Задание 23 ОГЭ по биологии: научные методы изучения объектов

Что проверяет задание

Задание 23 проверяет умение узнавать и применять научные методы изучения живой природы. Это не теоретический вопрос «расскажи про метод», а практическая ситуация: дано описание опыта, наблюдения или работы с прибором, и нужно понять, какой метод использован, зачем он нужен и что позволяет установить.

Проверяются три группы умений:

• узнавание метода по описанию действий исследователя (наблюдал, измерял, сравнивал, ставил опыт, строил модель);
• понимание, для какой цели применяется каждый метод и какой результат он даёт;
• умение работать с количественными данными, которые получены этим методом (посчитать увеличение микроскопа, сравнить показатели в таблице, оценить масштаб рисунка).

Задание опирается на биологические ситуации: работа с микроскопом, наблюдение за растениями и животными, эксперименты по физиологии, сравнение строения органов, построение моделей (например, схем цепей питания). Ответ должен быть точным и обоснованным — просто угадать название метода недостаточно, требуется объяснение.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичные формулировки:

• «Какой метод исследования использовал учёный/школьник в описанной ситуации? Обоснуйте ответ»;
• «Определите метод, с помощью которого получены данные, представленные в таблице/на рисунке»;
• «Рассчитайте увеличение микроскопа, при котором сделан рисунок клетки»;
• «Какой метод позволяет установить причинно-следственную связь между фактором и признаком организма?».

Задание оценивается в 2 балла. Полный балл ставится за правильно названный метод и корректное объяснение или расчёт. 1 балл — если метод назван верно, но объяснение неполное или содержит небольшую неточность. 0 баллов — если метод определён неверно или ответ не обоснован вовсе.

Время на задание — 3–5 минут. Ответ обычно короткий: развёрнутая фраза на 1–3 предложения плюс, если требуется, расчёт.

Что нужно знать

Основные методы биологического исследования:

• Наблюдение — целенаправленное восприятие объекта без вмешательства в его естественное состояние (наблюдение за поведением животных, ростом растений).
• Описание — фиксация признаков объекта словами, рисунком, схемой (описание внешнего вида организма).
• Сравнение — выявление сходств и различий между объектами или явлениями (сравнение строения клеток растений и животных).
• Эксперимент (опыт) — изучение объекта в специально созданных, контролируемых условиях с изменением одного фактора при прочих равных (влияние света на рост растения: опытная группа в темноте, контрольная на свету).
• Измерение — определение количественных характеристик объекта (масса, длина, температура, частота пульса).
• Моделирование — создание упрощённого образа объекта или процесса для изучения его свойств (модель молекулы ДНК, схема экосистемы).
• Метод мониторинга — длительное регулярное наблюдение за состоянием объекта или среды (отслеживание численности популяции по годам).
• Микроскопирование — изучение объектов с помощью увеличительных приборов.

Формулы и расчёты, встречающиеся в задании:

• Общее увеличение микроскопа: $$U_{общ} = U_{об} \times U_{ок}$$ где $U_{об}$ — увеличение объектива, $U_{ок}$ — увеличение окуляра.

• Реальный размер объекта под микроскопом: $$L_{реал} = \dfrac{L_{изобр}}{U_{общ}}$$ где $L_{изобр}$ — размер изображения (например, измеренный на рисунке или экране), $U_{общ}$ — общее увеличение.

• Среднее значение показателя (используется при сравнении данных нескольких измерений): $$\bar{x} = \dfrac{x_1 + x_2 + \dots + x_n}{n}$$

• Масштаб рисунка или схемы: $$M = \dfrac{\text{размер на рисунке}}{\text{реальный размер}}$$

Эти формулы нужны не для абстрактного счёта, а чтобы обосновать применение метода измерения или микроскопирования конкретным числом.

Методы решения

1. Определение метода по глаголу действия. В тексте задания почти всегда есть ключевое слово-действие: «наблюдал», «сравнивал», «поставил опыт», «измерил», «построил модель». Нужно найти это слово и сопоставить с определением метода. Мини-пример: «Школьник в течение месяца ежедневно отмечал высоту ростка фасоли» — ключевое слово «отмечал» указывает на наблюдение и измерение одновременно, но регулярность фиксации данных без вмешательства — это наблюдение.

2. Метод выделения контрольной и опытной группы (эксперимент). Если в условии упомянуты два образца/группы, один из которых отличается только одним фактором, — это эксперимент. Мини-пример: два одинаковых горшка с растениями, один поливают обычной водой, другой — раствором удобрения, остальные условия одинаковы. Это опыт: сравнивается влияние одного фактора (удобрения) на рост.

3. Расчёт увеличения микроскопа и реального размера объекта (измерение). Когда в задании даны характеристики объектива и окуляра или размер изображения, нужно применить формулы увеличения. Мини-пример: объектив ×10, окуляр ×15. $U_{общ} = 10 \times 15 = 150$.

4. Сравнение табличных или графических данных. Если даны две колонки цифр (например, показатели двух видов или двух условий), метод — сравнение, а вывод формулируется как констатация сходства/различия. Мини-пример: таблица частоты пульса у тренированных и нетренированных людей после нагрузки — метод сравнения, вывод о влиянии тренировки на восстановление пульса.

5. Построение или анализ модели. Если речь идёт о схеме, макете, упрощённом изображении процесса (цепь питания, круговорот веществ, структура ДНК), это моделирование — метод, позволяющий изучать сложные системы через упрощённый образ. Мини-пример: схема пищевой цепи «трава → кузнечик → лягушка → уж» — модель, показывающая перенос энергии в экосистеме.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать условие и выделить, что именно делал исследователь: смотрел, изменял условия, считал, сравнивал, строил схему.
2. Определить, есть ли вмешательство в естественные условия объекта. Если нет — наблюдение или описание; если да, с изменением одного фактора — эксперимент.
3. Проверить, есть ли числовые данные (размеры, увеличение прибора, показатели в таблице). Если есть — потребуется расчёт по соответствующей формуле.
4. Сопоставить признаки ситуации с определением метода из списка (наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение, моделирование, мониторинг).
5. Сформулировать краткий, но полный ответ: название метода + обоснование (почему именно этот метод, что он позволяет установить) + при необходимости расчёт с формулой и числом.
6. Проверить логическую связь ответа с вопросом задания — часто спрашивают не просто «какой метод», а «что этот метод позволил установить», и это нужно отразить в ответе.

Разбор примеров

Пример 1. Учёный поместил семена одного сорта пшеницы в две одинаковые ёмкости с одинаковой почвой и температурой. Одну ёмкость поставил на постоянный свет, другую — в тёмное помещение. Через две недели измерил высоту проростков в каждой ёмкости. Определите метод исследования и объясните, что он позволяет установить.

Шаг 1. Действие исследователя — целенаправленное изменение одного условия (освещённость) при сохранении остальных условий одинаковыми (почва, температура, сорт семян). Шаг 2. Это признак контролируемого воздействия на объект, а не пассивного наблюдения — значит, метод — эксперимент. Шаг 3. Числовых расчётов формула не требует, но в ответе нужно указать переменную (фактор) и постоянные условия. Шаг 4. Формулируем ответ: использован метод эксперимента, потому что учёный целенаправленно изменял один фактор (освещённость) при равенстве остальных условий. Это позволяет установить, влияет ли свет на рост проростков пшеницы, поскольку разница в высоте будет связана именно с этим фактором.

Пример 2. При изучении клетки кожицы лука школьник использовал микроскоп с объективом, дающим увеличение ×20, и окуляром с увеличением ×10. На изображении длина клетки составила 4 см. Определите метод исследования, рассчитайте общее увеличение микроскопа и реальную длину клетки.

Шаг 1. Действие — рассматривание объекта через прибор, увеличивающий изображение. Это метод микроскопирования (частный случай метода измерения и наблюдения с использованием прибора). Шаг 2. Рассчитываем общее увеличение по формуле: $$U_{общ} = U_{об} \times U_{ок} = 20 \times 10 = 200$$ Шаг 3. Переводим длину изображения в реальные единицы. Изображение — 4 см, переведём в мм для удобства: $4\ см = 40\ мм$. Шаг 4. Реальный размер клетки: $$L_{реал} = \dfrac{L_{изобр}}{U_{общ}} = \dfrac{40\ мм}{200} = 0{,}2\ мм$$ Шаг 5. Формулируем ответ: использован метод микроскопирования (изучения объекта с помощью увеличительного прибора); общее увеличение — 200 раз; реальная длина клетки — 0,2 мм (200 мкм).

Пример 3. В таблице приведены данные о частоте сердечных сокращений (уд/мин) в покое у пяти учеников до и после месяца регулярных занятий бегом: до тренировок — 78, 82, 80, 76, 84; после тренировок — 70, 72, 71, 68, 73. Определите метод, с помощью которого получены эти данные, и метод, применённый для анализа результатов.

Шаг 1. Сами данные получены методом измерения — у каждого ученика подсчитывали число сердечных сокращений за определённое время (обычно за минуту). Шаг 2. Для анализа результатов используется метод сравнения: сопоставляются показатели «до» и «после» у одной и той же группы людей. Шаг 3. Чтобы обосновать вывод количественно, можно найти средние значения по формуле: $$\bar{x}_{до} = \dfrac{78+82+80+76+84}{5} = \dfrac{400}{5} = 80$$ $$\bar{x}_{после} = \dfrac{70+72+71+68+73}{5} = \dfrac{354}{5} = 70{,}8$$ Шаг 4. Формулируем ответ: данные получены методом измерения (подсчёт пульса), а для анализа применён метод сравнения средних значений до и после тренировок. Среднее значение пульса снизилось с 80 до 70,8 удара в минуту, что позволяет сделать вывод о положительном влиянии регулярных тренировок на работу сердца.

Типичные ошибки и ловушки

• Путают наблюдение и эксперимент: если в условии есть изменение хотя бы одного фактора исследователем — это эксперимент, а не наблюдение, даже если после изменения просто фиксируют результат.
• Забывают про контрольную группу: без сравнения опытной и контрольной группы (или показателей «до» и «после») эксперимент не считается полным, и в ответе стоит это упомянуть.
• Путают единицы измерения при расчёте реального размера объекта под микроскопом — обязательно переводить сантиметры в миллиметры или микрометры перед делением на увеличение.
• Дают только название метода без обоснования — за это снимают баллы, так как в задании явно требуется объяснение или расчёт.
• Путают описание и наблюдение: наблюдение — процесс сбора информации, описание — способ её фиксации (словесной или графической); иногда в задаче фигурируют оба метода одновременно, и нужно указать их оба, если условие это подразумевает.
• Ошибаются в формуле увеличения микроскопа, перемножая не увеличения объектива и окуляра, а складывая их — это грубая ошибка, которую легко избежать, если помнить, что увеличения умножаются.
• Не учитывают, что метод моделирования применяется не только к молекулам, но и к экосистемам, эволюционным процессам, круговоротам веществ — это часто упускают, ограничиваясь только физическими моделями.

Как готовиться

Закрепление материала начинается с чёткого запоминания определений всех методов и их отличительных признаков — лучше свести их в таблицу «метод — признак — пример из биологии» и повторять её регулярно. Далее полезно тренироваться на коротких текстовых описаниях экспериментов и наблюдений из учебника, каждый раз задавая себе вопрос: было ли вмешательство в условия объекта, изменялся ли один фактор, велось ли сравнение с контролем.

Отдельное внимание стоит уделить расчётным задачам с микроскопом: полезно решить несколько задач на увеличение и обратный расчёт реального размера объекта, каждый раз проверяя перевод единиц измерения. Также стоит потренироваться в вычислении среднего значения по нескольким числам — это простой, но часто встречающийся элемент обоснования метода сравнения.

При разборе тренировочных заданий важно не просто искать «правильное слово», а проговаривать вслух полное обоснование: почему выбран именно этот метод и что он позволяет установить. Такая привычка формирует навык давать полный ответ, за который начисляется максимальный балл, и снижает риск потери баллов из-за неполного объяснения на экзамене.