Руководство по написанию научно – исследовательской работы по биологии, экологии

Брекоткина Ирина Владимировна,

учитель высшей квалификационной категории

МАОУ «Лицей №121» Советского района г.Казани

Исследовательская и проектная деятельность учащихся является результативным способом достижения одной из важнейших целей образования: научить детей самостоятельно мыслить, ставить и решать проблемы, привлекая знания из разных областей; уметь прогнозировать вариативность своих результатов.

Приобщение детей к научно-исследовательской деятельности позволяет наиболее полно определять и развивать их интеллектуальные и творческие способности.

Данный материал предназначен для учителей естественного цикла, школьников и их родителей. В работе рассмотрены все вопросы, связанные с написанием и оформлением научно – исследовательской работы.

Как выбирать тему, формулировать цель и задач исследования

Любое исследование начинается с выбора темы и планирования этапов работы. Научная работа вначале тщательно продумывается и планируется. Наиболее общий план проведения исследования можно представить так:

• Выбор конкретной темы.

• Изучение литературных источников по теме.

• Формулировка гипотезы исследования (какие результаты предполагается получить)

• Проведение экспериментов (сбор данных), статистическая обработка и анализ результатов.

• Обсуждение результатов исследования и формулировка выводов.

• Оформление работы, подготовка научного доклада и компьютерной презентации.

Предложить тему ученику может школьный учитель. Некоторые школьники могут сами придумать тему или выбрать область исследования. Необходимо учитывать, что выбор темы работы зависит от интересов, возраста и уровня подготовки ученика-исполнителя, а также от технических возможностей (наличие приборов, реактивов, методик).

Возможные направления исследований в области биологии, экологии и медицины:

1. Изучение биоразнообразия территорий.

2. Экологическая характеристика видов грибов, растений и животных.

3. Изучение искусственных и естественных экосистем.

4. Изучение охраняемых территорий и видов.

5. Экологический мониторинг, биоиндикация состояния воздуха, воды и почвы.

6. Оценка санитарно-гигиенического состояния помещений.

7. Наблюдения и исследования поведения животных.

8. Исследования анатомо-морфологических показателей, функционального состояния организма и здоровья школьников.

9. Влияние различных факторов на физиологическое состояние организма.

10. ​ Исследования заболеваемости, мер профилактики.

11. ​ Изучение психофизиологических показателей.

12. Определение состава, качества пищевых продуктов.

13. ​ Исследования в области растениеводства и животноводства.

Основные требования к выбору темы исследования:

1. Тема работы должна быть актуальной, то есть иметь определенную новизну и практическую полезность (на уровне своего класса, школы, населенного пункта). Школьник не должен совершать научные открытия. Для ребенка, особенно в младших или средних классах важнее научится планировать и проводить работу, уметь анализировать результаты, делать выводы.

2. Тема работы должна быть интересной и оригинальной. Можно проследить возрастную динамику, сравнить детей из классов разного профиля, городских и сельских и т.д. Во всяком случае, редкие, необычные темы имеют преимущества по сравнению с типичными вариантами. И это характерно для любой области науки.

3.Тема работы должна быть достаточно конкретной. Например, гораздо полезнее изучить видовой состав растений в районе своего города, а не описывать все охраняемые виды растений России.

4. Тема должна предусматривать реальные возможности и сроки выполнения работы.

Название работы

Название должно вызвать интерес читателя, но при этом соответствовать правилам, принятым в науке. При выборе названия необходимо учитывать существенные различия художественного произведения, публицистической статьи и научной работы. В научной литературе оно должно чётко отражать содержание и направление выполненной работы, соответствовать возрасту и возможностям исполнителя.

Формулировка цели и задач исследования.

Очень важным этапом работы является формулировка цели и задач исследования.

Цель – это:

• формулировка основной проблемы исследования,

• ответ на вопрос, заданный в названии работы,

• предвидение результатов исследования.

Рекомендуется формулировать предложение с глаголами: определить, выявить, установить, обосновать, разработать.

Задачи исследования:

• это этапы работы, способы достижения цели,

• они не могут повторять цель или быть крупнее цели,

К задачам научного исследования не относятся учебные задачи – изучение литературы по теме, освоение методов, подготовка презентации и т.д.

Структура научной работы. Требования к обзору литературы.

Научные работы имеют типичную структуру, которую надо строго соблюдать.

1.Введение.

2.Состояние проблемы исследования или литературный обзор.

3. Материалы и методы исследования.

4. Результаты.

5. Обсуждение результатов.

6. Выводы.

7. Список литературы

Объект и предмет исследования. Понятие о выборке. Методы исследований.

Важны не только тема, но и выбор объекта исследования и методик, они значительно влияют на уровень научной работы и достоверность результатов. Причем, в естественных науках ситуация более сложная, чем у гуманитариев – не все и не всегда зависит только от исследователя: могут не расти клетки, болеют лабораторные животные, заканчиваются реактивы и ломаются приборы, погода может повлиять на полевые исследования. Объект исследования в биологии - это живые организмы или характерные для них явления и процессы.

Предмет исследования – это часть объекта, конкретные параметры, процессы, которые подлежат изучению.

Примеры:

• Объект исследования – плоды яблок различных сортов.

• Объект исследования - воздух в различных помещениях школы.

Особенностью большинства естественнонаучных работ является то, что для выявления закономерностей необходимо исследовать не единичные особи, а группы, так называемые выборки. Биологические объекты всегда имеют индивидуальные особенности, которые могут влиять на ход эксперимента. Очень часто в естественнонаучных исследованиях изучают влияние каких-то факторов на различные показатели, процессы. В этом случае необходимо сформировать две группы – экспериментальную и контрольную с равным или примерно равным количеством наблюдаемых объектов (образцов). В идеальном варианте эти группы должны отличаться только по одному показателю – наличию или отсутствию изучаемого воздействия. Количество особей в контроле и эксперименте должно быть примерно равным.

Статистическая обработка результатов исследований

Качество научно-исследовательской работы зависит не только от того, какие результаты получены, но и как они обработаны и представлены. Установить фундаментальные закономерности генетики Г.Менделю помогли применение математических методов в биологии.

Одним из наиболее типичных недостатков исследовательских работ школьников является отсутствие статистической обработки результатов. По правилам выполнения научной работы необходимо провести статистическую обработку первичных результатов. Такие возможности есть в программе Excel.

Представление результатов исследования.

При представлении материалов обработанные результаты представляют в графическом виде - это таблицы, графики, диаграммы. Иногда бывает необходимо включить в работу фотографии объектов исследования (животных, растений, репродукций картин или архитектурных сооружений), схемы (проведения эксперимента, экологического маршрута), карты местности.

Основные требования к графическому материалу:

Таблица - это совокупность числовых данных или текстовых сведений, которые группируются в вертикальные колонки – графы, снабженные заголовками, а также в строки по горизонтали. В таблицы вносят только предварительно обработанные статистически и обобщенные данные.

Диаграмма - это чертеж, на котором числовые данные представлены с помощью геометрических объектов и вспомогательных элементов (осей координат, условных обозначений, заголовков и т.п.). Чаще всего используют плоскостные и пространственные диаграммы, например, столбиковые и круговые.

Осуждение результатов. Выводы.

Обсуждать результаты необходимо для того, чтобы сопоставить свои данные с результатами аналогичных исследований других авторов, выяснить, совпадают ли они или противоречат друг другу, попытаться объяснить, о чем они говорят, подтверждают они или опровергают рабочую гипотезу.

Обсуждение результатов в работе небольшого объема обычно пишут одним разделом «Результаты и обсуждение», то есть представляют таблицы, диаграммы и акцентируют внимание на основных, наиболее значимых фактах. В ходе обсуждения необходимо сопоставить полученные результаты с рабочей гипотезой и определить, соответствуют ли они изначально высказанному предположению, как ваши данные соотносятся с результатами, полученными другими исследователями, к каким выводам подводит это сопоставление и т.п.

Выполнив эксперименты и обработав результаты, надо подумать, что еще из этих же результатов можно и нужно получить.

Выводы

В работах школьников необходимо формулировать выводы.

Требования к формулировке выводов:

• Выводы работы являются ответом на поставленные задачи исследования и постулируют основные результаты.

• Количество выводов обычно соответствует количеству задач, но это не абсолютно обязательно.

• Большое число выводов или их чрезмерно подробное описание говорит о незнании правил научной работы или о неумении автора выделить главное. В выводах не должно быть общеизвестных фактов из учебников, упоминаний о методах, особенностях исследованных групп, обсуждения результатов, собственных соображений и рекомендаций – только констатация основных результатов работы. Из формулировок надо убирать общие фразы, беспредметные рассуждения, не имеющие прямого отношения к результатам работы.

• Каждый вывод – это обычно одна достаточно короткая фраза, в которой цитируются конкретные результаты.

• Если получены числовые результаты, и они имеют существенное значение, то их надо привести в выводах.

• Если выводы не соответствуют исходным задачам, надо изменить формулировку задач в окончательном тексте работы в соответствии с полученными результатами и сформулированными выводами.

Требования к оформлению списка литературы:

• Список литературы завершает печатный вариант работы. Он обязательно должен быть в тексте.

• Количество ссылок никогда жестко не регламентируется, но есть разумные ориентиры. Понятно, что 2-3 ссылок маловато даже для младшего школьника. А список из 50 работ с иностранными источниками и сугубо научными узкопрофессиональными журналами требуется от научного сотрудника, но не от школьника. Порядковый номер ссылки в списке литературы указывают в квадратных скобках в тексте, там, где цитировали этот источник.

• Нумерацию составляют одним из двух способов – по порядку цитирования в тексте или по алфавиту. Если в тексте есть ссылки на работы на иностранных языках, то отдельно нумеруются работы на русском языке, затем – иностранные.

• В ссылке обязательно должны быть: фамилия и инициалы автора(ов), название статьи (книги), выходные данные – год, название издательства (для книг), том и номер журнала, страницы. Необходимо обратить внимание на расположение точек, тире, значков //, порядок перечисления выходных данных источника. При ссылке на электронные ресурсы необходимо давать не только название сайта, но и фамилии авторов, название источника, год публикации.

• Литературными источниками могут быть учебники, учебные пособия, энциклопедии, научные статьи, тезисы докладов, диссертации, дипломные работы, сайты в Интернете.

Список литературы

1. Боголюбов А.С. Простейшие методы статистической обработки результатов экологических исследований // © «Экосистема» 1998

2. Новожилова М.М., Воровщиков С.Г., Таврель И.В. Как корректно провести учебное исследование.// М. 5 за знания .2008.

3. Соловьева Н.Н. Основы подготовки к научной деятельности и оформление ее результатов.// М. .АПК и ППРО. 2005.

4. Рокицкий П.Ф.Биологическая статистика // Мн. Вышэйшая школа . 1973

5. www.iro.yar.ru/resource/distant/pedagogy/.

6. Калачихина О.Д. Распространённые ошибки при выполнении учащимися исследовательских работ. www.researcher.ru/

7. Кузнецов И.Н. Подготовка и оформление рефератов, курсовых и дипломных работ/ Минск: ООО"Сэр-Вит", 2000.256 c.