Исследовательская и проектная деятельность учащихся как способ достижения важнейших целей образования
методическая разработка по биологии (8 класс) по теме

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 24»г. Северодвинска

Руководство по написанию научно – исследовательской работы по биологии, экологии, химии и медицине.

Составила:

Безрукова Надежда Владимировна,

учитель II квалификационной категории

Северодвинск, 2012

Содержание:

Пояснительная записка…………………………………………………………...3

Глава 1.Выбор темы, формулировка цели и задач исследования……………..4

Глава 2.Структура научной работы. Требования к обзору литературы……....9

Глава 3.Объект и предмет исследования. Понятие о выборке. Методы исследований……………………………………………………………………..13

Глава 4.Статистическая обработка результатов исследований………………18

Глава 5.Представление результатов исследования……………………………24

Глава 6.Осуждение результатов. Выводы……………………………………...28

Глава 7.Оформление работы. Доклад и презентация. Выступление на конференции……………………………………………………………………..33

Список литературы………………………………………………………………42

Пояснительная записка

     Учебная исследовательская деятельность  -  это специально организованная, познавательная творческая деятельность учащихся, по своей структуре соответствующая научной деятельности, характеризующаяся целенаправленностью, активностью, предметностью, мотивированностью и сознательностью, результатом которой является формирование познавательных мотивов, исследовательских умений, субъективно новых для учащихся знаний или способов деятельности.

    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 результатов.

    Организация и дальнейшее развитие учебно-исследовательской работы школьников требует применения современных информационных технологий, обеспечивающих доступ к необходимым профильным базам, банкам данных, источникам информации по теме исследования.

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

   Для обеспечения успешности образовательного процесса в современных условиях, считаю целесообразной организацию учебно-исследовательской работы школьников как средства повышения качества образования.

   Данное пособие предназначено для учителей естественного цикла, школьников и их родителей. В работе рассмотрены все вопросы, связанные с написанием и оформлением научно – исследовательской работы.

Глава 1 Выбор темы, формулировка цели и задач исследования

Наука необходима народу. Страна, которая ее не развивает, неизбежно превращается в колонию.

                                                                                         (Фредерик Жолио-Кюри)

    В науке, как и в любой сфере деятельности, приняты определенные правила и требования. Большинство ошибок и недочетов в работах школьников обусловлено, в первую очередь, незнанием этих норм. Специалисты, ежегодно рецензирующие работы на конференциях и конкурсах, называют одни и те же ошибки, типичные для работ в области естественных наук:

• Неудачный выбор темы исследования
• Некорректное название работы
• Неправильная формулировка цели и задач исследования
• Несоответствие структуры работы принятым нормам
• Выполнение работы на единичных индивидах, отсутствие контрольной группы.
• Отсутствие статистической обработки результатов.
• Неправильное представление результатов.
• Отсутствие раздела «Обсуждение результатов», некорректная интерпретация результатов.
• Неграмотная формулировка выводов.
• Отсутствие ссылок на литературные источники в тексте работы.
• Неправильное оформление списка литературы

     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.

   Любая исследовательская работа начинается с выбора темы исследования. Правильный и удачный выбор темы в большой степени определяет саму возможность выполнения грамотного исследования, получение достоверных результатов и высокую оценку работы.

    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 исполнителя, а также от технических возможностей (наличие приборов, реактивов, методик).

     Многие учителя считают, что в наших не слишком богатых школах невозможно проводить серьезные исследования. Но это не так. Даже не имея лабораторного оборудования, сложных и дорогостоящих приборов и реактивов, можно выполнять объемные, интересные исследования. Но для этого необходимо нарабатывать опыт подобной деятельности, иметь фантазию и понимание, что постоянно надо развиваться самому - читать научную литературу, подбирать и осваивать методики, не стесняться консультироваться со специалистами.

     Бывает, что школьник хочет выполнять работу по псевдонаучной тематике – память воды, поиски снежного человека, паранормальные явления и т.д. Такие «темы», к сожалению, есть в любой науке. Учителю не следует поощрять подобные занятия. Надо объяснять школьникам, что подобные «исследования» не имеют никакого отношения к науке.

    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 генетики, селекции.
14. ​ 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 обязан совершать научные открытия. Для ребенка, особенно в младших или средних классах важнее научится планировать и проводить работу, уметь анализировать результаты и делать выводы.

2. Тема работы должна быть интересной и оригинальной. Можно сравнить детей из классов разного профиля, городских и сельских, проследить возрастную динамику 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, а не слишком объемной. 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 юные исследователи (или их руководители) не учитывают существенные различия художественного произведения, публицистической статьи и научной работы. В   первом случае название часто играет роль рекламы, а в научной литературе оно должно чётко отражать содержание и направление выполненной работы, соответствовать возрасту и возможностям исполнителя. Слишком бойкие, типичные для рекламных статей названия в науке считаются проявлением дурного вкуса. Они говорят о том, что автор не знает общепринятых правил. Подобные названия встречаются и в хороших по уровню и содержанию работах. Пока что они не влияют на оценку работы, но вызывают примерно такую же реакцию, как человек, пришедший в пляжном костюме на официальный прием.

    Типичные ошибки при формулировке названий:

• Слишком объемное, выходящее за рамки конкретной работы, создает впечатление, что работа реферативная;
• Слишком узкое, не отражающее полностью содержание работы;
• Не соответствующее содержанию работы;
• Слишком «бойкое», журналистское.

«Журналистские формулировки»:

1. Алкоголизм и курение – скажи «Нет!»
2. Быстрое питание – скорое заболевание.
3. ГМО – панацея или бич божий.
4. Досье на витамин С.
5. Еда или Е-да?
6. Заливается звонок - начинается урок, (о психологических особенностях учеников
7. Курильщик – сам себе могильщик.
8. Наше здоровье – в наших руках.
9. От жажды умирая над ручьем (фито индикация качества воды)
10. Пища Франкенштейна или что мы едим.
11. Победы в спорте – победы в жизни.
12. СПИД – катастрофа 21 века.
13. Таинственный мир пиявок.
14. Хорошо вижу – хорошо учусь.
15. Чистота – залог здоровья.

   Такие названия затрудняют работу , так как по ним невозможно понять, на какую секцию надо представлять подобные работы.

Общие, неконкретные формулировки:

1. Влияние света на живые организмы.
2. Влияние атомных станций на здоровье человека.
3. Врожденные пороки и наследственные заболевания.
4. Диеты и их последствия.
5. Исследование белок Таймыра.
6. Исследование состояния воздуха.
7. Курение и подрастающее поколение.
8. Лечебные свойства музыки.
9. Проблемы веса.
10. Связь стресса и почерка.

Формулировка цели и задач исследования.

Гораздо труднее увидеть проблему, чем найти ее решение. Для первого требуется воображение, а для второго только умение.

(Джон Бернал)

    Очень важным этапом работы является формулировка цели и задач исследования. Грамотно и четко сформулированные цель и задачи работы в большой степени определяют успех всего 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.

Цель работы должна быть одна, задач может быть несколько!

    Гипотезы облегчают и делают правильной научную работу — отыскивание истины, как плуг земледельца облегчает выращивание полезных растений.

    Рабочая гипотеза обычно формулируется на первых этапах исследования. Это предположение о возможных результатах исследования, которые подлежат экспериментальной проверке. Рабочие гипотезы используются для выработки предварительного плана научного исследования. Они могут, как подтвердиться, так и не оправдаться в ходе работы.

Глава 2  Структура научной работы. Требования к обзору литературы.

Наука есть не что иное, как вышколенный

и организованный здравый смысл.

(Томас Гексли)

  Научные работы имеют типичную структуру, которую надо строго соблюдать.

1.Введение. В небольшой работе (10-15стр.), что и рекомендуется школьникам, введение занимает не более 0,5 - 1стр. В нем надо четко обозначить основную проблему исследования и его актуальность (то есть смысл работы, для чего ее выполняли, какие данные предполагается получить), дать краткую предварительную информацию по теме, сформулировать цель и задачи работы. По введению читатель обычно судит о том, интересна ли ему эта работа и стоит ли читать ее полностью.

Типичные ошибки во введении:

• Общие рассуждения на отвлеченные темы
• Неправильные формулировки цели и задач исследования
• Слишком большой объем раздела (во введении присутствует часть обзора литературы)
• Включение в число исследовательских задач сугубо учебных - изучение литературы, освоение методик

2.Состояние проблемы исследования или литературный обзор.

    Задача данного раздела - познакомить читателя с современным состоянием данной области науки. Литературный обзор показывает уровень подготовки автора по теме исследования, позволяет судить о его начитанности, понимании проблемы и путей ее решения.

    Кроме краткой истории вопроса в обзоре необходимо осветить наиболее известные подходы к постановке и решению проблемы, основанные на данных из научных литературных источников, описать наиболее известные и интересные факты, показать, что было сделано в этой области до начала вашего исследования. В итоге надо подвести читателя к пониманию актуальности и значимости именно вашей работы.

Типичные ошибки в этой части работы:

• Отсутствие обзора литературы в тексте работы.
• Подробное цитирование общеизвестных фактов (на уровне школьного учебника).
• Отсутствие ссылок на литературные источники непосредственно в тексте при упоминании фактов и цитат из них.
• Использование информации и авторских текстов (особенно из Интернета) без осмысления и обработки.

3. Материалы и методы исследования.

В этом разделе необходимо описать:

• Объект исследования: в случае биологических объектов - их биологические особенности, систематическую принадлежность, количество исследованных особей, образцов и т.д. При изучении каких-либо показателей у людей необходимо дать полную характеристику испытуемых (количество человек в группах, пол, возраст, при необходимости – состояние здоровья, образование, социальное положение и другие, важные для конкретного исследования параметры). Но в тексте работы (в том числе и в Приложении) никогда не приводят Ф.И.О. и личные данные участников исследования.

• Оборудование — перечислить использованные приборы, установки с указанием их названий и фирм – изготовителей.

• Материалы и реактивы – необходимо перечислить все использованные реактивы, указать фирму – изготовитель, степень чистоты.

• Методы исследований — требуется дать достаточно подробное описание, по которому читатель может понять суть метода, оценить его адекватность для данной работы и при необходимости воспроизвести методику. Обязательны ссылки на литературные источники, из которых заимствованы использованные в работе методики.

Типичные ошибки данного раздела:

• Отсутствие или слишком краткое описание объектов исследования.
• Неполное описание методов.
• Отсутствие ссылок на методическую литературу.
• Отсутствие благодарностей (в случае, если были предоставлены аппаратура, реактивы, результаты, полученные другим человеком).

4. Результаты.

    В данном разделе подробно описываются и анализируются полученные данные и выявленные закономерности. Этот раздел – основной в исследовательской работе, так как ее выполняли для получения результатов и новых фактов, а не для изучения литературы или освоения методов. Изложение материала структурируется, исходя из логики решения проблемы в соответствии с планом, задачами работы. В идеале описание и анализ данных должно развиваться, как сюжет интересного, почти детективного рассказа. Анализируют не первичные результаты, (например, количество семян в каждой из 20 исследованных шишек или индивидуальные показатели роста всех учеников класса), а только статистически обработанные и обобщенные данные. Они должны быть представлены в виде схем, графиков, таблиц, диаграмм. Полученные результаты доказывают или опровергают выдвинутые ранее гипотезы.

Типичные ошибки в оформлении результатов:

• Представление исходных первичных данных, не обработанных статистическими методами.
• Отсутствие графического представления данных.
• Оформление таблиц, диаграмм, графиков не соответствующее требованиям.

5. Обсуждение результатов.

  В небольших работах этот раздел можно объединить с главой «Результаты». Раздел содержит анализ собственных результатов в сопоставлении с данными других авторов, полученными из литературных источников. Обсуждать нужно основные, наиболее интересные результаты и выявленные закономерности, в особенности те, которые будут сформулированы в выводах. В целом данный раздел должен предоставить читателю информацию о степени надежности полученных результатов, их согласованности с данными аналогичных или близких по тематике работ других авторов, научной новизне и перспективах применения (использования) установленных фактов и закономерностей. Если данные не согласуются с известными фактами, результатами других авторов не стоит их подгонять, как ответ школьной задачи или замалчивать. Это может оказаться самым интересным в вашей работе.

Типичные ошибки:

• Отсутствие данного раздела в подавляющем большинстве работ школьников.
• Отсутствие анализа собственных результатов.
• Неправильная интерпретация результатов
• Неумение сопоставить свои данные с результатами других работ.

6. Выводы.

    В качестве выводов кратко констатируются самые главные результаты исследования и выявленные закономерности. Выводы должны соответствовать поставленным задачам работы. Большое число выводов или излишне подробные формулировки говорит о неумении автора выделить главное в своих результатах. В необходимых случаях данный раздел может дополняться разделом «Заключение», в котором кратко подводятся итоги и намечаются перспективы дальнейшей работы.

Типичные ошибки в формулировках вывода:

• Несоответствие выводов заявленным во введении цели и задачам исследования.
• Дублирование разделов (в работе есть и «Выводы», и «Заключение»)
• Общие рассуждения вместо констатации конкретных результатов работы.
• Включение в выводы текста, соответствующего разделам «Методы», «Результаты», «Обзор литературы».

8. Список литературы

   Литературные источники должны быть представлены таким образом, чтобы читатель мог найти сам источник, а в нем нужную информацию. Принято ссылаться только на источники, которые действительно читал автор), а не переписывать подходящий список литературы из другой работы или статьи научного руководителя.

   Источники должны быть упорядочены и пронумерованы. Существуют два варианта нумерации работ - по алфавиту на основании фамилии первого автора, (если несколько источников одного автора, то по фамилии следующего соавтора или по дате издания) или по порядку цитирования в тексте. Более предпочтителен вариант нумерации в алфавитном порядке.

Типичные ошибки в оформлении списка литературы:

• Отсутствие списка литературы.
• Малое количество ссылок.
• Ссылки на слишком сложную для школьника литературу – некоторые научные журналы, диссертации, иностранные источники.
• Неправильное оформление ссылок.
• Ссылки на электронные источники только с указанием сайта без упоминания авторов и названия статьи, книги и т.д.

Описанная структура работы должна строго соблюдаться. Не следует проявлять самодеятельность (вернее, незнание правил), менять порядок разделов или называть их по своему разумению.

Глава 3 Объект и предмет исследования. Понятие о выборке. Методы исследований.

Крупнейшие научные открытия - результат кропотливого наблюдения над мельчайшими фактами.

(Андре Жид)

    Не только тема, но и выбор объекта и методик 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. Поэтому не надо спешить с выбором объекта и методов, намного продуктивнее «семь раз отмерить», чем потом менять тему или переделывать работу.

   Поэтому, планируя работу, надо подумать о наиболее подходящем, интересном и доступном объекте, на котором можно получить достоверные результаты .Удачно выбранный объект, независимо от того, растение ли это, химическая реакция или что-то иное – залог успеха работы.

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.
• Предмет исследования – концентрация витамина С
• Объект исследования – учащиеся младшей школы.
• Предмет исследования - антропометрические показатели (рост, вес, окружность грудной клетки).
• Объект исследования - воздух в различных помещениях школы.
• Предмет исследования – количество микроорганизмов.

  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. Поэтому в науке нельзя ограничиваться исследованием одного или нескольких экземпляров - в этом случае можно получить неадекватные данные. Описание единичных событий возможно, как правило, только в медицине. Это может быть редкое заболевание, его нетипичное течение, уникальный вариант операции и т.д. Для этого в медицинских научных журналах есть специальные разделы. Почти во всех иных исследованиях надо формировать группы, которые принято называть выборками.

Все множество интересующих исследователя однородных объектов, явлений, или показателей называется генеральной совокупностью.

Выборочная совокупность или выборка – это любая подгруппа таких случаев (объектов), выбранная для конкретного исследования.

Репрезентативная выборка - это меньшая по размеру, но точная модель генеральной совокупности, частью которой она является. В ней все основные признаки должны быть представлены в той же пропорции или с той же частотой, как и в самой генеральной совокупности.

   Например, вы хотите изучить физическое развитие учащихся 1-4 классов. Тогда генеральная совокупность – это все дети данного возраста, живущие во всех странах. Понятно, что придется ограничить исследование только небольшой частью всей совокупности – в своем городе, в своей школе. Учащиеся вашей школы и будут выборкой. То же самое относится к другим представителям живой (иногда и неживой природы).

    Для формирования репрезентативных выборок в серьезных научных работах существуют особые методы. Для работ школьников можно ограничиться самыми общими правилами. Количество индивидов в выборке должно быть не менее 10, чтобы потом иметь возможность обрабатывать результаты статистически, но лучше хотя бы 20-30 особей (образцов, экземпляров и т. Д.

  Отсутствие выборки - типичная ошибка многих работ школьников. Даже для младших школьников надо постепенно вводить это требование. Например, если изучают какая каша вкуснее и полезнее, то соберите хотя бы несколько одноклассников для выяснения этого вопроса. Если определяют концентрацию витамина С в яблоках разных сортов, то надо проверять не одно яблоко, а несколько или получить сок из нескольких яблок, смешать в равных пропорциях и определять концентрацию в этой суммарной пробе.

    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 индивидов (образцов). В идеальном варианте эти группы должны отличаться только по одному показателю – наличию или отсутствию изучаемого воздействия. Во многих случаях полностью выполнить эти требования невозможно, особенно при работе с людьми, а не с линейными животными или растениями. Но надо стараться подбирать как можно менее отличающиеся группы – по полу, возрасту, условиям жизни, социальному положению и т.д., особенно, если объекты исследования люди. В зависимости от цели работы, может быть одна контрольная и несколько экспериментальных групп. Или одна и та же группа до воздействия и после него.( Например, определяем показатели работы сердца до и после физической нагрузки у одних и тех же школьников). Количество особей в контроле и эксперименте должно быть примерно равным, допустим, 35 и 40 вполне возможно, а 35 и 10, естественно, не подходит.

   Если изучают, к примеру, загрязненность почвы, воды или воздуха методами биоиндикации, то помимо опытных участков, где берут пробы, обязательно должны быть и контрольные. В этом случае контролем может быть почва из парка в сравнении с образцами, взятыми у шоссе или на улицах со значительной транспортной нагрузкой. Если речь идет об определении антропогенной нагрузки в пригородном лесу или определении качества воды в реке, то обязательно должно быть несколько точек пробоотбора, а не одна.

   В случае, когда в работе изучается  влияние какого-либо фактора, а контрольной группы нет, то результаты нельзя считать достоверными, нет смысла обсуждать их и делать выводы, потому что исходное исследование было неправильно спланировано. Даже если работа описательная, например, по морфологии растений или животных, необходимо рассмотреть группу особей, а не один экземпляр. Иначе можно получить данные, не соответствующие действительности.

Цель и задачи простой детской работы могут не предусматривать формирования выборок. Например, ученик младших классов изучал поведение своей кошки. Но в этом случае выводы будут относиться только к конкретной кошке, а не ко всем кошкам.

Типичные ошибки при формировании групп:

• Выполнение работы на единичных особях, недостаточное количество испытуемых.
• Отсутствие контрольной группы.
• Неравное количество особей в контрольной и экспериментальной группах.
• Несоответствие характеристик объектов исследования в контрольной и экспериментальной группах.

Методы исследований

 "Без труда нет истинно великого"

( Гёте)

    Методы научных исследований — это приемы и средства, с помощью которых в науке получают новые достоверные факты. Они становятся основой для развития научных теорий и разработки практических рекомендаций.

   Основные методы исследований, которые применяются в медицине, биологии, экологии, психологии, социологии - это:

• Описание
• Наблюдение
• Анкетирование (опрос)
• Эксперимент

     К научным методам не относятся беседа со школьным врачом или другим специалистом, посещение лаборатории, других научных или производственных учреждений. Не являются методами изучение научной литературы, знакомство с прибором, освоение методик. Но необходимо указывать методы статистической обработки результатов.В большинстве случаев следует выбирать известные, ранее описанные методы, а не придумывать их самим. Разработка метода - это весьма сложное занятие, которое требует большого опыта и высокой квалификации. Если вы в работе применяли общепринятый метод, но в вашей модификации, необходимо уточнить, в чем были различия.

    В психологических исследованиях рекомендуется использовать только научные (авторские) тесты. Их можно найти в соответствующей литературе и на научных сайтах в Интернете. Не следует применять тесты из газет, молодежных журналов и прочих несерьезных источников.

   Во многих случаях школьники используют анкетирование. Это вполне понятно, легче провести анкетирование, чем эксперимент. Но к полученным таким методом результатам надо относиться с известной осторожностью. Не каждая анкета корректна и может дать ответы на вопросы исследования. Не из всякого опроса можно получить достоверные факты, особенно, если вопросы касаются личной жизни, отношений в семье, тех же вредных привычек и т.д. Поэтому лучше использовать известные психологические тесты, указывая их авторов, а при составлении анкеты обратиться к специалисту или, по крайней мере, ознакомиться с методиками составления анкет.

    Часто в естественнонаучных работах используют наблюдение. Это классический метод. Можно рекомендовать подобные исследования для младших школьников, потому что они обычно не требуют особого оборудования, достаточно просты и могут дать интересные и полезные результаты. Но и в этом случае надо детально продумать ход работы. Например, школьник изучает, какие насекомые опыляют растения. Для этого надо решить, какие именно растения нас интересуют – декоративные, плодовые деревья, овощные культуры, дикорастущие виды - потому что видовой состав опылителей может оказаться разным. Следует при наблюдении отмечать время суток, особенности погоды, температуру воздуха – от этих факторов может зависеть количество и видовой состав опылителей. Необходимо все записывать, учитывать каждую прилетающую особь, фотографировать их (или отлавливать различных представителей), чтобы впоследствии определить их систематическое положение. Разумеется, необходимо провести наблюдения не один, а несколько раз.

   Если в работе применяли экспериментальные методики, то в тексте должна быть ссылка на литературный источник, из которого взят данный метод. Кроме того, необходимо достаточно подробно описать саму методику. Это дает возможность рецензенту оценить адекватность применения метода в данной конкретной работе, а читателю – познакомиться с этим методом, использовать его в своей работе, сравнить с другими аналогичными методиками.

   К проведению экспериментов необходимо относиться с особой аккуратностью и тщательностью. К проведению опыта надо все продумать и подготовить. Такие «мелочи» как плохо вымытая лабораторная посуда, ошибочная концентрация раствора, перепутанные контрольные и экспериментальные образцы, неразборчиво записанные показания прибора и многое другое могут свести на нет все усилия. К тому же не всегда есть возможность повторить конкретный эксперимент.

Глава 4 Статистическая обработка результатов исследований

В любой науке столько истины, сколько в ней математики.

(Иммануил Кант)

   Качество научно-исследовательской  работы зависит не только от того, какие результаты получены, но и как они обработаны и представлены. Если уметь использовать методы математической статистики, то из полученных данных можно «вытащить» намного больше информации для анализа и обсуждения, обнаружить закономерности, взаимосвязи, которые не видны в первичных результатах. Вспомните, что Г.Мендель установил фундаментальные закономерности генетики потому, что впервые применил математические методы в биологии.

   Одним из наиболее типичных недостатков исследовательских работ школьников является отсутствие статистической обработки результатов. В большинстве случаев юные авторы представляют первичные данные, то есть то, что в науке называется «лабораторный журнал или протоколы экспериментов». Например, если измеряли рост и вес учащихся, то в работе присутствует список учеников класса с именами и фамилиями и определяемые показатели. Во многих случаях не посчитаны даже средние арифметические значения, хотя это может сделать ученик младшей школы.

    По правилам выполнения научной работы необходимо провести статистическую обработку первичных результатов. Такие возможности есть в программе Excel. Если школьник выполняет исследование под руководством научных сотрудников, то его могут проконсультировать и научить работать с более сложными компьютерными статистическими программами или даже дать готовые обработанные результаты. Но в любом случае необходимо понимать, о чем идет речь, что означает данный статистический показатель и с какой целью его определяли. Иначе случаются неприятные ситуации, когда экспертам на конференции становится ясно, что докладчик ничего не понимает, а просто использует чью-то работу или произносит термины, значения которых он не знает.

     Многие изучаемые признаки, параметры могут варьировать в достаточно широких пределах. Это связано и с генетическими особенностями организмов, и с различием методов, погрешностями в проведении измерений и исследований. Поэтому получаемые данные являются случайными величинами и должны быть обработаны статистически (математически). Только эти методы позволяют выявить закономерности, сравнивать собственные результаты и данные других авторов, утверждать, что воздействие действительно оказало влияние, что существуют значимые различия между исследованными группами и т.д. Поэтому статистическая обработка должна обязательно присутствовать в работах старших школьников. Это в значительной степени влияет на оценку исследования.                                                     К младшим школьникам эти требования не предъявляются. Им достаточно посчитать средние или проценты, если этого требует логика работы. Надо отметить, что в случае малого числа исследованных особей проценты считать не принято. (Кроме того, надо проверить, равна ли сумма 100 %. Такие арифметические ошибки встречаются очень часто). Также рекомендуется указывать не только значения средних арифметических, но и разброс показателей. Например, средний вес портфеля школьника в одном классе -3,5 кг, в другом – 3, 6 кг. Но разброс в первом случае (минимальные и максимальные значения) от 2,1 до 4,8 кг, а во втором – от3,1 до 4,0 кг.

     Прежде чем начинать статистическую обработку результатов, следует убедиться, что все результаты записаны в лабораторный журнал или занесены в файл компьютера. Данные, которые выпадают из общего ряда или вызывают сомнения, надо перепроверить. Необходимо проявлять максимальную внимательность в записях и расчетах.

    Параметры, которые получают в любом исследовании, можно разделить на две группы – мерные и счетные. Мерные можно измерить – например, рост, вес, концентрация вещества, активность фермента. Счетные признаки – это соотношение особей мужского и женского пола, красных и белых цветков, высоких и низких растений. Для того, чтобы применить простейшие методы обработки мерных признаков, предварительно надо определить, какому распределению они подчиняются.

распределение.

       В 1910 г. при изучении роста нескольких тысяч американских солдат, впервые была обнаружена интересная закономерность в распределении этого показателя. Оказалось, что людей со средним ростом было больше, чем с низким или высоким, что и отображалось на графике. Как выяснилось впоследствии, такая закономерность присуща многим показателям. Подобное распределение называется нормальным. Но для некоторых показателей, в том числе и в медицинской практике, характерны иные типы распределений, которые отличаются от нормального. Чтобы правильно обработать результаты, надо предварительно определить тип распределения. Это касается, в основном, числовых величин. Если вы просто описываете поведение животного, особенности морфологии растения, то это делать не обязательно. Хотя многие работы описательного типа нужно планировать так, чтобы результаты можно было обработать статистически.

       Чтобы понять каков характер распределения показателя, надо построить вариационный ряд и вариационную кривую. Например, измеряли рост учеников и получили значения от 152 до178 см. Для построения вариационного ряда надо весь диапазон результатов разбить на несколько интервалов. Количество интервалов зависит от размаха показателей, количества испытуемых. Можно сделать величину диапазона 5 см и выделить группы с ростом 152 -155 см, 156-160 см, 161-165см. 166-170 см, 171-176 см. 176-178 см. Далее надо посчитать, сколько человек относится к каждому диапазону роста и построить гистограмму. На оси абсцисс откладываем диапазоны роста в см, на оси ординат - количество школьников с данными величинами роста. Диаграмма и есть отображение вариационного ряда, а кривая, проведенная по вершинам столбиков – вариационная кривая.

    Если распределение отличается от нормального, то гистограммы и вариационные кривые могут выглядеть по разному.Тип распределения необходимо определить потому, что от этого зависит, какие именно статистические критерии надо рассчитывать. Проверка типа распределения всегда учитывается в дипломных работах. К школьникам такие требования обычно не предъявляют, но лучше сразу научить работать правильно, чем потом переучивать. А иногда сам характер распределения, сравнение гистограмм для нескольких критериев оказывается весьма интересным и неожиданным и может считаться одним из результатов работы.

Основные статистические показатели: ряд, среднее арифметическое, мода, отклонение, вариация, ошибка.

    Результаты многократных измерений какого-то показателя в статистике называют рядом.

    Примеры рядов: длина листьев, концентрация витамина С в образцах плодов, рост или вес школьников, активность амилазы слюны у каждого представителя выборки, время выработки условного рефлекса у лабораторных крыс и т.д.

    Для характеристики ряда используют три основных показателя: среднюю арифметическую, среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации, а также ошибки этих показателей.

     Среднее арифметическое характеризует среднюю величину членов ряда. Если сравнить средние значения какого-либо показателя у двух или нескольких групп, можно судить о степени развития этого признака у особей данных групп. Однако только по величине средней арифметической нельзя установить, есть ли значимые различия между группами. У медиков существует любимая шутка о «средней температуре по больнице». Средние могут оказаться одинаковыми или близкими, а значимые различия в итоге могут быть обнаружены с использованием других критериев.

   Модой называют значение, которое встречается в этом ряду наиболее часто. Например, количество зерновок в колосьях варьирует от 18 до 25, наиболее часто встречается вариант 22, он и будет модой данного ряда.

    Среднее квадратичное отклонение  показывает, насколько конкретные числовые показатели ряда отклоняются от среднего значения в этом ряду. Для характеристики выборки, имеющей нормальный тип распределения, в большинстве случаев достаточно определить два параметра - среднее арифметическое и среднее квадратичное отклонение. Именно эти критерии чаще всего используют в научных работах. Например, если средние значения почти не различаются, но среднее квадратичное отклонение в одной из групп намного больше, то, скорее всего, это результат какого-то воздействия или исходных значимых различий.

    Стандартная ошибка средней арифметической или ошибка репрезентативности характеризует колебания средней. Чем больше объем выборки, тем меньше разброс средних величин. Поэтому, если есть возможность, лучше проводить исследования в группах хотя бы из 20-30 особей.

    Коэффициент вариации (V) - средняя арифметическая и среднее квадратичное отклонение описывают вариативность признака в именованных величинах, а не в относительных. Для сравнения разноименных признаков (например, длина листа и вес семян) можно использовать коэффициент вариации, который выражается в процентах. По величине коэффициента вариации можно судить о степени изменчивости конкретного признака. Принято считать нормой значения коэффициента вариации, не выходящие за пределы 10%.

   Таким образом, определив эти достаточно простые и понятные показатели, можно более точно охарактеризовать изучаемые критерии, выявить их интересные особенности и создать базу для анализа и обсуждения результатов.

Достоверность (значимость) результатов

Необобщенные данные — не более чем сплетня.

(«Постулат Пирсига»)

    Как уже отмечалось, основным свойством многих процессов, явлений в биологии или медицине (и во многих областях естествознания) является их вероятностный характер.

   Рассмотрим, что означают в математической статистике понятия вероятность, доверительный интервал, достоверность и способы их определения.

   Вероятность (Р) - это степень возможности осуществления какого-то события, явления, результата. Если события невозможно, то его вероятность равна нулю, а достоверного — единице (100%). Поэтому вероятность любого события может находиться в пределах от 0 до 1.

    Если в опыте получены конкретные значения показателя (например, измеряли пульс у учеников), то абсолютная вероятность их повторения в повторном эксперименте приближается к нулю.    Но, если задать некоторую область значений результата (так называемый доверительный интервал  ХДОВ), то результат повторных измерений с определенной вероятностью будет находиться в пределах этой области.

   Достоверностью (значимостью) Р принято называть вероятность того, что среднее значение измеряемого показателя при повторном эксперименте попадает именно в этот доверительный интервал.        В большинстве научных работ обычно используют 95% или 99% доверительный интервал.

  Определение доверительного интервала. Между числом измерений, величиной доверительного интервала и достоверностью существует определенная зависимость. Для малых по объему выборок, что чаще всего и бывает в работах школьников, эта зависимость определяется с помощью расчета коэффициента (t-критерия) Стьюдента.

   Знаменитый t-критерий используется в большинстве работ, в том числе - и в школьных. С помощью t-критерия можно сравнить показатели и определить статистическую значимость различий в двух выборках: например, значений роста мальчиков и девочек, процент всхожести семян на разных образцах почвы, уровни тревожности младших и старших школьников, активность фермента у здоровых и больных индивидов. В одной и той же выборке можно сравнить средние значения двух серий измерений конкретного показателя, например результаты успеваемости учеников в первой и последней четверти учебного года или показатели пульса до и после физической нагрузки. Кроме того, с помощью коэффициента Стьюдента можно сравнивать средние значения показателей в экспериментальной выборке с эталонной величиной, например, средние значения жизненной емкости легких с нормами для данного пола и возраста. Значения t-критерия для выбранного исследователем доверительного интервала с учетом количества особей в выборке и будут определять статистическую значимость различий. Раньше это считали вручную по формулам и определяли значимость различий по специальным таблицам, теперь компьютерные программы выдают готовый ответ, надо только освоить компьютерную программу. Но использование t-критерия возможно, только для показателей, подчиняющихся нормальному распределению.

     Второй стандартный прием для оценки различий рядов, в достаточной мере относящихся к нормальному распределению, это соотношение их дисперсий (критерий F Фишера). Дисперсия – средний квадрат отклонений вариант от значения средней арифметической ряда - характеризует размах вариант в ряду. Критерий Фишера так же, как и t-критерий, оценивает вероятность того, что сравниваемые выборки относятся к разным совокупностям.

  Во многих работах интересно и полезно провести корреляционный анализ.

    Корреляция - это зависимость между двумя переменными величинами. Корреляционный анализ проводят, чтобы установить, существует ли какая-то связь между двумя показателями в одной выборке (например, между показателями роста и веса школьников), либо между двумя различными выборками (например, младших школьников и  старших школьников). Если эта взаимосвязь действительно существует, то увеличение одного показателя совпадает с возрастанием (при положительной корреляции) или уменьшением (при отрицательной корреляции) другого.

    Коэффициент корреляции может варьировать в пределах от +1 до -1. В случае полной положительной корреляции этот коэффициент равен +1, полной отрицательной -1. Если коэффициент корреляции равен 0, то оба показателя независимы друг от друга. Корреляция считается сильной, если ее коэффициент выше 0,60; если он превышает 0,90, то корреляция считается очень сильной. Аналогичные значения, но со знаком «минус» характерны для отрицательной корреляции.

    Достаточно просто определить два показателя корреляции - линейный коэффициент корреляции Пирсона, который позволяет выявить прямые связи между величинами по их абсолютным значениям, или коэффициент корреляции рангов Спирмена для непараметрических величин. В этом случае приводят два ряда числовых показателей и в каждом ряду каждому значению присваивают определенный ранг - от меньшего к большему, а затем определяют корреляцию не между самими показателями, а между рангами.

   Итак, подведем итоги. Статистическая обработка необходима для корректного анализа научных результатов, их обсуждения и сопоставления с результатами других авторов, выявления закономерностей. Наличие статистической обработки в исследованиях дает возможность выявить истинный смысл и значение полученных результатов. Использование статистических методов в работах школьников – это явное преимущество и более высокая оценка исследования.

Глава 5.Представление результатов исследования.

Вечная трагедия науки: уродливые факты убивают красивые гипотезы.

(Гексли Томас Генри)

Любовь к науке - это любовь к правде, поэтому честность является основной добродетелью ученого.

(Неизвестный автор)

   В научно – исследовательских  работах принято представлять и анализировать, не первичные результаты, а только статистически обработанные и обобщенные. То есть не следует помещать в работе протоколы эксперимента даже в Приложении. Например, приводить значения длины всех измеренных листьев или, если определяли вес портфеля школьников, то не надо давать список учеников класса с их именами и фамилиями и прочими подробностями. В любой научной работе запрещено публиковать личные данные участников эксперимента (Ф.И.О., адреса и т.д.), они должны быть только в лабораторном журнале.

    Обычно обработанные результаты принято представлять 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. Исходить надо из того, помогает ли эта наглядная информация лучше понять работу и оценить результаты. Для красоты или «оживления текста» делать это не следует, особенно старшеклассникам. В работах школьников часто присутствуют фотографии автора - в полевых условиях, в лаборатории, рядом с профессором или со сложным прибором, вероятно, для подтверждения собственного участия в экспериментах. Но в науке это не принято, такие фотографии ничего не говорят о качестве работы и не влияют на ее оценку. В крайнем случае, поместите пару фотографий в презентации, но не в тексте работы.

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.

   Название и номер таблицы принято указывать перед самой таблицей. Излишне говорить, что таблица должна размещаться только в пределах одной страницы текста в работе.

    При оформлении таблиц нужно руководствоваться следующими стандартными правилами:

• Таблица должна быть понятной и компактной. Если данных много, то лучше сделать несколько небольших таблиц.
• Все таблицы нумеруются по порядку. Рекомендуется размещать таблицы непосредственно в тексте работы при описании результатов, а не в Приложении (так намного удобнее читать работу и анализировать результаты) и давать ссылку на конкретный номер таблицы.
• Заголовок должен быть кратким, но при этом содержать необходимую информацию для понимания представленных данных
• В заголовках нужно избегать лишних слов и непонятных читателю сокращений.
• В таблице обязательно должны быть указаны единицы измерения представленных результатов. Если они общие для всей таблицы, то их размещают в заголовке таблицы (обычно в скобках). Если единицы измерения различаются, то они указываются в заголовке соответствующей строки или графы.
• В пределах одной таблицы все цифры приводят с одинаковой степенью точности, при необходимости округляя до целых чисел или 1–2 знаков после запятой.
• В таблице не должно быть пустых клеток. Если данные отсутствуют, то в соответствующей ячейке ставят прочерк либо пишут «нет сведений, эксперимент не проводили».
• В одной из граф обязательно указывают количество индивидов (образцов) в исследованных группах.
• В заголовке или под таблицей рекомендуется указывать те статистические критерии, которые представлены в данной таблице, (например, среднее арифметическое и ошибка средней).

Рекомендации по построению диаграмм:

   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.

   При построении диаграммы важно выбрать такой способ изображения данных, который может представить их наиболее наглядно и понятно.

   Круговую диаграмму чаще всего используют, когда нужно показать долю каждой подгруппы в общей выборке, например, процентное соотношение объектов в исследованной группе.

   На столбиковых диаграммах чаще показывают числовые значения (средние арифметические) определяемых показателей. На оси ординат необходимо указать величины и размерности. Если необходимо, точные цифры можно поставить непосредственно на столбиках или над ними. Там же обычно ставят значки *, указывающие на статистическую значимость различий. Сами столбики могут быть плоскостные, объемные и т.д., но рекомендуется использовать в работе один и тот же стиль и цвета оформления, а не демонстрировать все варианты диаграмм, которые умеет делать школьник. Диаграммы принято размещать в тексте работы и нумеровать как рисунки. Надо указать все обозначения, которые дают возможность быстро разобраться в представленных результатах. На диаграмме должно быть не слишком много столбиков.

Рекомендации по построению графиков:

    В последнее время графики используют реже, чем таблицы или диаграммы. Но в некоторых случаях именно графики лучше всего отображают результаты, например, динамику процесса. Разумеется, и в этом случае надо придерживаться принятых правил:

1.Оси абсцисс и ординат чертят сплошными линиями.

2. На концах координатных осей не ставят стрелки.

3. На осях указывают условные обозначения и размерности величин в принятых сокращениях. Причем, располагают их так, чтобы читателю не надо было сворачивать шею, чтобы прочитать подписи.

4.Надписи на графике оставляют, только если их немного и они краткие. Длинные надписи лучше заменить цифрами, а расшифровку привести в подписи под рисунком.

5.На одном графике обычно изображают не более 3-4 кривых. Нагляднее изображать кривые разным цветами. Если это черно - белый вариант печати, то разными типами линий – сплошной, пунктирной и т. д.

6.На кривой всегда указывают точки (экспериментальные данные) по которым ее строили. Если кривых несколько, то точки, по которым строили каждую линию, принято обозначать кружками, квадратами и треугольниками,

7.Величину разброса данных изображают в виде вертикальных отрезков, отходящих от точек, по которым строили кривую.

      Обращаем внимание на типичные ошибки при оформлении работы. Многие школьники размещают все таблицы, диаграммы не в тексте, а в Приложении. При чтении работы в этом случае приходится постоянно искать нужные страницы или открывать другие файлы и сравнивать рисунки с данными в тексте. Это затрудняет работу эксперта, о чем школьники и их руководители не задумываются. Но представьте учебник, в котором все рисунки, схемы и т.п. вынесены в конец книги и вам приходится постоянно листать страницы, чтобы сопоставить текст и рисунки. Поэтому большинство работ не нуждается в Приложениях, все таблицы и диаграммы надо размещать непосредственно в тексте, где идет речь именно об этих результатах.

Глава 6.Осуждение результатов. Выводы.

Будь оптимистом, приступая к работе, и скептиком — заканчивая ее.

(Людвик Хиршфельд)

    Обсуждение результатов необходимо для того, чтобы сопоставить свои данные с результатами аналогичных исследований других авторов, выяснить, совпадают ли они или противоречат друг другу, попытаться объяснить, почему именно такие результаты получены, 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 (не следует перечислять и подробно описывать абсолютно все полученные результаты) и затем их обсуждают. Общий объем главы «Результаты и обсуждение» в естественных науках обычно составляет примерно 1/3 всего текста. Обсуждать нужно основные, наиболее интересные результаты и выявленные закономерности, особенно те, которые будут сформулированы в качестве выводов. В целом данный раздел нужен для того, чтобы рецензент и любой читатель смогли оценить надежность выводов, согласованность полученных результатов с известными теориями и фактами, их новизну и возможность практического использования.

   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. Для этого необходимо найти и прочитать хотя бы несколько источников аналогичной тематики, в основном, научных статей. В наше время, имея Интернет, сделать это вполне реально. Но многие школьники не умеют грамотно осуществлять поиск в Интернете. Для этого надо учиться формулировать запрос, пробовать разные варианты конструкции фраз. Иногда стоит изменить одно слово, использовать другой термин, и сразу обнаруживается множество источников.

   Часто школьники неправильно интерпретируют результаты. Например, типичные работы - проращивали семена в вытяжке из сигарет или положили кусочек печени в кока-колу. Результаты абсолютно понятны и предсказуемы. Но не следует напрямую переносить их на человека и утверждать, что если печень за пару дней в кока-коле протухла, то это же произойдет с человеком, употребляющим данный напиток. А результаты, полученные в выборках из 10-15 школьников, не следует проецировать на все человечество. Аналогично выводы, полученные при анализе одного литературного произведения не надо переносить на все творчество автора.

    Если в работе получены результаты, не подтверждающие гипотезу или не совпадающие с результатами других исследователей, их также необходимо изложить и попытаться объяснить причину несоответствия. Как говорится, в науке отрицательный результат – тоже результат. Не надо замалчивать какие-то данные или, что еще хуже, пытаться подогнать их под нужные значения. Если бы все научные работы только подтверждали существующее мнение, то не было бы развития науки.

   Рассмотрим на конкретном примере, как можно анализировать и обсуждать полученные данные.

Результат любого серьезного исследования — появление двух новых вопросов там, где был всего лишь один.

(Торстейн Веблен)

   Допустим, вы проводили типичную (при этом вполне интересную и полезную) работу - исследовали показатели физического развития учащихся, определяли рост, вес, окружность грудной клетки. В большинстве работ школьники на этом останавливаются и представляют в лучшем случае обработанные усредненные результаты. Подумаем, что еще можно сделать, чтобы выявить закономерности и провести анализ данных.

   Необходимо сравнить свои данные с результатами других авторов. Ведь не вы одни во всем мире проводили подобное исследование. (Типичная фраза «Мы впервые изучили сколиоз у школьников» вызывает грустную улыбку экспертов). Существуют показатели нормального развития детей и подростков, которые были получены при масштабных исследованиях в разных районах страны, в различные годы. Следовательно, надо найти аналогичные работы в Интернете или в печатных источниках и сравнить со своими результатами. При этом обязательно обращать внимание на годы исследования. Если нормы, которые вы нашли, были установлены 30 лет назад, то за это время могли произойти изменения и, возможно, были пересмотрены показатели для конкретных возрастов. Так, например, в последние годы отмечается явление астенизации у детей и подростков. Результаты могут согласовываться или не соответствовать общепринятым нормам. Надо попытаться это проанализировать. Возможно, какие-то детали, причины отклонений в развитии у части детей могут объясняться особенностями питания, занятиями спортом, условиями жизни, географическим положением региона, этническими особенностями испытуемых, воздействием неблагоприятных экологических факторов и др. Если хорошо подумать, то можно найти много интересного. Во всяком случае, необходимо высказывать разумные идеи, которые могут объяснить выявленные особенности, даже если пока для них нет подтверждения. Проверка предположений обычно становится следующим этапом работы.

      Помимо непосредственных результатов (в данном случае антропометрических величин) в каждом конкретном случае можно посчитать дополнительные показатели, которые помогут выявить то, что не видно на первый взгляд или невозможно определить без статистической обработки. Например, в рассматриваемом исследовании можно сравнить показатели мальчиков и девочек, учащихся разного возраста, математического и гуманитарного классов, сельских и городских школьников, динамику изменений, если вы проводили работу в течение нескольких лет с одними и теми же группами детей.

    В подобной работе можно выявить типы телосложения учащихся, определить их соотношения и сделать выводы (опять же сравнив с данными других работ, прошлых лет). Можно определить росто-весовой индекс (индекс Кетле), гармоничность или дисгармоничность развития по центильным таблицам (они легко находятся в Интернете), определить коэффициенты корреляции – роста и веса, роста и обхвата грудной клетки и так далее.

    Выполнив эксперименты и обработав результаты, надо не спешить делать выводы, а хорошо подумать, что еще из этих же результатов можно и нужно получить. Разумеется, это дополнительная работа с затратой времени, иногда идеи возникают по ходу исследования или обработки результатов, могут потребоваться дополнительные измерения, наблюдения, опросы, работа с литературой - и это нормально. Как известно, «аппетит приходит во время еды». Уровень и значимость работы при таком подходе повышаются. Естественно, она не только вызовет интерес и получит высокую оценку у рецензента и на конференциях, а может оказаться действительным вкладом в науку. Разумеется, всегда надо помнить о сроках подачи работ и на определенном этапе остановиться, все оформить, а затем, хорошо подумав, продолжать исследования.

Выводы

Всякая доктрина проходит три этапа: сначала ее атакуют, объявляя абсурдной, потом допускают, что она, очевидно, справедлива, но незначительна. Признают, наконец, ее истинную важность, и тогда ее противники оспаривают честь ее открытия.

(Уильям Джеймс)

    В небольшой  по объему научно – исследовательской  работе не обязательно писать и «Заключение» и «Выводы». Лучше ограничиться чем-то одним. Предпочтительнее 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 дипломах, диссертациях и научных статьях оформление списка литературы должно соответствовать ГОСТу. К школьным работам такие требования не предъявляются. Но 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. Обратите 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. Если на сайте имеется материал без авторства, ссылок на исходное печатное издание, то лучше его не использовать. За достоверность таких сведений никто не поручится. В науке не принято ссылаться на анонимные источники.
• Литературными источниками могут быть учебники, учебные пособия, энциклопедии, научные статьи, тезисы докладов, диссертации, дипломные работы, сайты в Интернете. Не следует использовать статьи из газет, журналов не научного профиля. Во всяком случае, надо критически относиться к любой информации, если появляются сомнения, проверить по другим источникам. Иногда школьники, работавшие под руководством научного сотрудника, помещают в своей работе список литературы, который соответствует статье руководителя, вплоть до ссылок на источники на иностранных языках. Понятно, что прочитать и понять их могут немногие подростки. Список литературы тоже должен соответствовать возрасту автора работы. Поэтому не следует заниматься плагиатом, это всегда понятно экспертам и легко выясняется на конференции.

Глава 7 Оформление текста работы. Научный доклад и презентация.

Трудных наук нет, есть только трудные изложения, т.е. непереваримые.    

(А. И. Герцен)

     К оформлению научных работ предъявляются  определенные правила, которые надо неукоснительно соблюдать. Самодеятельность,  желание чем-то отличиться, незнание правил ни к чему хорошему не приводят, потому что неправильно оформленная работа   не имеет шансов получить высокую оценку. Во взрослой научной жизни статью, оформленную не по правилам (журнала, конференции),  просто не принимают. К этому надо приучать и школьников.

    Правила   оформления можно найти  на сайте конференций или в печатном источнике (если вы посылаете статью в журнал). Все требования надо внимательно прочитать и  в полном соответствии  с ними оформить титульный лист, соблюдать  размеры полей, шрифта, интервалы  и т.д. Не надо проявлять  «креативность». Если есть «дресс-код», его надо неукоснительно соблюдать. Обратите внимание, есть ли ограничения по объему. Если разрешено не более 15 стр., то работа может быть чуть больше, но не в 2 раза. Не следует высылать на конференции работы младших школьников объемом 20-25 страниц и по 50-60  для старших.Нет прямой корреляции между объемом работы и ее оценкой. Наоборот, в таких случаях в работе много лишнего или  понятно, что школьник не мог самостоятельно  выполнить такое исследование.

     Строгие требования относятся не только к оформлению, но и к стилю написания работы.

     Язык и стиль изложения  любого научного труда имеет свои особенности и отличается от стиля художественного или публицистического текста. В научно- исследовательской  среде приняты определенные  нормы языкового общения. Это характерно и для устного выступления,  и для письменной речи.

   Перечислим основные особенности научного стиля изложения:

• Научно - исследовательские  работы пишутся для констатации научных фактов. Поэтому  для них характерен достаточно сухой и сдержанный  стиль, особая лексика и речевые конструкции.
• Не принято писать текст от первого лица (допустимо для младших школьников)  « я сделал, я получил, моя работа». Можно использовать выражения «мы,   в наших экспериментах,  нами установлено». Наиболее часто применяют безличные выражения :  « в пробирки добавляли 2 мл воды…, можно говорить о …. .,  результаты опыта  показали… »  и т.п.
•  Научный текст должен отражать логику и последовательность выполнения  исследования, подводить читателя к  пониманию сути работы.  Для этого используют особые слова и речевые  обороты,  устанавливающие причинно-следственные связи, обобщающие полученные  результаты.
• Научные тексты отличаются употреблением специальной терминологии. Но надо придерживаться «золотой середины», не перегружать текст излишне сложными и многочисленными терминами.
• В научном тексте недопустимы  проявления личных чувств и эмоций автора.
• Весь   текст должен быть написан в едином стиле.

         Процитируем выдержки, в которых приводятся фразы и выражения, типичные для научной речи.

•        «Предметом нашего дальнейшего рассмотрения являются…»;

•         «С другой стороны. Следует подчеркнуть, что…»;

•        «Рассматриваемая нами форма кривой…»;

•        «Ясно, что…»;

•        «Логика рассуждений приводит к следующему…»;

•        «Как хорошо известно из…»;

•        «Проанализируем этот факт с точки зрения…»;

•        «Следует отметить…»;

•        «Таким образом, можно  сделать вывод, что…»;

•        «Следовательно, можно доказать…» и т.д.

•        «Автор убедительно доказывает (утверждает, приходит в выводу, подтверждает и т.д.), что …»;

•        Автор прав, утверждая, что …»;

•        «Мысль автора (гипотеза, идея) сформулирована четко (ясно, доказательно) …»;

•        «Приводя аргументацию автора, необходимо отметить ряд спорных моментов …»;

•        «Такая постановка вопроса представляется мало убедительной (необоснованной, недостаточной) …»;

•         «Вместе с тем, вызывает сомнения тезис (гипотеза, вывод) …»;

•        «Автор упускает при рассмотрении такие важные детали …»; ^[1]

      Полностью завершив работу с текстом, не забывайте, что надо внимательнейшим образом  вычитать текст, найти и исправить все ошибки, опечатки. Как известно, «встречают по одежке».  К сожалению, некоторые школьники уверены, что обращать внимание на  орфографию и стиль надо только на уроках русского языка.

Доклад и выступление на конференции.

Если замолчать ученые должны

И не внимает мир их речи вдохновенной,

Пускай изменится порядок во вселенной.

                                                                                                          ( Жан Батист Мольер)

     Доклад  для выступления на  конференции  делается по определённой схеме. Объем доклада зависит от регламента. В большинстве случаев это 10-12 минут. Этого времени достаточно, чтобы рассказать о результатах  работы школьника.   Соблюдение регламента – одно из обязательных правил и для школьников. Поэтому необходимо четко рассчитать время. Для этого надо написать весь текст доклада и несколько раз отрепетировать, причем вслух, а не про себя. Только так можно понять, сколько времени занимает доклад. Школьникам надо привыкать к тому, что регламент жестко соблюдается и председатель секции может попросить закончить доклад на самом  интересном месте. Обижаться в этом случае можно только на самого себя.

    Обычно название доклада и автора представляет эксперт, ведущий заседание секции. Это же будет написано на первом слайде презентации. В научном сообществе принято обращаться к аудитории «Уважаемые эксперты,  коллеги». Но если докладчика не представили,   он может сделать это сам, но в достаточно официальной форме. Далее надо сказать несколько фраз об актуальности и смысле  выполненной работы, объяснить,  почему это интересно, какова практическая польза   полученных результатов. Для вступления можно воспользоваться текстом из Введения.

     Так как время доклада строго лимитировано, то  не надо цитировать  весь обзор литературы,  пересказывать параграфы учебника или справочный материал из энциклопедий, читать стихи, произносить пафосные фразы и т.д. К сожалению, весьма часто школьники строят доклад именно таким образом и  на собственные результаты времени не остается. Помните, что основная часть доклада – это именно результаты  исследования. Поэтому после вступительных фраз называют цель и задачи работы, кратко описывают объект исследования и методы для того, чтобы слушатели могли понять, как и насколько адекватно были получены результаты и заслуживают ли они доверия. Это занимает обычно 2-3 минуты и, следовательно, оставшееся время представляют наиболее важные  результаты исследования, показывают слайды с таблицами, диаграммами (если они нужны),  кратко их анализируют, сравнивают  с данными других авторов, говорят о перспективах дальнейшей работы, если собираются  ее продолжать и развивать. Заканчивается доклад выводами и благодарностью аудитории за внимание.

    После этого  докладчику обычно задают вопросы. Кстати, хорошо, если вопросы есть. Это значит, что работа кого-то заинтересовала. Очень неприятно, если нет ни одного вопроса. В этих случаях эксперты обычно что-то спрашивают именно для того, чтобы улучшить ситуацию. Но часто можно услышать от участников конференции: «Меня завалили, стали задавать вопросы».

    Надо сказать, что конференция – не экзамен, а у экспертов нет   ни такой цели, ни такого желания. Их задача – оценить уровень работы,  выступления и знаний докладчика. Кроме того, эксперты видят участников на конференции впервые, не имеют к ним никакого личного отношения и оценивают не человека, а его работу. В случае если эксперт сам является руководителем,  то он не оценивает работу и доклад своего ученика.

Разберемся, для чего могут задавать вопросы на конференции.

    Иногда,  чтобы уточнить то,  что не поняли или не услышали, лучше разобраться в  особенностях работы,  сравнить со своими результатами (бывают близкие по тематике работы),  предложить возможные пути  продолжения исследования. Изредка кто-либо из участников может  задавать вопросы  не для того, чтобы выяснить детали работы, а чтобы показать, что он «умнее всех». Но   подобные демонстрации быстро прекращаются экспертами.

    Ответы на вопросы показывают то, что называется  «владение материалом». Если  школьник прекрасно доложил работу, но потом не смог ответить на вопросы, то это ухудшает впечатление. Одно дело - оценка результатов, текста и оформления работы, и совсем другое - устный доклад. Можно стать лауреатом заочного  конкурса и «потеряться» на конференции. А можно и наоборот, так как на конференции оценивают и саму работу,  и ее представление автором.

    Бывает, что учителя, руководители, присутствующие на заседании секции, ведут себя не совсем этично или путают конференцию со своим уроком: пытаются ответить за своего ученика, задают ему наводящие вопросы, а другим участникам – вопросы каверзные. Понятно, что все мы – живые люди и  переживаем за своих воспитанников, но не следует этого делать. Такое поведение всегда пресекается – в корректной форме, но весьма жестко.

Презентация в Power Point

    Задача презентации - наилучшим образом представить работу и результаты, помочь аудитории разобраться в материале,  но это не демонстрация  компьютерных умений школьника и не выставка современного абстрактного искусства. Презентация научной  работы должна быть выполнена в такой же строгой и лаконичной форме, как и сам доклад. Количество слайдов примерно  совпадает с количеством минут доклада. Поэтому не надо делать 20-30 слайдов, их не успеют рассмотреть. Разумеется, порядок предъявления слайдов соответствует плану доклада. Не следует показывать то, о чем вообще не будет упоминания в устной речи.

Примерный порядок показа слайдов:

• Титульный лист – название работы, Ф.И.О. автора, школа, класс, Ф.И.О. научного руководителя с указанием его должности, званий, научной степени.
• Несколько вводных фраз об актуальности работы, значимости данной проблемы  (можно использовать текст из «Введения»)
• Цель и задачи работы, рабочая гипотеза.
• Характеристика объекта исследования, краткое описание выборок, перечисление и краткое описание  методов работы.
• Слайды, представляющие основные результаты работы,  (таблицы, графики, диаграммы и т.д.).
• Выводы.
• Благодарности (руководителю, консультанту, всем, кто помогал в работе)

Требования к оформлению слайдов:        

• Каждый слайд должен иметь заголовок. На слайде не должно быть много текста – максимум несколько достаточно простых фраз. Сплошной текст на слайде воспринимается плохо, лучше использовать нумерованные или маркированные списки.
• Рекомендуется использовать не более двух вариантов  шрифта – для заголовка и основного текста. Размер шрифта  надо выбирать так, чтобы  текст могли прочитать  слушатели в аудитории. Для смыслового выделения фрагментов текста  можно использовать жирный шрифт или изменение цвета.
• Предпочтительнее  использовать темный шрифт на светлом фоне.  Обычно диаграммы, графики лучше  всего  воспринимаются на белом фоне. Не следует   применять как фон  узоры, фотографии, на слайд с сугубо научной информацией помещать рисунки, не имеющие отношения к делу. Это ничего не прибавляет докладу, а только мешает восприятию. Все слайды должны быть  выполнены в одном стиле – цвет фона, шрифты, виды диаграмм или графиков  и т.д.
• В презентации обычно лучше воспринимаются не таблицы, а диаграммы или графики. Во всяком случае, не следует использовать большие таблицы, затрудняющие восприятие, лучше  сделать несколько небольших таблиц. Все рисунки должны иметь подписи, обозначения, расшифровки, чтобы в них можно было разобраться за время демонстрации слайда. На одном слайде можно разместить несколько небольших графиков или диаграмм.  Это  особенно удобно, если нужно одновременно продемонстрировать  и сравнить представленные  на  них результаты.
• Без крайней необходимости не следует применять  звук  и    анимацию. Для научной презентации не нужны бегающие буквы, мелькающие кадры, музыка и тому подобное. Это отвлекает внимание слушателей.
• Демонстрировать  презентацию лучше самому участнику, потому что  докладчик  знает, когда следует поменять слайд, какой из них проецировать дольше, может вернуться к нужному кадру. Для этого есть все возможности. Если удобнее показывать слайды кому-то другому, то это не вызовет нареканий. Но в этом случае необходимо четко указывать помощнику, когда следует поменять слайд. По возможности  докладчику лучше стоять слева от слайдов (так идет взгляд: слева – направо). Необходимо  следить, чтобы картинка не проецировалась на  лицо и одежду докладчика.
• Рекомендуется пронумеровать все слайды презентации. Если  после доклада у слушателей  появятся вопросы,  то можно без затруднений  вернуться  к нужному слайду.
• В некоторых случаях  полезно сделать  «запасные слайды» с результатами, которые не вошли в доклад, но могут представлять интерес, (особенно если зададут соответствующие вопросы) или с  предложениями по  продолжению исследования. Подобная ситуация выигрышна для докладчика. Она показывает, что автор прекрасно разбирается в теме, предугадывает  вопросы, видит перспективы развития работы.   Перед докладом   полезно обсудить со своими подшефными  возможные вопросы  и варианты ответов, но не надо перед заседанием секции просить  знакомых специально задавать «нужные» вопросы.
• Не следует оформлять электронный вариант текста работы и презентацию в  новейших форматах и версиях программ.  Их может не быть на компьютерах, предоставленных  для проведения конференции (даже Word 2007). Для гарантии сделайте презентацию в разных вариантах, сохраните ее на разных носителях.
• Закончив оформление презентации,  надо представить себя слушателем в аудитории  и оценить  все со стороны. Просмотрите слайды через проектор с расстояния в несколько метров. Соответствуют ли цвета тому, что вы видели на своем компьютере? Хорошо ли все видно из последнего ряда? Может ли незнакомый с работой человек разобраться  в   сути  исследования, оценить результаты и выводы за время показа слайдов?

Как подготовить доклад и вести себя на конференции.

1. Текст доклада надо полностью написать и отрепетировать, но не учить наизусть и не читать текст с листа или слайдов презентации. Добивайтесь, чтобы дети в итоге научились  докладывать без шпаргалок. Понятно, что многие волнуются, но  бояться  по здравому размышлению не стоит – никто не знает работу лучше самого автора. Доклад собственной работы  не экзамен,  а бенефис.
2. Все мы знаем, как дети привыкли, отвечая, смотреть на учителя и ждать постоянного одобрения. Но на конференции обращаться  надо к аудитории, а не к экспертам. Тем более  не  следует смотреть в пол или в окно.  Чтобы научиться, надо тренироваться. Другого способа нет.
3. Обратите внимание на внешний вид докладчика. Конференция - это официальное мероприятие. Не обязательно приходить только  в черном костюме или  черной юбке и белой блузке, но старые джинсы,   мини-юбки и футболки не для этого случая.
4. Советуем прийти в аудиторию до начала заседания, оценить ее размер, освещение, проверить, открывается ли презентация на компьютере. На всякий случай лучше иметь дубликаты распечатанного доклада и презентации на разных носителях.
5. Очень важно следить за речью. Необходимо тренироваться, чтобы отработать нужную громкость голоса, выразительные интонации,  научиться акцентировать внимание  слушателей на самых интересных моментах работы.  Монотонный и тихий доклад усыпляет аудиторию. В такой ситуации   хорошая работа проигрывает более простой, но ярко представленной.
6. Для многих школьников и студентов, к сожалению, характерно употребление слов -паразитов : «вот, значит, как бы,  у  нас» . Необходимо следить за чистотой речи, избегать избыточного употребления иностранных терминов, длинных и сложных по конструкции предложений.  Доклад делается не только  для экспертов, а для всей аудитории, а в ней могут быть школьники разного возраста.
7. Любой слушатель имеет право задавать вопросы докладчику.  Обычно эксперты представляют вначале право голоса школьникам, а затем  взрослым. Часто время для обсуждения ограничено, поэтому хочется слышать конкретные вопросы по существу работы. Не надо учить детей задавать дежурные  вопросы: «Какова актуальность вашей работы?»  или «Почему ты заинтересовался этой темой?»  При недостатке времени интересующие вас детали можно выяснить у докладчика или его руководителя в перерыве.

8. Будет   школьник лауреатом или нет,   решают эксперты. Обычно самостоятельная экспериментальная работа, выполненная  и оформленная по правилам,   приводит к получению этого почетного звания. Степень лауреата зависит от уровня и сложности исследования, качества доклада в сравнении с другими работами. Эксперты  всегда объясняют  свое решение, они не могут иметь личную неприязнь к школьнику или его руководителю.  
9. Не  следует плакать, обижаться, возмущаться и что еще хуже – пытаться выпросить желаемое. К сожалению,  так иногда  ведут себя не участники, а их руководители, апеллируя к тому, что это «прекрасный ребенок», «мы целый год работали» и т.д. В жизни бывают разные ситуации, но всегда следует  держаться  достойно. Кроме того, уровень школьной конференции не сопоставим с конференцией Всероссийской. А «поражение» для дальнейшей жизни  часто бывает  более полезно, чем победа.

 Подведем итоги и отметим те критерии, по которым оценивают исследовательские работы учащихся.

Критерии оценки исследовательских работ:

        актуальность,   новизна  и оригинальность темы исследования, теоретическое и практическое  значение  исследования (с учетом возраста автора и пониманием того, что школьник -   не  соискатель   степени   доктора наук)

        соответствие тематики  и уровня работы возрасту исполнителя

        уровень самостоятельности автора при выполнении работы

        соответствие исследования поставленным цели и задачам

        адекватность, обоснованность и корректность  методов исследования

        правильный выбор объекта, наличие репрезентативных выборок (если они необходимы)

        достоверность результатов, наличие статистической обработки данных (для старшеклассников)

        правильно  выполненное графическое представление результатов

        наличие и уровень обсуждения результатов

        качество формулировок выводов

        соответствие структуры работы требованиям,  качество оформления работы.

        грамотный, научный стиль изложения

Критерии оценки выступлений на заседаниях секций:

        соблюдение структуры доклада и регламента времени

        уровень компетентности автора, владение знаниями по теме исследования, научной терминологией

        манера изложения, грамотная  речь

        артистизм и выразительность выступления

        качество ответов на вопросы

        грамотное  выполнение презентации

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.Мыльников С.В. Азы биометрии// С.- Петербург.2007.

4.Новиков Д.А. Статистические методы в педагогических исследованиях//М.М3-Пресс.2004

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

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

7.www.iro.yar.ru/resource/distant/pedagogy/…

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

9.Колесникова Н.И. От конспекта к диссертации: Учеб. пособие по развитию навыков письменной речи.// М. Флинта: Наука. 2002. С. 186-212..

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

11.Огурцов С.В.   Методическое пособие по  обработке результатов и оформлению курсовых и  дипломных работ. //МГУ им. М.В.Ломоносова. М.2004 . www. fp.nsu.ru/old/trebov.htm