Các phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học

01Phương pháp quan sát

Quan sát là dùng các giác quan, có thể kèm dụng cụ hỗ trợ (kính lúp, kính hiển vi, máy ảnh, cảm biến), để thu thập thông tin về đối tượng mà không làm thay đổi các điều kiện của nó.

• Bước 1 – Xác định đối tượng và mục tiêu: quan sát cái gì, để trả lời câu hỏi nào.
• Bước 2 – Tiến hành quan sát: thu thập thông tin theo một trình tự (từ tổng thể đến chi tiết), ghi chép ngay và lưu giữ kết quả (bản ghi, hình vẽ, ảnh chụp, số đo).
• Bước 3 – Báo cáo kết quả: chọn hình thức biểu đạt phù hợp như bảng số liệu, hình vẽ có chú thích, biểu đồ.

02Làm việc trong phòng thí nghiệm

Phòng thí nghiệm cho phép kiểm soát điều kiện và dùng thiết bị chuyên dụng. Một số thiết bị, vật liệu thường gặp khi học Sinh học: kính lúp, kính hiển vi, lam kính và lá kính, ống nghiệm, pipet, cốc đong, đèn cồn hoặc bếp đun cách thuỷ, nhiệt kế, cân, thuốc nhuộm (xanh methylene, dung dịch iodine), mẫu vật sống hoặc tiêu bản.

Kính hiển vi quang học là thiết bị quan trọng nhất khi học về tế bào. Độ phóng đại của ảnh bằng độ phóng đại của thị kính nhân với độ phóng đại của vật kính: thị kính 10× với vật kính 40× cho ảnh phóng đại 400 lần. Kính hiển vi học sinh thường phóng đại tới khoảng 400 lần; vật kính dầu 100× cho khoảng 1 000 lần.

• Luôn bắt đầu với vật kính nhỏ nhất (4× hoặc 10×) để tìm mẫu, rồi mới chuyển sang vật kính lớn hơn.
• Ốc sơ cấp (to) dùng để lấy nét nhanh ở vật kính nhỏ; ở vật kính lớn chỉ dùng ốc vi cấp (nhỏ) để tránh làm vỡ tiêu bản.
• Vật kính 100× cần một giọt dầu soi giữa lá kính và vật kính.
• Nhiều tế bào gần như trong suốt; thuốc nhuộm giúp tăng độ tương phản để thấy rõ nhân và các cấu trúc khác.

03Phương pháp thực nghiệm khoa học

Thực nghiệm là chủ động thay đổi một yếu tố, giữ nguyên các yếu tố khác, để tìm mối quan hệ nhân – quả. Tiến trình nghiên cứu thường gồm các bước như sơ đồ dưới đây.

• Giả thuyết là một câu trả lời dự kiến có thể kiểm chứng bằng thí nghiệm. Ví dụ: "Nếu nhiệt độ quá cao thì amylase mất hoạt tính, nên tinh bột không bị thuỷ phân."
• Biến độc lập: yếu tố người làm thí nghiệm thay đổi (nhiệt độ). Biến phụ thuộc: kết quả được đo (lượng tinh bột còn lại, nhận biết bằng màu iodine).
• Mẫu đối chứng: được làm giống hệt nhưng không có tác động cần kiểm tra, để so sánh. Ví dụ ống chỉ có tinh bột, không có enzyme.
• Lặp lại thí nghiệm nhiều lần để kết quả đáng tin cậy, không phải do tình cờ.

04Điều tra thực địa và làm báo cáo

Nhiều câu hỏi sinh học phải trả lời ngoài tự nhiên: đếm số cá thể của một loài trong vườn trường, khảo sát các loài cây ở một khu vực, điều tra tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ở địa phương. Điều tra cần kế hoạch rõ ràng: địa điểm, thời gian, cách lấy mẫu, cách ghi chép và lưu ý an toàn.

• Một báo cáo nghiên cứu thường gồm: tên đề tài, câu hỏi và giả thuyết, phương pháp (vật liệu, cách làm), kết quả (bảng, biểu đồ), thảo luận, kết luận, tài liệu tham khảo.
• Trình bày trung thực: ghi cả kết quả không như mong đợi và nêu hạn chế của nghiên cứu.

05Tin sinh học

Tin sinh học (bioinformatics) kết hợp sinh học, tin học và toán học để lưu trữ, tìm kiếm và phân tích dữ liệu sinh học, nhất là trình tự DNA, RNA và protein. Dữ liệu được lưu trong các cơ sở dữ liệu công khai (ví dụ GenBank) và phân tích bằng phần mềm.

• So sánh trình tự DNA của các loài để tìm hiểu quan hệ họ hàng.
• Tìm gene liên quan tới bệnh, theo dõi sự xuất hiện biến thể mới của virus.
• Dự đoán cấu trúc protein, hỗ trợ thiết kế thuốc.

Thực hành và luyện tập