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24.2: 실험 기법 - 생물학

24.2: 실험 기법 - 생물학



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ENCODE 프로젝트는 RNA-seq, CAGE-seq, Exon Arrays, MAINE-seq, Chromatin ChIP-seq, DNase-seq 등 다양한 실험 기술을 사용했습니다.

사용된 가장 중요한 기술 중 하나는 ChIP-seq(염색질 면역 침전 후 시퀀싱)이었습니다. ChIP 실험의 첫 번째 단계는 특정 단백질과 관련된 DNA 단편을 표적으로 하는 것입니다. 이것은 특정 단백질을 표적으로 하는 항체를 사용하여 수행되며 DNA-단백질 복합체를 면역침전시키는 데 사용됩니다. 마지막 단계는 DNA를 분석하는 것입니다. 이것은 단백질에 결합된 서열을 결정할 것입니다.

ChIP-seq는 이전 기술(예: ChIP-칩)에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 예를 들어, ChIP-seq는 단일 뉴클레오티드 분해능을 가지며 판독 길이에 따라 정렬성이 증가합니다. 그러나 ChIP-seq에는 몇 가지 단점이 있습니다. 시퀀싱 오류는 읽기가 끝날 무렵에 상당히 증가하는 경향이 있습니다. 또한 읽기 횟수가 적으면 풍부한 영역을 감지할 때 민감도와 특이도가 떨어지는 경향이 있습니다. 이러한 문제는 모두 데이터를 처리할 때 발생하며 많은 계산 기술이 이를 수정하려고 합니다.


24.2 과학교육의 이론과 관점

이 책에서는 과학의 가르침과 학습에 관한 수많은 이론과 관점을 다루고 있으며, 그 중 몇 가지가 여기에 언급되어 있습니다.

24.2.1 – 능동적 학습: 행동으로 배우기
능동적 학습은 학생과 함께 학습에 대한 책임을 부여하는 일련의 전략입니다. 발견 학습, 문제 기반 학습(22.3), 경험 학습 및 탐구 기반 교육(22.1)이 능동적 학습의 예입니다. 토론, 토론(22.4), 학생 질문(5.1, 22.1, 23.1), 생각 짝 나누기(25.7), 빠른 쓰기(25.7), 투표, 역할극, 협동 학습(22.3, 22.5), 그룹 프로젝트(13.1) -8, 22.5) 및 학생 발표(22.4)는 학습자 주도의 많은 활동 중 일부입니다. 그러나 학생들이 제공되는 정보를 처리하고 필터링하면 강의조차도 능동적인 학습 이벤트가 될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. Cornell 노트(3.1)와 도표 작성(16.2)은 강의를 능동적인 학습 이벤트로 만들 수 있는 몇 가지 활동입니다.

24.2.2 – 여러 학습 방식에 대한 교육
우리는 오감을 통해 배울 수 있지만 가장 가치 있는 세 가지는 시각, 청각, 촉각입니다. 이론가와 실무자는 학습자가 다른 학습 스타일보다 한 학습 스타일을 선호한다고 주장합니다. 시각적 학습자는 관찰함으로써 가장 잘 배우고, 청각적 학습자는 구두 지시로 가장 잘 배우고, 운동감각적 학습자는 조작으로 가장 잘 배운다. 전문직의 요구로 인해 교사는 종종 시간과 준비가 가장 적게 필요한 강의 스타일, 즉 강의와 토론에 의존합니다. 이러한 접근 방식은 교수 및 학습에 대한 가치 있는 접근 방식일 수 있지만 다른 학습 방식을 활용하지 못하고 기본 방식이 시각 또는 운동 감각인 학생의 권리를 박탈합니다. 이 책 전반에 걸쳐 우리는 가르치고 배우는 세 가지 방식의 사용을 강조합니다.

24.2.3 – 다중 지능 교육
지능은 추론, 계획, 문제 해결, 언어 및 아이디어 이해, 새로운 개념 학습, 추상적 사고 능력과 같은 많은 관련 능력을 포함하는 마음의 속성입니다. 역사적으로 심리학자들은 표준화된 테스트에서 단일 점수(지능 지수, IQ)로 지능을 측정했으며, 이러한 점수가 이후의 지적 성취를 예측한다는 것을 발견했습니다. Howard Gardner와 다른 사람들은 다중 지능이 있으며 어떤 단일 점수도 개인의 지능을 정확하게 반영할 수 없다고 주장합니다. 더 중요한 것은 다중 지능 이론은 사람들이 다른 것보다 특정 양식을 통해 더 잘 배우며 과학 교사는 가능한 한 많은 양식을 다루도록 커리큘럼을 설계해야 한다는 것을 의미합니다. Gardner는 아래에 나열된 7가지 지능을 식별합니다. 괄호 안의 숫자는 이 책에서 각 지능을 다루는 섹션을 나타냅니다.

  • 논리적/수학적 지능은 개념적 사고(6.1-4, 7.1-7, 10.1-5, 13.9, 16.1-6, 18.1-3), 컴퓨팅(14.1-3, 15.1-7, 17.1-7, 20.1, 20.8)할 때 사용됩니다. ), 패턴 찾기(1.1-4,16.4, 16.6, 17.5-7) 및 분류(8.1-6, 19.1-5)
  • 언어/언어 지능은 듣기(21.1), 말하기(1.1-4, 3.1-4, 11.2-4, 22.6), 읽기(2.1-4), 번역(14.1-3), 토론(8.6, 22.4).
  • Naturalist Intelligence는 질문(5.1, 22.1, 23.1), 관찰(5.2-3, 22.2), 조사(23.2), 실험(5.1-10, 23.3-4)에 사용됩니다.
  • 시각/공간 지능은 모델(12.1-5), 사진(16.4, 16.6), 비디오(16.5), 다이어그램(8.1-6, 16.1-3, 20.2-7), 지도(21.1-7) 및 차트(20.2-7).
  • 신체 운동 감각 지능은 신체 감각(12.2), 움직임(12.2), 신체 활동(동반자 책, 실습 화학 및 실습 물리학), 조작(22.2)을 통해 지식을 처리하는 데 사용됩니다.
  • 대인 지능은 협동 학습 경험(22.3, 22,5), 그룹 게임(13.1-8), 그룹 랩 작업(22.5), 대화(8.6, 23.4)를 통해 학습할 때 사용됩니다.
  • 자기대화(7.1-3,11.1), 공부(11.2-4), 자기평가(7.4-7)를 통해 학습할 때 개인내 지능을 사용한다.
  • 음악적 지능은 환경에서 리듬, 멜로디, 비언어적 소리를 통해 학습할 때 사용됩니다(24.8).

24.2.4 – 메타인지: 학생들에게 자신의 생각에 대해 생각하도록 가르치기
John Flavel은 학생들이 자신의 생각에 대해 생각하는 법을 배우고 추론과 문제 해결 능력을 극대화하기 위한 전략을 의식적으로 사용할 때 학습이 극대화된다고 주장합니다. 초인지적 사고자는 자신이 가장 잘 배우는 시기와 방법을 알고 학습 장벽을 극복하기 위한 전략을 사용합니다. 학생들이 사고 과정과 이해를 조절하고 모니터링하는 방법을 배우면서 새로운 학습 과제에 적응하는 방법을 배웁니다. 전문 문제 해결사는 먼저 핵심 개념과 주요 원칙(6.1-4, 7.1-7, 11.1-4)의 관점에서 생각함으로써 문제에 대한 이해를 발전시키려고 합니다. 대조적으로, 초보 문제 해결사는 이 메타인지 전략을 배우지 못했고 올바른 숫자를 삽입할 수 있는 올바른 공식을 찾으려고 노력함으로써 문제에 접근할 가능성이 더 큽니다. 교육의 주요 목표는 학생들이 새로운 문제와 환경에 유연하게 대처할 수 있도록 준비시키는 것입니다. 개념을 학교에서 직장이나 가정 환경으로 옮기는 능력은 초인지적 사고가의 특징입니다(6.4).

24.2.5 – 고차 추론 개발
아마도 인간 사고의 가장 널리 사용되는 분류는 Bloom's Taxonomy일 것입니다. Benjamin Bloom과 그의 팀 또는 연구원들은 특히 그들이 식별한 인지 결과의 6가지 기본 수준(지식, 이해, 적용, 분석, 종합 및 평가)에 대해 이 주제에 대해 광범위하게 저술했습니다. Bloom의 분류(6.1)는 계층적이며 지식, 이해 및 적용을 기본 수준으로 하고 분석, 종합 및 평가를 고급 수준(6.1-6.4)으로 합니다. 교육자가 "상위 수준의 추론"을 언급할 때 일반적으로 분석, 종합 및/또는 평가를 의미합니다. 이 책의 주요 주제 중 하나는 과학 교육을 통해 고차원적 사고 능력을 개발하는 것입니다.

24.2.6 – 구성주의: 학생들이 과학에 대한 이해를 구축하도록 돕습니다.
구성주의는 주요 학습 이론이며 특히 과학의 교수 및 학습에 적용할 수 있습니다. Piaget는 조정과 동화를 통해 개인이 경험에서 새로운 지식을 구성한다고 제안했습니다. 구성주의는 학습을 학생들이 사전 지식과 새로운 정보를 기반으로 새로운 아이디어와 개념을 능동적으로 구성하거나 구축하는 과정으로 봅니다. 구성주의 교사는 학생들이 주어진 틀이나 구조 내에서 원리를 발견하고 지식을 구성하도록 격려하는 촉진자입니다. 이 책 전반에 걸쳐 우리는 학생들이 새로운 정보가 제시될 때 사전 지식과 경험을 연결하여 잘못된 개념(7.4-7)을 없애고 올바른 이해를 구축할 수 있도록 돕는 것의 중요성을 강조합니다. Piaget의 학생인 Seymour Papert는 사람들이 제품을 구성할 때 학습이 특히 잘 일어난다고 주장했습니다. 구성주의로 알려진 Papert의 접근 방식은 모델 구축(12.5), 로봇 공학, 비디오 편집(16.5) 및 유사한 건설 프로젝트에 의해 촉진됩니다.

24.2.7 – 과학의 교육학적 내용 지식(PCK)
전문 과학자가 반드시 효과적인 교사는 아닙니다. 그러나 전문 과학 교사는 학생들이 직면하는 어려움과 그들이 발전시키는 오해를 알고 있으며, 학생들이 새롭고 정확한 이해를 구축할 수 있도록 새로운 아이디어를 제시하면서 사전 지식을 활용하는 방법을 알고 있습니다. Schulman은 이러한 전문성을 교육학적 내용지식(PCK)이라고 하며, 우수한 교사는 전문적인 내용지식과 전문적인 PCK를 모두 가지고 있다고 말한다. How People Learn에서 Bransford, Brown 및 Cocking은 다음과 같이 말합니다. 자신의 분야에 대한 교사의 지식은 학생들에게 과제를 안내하고, 학생의 진척도를 측정하고, 학생들이 묻는 질문을 지원하는 인지 로드맵을 제공합니다.” 전문 교사는 일반적인 오해를 인식하고 학생들이 그것을 해결하는 데 도움이됩니다. 이 책은 과학 교사의 교육적 내용 지식을 향상시키는 데 전념하고 있습니다.

Bonwell, C. & Eison, J. (1991). 능동적 학습: 교실에서 흥미 유발 AEHE-ERIC 고등 교육 보고서 No.1. 워싱턴 D.C.: 조시 배스.

브루너, J. S. (1961). 발견 행위. Harvard Educational Review 31(1): 21–32.


목차

특정 연구 질문을 염두에 두고 시작해야 합니다. 지식 격차를 식별하고 관심 있는 질문을 찾기 위해 연구 분야에 대해 읽는 데 시간을 할애해야 할 수도 있습니다.

우리는 이 가이드 전체에서 건강 과학과 생태학의 두 가지 연구 질문 예를 사용합니다.

예시 질문 1: 전화 사용 및 수면

취침 전 전화 사용이 수면 패턴에 어떤 영향을 미치는지 알고 싶습니다. 특히, 잠자기 전에 휴대전화를 사용하는 시간(분)이 수면 시간에 어떤 영향을 미치는지 묻습니다.

예시 질문 2: 온도와 토양 호흡

온도가 토양 호흡에 어떤 영향을 미치는지 알고 싶습니다. 특히, 토양 표면 근처의 증가된 공기 온도가 토양에서 호흡하는 이산화탄소(CO2)의 양에 어떤 영향을 미치는지 질문합니다.

연구 질문을 실험 가설로 변환하려면 주요 변수를 정의하고 이들이 어떻게 관련되어 있는지 예측해야 합니다.

연구 질문 독립 변수 종속변수
전화 사용 및 수면 자기 전 전화 사용 시간 밤에 수면 시간
온도와 토양 호흡 토양 표면 바로 위의 기온 토양에서 호흡하는 CO2

그런 다음 가능한 관련 없는 혼란스러운 변수에 대해 생각하고 실험에서 이를 제어할 수 있는 방법을 고려해야 합니다.

외부 변수 제어 방법
전화 사용 및 수면 자연적 변화 개인의 수면 패턴에서. 통계적으로 통제: 치료군당 평균 수면 시간이 아닌 전화 사용 수면과 전화 사용 수면 간의 평균 차이를 측정합니다.
온도와 토양 호흡 토양 수분 또한 호흡에 영향을 미치며 온도가 증가함에 따라 수분이 감소할 수 있습니다. 실험적으로 통제: 토양 수분을 모니터링하고 물을 추가하여 모든 처리 구역에서 토양 수분이 일정하도록 합니다.

마지막으로 이러한 변수를 함께 다이어그램에 넣습니다. 화살표를 사용하여 변수 간의 가능한 관계를 표시하고 기호를 포함하여 관계의 예상 방향을 표시합니다.

여기서 우리는 전화 사용량이 수면 시간에 부정적인 영향을 미칠 것이라고 예측하고 수면 시간에 대한 자연적 변화의 알려지지 않은 영향을 예측합니다.

여기서 우리는 온도가 증가하면 토양 호흡이 증가하고 토양 수분이 감소하는 반면 토양 수분이 감소하면 토양 호흡이 감소할 것이라고 예측합니다.


24.2: 실험 기법 - 생물학

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Editor's Choice 기사는 전 세계 MDPI 저널의 과학 편집자의 추천을 기반으로 합니다. 편집자는 저널에 최근에 발표된 소수의 기사 중 저자에게 특히 흥미롭거나 이 분야에서 중요하다고 생각하는 기사를 선택합니다. 목적은 저널의 다양한 연구 분야에서 발표된 가장 흥미로운 작업의 스냅샷을 제공하는 것입니다.


초음파 비행 시간을 사용한 회전 및 불투명 유체 실험의 속도 측정을 위한 저비용 솔루션

저자(4명 중 첫 번째, 두 번째 및 마지막)

  • 파비안 버만
  • 제롬 누아르
  • 앤드류 잭슨
  • 콘텐츠 유형: 연구 논문
  • 오픈 액세스
  • 게시일: 2021년 6월 30일

곡선교의 지반 복합시험을 위한 통합하중시험장치 개발

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전기 구동 버스 피로 손상의 지붕 구성 요소에 대한 하중 위상각의 영향

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  • B. 제체비치
  • L. 밀로비치
  • V. 알렉시치
  • 콘텐츠 유형: 연구 논문
  • 게시일: 2021년 6월 24일


특히 RNA 시퀀싱, 질량 분석 기반 단백질체학, 유동/질량 세포계측법 및 살아있는 세포 이미징에 중점을 두고 시스템 생물학에서 사용되는 실험의 기본 기술에 대해 알아봅니다.

시스템 생물학 분야의 핵심 동인은 세포가 실험적 섭동에 어떻게 반응하는지에 대해 더 깊고 폭넓게 탐구할 수 있게 해주는 기술입니다. 이를 통해 우리는 세포 기능에 대한 보다 상세한 정량적 모델을 구축할 수 있으며, 이는 생명공학에서 인간 질병에 이르는 응용 분야에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이 과정은 다운스트림 분석에서 계산 모델링 목적에 필요한 양적 데이터를 얻는 데 중점을 두고 현대 시스템 생물학에서 사용되는 다양한 현재 실험 기술에 대한 광범위한 개요를 제공합니다. 우리는 특히 mRNA 시퀀싱, 질량 분석 기반 단백질체학, 유동/질량 세포 분석 및 라이브 세포 이미징과 같은 4가지 기술에 대해 자세히 설명합니다. 이러한 기술은 시스템 생물학에서 자주 사용되며 게놈 전체 범위에서 단일 분자 범위, 수백만 개의 세포에서 단일 세포, 단일 시점에서 자주 샘플링되는 시간 과정에 이르기까지 다양합니다. 우리는 이러한 기술이 작동하는 이론적 배경뿐만 아니라 실제 습식 실험실 환경에 들어가 이러한 기술이 실제로 수행되는 방법과 결과 데이터의 품질 및 내용 분석 방법에 대한 지침을 제공합니다.


베리웰의 한마디

실험 심리학은 때때로 심리학의 별도 분과 또는 하위 분야로 생각되지만 실험 방법은 심리학의 모든 영역에서 널리 사용됩니다. 발달 심리학자들은 실험적 방법을 사용하여 사람들이 어린 시절과 평생 동안 어떻게 성장하는지 연구합니다. 사회 심리학자들은 실험 기법을 활용하여 사람들이 집단에 의해 어떻게 영향을 받는지 연구합니다. 건강 심리학자는 건강과 질병에 기여하는 요인을 더 잘 이해하기 위해 실험과 연구에 의존합니다.


과학적 방법을 사용하는 방법

이 기사는 매사추세츠주 Bess Ruff가 공동 작성했습니다. Bess Ruff는 플로리다 주립 대학의 지리학 박사 과정 학생입니다. 그녀는 2016년 캘리포니아 대학교 산타 바바라에서 환경 과학 및 관리 석사 학위를 받았습니다. 그녀는 카리브해의 해양 공간 계획 프로젝트에 대한 조사 작업을 수행했으며 Sustainable Fisheries Group의 대학원 연구원으로 연구 지원을 제공했습니다.

이 기사는 399,509번 조회되었습니다.

과학적 방법은 모든 엄격한 과학적 탐구의 중추입니다. 과학적 연구를 발전시키고 지식의 축적을 촉진하기 위해 고안된 일련의 기술과 원리인 과학적 방법은 고대 그리스의 철학자부터 오늘날의 과학자에 이르기까지 모든 사람들에 의해 점진적으로 개발되고 연마되었습니다. 방법에 약간의 차이가 있고 어떻게 사용해야 하는지에 대한 의견 차이가 있지만 기본 단계는 이해하기 쉽고 과학적 연구뿐만 아니라 일상적인 문제 해결에 매우 중요합니다.


실험 수행

실험은 일반적으로 실험 그룹에 영향을 미치는 독립 변수라고 하는 변수를 조작하여 수행됩니다. 연구자가 관심을 갖고 있는 효과인 종속변수를 측정합니다.

연구자가 효과에 영향을 미치고 싶지 않은 비실험적 요인을 식별하고 제어하는 ​​것은 유효한 결론을 도출하는 데 중요합니다. 이는 가능하면 변수를 제어하거나 변수를 무작위화하여 세 번째 변수로 역추적할 수 있는 효과를 최소화함으로써 수행되는 경우가 많습니다. 연구원은 실험을 수행할 때 독립 변수의 효과를 측정하여 이것이 효과의 원인이라는 결론을 내리기를 원합니다.


생물 심리학의 직업 기회

생물 심리학 분야의 경력에 ​​관심이 있다면 몇 가지 다른 옵션이 있습니다. 이러한 유형의 분야에 진출하는 일부 사람들은 대학, 제약 회사, 정부 기관 또는 기타 산업에서 일할 수 있는 연구 분야에서 일하기로 선택합니다.

다른 사람들은 행동과 기능에 영향을 미친 일종의 뇌 손상이나 질병을 경험한 사람들을 돕기 위해 환자와 함께 일하기로 선택합니다.

다음은 생물 심리학과 관련된 직업 전문화 중 일부에 불과합니다.

  • 행동 신경과학자: 뇌, 신경계 및 기타 기관이 행동에 미치는 영향을 분석합니다.
  • 인지 신경과학자: 사람들이 어떻게 생각하고, 배우고, 문제를 해결하는지 조사하기 위해 뇌 활동을 조사하고 스캔합니다.
  • 비교심리학자: 다른 종의 행동을 관찰하고 서로 및 인간과 비교
  • 진화심리학자: 행동의 진화적 기반을 조사합니다.
  • 신경과 전문의: 뇌 및 신경계에 영향을 미치는 손상 또는 질병이 있는 환자를 치료합니다.


비디오 보기: 04讲 01节 抗体生物学 (팔월 2022).