탐구과정, 생물특징, 탐생특

과학의 탐구 과정에는 크게 연역적 탐구 방법과 귀납적 탐구 방법으로 나누어집니다. 연역적 탐구 방법은 주변 사물을 관찰하면서 생기게 되는 의문점을 해소하기 위해 잠정적인 결론인 가설을 설정하고 자신이 세운 가설을 실험과 연구를 통해 검증하여 가설이 타당하다고 결론을 내리는 과정입니다. 이때 자신이 세운 가설이 타당하지 않다는 실험 결과가 얻어지게 된다면 가설을 수정하여 일련의 과정을 되풀이하면 됩니다. 귀납적 탐구 방법은 위와 같은 가설의 설정 단계 없이 여러 가지 사례들을 종합하고 분석함으로써 일반적인 원리나 법칙을 도출해 내는 방법입니다. 일반적으로는 과학의 탐구는 기본적으로 연역적 탐구 방법이 이용되며, 귀납적 탐구 방법은 실험을 통해 검증하기 어려운 주제를 탐구하는 방법으로 이용됩니다.

연역적 탐구 방법의 첫 단계는 문제 인식 단계입니다. 주변 현상을 관찰하고, 관찰된 현상에 대해 의문점을 느끼는 단계입니다. 두 번째 단계는 가설 설정 단계입니다. 인식된 문제에 대해 잠정적인 결론을 설정합니다. 세 번째 단계는 탐구 설계 및 수행입니다. 자신이 세운 가설이 타당한지의 여부를 검증하기 위한 그에 합당한 실험을 설계하고 수행하는 단계입니다. 이때 대조실험과 변인 통제에 유의하여야 합니다. 대조실험은 실험집단을 실험군과 대조군으로 설정하여 실험을 진행합니다. 실험군은 원하는 실험 결과를 알아보기 위해 여러 가지 조작을 가한 집단을 말합니다. 대조군은 실험군의 결과를 비교해 볼 수 있는 기준이 되는 집단입니다. 대체로 조작을 가하지 않은 기본 상태인 경우가 많습니다. 변인에는 독립변인과 종속변인이 존재합니다. 독립변인은 실험 결과에 영향을 줄 수 있는 여러 가지 요인을 말합니다. 독립변인은 조작 변인과 통제 변인으로 다시 한번 더 나누어집니다. 조작 변인은 실험의 목적을 위해 체계적으로 변화시키는 요인이고, 통제 변인은 실험에서 일정하게 유지해야 하는 요인입니다. 종속변인은 독립변인에 의해 종속적으로 변화하는 요인으로 실험의 결과를 말합니다. 연역적 탐구 방법의 네 번째 단계는 데이터 분석 및 해석입니다. 실험을 통해 얻은 자료를 정리하고 분석하여 일정한 규칙성을 파악하는 단계입니다. 대개 그래프나 표를 이용합니다. 마지막인 다섯 번째 단계는 데이터를 분석하여 얻어진 결과를 종합하여 이것이 처음에 설정한 가설과 일치할 경우 결론을 도출하고 일반화시킬 수 있습니다. 그러나 데이터가 가설에 위배되는 경우에는 가설을 수정하거나 실험 과정을 수정하여 다시 실험하게 됩니다.

생물과 무생물을 구분하기 위한 생물의 특성에는 개체 유지를 위한 특성과 종족 유지를 위한 특성이 있습니다. 개체 유지를 위한 특성에는 모든 생물은 세포로 구성되어 있으며, 복잡한 체제로 되어 있습니다. 지구상에 존재하는 생물들은 공통으로 세포라고 하는 구조적, 기능적 기본단위로 구성되어 있습니다. 단세포 생물의 경우 하나의 세포가 하나의 개체를 이루지만, 대부분의 다세포 생물의 경우 여러 세포가 모여 조직을 이루고, 여러 조직이 모여 특정 기능을 가지는 기관이 되고 여러 기관이 모여 하나의 개체를 이룹니다. 이처럼 생물은 각각의 세포나 조직, 기관들이 서로 유기적이고 복잡, 정교한 체제를 이루고 있습니다. 생물은 외부로부터 받아들인 여러 가지 물질들을 자신에게 필요한 물질로 합성하거나 분해합니다. 이렇게 생물 내에서 일어나는 모든 화학반응을 물질대사라고 하며 모든 물질대사에는 효소가 관여하여 반응을 촉매합니다. 에너지의 출입이 수반되므로 에너지 대사라고도 합니다. 물질대사 종류에는 동화 작용과 이화 작용이 있습니다. 동화 작용은 저분자에서 고분자로 합성되는 과정으로 에너지는 흡수되는 흡열 반응입니다. 광합성과 단백질의 합성 등이 예로 들 수 있습니다. 이화 작용에는 고분자에서 저분자로 분해되는 과정으로 에너지는 방출되는 발열 반응입니다. 예를 들어 세포 호흡과 소화 등이 있습니다. 다세포 생물의 경우 생식세포의 결합으로 만들어진 수정란이 세포분열을 통해 많은 세포를 형성하고, 각각의 세포가 여러 가지 기능을 가진 세포들로 분화하여 완전한 하나의 개체가 됩니다. 이 과정을 발생이라 하고 발생에 의해 생긴 개체가 세포 수를 증가시키면서 개체의 크기가 증가하는 과정을 생장이라고 합니다. 생물체는 자신의 주위를 둘러싼 환경 변화를 느끼는 기관을 통해 감지합니다. 이러한 환경의 변화를 자극이라 하며 생물은 자극에 대해 적절하게 반응합니다. 동물에게 있는 달리는 성질인 주성, 식물에서 존재하는 구부리는 성질인 굴성, 항상성 유지가 예시입니다. 이때 항상성은 외부의 환경이 변화하더라도 이를 감지하여 생명체 내부의 여러 요소를 신경계와 내분비계를 이용하여 길항적으로 조절하여 일정하게 유지되는 성질입니다. 신체의 체온조절과 혈당조절, 삼투압 조절 등이 항상성 유지를 하는 예시 중 하나입니다. 종족 유지를 위해 생물은 수명이 유한하기 때문에 생식을 통해 자신과 닮은 자손을 남김으로써 종족을 유지합니다. 이러한 생식 과정에서 모체에서 자손으로 유전물질이 전달되어 자손의 형질은 어버이의 영향을 받아 어버이를 닮게 되는데, 이것을 유전이라고 합니다. 생물은 주위 환경의 변화에 따라 자기 몸의 구조나 기능을 변화시키는데, 이를 적응이라 합니다. 또한 환경에 적응하면서 유전자의 구성이나 빈도가 변화되어 형질이 다양해지고 그 결과 다양한 종이 나타나게 되어있습니다. 이를 종족 유지를 위한 진화라고 합니다.