Технологии исследовательской деятельности

Если проверяется два или более тел а и соответственно b или тела c и d, то делается запись: pr = P(a, b, c, d).

Введенные элементы придают эмпирической гипотезе следующий вид: гипотеза (h) - это объект (W), средства наблюдения (O) и средства для фиксации или словарь протоколов (v) того, что наблюдать, как наблюдать и как записывать наши наблюдения.

Для того чтобы понять, какой еще элемент гипотезы отсутствует, сделаем небольшое отступление. Предположим, исследователь ведет наблюдение за изменением напряжения U и силой тока I в паре электрических цепей (а и b) с одинаковым сопротивлением. Исследователь может предположить, что при одинаковом сопротивлении ток в цепи а может быть больше, меньше или равным току в цепи b. Из сказанного вытекает, что ситуации U = 0 не может быть. Она указывает на ошибку или наблюдения, или прибора, или монтажа цепи. Следовательно, еще один необходимый элемент эмпирической гипотезы - четкие правила, действуя по которым отличают возможные протоколы от невозможных. Такие протоколы называются «тестовым аналогом» и обозначаются Т, при этом гипотеза приобретает законченный вид h = W,O,v,T [9, С. 11].

Задания.

1. Из приведенного ниже отчета эксперимента П.Н. Лебедева «Световое давление» выделите: гипотезу (h), объект наблюдения (W), средства наблюдения (O), словарь протоколов и «тестовый аналог» (V,T).

«...Таким образом, настало время, когда экспериментальное исследование светового давления стало возможным, и после трехлетней работы мне удалось сделать эти опыты (1900 г.).

Расположение моих опытов было следующим: в стеклянном баллоне, который был очень тщательно выкачан, висело на очень тонкой стеклянной нити маленькое горизонтальное коромысло, на конце которого были прикреплены крылышки в пять миллиметров в диаметре, изготовленные из платины, алюминия, никеля или слюды. При помощи линз свет дуговой лампы мог быть направлен на эти крылышки; возникавшие силы давления света могли быть измерены тем, что свет, падая на крылышко, заставлял его двигаться и закручивать стеклянную нить подвеса до тех пор, пока не наступало равновесие; когда же доступ света прекращался, то крылышко возвращалось в свое прежнее положение. Величина экспериментально измеренного отклонения крутильных весов и величина отклонения крылышка, вычисленная по теории Максвелла - Бартоли из измеренной величины падающей энергии светового пучка, вполне совпадали друг с другом в пределах возможных ошибок наблюдений…

Я позволю себе еще добавить, что мне недавно удалось измерить давление света на газы. Мне удалось экспериментально показать, что пучок лучей, пронизывающий газ, увлекает отдельные молекулы его в направлении своего движения. Как и следовало ожидать по теории Максвелла.… силы давления, наблюдаемые в этом случае, были приблизительно еще во сто раз меньше сил давления света на твердые тела.

На основании всего изложенного выше в настоящее время мы можем утверждать, что существование сил светового давления как со стороны теоретического обоснования Максвеллом… так и со стороны полного экспериментального обследования этих сил, вне сомнения, является вполне доказанным» .

Эмпирическая гипотеза должна выдерживать экспериментальную проверку или подтверждаться реальными фактами. Для этого надо взять приборы, о которых говорит элемент гипотезы О, измерить ими свойства объекта из указанного гипотезой множества W и, получив запись протокола v, предъявить его тестовому алгоритму Т. Если протокол не противоречит Т, мы можем говорить о том, что гипотеза имеет подтверждение и ее можно использовать в практической деятельности. При этом необходимо избегать крайних высказываний типа абсолютно доказано, неопровержимо и т.п. В науке не выработаны нормативы, сколько должно быть подтвержденных фактов для заключения …доказательства гипотезы (впрочем, как и для ее опровержения). В ходе эксперимента вполне возможен вариант когда Трг = 0 (не может быть). Как правило, при проведении учебных исследований такой вариант встречается крайне редко, и уж совсем редко встречаются работы по опровержению гипотез. Бояться получить отрицаемый результат - значит обеднять арсенал исследователя. Наука знает немало примеров, когда опровержение одной гипотезы рождает новое научное открытие. Вспомним, что опровержение гипотезы Птолемея привело к возникновению нового понимания мироздания, стимулировало научные исследования в астрономии.

История естествознания показывает, насколько бывают непросты судьбы эмпирических гипотез. Если гипотеза многократно и успешно применялась для решения практических задач, то от нее не спешат отказываться даже при наличии фактов, не укладывающихся в рамки данной гипотезы. В среде ученых есть шутливое выражение: «Если факты противоречат гипотезе - тем хуже для фактов». Только если после всех перепроверок неприемлемый факт остается фактом, выдвигается новая гипотеза, которая не только объясняет новый факт, но также способна решать те практические задачи, которые решались в рамках старой гипотезы. Замена одной гипотезы на другую может длиться десятилетиями. Мир науки консервативен, новое знание должно доказать, что оно действительно может дать больше ответов, иметь более широкое поле практического применения. За каждой теорией (парадигмой) стоит, как правило, целая научная школа.

Под парадигмой понимаются признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают сообществу модель постановки проблем и их решение [11, с. 17].

Между научными школами идет острая полемическая борьба, например, борьба теорий Птолемея и Коперника, Декарта и Ньютона, Проута и Бора и т.д. [11, с. 353].

Так, понадобилось целых 80 лет, чтобы от признания аномальности перигелия Меркурия перейти к признанию этого же факта, как опровержения постановки теории. При этом мыслится, что любая исследовательская программа имеет твердое ядро (отрицательная эвристика), запрещающее подвергать сомнению основополагающие принципы и законы, включенные в теорию [11, с. 323].

Вообще вопрос о доказательстве и опровержении гипотез не имеет в науке однозначной трактовки и выходит далеко за рамки школьных предметных курсов. Поэтому при проведении учебных исследований приемлемо подтверждение гипотезы данными одного - двух экспериментов или наблюдений, что с научной точки зрения доказательством не является.

Факты, не противоречащие гипотезе, только подтверждают ее, но не доказывают потенциальную неопровержимость. Неопровержимы лишь эмпирические гипотезы, которые ничего не запрещают и все допускают. Доказательны также гипотезы с конечным числом исследуемых ситуаций из множества W. Если все возможные множества исследованы и не противоречат гипотезе, она считается доказанной. Большинство эмпирических гипотез связано с бесконечным множеством W. В них утверждается: «...для всех тел, имеющих электрические заряды одинакового знака...», «для всех электрических цепей...» и т.д. Такую гипотезу доказать невозможно, можно лишь утверждать, что эта гипотеза вызывает доверие, можно также предположить, что и в будущем она будет подтверждаться. Необходимо также внести ясность в понятие «экспериментальная проверка». Что под этим понимается? Один эксперимент, серия экспериментов?

Под единичным экспериментальным актом понимают минимальную последовательность действий с объектами и средствами наблюдения, достаточную для однократной проверки того, что гипотеза подтверждается или опровергается [11, С. 316], т. е. единичный эксперимент понимается как экспериментальная проверка. Существуют гипотезы, которые потенциально могут быть опровергнуты, но прямой экспериментальной проверке не поддаются. Например, гипотезы «дрейфа материков», «происхождение жизни»; «причины вымирания динозавров» и т.п. Можно проверить лишь следствия, которые из них вытекают, следовательно, более обоснована та гипотеза, которая объясняет больше следствий, без нее не очевидных.

Задания.

1. Какой эксперимент может эмпирически подтвердить следующее положение: «Ничто не создается ни при искусственных, ни при естественных операциях, и можно принять за правило принцип, что в каждом процессе в начальный и конечный момент времени находится неизменное количество материи». (Лавуазье)

2. Можно ли экспериментально опровергнуть гипотезу Птолемея? (Земля находится в центре - Солнце и другие планеты вращаются вокруг нее).

3. Какой эксперимент в условиях школы можно провести по доказательству гипотезы о воздействии шума на утомляемость организма человека?

Выдвигая определенную гипотезу, исследователь должен представлять себе ее основные характеристики, в противном случае он окажется в области фантазии. Одной из главных характеристик гипотезы является ее потенциальная опровержимость.

Из этой характеристики следует, что наиболее сильной гипотезой будет считаться гипотеза, вероятность опровержения которой (Q) выше [9, С. 16]. Эта вероятность зависит от того, на сколько больше запретов содержит протокол (pr), при этом можно лишь сравнивать между собой гипотезы с одинаковыми средствами наблюдения О и словарями v.

Рассмотрим, например, гипотезы о способах ориентации перелетных птиц h1 и h₂.

h1 предполагает, что ориентация у птиц связана с ориентацией по астрономическим объектам: солнцу, луне, звездам. h₂ - что ориентация связана с магнитным полем Земли, h1 запрещает протокол Т_о - случаи, когда астрономические объекты не видны, Трг = 1 допустимо (когда объекты видны).

Гипотеза h₂ утверждает, что перелет становится возможным, если птицы воспринимают магнитное поле Трг = 1, во всех остальных случаях Tpr = 0. Гипотеза h₂ более сильная, но и более «рискованная». Если поставить всего один эксперимент, когда птица не может воспринимать излучение магнитного поля и, тем не менее, способна совершить перелет, превышающий пределы видимости, гипотеза будет фальсифицирована. Такой эксперимент легко провести, поместив постоянные магниты на голове птицы. Интересны также наблюдения о влиянии линий электропередач, совпадающих с направлением перелетов птиц.

Гипотезу h1 труднее фальсифицировать, так как в отсутствие солнца (например, скрытого тучами) можно усилить гипотезу предположением о том, что птицы способны воспринимать ультрафиолетовое излучение.

В качестве следующей характеристики гипотезы выступает подтвержденность (Р), при этом мыслится, что число всех экспериментов Д и уже подтвержденных положительных экспериментов Дх не есть 0.

В гипотезе h₂ достаточно одного эксперимента, чтобы считать гипотезу подтвержденной или опровергнутой. Но большинство гипотез содержит утверждение о бесконечных множествах W, при этом проверить гипотезу не представляется возможным даже при соотношении Дх = 110⁶ Р = 0, так как бесконечность, деленная на любое число, всегда дает 0.

В отличие от научной деятельности, где сталкиваются две и более гипотез, при проведении учебного исследования, как правило, выдвигается одна гипотеза. При этом хочется знать ответы на вопросы не только «что происходит», но «как это происходит» и «почему это происходит». Можно было бы и дальше задавать вопросы: «А это как ?», «А это почему?», - но здесь можно прийти к такой ситуации, когда за количеством вопросов забудут, ради чего они, собственно, задавались. Оптимальным можно считать два-три условия последовательных объяснений.

Например, если гипотеза h объясняет, почему в разных электрических цепях изменяется сила тока при одинаковом напряжении, в каких пределах, но не объясняет, что при этом происходит, то степень объясненности данной гипотезы Е недостаточна. Считать, что мы понимаем некоторые явления, можно лишь тогда, когда мы умеем объяснять его с помощью нескольких моделей. Не приходится сомневаться, что объясненность гипотезы Е связана с такими фундаментальными характеристиками, как потенциальное опровержимость Q и степень подтвержденности Р [8, С. 20].

Следующие две характеристики гипотез связаны не столько с их эмпирическим содержанием, сколько со способом описания. В науке укоренилась так называемая гипотеза простоты S, которая гласит: если есть два конкурирующих способа объяснения какого-либо явления, набора фактов, одинаково полно описывающих эти факты и явления, предпочтение отдается более простому из них [8, С. 21]. Более простое объяснение оказывается более устойчивым. Гипотеза S известна с глубокой древности. В XVI в. ее сформулировал английский философ Оккам в виде наставления, получившего название «бритва Оккама»: «Не плоди рассуждений больше сущности».

Иногда ученый пренебрегает точностью ради упрощения формулировок. Например, Д.И. Менделеев при создании Периодической системы пренебрег тем, что аргон имеет больший атомный вес, чем калий, 39,94 против 39,09. По таблице он находится раньше калия. Аналогичные нарушения закона между элементами 27 и 28, 52 и 53 и еще в четырех местах таблицы [9, С. 21].

Приведем для иллюстрации еще один пример, показывающий, какое значение имеет простота и изящность формулировки. Рассмотрим эмпирические гипотезы h₁ и h₂ о связи между массой и энергией.

h1 имеет следующую формулировку: «...любое изменение содержания энергии в любом физическом теле эквивалентно соответствующему изменению его массы» (М. Планк) h₂: E = m·c² (А. Эйнштейн).

Задания.

1. Попытайтесь обосновать, какая гипотеза имеет большую потенциальную опровержимость.

2. Дайте оценку степени подтвержденности (опровержимости) гипотезы о тепловом загрязнении рек при строительстве гидроэлектростанций. Какой эксперимент подтверждает (опровергает) данную гипотезу?

Проведение исследований связано с поиском ответов на вопрос, в чем причина того или иного явления, которое не выступает чем-то неожиданным, случайным. Таким образом, приступая к проведению исследования, исследователь уже имеет некоторое предположение о том, что может, а чего не может быть. Изучая сроки начала и конца перелетов птиц, исследователь предполагает, что сроки могут колебаться в определенных пределах, в свою очередь, эти пределы определяются колебанием климата, но опять же в пределах средних для данной местности значений. Отступление от этих значений будет неожиданным или незакономерным, также можно утверждать, что такое единичное событие (слишком ранние или поздние сроки прилета-отлета) нарушают закономерность. Из сказанного ясно, что эмпирическая гипотеза отражает сущность некоторой закономерности. Например, влияние климата на сроки прилетов и отлетов птиц, зависимость между сопротивлением и силой тока и т.п.

Развитие гипотезы начинается от догадки-предположения, которая превращается в «гипотезу-претендента» и через последовательное усиление принимает тот вид, который получает определение как «закон природы». Часто такой закон носит имя ученого, впервые выдвинувшего и развившего эмпирическую гипотезу, например, законы Ньютона, Ома, Архимеда и т. д.

При этом гипотезы становятся все более конкретными, увеличивается их опровержимость Q, получается все больше экспериментальных подтверждений р, объяснение Е становится более глубоким, а формулировки S упрощаются.

Такой классический путь развития эмпирической гипотезы недопустим в условия проведения исследовательской деятельности с учащимся, и основной предел этого - малое начальное значение всех характеристик из вышеприведенного набора. При этом гипотеза не может служить надежным средством предвидения, но ее можно и должно использовать как основу для изучения тех явлений, которые она пытается сформулировать.

Возможен и такой вариант, когда исследования проводятся в рамках «гипотезы-закона природы», с наибольшим из возможных значений характеристик набора. Эти гипотезы хорошо проверены, дают предполагаемый результат. Их можно использовать для обучения методике научного исследования в дидактических целях. Например, используя индекс Гуднайта и Уотлея, можно определять степень загрязнения водоема [3, С. 191].

Приступая к проведению исследования, ученый не начинает с абсолютно пустого места. Как правило, исследование проводится с целью утверждения того, о чем до этого момента говорилось расплывчато или запутанно, либо недостаточно данных для обоснованного вывода. Для того чтобы некоторая догадка превратилась в «гипотезу-претендента» и далее в «гипотезу-закон природы», необходимо провести анализ, в котором сопоставляются старые представления и новые экспериментальные данные. Если эти данные позволяют более точно сформулировать суть предполагаемого процесса, явления, то можно говорить об усилении гипотезы [9, С. 25].

В то же время вопрос усиления гипотез является для школьников довольно трудным, так как требует использования логико-математических моделей, поэтому более широко используется уже на уровне исследовательских работ, проводимых в высших учебных заведениях.

Задание.

1. Попытайтесь сформулировать «гипотезу-претендента», исходя из следующих эмпирических данных: выведенная из теплового равновесия система сама по себе возвращается в равновесное состояние, а система, находящаяся в состоянии теплового равновесия, сама по себе из него не выходит. Стакан кипятка вскоре приобретает комнатную температуру, а для того, чтобы поддерживать в комнате зимой положительную температуру, необходимо непрерывно затрачивать энергию (какой закон подтверждает эмпирика?)

Эмпирические гипотезы формулируют определенные закономерности. Главная цель при этом - получать ответ на вопрос: возможен ли такой ход событий, такой факт, при этом гипотеза должна дать однозначный ответ: «да» или «нет». Так же гипотеза должна отвечать и на более сложный вопрос, например: это будет при таких-то и таких-то условиях. При этом гипотеза отвечает списком всех ситуаций, не запрещенных ее тестовым алгоритмом. Например, если есть вещество X, ускоряющее вегетативное созревание растений на Y% при соблюдении Z условий, то можно предположить, что если тестовый алгоритм не запрещает t 0°C, то применение X будет всегда давать положительный эффект от t0°С.

Но из этого следует, что протокол неполный, т. е. часть определений представлена в значении «не измерено»: данные отсутствуют.

Задача предсказания: найти такой протокол, в котором сказанное о субъекте (предикат) соответствовало бы конкретному высказыванию. В нашем случае, если Z при t 0, то X дает эффект; если Z

При этом представления о мире не меняются. Они используются для того, чтобы высказать предположение, что в мире возможны события, факты, явления, зафиксированные в протоколе pr. Если наше предположение основывается на эмпирической проверке, то есть основание говорить об эмпирическом предсказании [9, С. 7].

Как выдвинуть эмпирическое предсказание? Представим, что в мире есть гипотеза h, которая говорит о том, что наиболее часто встречающиеся события описаны простыми протоколами, например, формулами (N=A/t; v =S/t и т. д). Возможно, также допустить, что имеются протоколы, в которых некоторые свойства изучаемых объектов не измерялись, что зафиксировано P. Следовательно, задача будет состоять в том, чтобы заменить символ рг¹ и Р¹ на Р(измерено).

Для решения данной задачи воспользуемся алгоритмом эмпирического предсказания ЭМПо. В этом предсказании выделим две части: генератор вариантов и селектор вариантов.

Генератор дает всевозможные варианты протокола: например, увеличиваем концентрацию вещества X от 0 до 100% на S площади, изменяем Z условия t от +20 до -20 °С.

Затем «включаем» селектор вариантов, который проверит, допустим ли данный протокол с точки зрения гипотезы. Если гипотеза утверждает, что наибольший эффект может быть достигнут при концентрации 30% на S и t

Разберем еще один пример. Предположим, проводится исследование экологического состояния воздушной среды объекта X, выдвигается (исходная гипотеза) h0 - экологическое состояние воздушной среды объекта определяется качеством воздуха, под которым мыслится отношение химического состава воздуха к примесям антропогенного характера (в данном случае примесями случайного происхождения пренебрегаем), в процентах. Следовательно, чем больше примесей антропогенного характера, тем острее экологическое состояние воздушной среды объекта.

Источников загрязнения антропогенного характера множество, однако, два из них вызывают наиболее серьезные нарушения экологического равновесия: индустрия и транспорт.

Работа двигателей внутреннего сгорания приводит к выбросу выхлопных газов, в которых содержатся оксиды азота, соединения свинца, особенно опасен тетраэтилсвинец, добавленный как присадка в топливо. В зависимости от интенсивности движения количество соединений свинца может достигать 4—12 мг/м³; при работе на серосодержащем топливе в воздухе появляется диоксид серы; помимо этого в воздух выбрасывается угарный газ, продукты неполного сгорания бензина [3, С. 128].

Индустрия служит источником различных загрязнений, прежде всего это диоксид серы, оксид углерода, аммиак, сероводород, фенол, хлор, сероуглерод, фторсодержащие соединения, серная кислота, аэрозольная пыль и многие другие вещества. Помимо химических веществ, серьезными загрязнениями атмосферы являются водяной пар, шум, электромагнитное и тепловое загрязнение.

Планируя исследование, выбираем методику оценки состояния воздушной среды. Оценку можно сделать, используя климатический мониторинг или мониторинг загрязнения.

К основным параметрам метеорологических исследований относятся: температура воздуха (максимальная, минимальная, суточная, среднесуточная), характеристика ветра (скорость и направление^, влажность воздуха, атмосферные явления (виды облаков, жидкие и твердые осадки), состояние подстилающей поверхности.

При этом выбирается либо одно место наблюдения, например, метеорологическая площадка, либо несколько: в местах интенсивного загрязнения и по мере удаления от них. Как правило, наблюдение проводится в радиусе 100 метров. В крупных городах с интенсивным движением радиус уменьшают, а количество точек измерения увеличивают.

Для проведения исследования необходима инструментальная база: термометры, анемометры, психрометры, осадкомер; часть параметров наблюдается визуально (виды объектов, состояние травы, кустарников, деревьев, почвы, снега). Необходимы также инструкции к использованию измерительных приборов, формы фиксации конкретных знаний о закономерностях изучаемых объектов Т.

Помимо метеорологических исследований можно для оценки экологического состояния объекта использовать мониторинг загрязнения. Выдвинутая гипотеза h0 - экологическое состояние воздушного объекта X - зависит от содержания вредных примесей, измеряемых в ПДК (предельно допустимых концентрациях), если показатель меньше 1, то воздушное состояние объекта близко к идеальному, при =1 - удовлетворительное, при показателях, превышающих 1, можно говорить о неудовлетворительном экологическом состоянии воздушного объекта.

Но возможно, что сведения о состоянии воздушного объекта X уже имеются, и тогда наше исследование мало что добавит к общей картине. Возможно также, что сведения устарели или по отдельным позициям не проводились (например, содержание фенола, хлорфторуглерода не измерялось).

Заполняем возможные варианты протокола:

Pr₀ - a (измерения SO 2 )Pa…. an(в мг/м³); Ъ (измерения CO 2 )Р_п(мг/м³);

с (измерение PH дождевой воды) (5,6 - показатель кислотности чистой дождевой и до..-N - все возможные варианты измерений воды).

Далее «включаем» селектор вариантов. Он будет работать тем успешнее, чем конкретнее эмпирическая гипотеза h0. Если гипотеза выдвигает в качестве основного источника загрязнения транспорт, то протокол допускает проведение измерений по определению ПДК СО2, CH, CN, но не ClFC или фенолов. Если при этом выяснится, что возможности для определения ПДК CH, CN нет или данные по их видам имеются в достаточном объеме, тогда остается протокол Ъ - измерение содержания CO₂.

Гипотеза может иметь формулировку: чем больше автомобилей, тем больше содержание СО₂ в воздухе, тем выше ПДК и, как следствие, острее экологическое состояние воздушного бассейна. При этом наш протокол pr₂ является частью pr₀.

Смысл данного высказывания заключается в следующем. Приступая к исследованию, мы выдвинули гипотезу h0, имеющую большую мощность протокола pr₀, состоящего из отдельных под-протоколов рг_а„-рг_п.

В процессе создания алгоритмов усиления тестовой части протокола мы пришли к выводу, что для нас наиболее доступен pr_b (измерение СО₂), следовательно, мы можем получить подтверждение гипотезы h1 более коротким путем, но при этом проиграем в адекватности ее подтверждения, т.е. чем больше протоколов мы заполним, тем более адекватно будет подтверждена (или опровергнута) гипотеза, но тем больше времени потребуется на исследование и наоборот. Гипотеза, содержащая один - два протокола, имеет недостаточное усиление и малую адекватность, что необходимо принимать во внимание, проводя школьные исследования. Это, прежде всего, касается интерпретации и подтверждения гипотез.

Задания.

1. Применив «генератор» и «селектор» вариантов, обоснуйте: возможно ли в условиях школы провести учебное исследование, подтверждающее закономерность, открытую А.Л. Чижевским, о влиянии периодической изменяемости активности Солнца на такие явления, как рост древесины, интенсивность размножения и миграции насекомых, время цветения растений, вековой и годовой ход смертности. Какие варианты протокола будет содержать проверяемая гипотеза?

2. Какую гипотезу можно выдвинуть исходя из следующих фактов: существует определенная группа растений, тесно связанных с человеком (антропохорные и антропофильные), которые способны оказывать воздействие на геобиоценозы особенно новых районов хозяйственного освоения? Можно ли на основе гипотезы сделать вывод, что она отражает закономерность?

3. Для проверки гипотезы используются методы наблюдения и эксперимента.

Глава 2. Проведение эксперимента и оформление результатов исследования.

2.1. НАБЛЮДЕНИЕ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Наблюдение как способ познания относится в науке к числу наиболее употребимых. Термин «наблюдение» имеет несколько значений. В обыденном смысле наблюдение обеспечивает возможность ориентироваться в среде, приводить в систему свои поступки в соответствии с изменяющимися условиями. Учебное наблюдение дает школьнику представление о предметах, процессах, зависимостях, количественных, качественных, пространственных характеристиках изучаемого. Поскольку метод наблюдения фигурирует в числе гносеологических инструментов ученых, то встречается и общее определение: наблюдение - преднамеренное и целенаправленное восприятие внешнего мира с целью отыскания смысла в явлениях [5, С. 62]. Для того чтобы проводить наблюдение, необходимо развивать такое качество, как наблюдательность, которую можно охарактеризовать как деятельность, направленную на анализ изучаемого факта, события с целью выявления определенной закономерности. В науке исследовательское наблюдение представляется как один из универсальных инструментов ученого. Наблюдение можно проводить с помощью органов чувств и инструментов.

По данным психологов, чем больше органов чувств задействовано, тем выше продуктивность наблюдения. Человек может охватывать различные стороны наблюдения: зрительными, слуховыми, обонятельными, осязательными, тактильными ощущениями.

Несмотря на кажущуюся простоту, исследовательское наблюдение отличается достаточной сложностью, имеет свои ступени совершенствования и условия продуктивности. Трудность данного метода заключается в том, что исследователю необходимо выделять наблюдаемое явление из общей картины тех явлений и процессов, на фоне которых оно происходит. Основная функция наблюдения состоит в избирательном отборе сведений об изучаемом процессе в условиях прямой и обратной связи исследователя с объектом наблюдения.

Наблюдение дает науке новые факты, которые невозможно объяснить в рамках теории. Попытки объяснить результаты наблюдения стимулируют развитие познавательной и творческой активности, способствуют развитию личности исследователя.

Сущность наблюдения состоит в том, что в сознании исследователя последовательно отображаются и фиксируются состояние и изменение изучаемого объекта, его количественные, качественные, структурные, признаковые, векторные, динамические перемены [5, С. 65]. При этом метод наблюдения может использоваться как самостоятельный способ решения исследовательской задачи, а также как составная часть других методов.

Для того чтобы разобраться в содержании исследовательского метода наблюдения, необходима его группировка. Можно, например, объединить наблюдение по типу связи исследователя с объектом изучения и выделить такие его разновидности, как непосредственное, опосредованное, открытое, скрытое. В основе группировки лежат признаки времени и пространства: наблюдение непрерывное, дискретное, монографическое, специальное и т.д. [5, с. 66].

Непосредственным наблюдением называется наблюдение, при котором между объектом и исследователем имеются прямые отношения. При этом исследователь может выступать в роли свидетеля (нейтрального лица), руководителя исследуемого процесса либо участника. Например, при проведении большинства учебных исследований ученый выступает как свидетель, который фиксирует изменение в явлениях, происходящих вокруг него. Выращивая кристаллы, он отмечает те изменения, которые происходят в растворе, фиксируя температуру, концентрацию, освещенность, продолжительность процесса.

Опосредованное наблюдение (косвенное) может дополнять непосредственное наблюдение. Например, группа исследователей ведет наблюдение за поведением какого-либо вида животных в различных условиях, одна группа изучает поведение в естественной среде обитания, другая - в измененной. Возможна фиксация следующих фактов: численность особей в разных условиях обитания, структура вида - количество самцов, самок, детенышей; виды кормов, визуальные размеры (если есть возможность, то и абсолютные), вес, характер пар и т.д.

Успех дела при этом зависит от подготовки участников, четкого и содержательного инструктирования. Записи ведутся по установленной форме. Размеры и шкалы должны быть единообразными. Если принята единица измерения в граммах, то килограмм, центнер не должны употребляться, если расстояние измеряется в метрах, то не должно быть шагов, километров и т.п. Также можно использовать варианты коллективного, синхронного наблюдения одного и того же объекта. Например, при изучении биоценоза одни исследователи изучают растения, другие - травы, третьи - млекопитающих, четвертые - птиц и

т. д.

Наряду с непосредственными и опосредованными используется косвенное наблюдение через изучение продуктов деятельности исследуемых объектов. Например, изучение мощности меловых отложений позволяет нам судить о процессах, происходивших в древних морях. Точно так же можно делать выводы, исследуя динамику потребления каких-либо продуктов.

Открытое наблюдение протекает в условиях осознанного факта присутствия исследователя, но при этом необходимо помнить, что исследователь своим присутствием не должен менять привычную обстановку, условия развития и протекание исследуемого процесса. Например, наблюдение за дикими животными, вхождение в социальную группу требует этапа привыкания, но и это не дает гарантии, что удастся избежать искусственности в поведении исследуемого объекта. Поэтому там, где нет уверенности в том, что открытое наблюдение не повлияет на результаты наблюдения, применяется скрытое наблюдение.

Скрытое наблюдение ведется с применением технических средств либо визуально с такой позиции, когда присутствие наблюдателя не обнаруживается. Скрытое наблюдение с помощью телекамер широко используется для наблюдения в живой природе, дает возможность получать ценные сведения.

Непрерывное наблюдение возникает в случае необходимости исследования конкретного процесса от начала до его завершения, например, наблюдение роста кристаллов, солнечного или лунного затмения, протекания химической реакции и т. д. Примером непрерывного наблюдения может служить наблюдение за птицами в период насиживания яиц или за их потомством с момента выхода из яйца до момента самостоятельного полета. Однако непрерывное наблюдение невозможно, когда его предметом становится процесс, границы начала и конца которого удалены, а сам процесс носит прерывистый характер.

Такое наблюдение называется дискретным (прерывистым). Например, наблюдение за развитием растения целесообразно вести методом дискретного наблюдения, где исследователь может наблюдать процесс «кадр за кадром»: всход, вегетация, цветение, созревание плодов, листопад.

Монографическое наблюдение охватывает как можно большее количество взаимосвязанных явлений. Например, проводя исследование по определению концентрации углекислого газа в воздухе, ведется наблюдение за эффективностью методик, скоростью экспресс-анализа, достоверностью полученных данных при разных условиях исследования.

Узкоспециальное наблюдение применяется тогда и там, где возникает задача вычленения из целого объекта наблюдения такого явления, которое предопределяется целью научного поиска.

В исследовательской работе иногда возникают потребности изолированного рассмотрения конкретного факта, чтобы разобраться в его природе и только затем переходить к изучению его связей и зависимостей.

Например, при изучении Закона Ома необходимо разобраться, что такое сопротивление, почему разные тела при одинаковом сечении имеют разное сопротивление. При всей распространенности метода наблюдения следует подчеркнуть его известную ограниченность. Ему доступны лишь внешние проявления процесса. Наблюдать можно только то, что поддается восприятию органов чувств. С помощью наблюдения нельзя обнаружить мотив деятельности, внутренние связи, величины, которые внешне себя не проявляют и вскрыть которые можно лишь посредством целого комплекса исследовательских методов, включая теоретические.

В заключение остановимся на методике наблюдения (под методикой понимается система действий для реализации метода наблюдения: под техникой наблюдения понимается инструментовка процесса и приемы, которые использует наблюдающий) [5, С.74]. Прежде всего, методика наблюдения зависит от объекта наблюдения и условий, в которых предполагается проводить наблюдение. Когда все обстоятельства продуманы, составляется план наблюдения.

Например, рассмотрим план наблюдения по определению запыленности воздуха (табл. 2).

Таблица 2

Далее разрабатывается программа наблюдения. Она состоит из вопросов, которые исследователю надлежит выяснить с помощью наблюдения. Определяется методика наблюдения, наличие инструкций, необходимого оборудования, обосновывается техника фиксирования протокола (условные обозначения, таблицы, единицы измерения и т. п.). Для проведения ряда наблюдений желательно приложить к протоколу карту, на которой указываются места проводимых наблюдений. Если часть информации планируется представить в виде фотографий, слайдов, видеокассет, следует предусмотреть, какие объекты, кто и когда будет фотографировать.

Еще один существенный момент - составление сметы расходов на проведение исследования. Часто исследование становится невозможным потому, что руководитель не составил смету. Также надо учить начинающих исследователей умению просчитывать расходы. Важно знать сумму расходов и в случае обращения к спонсорам. Навряд ли удастся получить материальную помощь, если на конкретный вопрос о том, сколько будут стоить исследования, руководитель не сможет назвать обоснованную, подтвержденную сметой расходов цифру.

Задание.

1. Отберите качественные, структурные, количественные, признаковые, состояния объекта при проведении наблюдения: «уровень загрязнения водоема N нефтепродуктами»: а) внешний вид водоемов; б) интенсивность движения судов; в) сравнение биомассы микроорганизмов в литре воды; г) вкусовые качества; д) численность водоплавающих птиц. Составьте соответствующий план и программу наблюдения.

2.2. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Научный эксперимент является методом исследования, обеспечивающим научно-объективную проверку правильности обоснованной в начале исследования гипотезы. Эксперимент позволяет обнаружить повторяющиеся устойчивые, необходимые, существенные связи между явлениями, т.е. изучить закономерности, характеризующие какой-либо процесс или явления [5, С. 91]. В отличие от наблюдения, эксперимент позволяет искусственно отделять изучаемое явление от других, целенаправленно изменять условия его проведения. В то же время эксперимент требует от исследователя более высокого уровня подготовки, владения методикой постановки и проведения эксперимента, умения разработать программу эксперимента.

В исследовательской деятельности используется разные виды эксперимента. Наиболее распространены лабораторный и естественный эксперимент. В первом случае эксперимент проводится в специально подготовленных условиях - лаборатории, где объект вычленяется из сложной системы взаимосвязей, которые заменяются специально моделируемыми условиями. Например, естественное нагревание заменяет искусственное, также моделируются и другие условия: освещенность, давление, механические воздействия и т.п.

Естественный эксперимент проводится в обычных, естественных условиях, где экспериментатор наблюдает исходное состояние объекта, его развитие и исчезновение. При этом объект может быть подвергнут определенному воздействию со стороны экспериментатора. Затем весь процесс повторяется, например, переселение и акклиматизация растений или животных.

При проведении эксперимента необходимо осуществить репрезентативную (показательную для всей совокупности) выборку числа экспериментальных объектов.

Выборка должна быть представительной с точки зрения охвата участников эксперимента. Например, проводя эксперимент в социальной сфере, необходимо представить все группы населения, если цель данного эксперимента получит результат, отражающийся на всем социуме. Иногда тема эксперимента позволяет ограничиться лабораторным исследованием, например, качественного экспресс-метода - для обнаружения катионов тяжелых металлов в питьевой воде [3, С. 247].

Таким образом, нет и не может быть какого-то шаблонного решения о выборе числа экспериментальных объектов, но репрезентативность выборки всегда должна быть доказана с точки зрения объективности полученных результатов. При проведении учебного исследования невозможно достичь оптимального соотношения числа объектов, выбираемых для эксперимента. Как правило, оно всегда занижено, но, учитывая, что дидактическая задача обучения учащихся находится в иной плоскости, нежели чисто исследовательская задача, можно основываться и на меньшей выборке. То же относится и к определению необходимой длительности эксперимента. Слишком короткий его срок приводит к необъективным научным данным, слишком длинный - повышает трудоемкость и неприемлем с точки зрения завершенности (для учащегося - это время обучения в школе).

Поэтому желательно для каждого исследователя обосновывать продолжительность эксперимента. Сделать это можно, во-первых, путем анализа предшествующего опыта аналогичных экспериментов, в которых были сделаны корректные научно-практические выводы; во-вторых, путем соотнесения целей и задач эксперимента с его необходимой длительностью.

Пример. 1. При изучении особенностей гнездовья птиц эксперимент будет длиться весь период, в течение которого птицы строят гнезда и откладывают яйца.

Если в процессе эксперимента изучается влияние каких-либо веществ (условий) на проявление определенных закономерностей, то необходимо охватить экспериментом наиболее типичные закономерности.

2. При проведении эксперимента по определению «влияния шума на работоспособность учащихся» его продолжительность не может быть ограничена 1-2 днями или одним источником шума (производственный, непроизводственный). Продолжительность указанного эксперимента должна быть в пределах как минимум учебного года. Если изучается влияние внесения удобрения на урожайность сорта X или сроки созревания, такой эксперимент обычно длится не один год.

Проведение эксперимента требует выбора конкретной методики. Этому предшествует работа по изучению начального уровня состояния экспериментального объекта. Так, анализируя эксперимент по изучению состояния мохово-лишайникового покрова биоценоза, необходимо убедиться, что в данном биоценозе мхи и лишайники представлены не одним-двумя видами, а занимают целую экологическую нишу.

Для каждого конкретного случая избирается не весь набор известных методов, а такое их сочетание, которое даст достоверную информацию. Например, определяя ПДК меди в воде, необходимо использовать методику как качественного, так и количественного обнаружения [3, С. 247].

Экспериментальная деятельность предполагает наличие контрольного объекта, который является критерием для оценки результатов эксперимента. Например, при проведении эксперимента по влиянию удобрений на сроки созревания обязательно должен быть контрольный участок, на который удобрение не вносилось. Определяя содержание ПДК меди в воде, необходимо иметь достоверные цифры о ПДК (1,1 мг/л).

Эксперимент требует ведение протокола, в котором с помощью текста, цифр, символов, схем заносятся факты экспериментальной деятельности. Как уже отмечалось, протокол должен быть последовательным, непротиворечивым и адекватным, т. е. позволяющим делать выводы на основе объективной информации. При этом неважно на какой бумаге, какими чернилами или символами какого размера заполнен протокол. Важно, чтобы связь между результатами и символами была однозначной и отношения между символами соответствовали отношению между результатами экспериментов. Было бы странно, если бы по протоколу, где вес тела измеряется в граммах, делались одни выводы, а по протоколу, где вес тела измеряется в килограммах - другие.

Завершается эксперимент анализом его итогов, где утверждается или опровергается высказанная в исследовании гипотеза. Для этого результаты, достигнутые в конце эксперимента, сравниваются с начальным уровнем знаний о состоянии предмета исследования.

Например, если при ПДК меди 0,1 мг/л мы получим данные по объектам а, в, с... 0,2; 0,3; 0,5, можно утверждать, что объект загрязнен катионами меди выше ПДК в 2, 3, 5 раза соответственно. Если результаты окажутся неоднозначными, например, при определении ПДК меди качественным способом получены данные по объектам а = 0,3 мг/л; в = 0,4 мг/л; с = 0,5 мг/л, а по количественным соответственно 0,1; 0,2; 0,2 мг/л, то сделать вывод будет затруднительно и эксперимент необходимо продолжить, изменив либо усовершенствовав методику.

Важным элементом анализа результатов эксперимента является умение исследователя разрабатывать научно-практические рекомендации. Рекомендации должны указывать четкие границы возможного применения экспериментальной системы в практике.

Например, в ходе эксперимента доказана целесообразность применения удобрений Х-класса в данных климатических условиях, для данного типа почв, для сокращения вегетационного периода сорта у. Можно также рекомендовать Х-удобрения и для сортов y_i; У2, Уз. В то же время влияние на сорт Z оказалось незначительным (или затратным), а для сорта F получен отрицательный результат.

Необходимо также оценивать затратную сторону эксперимента. Если, к примеру, урожайность опытного участка увеличилась на 30% по сравнению с контрольным, а сумма затрат возросла в 1,5-2 раза, то результаты эксперимента скорее отрицательны, чем положительны, поэтому необходимо давать взвешенные осторожные оценки.

Итак, при подведении итогов эксперимента оцениваются последовательно эффективность результата, оптимальность его с точки зрения соответствия максимальным возможностям данной системы и затрат времени, условия эффективного применения рекомендаций, границы успешного применения и ограничения, при которых эффект может оказаться неоптимальным.

Задания.

1. Оцените эффективность акустического метода при изучении явления «определение уровня шума». В каких случаях эксперимент может быть проведен, а в каких нет? (измерение шумового фона: а - промышленных объектов; б - транспортных узлов; в - на городских магистралях; г - в жилых кварталах; д - в здании школы и на пришкольной территории).

Для применения этого метода необходим школьный звуковой генератор, к выходу которого подключен громкоговоритель. Параллельно к громкоговорителю подключается вольтметр. Частота генератора всегда одна (например, 1000 Гц). Громкоговоритель и магнитофон располагаются рядом, чтобы оба звука воспринимались одновременно. Магнитофон включают на воспроизведение записанного на улице шума. Добиваются, чтобы уровни шум/сигнал были равными. Показания вольтметра записывают в протокол. Измерения проводят 10-20 раз и рассчитывают среднее значение [3, с. 253].

2. Какой эксперимент можно провести с помощью прибора, измеряющего световой поток?

2.3. РАБОТА С ЛИТЕРАТУРОЙ

Сбор литературных данных должен осуществляться практически на всех этапах проведения исследования. Не стоит брать с собой на объект, где проводите исследования, много книг, но некоторые (самые необходимые) справочники, атласы, определители и заранее составленные выписки и памятки полезно иметь под рукой и в полевых условиях. Даже если работа с литературой будет приостановлена на время сбора полевого материала, читать то, что написали по данной теме другие исследователи, во-первых, необходимо, а, во-вторых, начинать это надо как можно раньше, т.е. на этапе выбора темы и формулировки цели и задач. Обследуя в поисках литературного материала книжные магазины, следует иметь в виду, что используемая в научной работе литература делится на ряд категорий.

1. Научно-популярная. К ней относятся книги, статьи и т.п., содержащие очень доступную, но не вполне достоверную информацию. Материалы такого рода помогут лучше узнать изучаемые объект, проблему и определиться с выбором темы исследования, однако в силу того, что их авторы часто оперируют догадками и предположениями, ограничиваться такой литературой не следует.

2. Учебная. К ней относятся учебники, пособия, практикумы, методические рекомендации и др. Они пишутся и издаются для то го, чтобы читатель мог получить целостные, системные знания по тому или иному предмету. Не имея таких знаний, невозможно проводить исследования, поэтому знакомство с учебной литературой должно предшествовать сбору материала для исследовательской работы. Список учебной литературы для юных исследователей не должен ограничиваться школьными учебниками.

3. Справочная. К справочной литературе относятся определители, справочники, энциклопедии, энциклопедические словари и другие издания, позволяющие быстро получить основные сведения по возникшему в ходе работы вопросу. К справочной литературе обычно обращаются для уточнения значения того или иного термина, чтобы понять, уместно ли использовать данное слово применительно к такой-то проблеме или нет. Кроме того, справочная литература содержит ту информацию, которая часто бывает нужна, но при этом трудно запоминаема, например, числовые значения тех или иных показателей. К такой информации относятся и названия видов растений. Конечно, любой эколог и биолог должен стремиться запомнить как можно больше видов и групп, но поскольку возможности памяти ограничены и знания не приходят сразу, то приходится пользоваться определителями.

4. Научная. Книги, статьи научного характера пишутся в расчёте на специалистов. Без знакомства с научной литературой по теме исследования трудно выполнить работу на достаточно серьёзном научном уровне. Однако работа с такими публикациями требует знания терминологии и системы основных понятий той области знания, в рамках которой данная литература написана. Поэтому чтению научной литературы должно предшествовать изучение учебной литературы.

Сама же работа с литературой осуществляется параллельно с общим ходом исследований и состоит из определённых этапов.

Из списка книг по интересующей вас проблеме отберите литературу для выборочного чтения и для изучения.

1. Ознакомьтесь с литературой, выборочно изучая материал. Составьте свое мнение по вопросу, интересующему вас. Сравните различные точки зрения по нему.

2. Выберите литературу, предназначенную для внимательного чтения. Запишите возникшие у вас вопросы по содержанию. Вы скажите собственное мнение. Определите главную мысль работы, её цель.

Чтение научной литературы: книг, статей, журналов. Просматривая журналы, сборники научных трудов, книги, исследователь целенаправленно отбирает материал по теме своих научных интересов, а также в целях самообразования, расширения собственного научного кругозора.

Ретроспективная библиография представляет собой особый вид, состоящий из внутрикнижных и пристатейных списков литературы, работа с которыми может много дать исследователю. В монографиях библиографические списки обычно помещаются в конце книги. В тематических сборниках списки приводятся после каждого крупного раздела.

Интернет. В последние годы все большую помощь исследователям оказывает всемирная компьютерная сеть. Интернет компенсирует нехватку информации, обусловленную географическим положением места жительства, дороговизну поездок в столичные библиотеки, дефицит специальной литературы. Кроме того, Интернет позволяет получить информацию, которая пока нигде не опубликована, или ту, которая недавно была переведена на русский язык и еще не попала в публикации. Интернет позволяет обмениваться информацией и с другими образовательными учреждениями, работающими по данной тематике.

Информацию по гуманитарным и социальным наукам можно получить по данным адресам:

http://www.nsu.ru/sociol;

http:www.nitehawk.com/alleicat-faq.htnl

http:www. sci.econ;

http: www.sci. cognitive; и т. д.

Как следует читать книгу

1. Чтение должно быть основательным и вдумчивым.

2. Необходимо анализировать прочитанное, выяснять значение неизвестных терминов и понятий, искать ответы на значимые для вас вопросы.

1. Важно делать выписку всего, что может вам пригодиться в вашей научной работе, интересные мысли, факты, цифры, различные точки зрения.

2. По прочтении необходимо оценить полученную вами ин формацию, подойдя к ней критически, а также с позиции значимости для ваших исследований.

При чтении рекомендуется использовать различные способы маркировки того или иного материала: закладки с пометками, подчеркивание карандашом, особая знаковая система, например:

? - сомнение, вопрос;

!!! - важно обратить внимание;

NB! - хорошо заметить;

[ ] - выписать и т.д.

Как работать с научным журналом, сборником научных статей, тезисами и т.д.

1. Беглый просмотр, чтение заголовка. Цель - быстро опреде лить нужный и интересный материал.

2. Тщательный просмотр отмеченных статей журналов, сбор ников. Цель - получить необходимую информацию.

1. Заполнить аннотационную карточку.

Цель - систематизация имеющейся информации по релевантности.

Как работать с книгой

Умение работать с книгой зависит от знания и понимания роли каждого её структурного элемента, умения извлечь необходимую информацию до её прочтения.

Структурный аппарат книги:

• Заголовок;

• Аннотация;

• Оглавление;

• Предисловие;

• Послесловие;

• Справочный аппарат.

Заголовок: в научной литературе указывает на тему.

Аннотация: расположена на обороте титульного листа; сжатая характеристика содержания с указанием адресата.

Оглавление: план изложения с указанием темы, путеводитель по книге.

Предисловие: изложение задач, поставленных автором; необходимость издания или переиздания.

Послесловие: итог, краткие выводы.

Справочный аппарат: комментарии к понятиям, терминам, фактам.

2.4. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

Исследовательская работа выполняется на белых стандартных листах писчей бумаги (формат А4, т.е. 297x210 мм), расположенных вертикально. На каждом листе оставляются поля: справа - 1 см, слева - 3 см, сверху и снизу по 2 см. Поля не обводятся! Текст может быть напечатан на машинке или компьютере с межстрочным интервалом 1,5 знака (или, в крайнем случае, написан от руки черной или синей пастой). Текст на каждом листе пишется только с одной стороны. Страницы нумеруются с 3-й посередине листа на верхних полях. Первой страницей считается титульный лист. Объем работы не ограничивается, оценка работы не зависит от её объёма.

Оформление результатов исследовательской работы должно показать умение учащихся самостоятельно проводить исследования с применением современных методик, анализировать полученные результаты, сравнивать их с литературными данными, делать правильные и обоснованные выводы, а также уметь правильно оформлять свою работу по структуре.

Структура исследовательской работы

1. Титульный лист, где необходимо указать:

• название работы;

• автора (ов) (или коллектив);

• Ф.И.О. руководителя;

• Ф.И.О. научного консультанта (если есть);

• наименование базового учреждения;

• год выполнения.

2. Оглавление

В оглавлении фиксируются основные разделы работы.

Образец.

Оглавление 3

Введение 4

Основная часть (методика исследования) 9

Заключение 17

Литература 19

Оглавление

В этом разделе приводятся заголовки всех глав параграфов и более мелких рубрик исследовательской работы. Заголовки и оглавления должны точно повторять заголовки в тексте. Нельзя сокращать их или давать в другой формулировке. Все заголовки начинают с прописной буквы, точку в конце заголовка не ставят. Последнее слово каждого заголовка соединяют отточием с соответствующим ему номером в правом столбце оглавления.

Введение

В этом разделе даётся краткая характеристика современного состояния проблемы, обосновывается актуальность выполняемой работы, её научное и практическое значение, формулируются цели и задачи. По поводу актуальности уже было сказано выше, далее необходимо объяснить, почему исследуется данная тема, какие задачи прикладного характера (или теоретического) будут решены в процессе исследования, дается по возможности полный обзор литературы по исследуемой проблеме. Автор должен показать знание основных работ по исследуемому вопросу, а также умение работать с литературой: подбирать необходимые источники, проводить их анализ и сопоставление. При рассмотрении степени разработанности проблемы осуществляется плавный логический переход к цели исследования, формулируется объект и предмет исследования, которые соотносятся как общее и частное. В объекте выделяется та его часть, которая служит предметом исследования. Для объяснения наиболее актуальных динамических состояний объекта выдвигается гипотеза, которая позволяет объяснить происхождение, развитие, генезис, внешние противоречия явления. В тексте раздела следует помещать ссылки на используемые работы. Ссылки оформляются по-разному в зависимости от источника. Источниками могут быть: книги и статьи, имеющие одного или двух авторов (в книгах все они указываются на титульном листе, не путать с редактором!); книги с большим количеством авторов, что обычно характерно для словарей, справочников и школьных учебников.

Например.

Книги и статьи с одним или двумя авторами.

Существует два способа оформления ссылок. В первом случае в скобках указываются фамилия (или две фамилии) без инициалов и год издания (через запятую). Образец: «В работе использовалась общепринятая методика (Аксенов, 1996)», «Этой проблеме посвящен подробный обзор (Пипер, Авербух, 1985)».

В другом случае фамилия автора указывается в тексте работы. Тогда перед ней ставятся инициалы, а в скобках пишется только год.

Например, можно записать таким образом: «В работе применялась методика, изложенная П.Т. Ровенским (1983)».

Книги или статьи, где авторов больше двух.

Тогда упоминается только первый автор, а после его фамилии добавляется «и др.» в первом случае или «с соавторами» - во втором случае. Образец: «В современном справочном пособии (Муравьёв и др., 2000) имеются сведения...» или «В работе А. Лавриненко с соавторами (2000) отмечено, что...»

Авторов книги очень много.

В этом случае вместо фамилии автора указывается название книги (и год издания).

Здесь также применяются два способа: название книги без кавычек вместе с годом издания помещается в скобках или название с кавычками в тексте, а год - в скобках. Образец: «Имеется следующее определение изученного явления (Экологический словарь, 1999): …» или в «Экологическом словаре» (1999) это явление определено следующим образом: …».

Длинное название книги можно привести только один раз, а в дальнейшем его сократить. Так, «Редкие животные Тюменской области и их охрана» (1996) будет обозначаться: «Редкие …» (1996) или (Редкие…, 1996).

Если в тексте приводится дословная цитата, то после года необходимо указать страницу, на которой располагается цитируемый фрагмент.

При использовании нескольких работ одного автора в ссылке после фамилии ставятся годы изданий от самых ранних к более поздним. Образец: (Крупинин, 1998, 1997, 1995) или «...Н.Я. Крупинин, 1998, 1997, 1995...» Если публикации вышли в свет в один год, тогда после года издания ставятся буквы: (Юшкова, 1998 а, б, в).

Если в ссылке необходимо указать несколько работ разных авторов, то они отделяются точкой с запятой. При этом желательно перечисление делать в хронологическом порядке. Образец: «Большинство исследователей (Грант, 1980; Солбриг и Солбриг, 1982; Яблоков и Юсуфов, 1987; Северцов, 1990; Юшкова, 1998) считают, что...»

При необходимости воспроизводятся рисунки и таблицы, снабжённые ссылками на источник [10, с. 21].

Основная часть (методика и объект исследования)

Основная часть работы по объему должна занимать не менее двух третьих всего текста и согласовываться по своей структуре с планом исследования. В начале раздела следует указать район исследований, кто и когда (даты) проводил сбор материала, перечислить объекты исследований (наблюдений). В экспериментальной работе отмечается место проведения эксперимента.

Если применяемая в работе методика ранее была описана в литературе, то даётся просто ссылка на соответствующую работу без подробного изложения (это особенно важно в таких, например, исследованиях, как геоботанические и подобные им). Если же в нее внесены изменения, то их следует подробно описать и обосновать необходимость такого шага. Это же касается и случая, когда применяется полностью оригинальная методика.

В этом разделе следует перечислить применяемые приборы и инструменты и указать точность, с какой проводились измерения тех или иных параметров. Принципиальным требованием к основной части являются доказательность, последовательность, отсутствие лишнего, необязательного и загромождающего текст материала.

Заключение

Заключение должно содержать выводы, сделанные по результатам всей работы. Несмотря на небольшой объем, эта часть имеет особую важность, поскольку именно здесь в завершенной форме представляются для обсуждения результаты исследования. В заключении необходимо соотнести полученные выводы с целями и задачами исследования. Иногда целесообразно построить текст заключения, как перечень выводов, разбив его на пункты.

В нём подробно излагаются полученные результаты, которые при необходимости иллюстрируются с помощью таблиц, рисунков, графиков, фотографий и т.д. и в котором делается сопоставление со сведениями из литературы. В тексте должны быть ссылки на рисунки или таблицы [10].

Образец.

«Результаты исследования представлены в табл. 1».

Таблица 1

Особенности строения ассимиляционного аппарата у разных сортов редиса

Или: «Из результатов исследований видно (рис. 3)…».

Сорта редиса

1. «Жара»

2. «18 дней»

3. «Светлячок»

Рис. 3. Интенсивность фотосинтеза различных сортов редиса

Рисунки, графики, диаграммы, фотографии, схемы и т.п. - все они обозначаются как рисунки. Рисунки выполняются черной пастой или тушью. Все обозначения, которые автору необходимо сделать на рисунке, отмечаются только цифрами или значками. Под рисунком с красной строки пишется: Рис. (номер). Название. Условные обозначения: 1 - ..…, 2 - ….. и т. д. Таблицы и рисунки имеют сквозную нумерацию и могут располагаться на листе вертикально или горизонтально. Для четкой нумерации таблиц справа пишется: Таблица (Номер). Ниже, посередине - название таблицы (см. табл. 1). Если она взята из литературного источника, то после названия в скобках дается ссылка. При необходимости ниже таблицы даются примечания.

Образец.

Таблица 2

Отражающая способность окрашенных поверхностей стен (по Алексееву, 1996)

Примечание. Загрязненные стены отражают свет в два раза меньше, чем только что выкрашенные или вымытые.

Если в таблицу сводятся полученные результаты и литературные данные, то ссылка ставится в соответствующей части таблицы.

Образец.

Таблица 3

Изучение зеленой зоны пришкольного участка

Если в ходе исследования однозначных результатов получить не удалось (что происходит очень часто и трагедией не является), тогда вместо выводов пишется заключение, отличающееся несколько более пространными рассуждениями. Несмотря на то, что таблицы, схемы, графики лучше, нагляднее, тем не менее не следует: злоупотреблять таблицами, заменять ими текст, делать слишком сложные таблицы, использовать непонятные сокращения.

Литература

Библиография может строиться по разным принципам, в основе которых лежат: статус источников; хронология источников; порядок появления ссылки; алфавит.

Оформление по статусу источника в настоящее время потеряло актуальность (в недавние времена вначале всегда шло перечисление работ классиков марксизма-ленинизма).

По хронологии источников составляются, как правило, специальные антологии и библиографические списки.

Порядок появления ссылок практикуется чаще, но для читателя это связано с изрядными неудобствами.

Оформление в алфавитном порядке наиболее распространено.

Все использованные работы перечисляются в алфавитном порядке. Нумерация - сквозная. Существуют определённые библиографические правила для различных источников, которых следует придерживаться. Каждая книга или статья записывается с красной строки.

Образцы оформления литературы:

1. Альберт Ю.В. Списки литературы в научных изданиях: Со ставление и оформление. - Киев: Наукова думка, 1988 (в некоторых научных работах количество страниц не указывается).

2. Вахрамеева М.Г., Денисова Л.В., Никитина СВ., Сам сонов СК. Орхидеи нашей страны. - М., 1991. - 222 с.

Однотомные издания, подготовленные коллективом авторов

1. Биологический энциклопедический словарь. - М., 1989. - 864 с.

Для школьных учебников желательно после названия указать научного редактора:

2. Общая биология / Под ред. Д.К. Беляева, А.О. Рувинского. - М., 1991.-… с.

Многотомные издания

1. Фабр Ж.А. Инстинкты и нравы насекомых: В 2 т. - М., 1993. - Т. 1. - 608 с; - Т. 2. - 612 с.

Аналогично поступают в тех случаях, когда используется отдельный том, а не всё издание:

1. БрэмА.Э. Жизнь животных: В 3 т. Т. 2. Птицы. -М., 1992. -352 с.

Обратите внимание (!!), если у каждого тома имеется название, оно записывается после номера этого тома. В данном случае - «Птицы».

Сборники статей разных авторов

1. Симберлофф Д. Биогеографические модели, распространение видов и организация сообществ // Биосфера: эволюция, пространство, время: Биогеографические очерки. - М., 1988. - С. 3—48.

Статьи из многотомных изданий

1. Бахтина Л.И. Семейство Бегониевые // Жизнь растений: В 6 т. Т. 5. Цветковые растения. - М., 1981. - С. 63-64 [10].

Изрядно упрощает задачу то, что на обороте титульного листа российских книг, как правило, стоит полное библиографическое описание и остается только его в точности переписать.

Статьи из журналов

1. Калиш И.В. Федеральная целевая программа «Одаренные дети»: реализация и перспективы // Одаренный ребенок. 2003. -№4.-С. .…

2.5. ПОДГОТОВКА ТЕЗИСОВ

Тезисы - это изложенные в краткой форме оригинальные научные идеи по теме исследования [17, С. 439]. Главное преимущество тезисов и предъявляемое им требование - краткость. Обычно достаточно составить два варианта тезисов объёмом 1-3 страницы машинописного текста через 1,5 интервала. Тезисы обычно составляют для заочных конкурсов или для публикации в сборник.

Тезисы оформляются на общих основаниях. Справа в первой строчке пишется фамилия и инициалы автора. Если авторов много, то фамилии указываются по две на строке в несколько столбиков справа. Ниже под фамилиями - название учреждения. Если в сборник включаются работы только одной организации, тогда вместо него указывается структурное подразделение. Затем, отступив 2 (!) интервала, КРУПНЫМ ШРИФТОМ посередине листа - название работы. Ещё через два интервала идёт основной текст с интервалом 1,5 знака без деления на подразделы.

В тезисах объёмом в 1 страницу все разделы представляются очень сжато, описание района исследования можно опустить, если только это напрямую не связано с темой работы. Литературная справка сводится до минимума. Не менее половины страницы должно занимать описание результатов, которые можно объединить с выводами. Ссылки обязательны, список литературы не приводится. Структура 3-страничных тезисов сходна со структурой текста доклада.

Рисунки и таблицы в тезисах обычно не приводятся, важнейшие данные из них помещаются в текстовой форме.

К тезисам прилагается лист с указанием:

1. Фамилии, имени, отчества автора (авторов), даты рождения, полного домашнего адреса и места учёбы (школа, класс).

2. Фамилии, имени, отчества руководителя, должности и мес та работы, учёной степени (если есть), полного домашнего адреса, телефона.

3. Названия учреждения с его адресом и телефоном.

2.6. ПОДГОТОВКА ДОКЛАДА

Участие исследователя в выступлении на конференции (конкурсе) предполагает представление доклада объёмом 8-10 стр. машинописного текста (или немного больше, если он написан от руки), что соответствует 15-20-минутному выступлению.

Листы доклада имеют то же оформление, что и в самой работе. На введение и выводы отводится примерно лист, т.е. они приводятся практически полностью. Очень кратко описывается методика, если она общепринята, оригинальная методика излагается полнее. Также кратко характеризуется район исследований и литературный обзор. Список литературы не приводится. Основное внимание уделяется изложению полученных результатов.

Для наглядности доклад сопровождается демонстрацией таблиц и рисунков, которые выполняются на больших стандартных листах чертёжной бумаги с соблюдением общих правил. Для показа во время доклада отбираются самые информативные и важные иллюстрации, подтверждающие основные выводы. Короткий доклад не должен быть перегружен иллюстративным материалом; 1-2 таблицы, содержащие первичный фактический материал и 2-3 таблицы или рисунка (графики, диаграммы), иллюстрирующие главные наблюдаемые закономерности.

Особое внимание следует уделять заголовкам и подписям к иллюстрациям. Они должны быть обязательно на каждом рисунке (таблице, графике и т.п.) и легко читаться. Оси на графиках и диаграммах следует обязательно подписывать. Изображение на рисунках и таблицах должно быть чётким и ясно различимым.

При оформлении рисунка или графика можно пользоваться разными цветами, но их не должно быть более четырех, так как слишком пёстрая картина затрудняет восприятие.

На полях или в тексте доклада для удобства делаются яркие пометки.

В докладе необходимо делать ссылки, указывая фамилии авторов и года издания. В последнее время на школьных научно-практических конференциях все большее распространение получает использование мультимедийных проекторов. Они существенно упрощают процесс демонстрации доклада различным иллюстративным материалом, делают доклад более динамичным и лучше воспринимаемым. Поэтому, если есть возможность (практически в каждой школе есть кабинет информатики), желательно готовить материал доклада в электронном варианте. Для заочного участия в конференции это обязательное условие.

ПАМЯТКА

участнику конкурса (конференции), выступающему с докладом

об исследовательской работе

Чтобы ваше выступление было интересным, доходчивым и представляло выполненную вами работу наилучшим образом, рекомендуется воспользоваться советами, изложенными ниже.

1. При подготовке к защите работы помните, что ваш доклад должен отвечать на следующие вопросы:

• Цель и задачи исследования.

• Степень разработки данной проблемы по литературным данным.

• Где и когда проводились исследования?

• Какие методы сбора материала использовались и почему?

• В каких условиях проводился сбор материала?

• Параметры, используемые при исследовании.

• Какие результаты получены?

• Каким образом вы объясните полученные вами результаты?

• Какие выводы сделаны?

Ответить на данные вопросы (в указанной последовательности) необходимо при защите любого исследовательского проекта.

1. При подготовке выступления следует учесть, что доклады не читают по тексту, а рассказывают. Поэтому необходимо подготовить конспект (план) выступления. В качестве такового можно использовать тезисы вашей работы с подчёркнутыми в них основными мыслями.

2. Чтобы говорить без «бумажки», не стоит заучивать текст выступления наизусть. Гораздо полезнее понять, что именно требуется рассказать (см. п.1) и выбрать из отчёта основные цифры, факты и утверждения, раскрывающие суть выполненной работы.

1. Все наглядно-иллюстративные материалы (диаграммы, графики, схемы, таблицы и т.п.), используемые вами при выступлении, должны быть легко читаемыми сидящими в зале и понятными без дополнительных объяснений. Поэтому они должны быть подписаны и иметь расшифровку условных обозначений.

2. Во время выступления наглядно-иллюстративный материал должен использоваться. Если речь идёт о цифрах, показанных в таблице или проиллюстрированных графиком, то нужно обра щаться к соответствующей таблице или графику.

3. При демонстрации наглядно-иллюстративного материала следует использовать указку, авторучку, карандаш. При этом нужно повернуться к слушателям лицом.

4. Во время выступления смотрите на своих слушателей, лишь по необходимости заглядывая в конспект (план) выступления.

1. Чтобы преодолеть неуверенность, полезно найти (глазами) в зале внимательно слушающего и доброжелательно смотрящего на вас (таковым может быть ваш друг). Чаще смотрите на него (или на неё) во время выступления.

2. Старайтесь уложиться в регламент (10 минут на доклад). Для этого полезно потренироваться заранее, засекая время. Сокращать доклад можно, убирая из него все то, что не соответствует плану, предложенному в пункте 1.

10. Не бойтесь вопросов, так как они обычно (как из зала, так и от жюри) задаются не для того, чтобы уличить вас в незнании, а для того, чтобы лучше понять суть вашей работы. Кроме того, наличие вопросов свидетельствует о том, что сказанное вами заинтересовало слушателей. Отвечая на вопросы, вы можете показать свой уровень владения материалом. Не упускайте такую возможность!

1. Выступая, помните, что вы имеете, по крайней мере, два преимущества. Во-первых, вы рассказываете об интересующих вас исследованиях или опытах тем, кому это также весьма интересно, а во-вторых, вы лучше всех владеете данным материалом, так как ни кто, кроме вас (не считая соавторов и руководителя), эту работу не выполнял.

2. Свое выступление необходимо рассматривать как об мен опытом работы с коллегами по интересующей вас тема тике. Не надо волноваться, вы обязательно успешно защитите свою работу [10].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Закон Российской Федерации «Об образовании». - М.: Новая школа, 1996.

2. Ахутин А.В. История принципов физического эксперимента от античности до XVII в. - М.: Наука, 1976. - 294 с.

3.Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: Учебно-

методическое пособие / Под ред. Т.Я Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.

4.Валеев Г.Х. Объект, предмет и тема научного исследования // Педагогика. - 2002. - № 2. - С. 27-31.

5. Введение в научное исследование по педагогике / Под ред. В.И. Журавлева. – М.: Просвещение, 1988. – 240 с.

6. Гальперин П.Я. Введение в психологию: Учебное пособие для вузов. – М.: Книжный дом «Университет», 2000. – 336 с.

7. Дереклеева Н.И. Научно исследовательская работа в школе. – М.: Вербум, 2001.-48 с.

8. Дубенскш ЮЛ. Исследование и конструирование в процессе обучения физики. – Омск, 1996. – 87 с.

9.Загоруйко Н.Г. Методы обнаружения закономерностей. – М.: Знание, 1981.-64 с.

10. Келъбас Р.В. Научная деятельность учащихся и оформление ее результатов: Методические рекомендации педагогам дополни тельного образования и учителям школ. - Ханты-Мансийск: ГУИПП «Полиграфист», 2002. - 48 с.

11. Кун Т. Структура научных революций / Сост. В.Ю. Кузнецов. - М.: ООО «Издательство ACT», 2002. - 608 с.

1. Радаев В.В. Как организовать и представить исследовательский проект: 75 простых правил. - М.: ГУВШЭ: Инфра-М.: 2001 - 203 с.

2. Решанова В.И. Развитие логического мышления учащихся при обучении физике. - М.: Просвещение, 1985. - 94 с.

3. Приходько Т. П. Пути в науку. - М.: Знание, 1973. - 136 с.

4. Старовиков М.И. Методология ученического экспериментального исследования // Наука и школа. - 2003. - № 2. - С. 47.

5. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для учащихся /Сост.: А.С. Енохович, О.Ф. Кабардин, Ю.А. Коварский и др. / Под ред. Б.И. Спасского. -М.: Просвещение, 1982.

6. Философский Энциклопедический словарь. - М.: ИНФРА, 2003. - 576 с.

7. Шапоринский С.А. Обучение и научное познание. - М.: Педагогика, 1981.-208 с.

8. Шолпо В.Н. Земля раскрывает свои тайны. - М.: Недра, 1988. - 144 с.