Luku 1: Biologia on elämän tiede
Biologian tutkimuskohteet ja kokeellisen tutkimuksen vaiheet (tai biologisen tai luonnontieteellisen tutkimuksen vaiheet)
Muistiinpanot luku 1:
Luonnontieteellisen tutkimuksen kulku:
1. Havainnointi ja tutkimusongelman/tutkimuskysymyksen löytäminen. Tutkitaan ympäristöä ja siihen liittyviä biologisia ilmiöitä.
2. Olemassa olevaan tietoon tutustuminen: Tutkittavaan kohteeseen liittyvä taustatieto, niin kutsuttu teoreettinen viitekehys, joka omaksutaan lukemalla aihepiiristä aiemmin tehtyjä tutkimuksia. Laaditaan havainnoinnin ja oman mielenkiinnon pohjalta (kirjallisuuden teoriatietoon pohjautuva) tutkimuskysymys: esim. “Miten lämpötila vaikuttaa kasvin fotosynteesissä tuottaman hapen O2 määrään?”
3. Hypoteesin muodostus . Arvioidaan mahdollinen vastaus tutkimuskysymykseen eli mitä kokeessa ennustetaan kirjallisuuden pohjalta tapahtuvan. Esimerkiksi:”Lämpötila vaikuttaa merkittävästi fotosynteesissä hapen O2 tuottamiseen”. Ennustetta ja tutkimuksesta saatuja tuloksia voidaan verrata toisiinsa tutkimustyön lopuksi pohdintaosuudessa.
4. Tutkimuksen suunnittelu ja toteutus. Tutkimussuunnitelmaan kirjoitetaan yksityiskohtaisesti tutkimusmenetelmät (ja -aikataulu). Tutkimusmenetelmät-osa sisältää luettelon tarvittavista välineistä ja ohjeistuksen kokeellisen osuuden työvaiheista. Kirjataan mahdollisimman tarkasti mittauksen tulokset ja kokeen aikana tehdyt havainnot.
6. Tiedon ja tulosten käsittely, tulkinta ja hypoteesin testaus. Kerätty tieto esitetään esim. taulukkomuodossa: mittaustulokset ja niiden tarkkuus sekä mittaustulosten pohjalta tehdyt laskut. Kuvaajat piirretään ja analysoidaan. Tähän sisältyy tutkimustulosten tulkinta, tilastollinen tarkastelu (esim. keskiarvon ja keskihajonnan laskeminen) sekä vertailu kirjallisuudessa oleviin tutkimustuloksiin ja mahdollisiin teoreettisiin arvoihin.
7. Johtopäätösten teko ja hypoteesin hyväksyminen tai hylkääminen. Tehdään päätelmät saatujen tulosten ja kirjallisuuden pohjalta. Pohditaan tulosten luotettavuutta, tilastollista merkitsevyyttä sekä toistettavuutta ja voidaan ehdottaa jatkotutkimusaiheita.
8. Tiedon (tutkimuksen) julkaiseminen esimerkiksi jossain tiedejulkaisussa.
Luonnontieteellisessä tutkimuksessa on otettava huomioon erilaiset muuttujat. Ne voivat vaikuttaa tutkimuksen lopputulokseen: tulosten tarkkuuteen, luotettavuuteen ja toistettavuuteen.
Abeille: Luonnontieteellisessä tutkimuksessa on aina muistettava otettava huomioon erilaiset muuttujat. Ne voivat vaikuttaa tutkimuksen lopputulokseen: tulosten tarkkuuteen, luotettavuuteen ja toistettavuuteen.
1. Riippumattomat eli manipuloitavat muuttujat (x). Näiden arvoja muokataan kokeen aikana. Useimmiten suositaan kuitenkin vain yhden muuttujan tutkimista. Esimerkiksi fotosynteesiä eli yhteyttämistä tutkittaessa voidaan seurata lämpötilan vaikutusta kasvin tuottamaan hapen määrään. Lämpötila on tällöin riippumaton muuttuja.
2. Riippuvat muuttujat (y). Riippuvien muuttujien arvoihin vaikuttavat aina riippumattomien muuttujien arvot. Tämän tiivistelmän esimerkissä riippuva muuttuja on kasvin tuottama hapen määrä.
3. Kontrolloidut muuttujat eli mahdolliset väliin tulevat muuttujat. Ne pyritään pitämään mahdollisimman vakaina tutkimuksen aikana, jotta niiden vaikutus kokeen lopputulokseen olisi mahdollisimman pieni. Esimerkiksi fotosynteesiä tutkittaessa tutkitaan vain yhtä kasvilajia, mittausaika on kaikille näytteille sama ja työ toteutetaan samoissa olosuhteissa.