتقنية.
• الملاحظة ه 􀃥ي طريقة منظمة لجمع
المعلومات.
• الاس 􀃥تنتاج يعتم 􀃥د عل 􀃥ى الخب 􀃥رات
السابقة.
• التجارب تتضمن مجموعة ضابطة،
ومجموعة تجريبية.
• المتغي 􀃥ر المس 􀃥تقل ه 􀃥و العامل الذي
يج 􀃥ري اختب 􀃥اره، أما المتغي 􀃥ر التابع،
فينتج عن التغير الحاصل في المتغير
المستقل.
فهم الأفكار الرئيسة
1 .1 الفكرة الرئيسة صف خصائص
العلم الطبيعي )التجريبي( .
2.2 عرّف النظرية العلمية.
3.3 داف 􀃥ع عن ض 􀃥رورة اس 􀃥تخدام النظام
المتري أمام عالم لا يرغب في استخدامه.
4.4 قارن بين العلم الطبيعي )التجريبي(
وبي 􀃥ن العل 􀃥م غي 􀃥ر الطبيع 􀃥ي )غي 􀃥ر
التجريبي(.
5.5 ص 􀃥ف كي 􀃥ف يتط 􀃥ور بح 􀃥ث عال 􀃥م
الأحي 􀃥اء من فكرة إلى بحث منش 􀃥ور
في مجلة علمية.
6.6 اذكر لماذا لا تُعد الملاحظة
استنتاجًا.
7.7 بيّن الفروق بين الطرائق التي تجمع بها
البيانات في بحث في علم الأحياء.
8.8 ميّز بي 􀃥ن المتغير المس 􀃥تقل والمتغير
التابع.
التفكير الناقد
الكتابة في علم الأحياء:
9 .9 توقع ما يمكن أن يحدث لمجتمع لا
يفهم طبيعة العلم. وأعط أمثلة على
قضاي 􀃥ا مهمة ق 􀃥د تواج 􀃥ه المجتمع.
الرياضيات في علم الأحياء
10 10 إذا ك 􀃥ان الكيلوج 􀃥رام يس 􀃥اوي
1000 ج 􀃥رام، والمليجرام يس 􀃥اوي
0.001 من الج 􀃥رام. فكم مليجرمًا
في الكيلوجرام؟
􀀶1111 صمّم تجربة تبحث فيها ما إذا كانت
دودة الأرض تنجذب نحو عطر ما،
أو نحو الخل.
􀀶12 12 صغ فر 􀀷ضية حول إحدى خصائص
الحياة التي درستها، وصمّم مشروع
بح 􀃥ث علمي لاختب 􀃥ار الفرضية. ما
المخل 􀃥وق الح 􀃥ي الذي س 􀃥تختاره؟
وم 􀃥ا الأس 􀃥ئلة الت 􀃥ي ستس 􀃥ألها؟
27
بحوث مرض السرطان
التحقت الدكتورة جِوِل كُبْ Jewell Cobb بمؤسسة بحوث
الس 􀃥رطان في مستشفى هارلم عام 1950 م، حيث أصبحت
رائ 􀃥دة في بح 􀃥وث المعالجة الكيميائية للس 􀃥رطان مع الباحثة
جي 􀃥ن رايت. وق 􀃥د قررتا معً 􀃥ا أنه لا ب 􀃥د من طريق 􀃥ة يمكن بها
تصميم علاجات الس 􀃥رطان بجرعات تناس 􀃥ب الأش 􀃥خاص.
فق 􀃥د صمم 􀃥ت كُ 􀃥بْ Cobb طرائ 􀃥ق جدي 􀃥دة لتنمي 􀃥ة عين 􀃥ات
الأنس 􀃥جة، بحي 􀃥ث يمك 􀃥ن ملاحظ 􀃥ة اس 􀃥تجاباتها لجرع 􀃥ات
مختلف 􀃥ة م 􀃥ن الأدوي 􀃥ة تح 􀃥ت المجه 􀃥ر باس 􀃥تخدام التصوي 􀃥ر
الفوتوغراف 􀃥ي البط 􀃥يء. وق 􀃥د أدت دراس 􀃥تهما لاس 􀃥تجابات
الأنسجة لأدوية سامة إلى تمهيد الطريق للمزيد من البحث،
حي 􀃥ث تمكّن العلماء- في ضوء ذل 􀃥ك- من تطوير علاجات
جديدة أكثر فاعلية.
مرض سرطان الجلد
لم تجد الدكتورة كُبْ Cobb البيئة المناسبة للبحث حتى عام
1952 م، حيث حصلت على منحة مالية من المعهد الوطني
للس 􀃥رطان، وب 􀃥دأت تلاح 􀃥ظ أن س 􀃥رطان الجل 􀃥د يحدث في
الساللات البيضاء أكثر مما يحدث في السلالات السمراء،
وبدأت البحث بالكشف عن الدور المحتمل لصبغة الميلانين
ف 􀃥ي الوقاية من أش 􀃥عة الش 􀃥مس فوق البنفس 􀃥جية، وهي عامل
مس 􀃥بّب للس 􀃥رطان. وقد كان هدف كُ 􀃥بْ Cobb معرفة ما إذا
كان للميلاني 􀃥ن خصائص واقية، وهل يؤثر في نتيجة العلاج
بالأش 􀃥عة المعطاة لمرضى الس 􀃥رطان، حي 􀃥ث صمّمت تجربة
أجرتها على فئران بيضاء وسوداء تطوّر لديها سرطان الجلد.
وق 􀃥د أخ 􀃥ذت كُ 􀃥بْ Cobb عينات من الأنس 􀃥جة الس 􀃥رطانية،
وفصل 􀃥ت الأنس 􀃥جة ذات التركي 􀃥ز العال 􀃥ي م 􀃥ن الميلانين عن
الأنس 􀃥جة ذات التركيز الأقل، ث 􀃥م عرّضت كل نوع لجرعات
مختلفة من الأشعة السينية لتقرر الدور الوقائي الذي يقوم به
الميلانين، ثم قامت بعد ذلك، وفي الحال، بزراعة الأنس 􀃥جة
في فئران خالية من الس 􀃥رطان، وبتنميتها في أنابيب الاختبار،
وجدت أن الأنسجة السوداء لديها نسبة بقاء أكبر من الأنسجة
البيض 􀃥اء الت 􀃥ي تعرض 􀃥ت للجرع 􀃥ة نفس 􀃥ها من الأش 􀃥عة، وبعد
فحصه 􀃥ا بالمجهر، اس 􀃥تنتجت أن الميلاني 􀃥ن يقي الخلايا من
الضرر الناتج عن الأشعة السينية. لذا فإن السلالات السمراء
لديها كمية أكبر من صبغة الميلانين من الساللات البيضاء.
اس 􀃥تمرت البحوث في تش 􀃥خيص س 􀃥رطان الجلد ومعالجته.
فمثلاً تس 􀃥تخدم المعالج 􀃥ة المناعية لتدمير خلايا الس 􀃥رطان،
كم 􀃥ا تس 􀃥تخدم الجراح 􀃥ة والعالج الكيميائ 􀃥ي والأش 􀃥عة
للغ 􀃥رض نفس 􀃥ه، ويمك 􀃥ن الجم 􀃥ع بي 􀃥ن العالج المناع 􀃥ي
وأيّ م 􀃥ن ه 􀃥ذه الأن 􀃥واع معً 􀃥ا لتقلي 􀃥ل الأض 􀃥رار الجانبي 􀃥ة.
الكتابة في علم الأحياء
مق 􀃥الات المجلات: لمزي 􀃥د من المعلومات ح 􀃥ول إنجازات
العلماء ارجع إلى الموقع الإلكتروني:
العلماء، منوهًا بمساهماته في العلوم.
28
1-1 مدخل إلى علم الأحياء
المفردات
           علم الأحياء
           المخلوق الحي
           التنظيم
           النمو
           التكاثر
           النوع
           المؤثر
           الاستجابة
           الاتزان الداخلي
           التكيّف
الفكرة الرئيسة تشترك جميع المخلوقات الحية في خصائص الحياة.
•يدرس علماء الأحياء تركيب المخلوقات الحية ووظائفها وتاريخها وتفاعلها مع البيئة وجوانب
أخرى.
•تتكون المخلوقات الحية من خلية واحدة أو أكثر، وتظهر تنظي ،ًام وتنمو، وتتكاثر، وتستجيب
للمؤثرات، وتستخدم الطاقة وتحافظ على اتزانها الداخلي، ولها تكييفات عبر الزمن.
1-2 طبيعة العلم وطرائقه
المفردات
           العلم الطبيعي )التجريبي(
           النظرية
           مراجعة العلماء الآخرين
           النظام المتري
           الجدل العلمي
           الأخلاق العلمية
           الطرائق العلمية
           الملاحظة
           الاستنتاج
           الفرضية
           التجربة
           المجموعة الضابطة
           المجموعة التجريبية
           المتغير المستقل
           المتغير التابع
           الثابت
           البيانات
الفكرة الرئيسة العل 􀃥م عملي 􀃥ة تعتمد على التس 􀃥اؤل الذي يبحث عن الإجاب 􀃥ة التي تقدم
تفسريات علمية للظواهر المختلفة، ويس 􀃥تخدم علماء الأحياء طرائق محددة عند إجراء
البحوث.
•العلم الطبيعي )التجريبي( هو دراسة الطبيعة ويتمثل في الملاحظة والتجريب.
•العلم والمعايير الأخلاقية يؤثران في قضايا الصحة والطب والبيئة والتقنية.
•الملاحظة: طريقة منظمة لجمع المعلومات.
•الاستنتاج يعتمد على الخبرات السابقة.
•التجارب المنضبطة تتضمن مجموعة ضابطة، ومجموعة تجريبية.
•المتغير المستقل: هو الظرف الذي يجري اختباره، أما المتغير التابع، فينتج من التغير الحاصل
في المتغير المستقل.
المطويات نفّ 􀃥ذ جلس 􀃥ة عص 􀃥ف ذهني لمعرفة الأدوار الأخ 􀃥رى لعلماء الأحياء بالإضاف 􀃥ة إلى الأدوار المذكورة
ف 􀃥ي القس 􀃥م 1- 1. اكت 􀃥ب ه 􀃥ذه الأدوار عل 􀃥ى الوج 􀃥ه الخلف 􀃥ي للمطوي 􀃥ة، وأع 􀃥ط أمثل 􀃥ة عليه 􀃥ا.
1-1
مراجعة المفردات
ضع المصطلح الصحيح بدلاً من العبارات التي تحتها خط فيما
يلي:
1 .1 إنت 􀃥اج النس 􀃥ل ه 􀃥و خاصية من خصائ 􀃥ص الحي 􀃥اة بدونها لا
يستمر النوع.
2 .2 آليات التحكم الداخلي تس 􀃥مح لأنظمة المخلوق الحي أن
تبقى في حالة اتزان داخلي.
تثبيت المفاهيم الرئي 􀂁سة
استخدم المنحنى الآتي للإجابة عن السؤال 3:
3 .3 ما خاصية الحياة التي تشكل عنوانًا مناسبًا لهذا المنحنى؟
a . الأساس الخلوي b. النمو
c . الاتزان الداخلي d. التكاثر
4 .4 أي مما يلي يصف التكيّف؟
a . يتكاثر باعتباره نوعًا.
b . تغير قصير الأمد في السلوك استجابة لمؤثر.
c . خصائص موروثة استجابة لعوامل بيئية.
d . تغير في الحجم يحدث مع تقدم العمر.
أ 􀀷سئلة بنائية
5 .5 نهاي 􀃥ة مفتوحة، ما فائدة الطاقة للمخلوقات الحية؟ هل هي
أكثر أهمية من خصائ 􀃥ص الحياة الأخرى أم أنها أقل ؟ برّر
إجابتك.
التفكير الناقد
6 .6 قوّم، كيف عزّزت مس 􀃥اهمات العلماء في فهمنا لخصائص
الحياة.
7 .7 قارن، بين الاس 􀃥تجابة والتكيّف، واستخدم أمثلة من الحياة
اليومية في إجابتك.
1-2
مراجعة المفردات
ضع المصطلح الصحيح بدلاً من العبارات التي تحتها خط فيما يلي:
8 .8 يس 􀃥تخدم العلماء القياس 􀃥ات المعتمدة على قوى الرقم 10
عند إجراء البحوث.
9 .9 تفس 􀃥ير ت 􀃥م اختب 􀃥اره جي 􀃥دًا يضم ملاحظ 􀃥ات كثي 􀃥رة معًا في
العلوم، مثل التكيّف، والصفائح الأرضية.
وضح الفرق بين كل مصطلحين مما يلي:
10 10 الملاحظة، البيانات.
11 11 المجموعة الضابطة، المجموعة التجريبية.
12 12 المتغير المستقل، المتغير التابع.
تثبيت المفاهيم الرئي 􀂁سة
استخدم الصورة أدناه للإجابة عن السؤال 13 .
++
--
30
معدل كتلة الجسم ومعدل الأيض الميداني لطيور البط
معدل الأيض
الميداني
معدل كتلة
العدد الجسم )جم(
إناث غذيت 2.04 426.8 14
إناث ضابطة 3.08 351.1 14
ذكور غذيت 2.31 475.4 16
ذكور ضابطة 2.85 397.6 18
13 13 م 􀃥ا وح 􀃥دة النظ 􀃥ام الدولي في القي 􀃥اس المت 􀃥ري التي يمكن
استخدامها لوصف الدلافين؟
a .الثانية b. الكيلوجرام
c . البوصة d. اللتر
14 14 أي العب 􀃥ارات الت 􀃥ي تخ 􀃥ص الاس 􀃥تقصاء العلم 􀃥ي فيما يلي
صحيحة؟
a .يصوغ أسئلة حول علم التنجيم.
b .يمكن أن يُجرى من قبل شخص واحد.
c .يقاوم التغيير ولا يرحب بالنقد.
d .قابل للاختبار.
15 15 أي مما يلي يصف جملة "طول الضفدع 4 سنتمترات"؟
a . بيانات كمية b. استدلال
c . مجموعة ضابطة d. بيانات وصفية
16 16 أي مما يلي هو تفسير قابل للاختبار؟
a . متغير تابع b. متغير مستقل
c . فرضية d. ملاحظة
أ 􀀷سئلة بنائية
17 17 إجاب 􀃥ة قصيرة: فرّق بين العل 􀃥م الطبيعي )التجريبي( والعلم
غير الطبيعي )غير التجريبي(.
استخدم الجدول أدناه للإجابة عن السؤال 18 .
18 18 افح 􀃥ص البيان 􀃥ات المبينة في الجدول أعاله، وصف تأثير
التغذي 􀃥ة ف 􀃥ي اس 􀃥تهلاك الطاق 􀃥ة )مع 􀃥دل الأي 􀃥ض الميداني(
لذكور البط وإناثه.
التفكير الناقد
19 19 ق 􀃥وّم كيف تؤثر التقنيات في المجتمعات س 􀃥لبًا وإيجابًا في
الوقت نفسه.
20 20 صمّ 􀃥م دراس 􀃥ة مس 􀃥حية تس 􀃥تقصي به 􀃥ا آراء الطالب حول
الأفالم العلمية الحديثة، مس 􀃥تخدمًا عش 􀃥رة أس 􀃥ئلة. وأجر
الدراسة على خمسين طالبًا، ثم ارسم البيانات في منحنى،
واكتب تقريرًا، واعرضه على زملائك.
تقويم إ 􀀺ضافي
21 21 الكتابة في عل ��م الأحي ��اء: اكتب مقالة لمجلة المدرس 􀃥ة،
تدع 􀃥و فيه 􀃥ا المواطنين إلى أن يكونوا مثقفي 􀃥ن ثقافة علمية،
وذل 􀃥ك بالمزيد م 􀃥ن المتابع 􀃥ة والقراءة ح 􀃥ول قضايا مرض
السرطان، والبيئة، والقضايا العلمية ذات الأبعاد الأخلاقية،
مث 􀃥ل الإي 􀃥دز، والتدخي 􀃥ن، وأم 􀃥راض الرئة، والاستنس 􀃥اخ،
والأمراض الوراثية، وأمراض التغذية.
أ 􀀷سئلة الم 􀂁ستندات
اس 􀃥تخدم البيان 􀃥ات المبينة أدناه على الرس 􀃥م البياني للإجابة عن
السؤالين 23 ، 22 .
22 22 حدّد عمق الماء الذي توجد فيه أكبر كتلة حيوية للأسماك.
23 23 حدّد أي سلالات الطيور البحرية قادرة على الوصول إلى
أكبر كتلة حيوية من الأسماك على عمق 40 مترًا.
عمق المياه بالمتر
لثلاثة أنواع من الطيور البحرية في مجسم مائي
البحر خطاف
نورس
البحر بلشون
اختبار مقنن
اختيار من متعدد
1 .1 تبدأ كثير من الاكتشافات العلمية بملاحظة مباشرة. فأي
مما يلي يعد ملاحظة مباشرة؟
a. يتواصل النمل عن طريق مواد كيميائية محمولة بالهواء.
b. تحدد الطيور وجهتها في الطيران عن طريق الحقول المغناطيسية.
c. تمتص الفراشات رحيق الأزهار.
d. تشعر الأسماك بالاهتزازات عن طريق مجسات حسية خاصة.
استخدم الوصف التجريبي التالي وبيانات الجدول أدناه للإجابة
عن السؤال 2.
قرأ طالب أن بعض البذور يجب أن تتعرض للبرودة قبل أن تنمو.
وقد قرر أن يختبر نمو بذور أحد النباتات بعد وضعها في مجمّد
الثلاجة. وبدأ يأخذ عينات منها في أوقات متتالية، وقام بفحص
قدرتها على النمو، وسجل نتائجه في الجدول أدناه:
2 .2 بن 􀃥اءً على نتائج التجربة، كم يومًا يج 􀃥ب أن تخزن البذور في
المجمد من أجل أفضل النتائج للإنبات؟
120 .d 90 .c 60 .b 30 .a
أسئلة الإجابات القصيرة
3 .3 اذك 􀃥ر فائ 􀃥دةً واح 􀃥دةً تنجم عن اس 􀃥تخدام العلم 􀃥اء للوحدات
المعيارية للقياس، ووضح ذلك.
أسئلة الإجابات المفتوحة
استخدم الرسوم للإجابة عن السؤال 4 .
4 .4 انظ 􀃥ر إل 􀃥ى المخلوقين الظاهرين في الرس 􀃥م، واكتب خمس 􀃥ة
أسئلة محددة يمكن لعالم أحياء أن يجري بحثًا حولها.
5 .5 قارن بين الفرضية العلمية والنظرية العلمية.
أسئلة مقالية
كان أح 􀃥د الباحثي 􀃥ن يج 􀃥رب أنواعً 􀃥ا من الغ 􀃥راء والم 􀃥واد اللاصقة
الأخرى لإيجاد نوع جديد قوي. وفي عام 1968 م اكتشف نوعًا
ضعيفً 􀃥ا جدًّا بدلاً من ذل 􀃥ك القوي الذي يبحث عن 􀃥ه. كان يلتصق
بالورق 􀃥ة، ويمك 􀃥ن إزالت 􀃥ه بس 􀃥هولة دون أن يترك آث 􀃥ارًا عليها، ولذا
فقد اعتبر تجربته فاش 􀃥لة. ولكن، وبعد عدة سنوات، خطرت بباله
فكرة اس 􀃥تخدام اللاصق الضعيف، ف 􀃥ي تثبيت أوراق صغيرة على
الأوراق الرس 􀃥مية لكتاب 􀃥ة الملاحظات عليها، ث 􀃥م إزالتها دون أن
تت 􀃥رك أثرًا. وهذا ه 􀃥و ورق الملاحظات اللاصق الذي يس 􀃥تخدمه
الآن ملايين البشر.
استخدم المعلومات أعلاه للإجابة عن السؤال 6 .
6 .6 اعتبرت تجربة اللاصق الأصلية فاشلة. قوّم أهمية النظر إلى
نتائج أي تجربة بفكر منفتح.
معدل إنبات البذور المخزونة في المجمد
الوقت في المجمد عند درجة 15˚c العدد
يومًا 30 ٪ 48

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق