Praca badawcza na Olimpiadzie Biologicznej to nieodłączny element konkursu, który towarzyszy uczniom przez całą przygodę z daną edycją. Jej poprawne wykonanie jest niezwykle istotne, jeśli liczysz na pomyślny wynik na etapie centralnym. W tym artykule skupimy się na formie pracy badawczej, stawianiu problemu badawczego i hipotez oraz opracowywaniu metodologii swoich badań.
Najważniejsze informacje, których dowiesz się z tego artykułu:
Szukasz skutecznego przygotowania do Olimpiady Biologicznej? Sprawdź nasze kursy!
Ze względu na małe doświadczenie uczniów w pisaniu prac badawczych o jasno ustalonej formie i wymaganiach często prace te cechują się błędną strukturą i poruszaniem kwestii w rozdziałach, w których nie powinny się one znaleźć. Typowa praca badawcza powinna składać się, z 6 działów:
Stanowi zwięzłe podsumowanie całej pracy badawczej. Podczas jego pisania należy ograniczyć do minimum wspominanie o szczegółach, na rzecz ogólnego opisania metod, wyników i wniosków. Pomimo, że jest to pierwszy dział pracy powinno się go pisać na końcu, skupiając się, aby nic nie powtarzać z pracy, a jednocześnie odpowiednio ją podsumować.
Stanowi wprowadzenie w opracowane zagadnienia. W wyniku krótkiego i przejrzystego wprowadzenia powstaje motywacja wyboru tematu badań. Oczywistym jest, że uczestnicy przy doborze tematu powinni kierować się możliwością wykonania pracy w swoim miejscu zamieszkania lub najbliższym otoczeniu. Wynika to z faktu, że dobre prace badawcze wymagają ciągłego i systematycznego prowadzenia badań przez ucznia, a bliska lokalizacja ułatwia tę kwestię.
W rozdziale tym powinny znaleźć się również odniesienia do prac naukowych prezentujących obecny stan wiedzy na podejmowany temat pracy badawczej. Na jej podstawie możliwe jest również sformułowanie celu badań i hipotezy roboczej, która będzie sprawdzana w dalszej części pracy.
Jest to dział wymagający dokładnego opisu materiału, tematu i metod badawczych. Dokonując opisu metodyki pracy badawczej należy zwrócić szczególną uwagę na precyzję tj. podanie pełnej nazwy gatunkowej, wielkości i wieku osobników, płci, źródła, skąd pochodzi materiał, ewentualnie na jakim terenie prowadzono badania i w jakim terminie. Metody badawcze, które zaczerpnięto z literatury nie wymagają szczegółowego opisu – wystarczy jedynie wspomnieć np. o przeprowadzeniu chromatografii, próby Fehlinga itp. W momencie wprowadzania zmian, lub autorskiego projektowania metodologii koniecznym jest dokładne opisanie sposobu np. odławiania osobników, wyboru poletek obserwacyjnych czy pomiarze chlorofilu w liściach.
W dziale tym podaje się również wyniki będące zmiennymi kontrolowanymi tj. temperatura, wilgotność, pH gleby. Należy jednak pamiętać, żeby wspomnieć jedynie o tych wielkościach, które rzeczywiście się kontrolowało, ponieważ nadmierne dopisywanie stałych może wzbudzić podejrzenia komisji.
To dział wymagający szczególnie dokładnego precyzowania myśli i powinny tu być prezentowane wyniki pozbawione subiektywizmu i jakichkolwiek opinii. Mogą one być wyrażone słownie, w formie opisów, tabel lub rycin. Wszystkie dodatkowe elementy np. tabele powinny ułatwiać porównanie i odczytanie wyników, stąd należy pamiętać, aby tak przedstawione wyniki nie powtarzać już następnie w formie opisowej.
Graficzne opracowanie wyników często jest doceniane przez komisję recenzującą pracę, dlatego warto włożyć sporo czasu w przygotowanie wykresów. Powinny być one samo objaśniające tj. umożliwić czytelnikowi samodzielne odczytanie większości danych bez konieczności szukania informacji w tekście np. o nazewnictwie grup czy jednostkach zmiennych niezależnych. Wysoko punktowana jest również analiza statystyczna, której rezultaty powinny również znaleźć się w tym dziale. Jej prawidłowe opracowanie jest na poziomie liceum sporym wyzwaniem, dlatego na kursie przygotowującym do Olimpiady Biologicznej oferujemy pełne wsparcie w zakresie jej wykonania.
W tym dziale pracy badawczej należy subiektywnie odnieść się do uzyskanych wyników i porównać je z tymi dostępnymi w literaturze. W świetle innych wyników autor powinien interpretować własne badania, wysunąć hipotezy i uzasadnić odmienność swoich wyników od tych w literaturze. Bardzo ważnym jest podkreślenie, że odmienność wyników w żadnym wypadku nie jest błędem. Różne punkty widzenia, z jakimi spotkał się uczeń powinny być bodźcem do przeprowadzenia szczegółowej analizy wyników i naukowego uzasadnienia wyciągniętych wniosków. Dyskusja wyników jest najbardziej samodzielnym działem pracy i w ocenie przedstawianej pracy ma ogromne znaczenie. Formułowanie wniosków końcowych, to parafrazowanie uzyskanych wyników. Należy zwrócić uwagę, aby wnioski nie były wyciągane zbyt pochopnie oraz aby nie były zbyt ogólne, co zostało już podkreślone w tym artykule.
Literatura, z której korzysta uczeń w czasie wykonywania badań i pisania pracy, powinna być przedstawiona w spisie w sposób alfabetyczny, w jednolitym układzie i schemacie. Korzystając z artykułów należy zwrócić szczególną uwagę, aby przypisy były pełne, uwzględniające nie tylko autora i tytuł, ale także rok, wydawnictwo, tytuł czasopisma, numer i strony. W zależności od podjętego tematu dział ten może być mniej lub bardziej rozbudowany, jednakże powinna wskazywać na dobrą znajomość zagadnienia przez ucznia i zawierać co najmniej 4 pozycje.
Praca badawcza na Olimpiadę Biologiczną nie może odbiegać formą od typowych prac naukowych, w związku z czym należy pamiętać, że wymagany jest jasny i przejrzysty styl. Niezbędna jest znajomość terminologii naukowej, w zakresie podejmowanego tematu, co jest dodatkowo punktowane w recenzjach. Właściwe stosowanie terminologii naukowej ma jeszcze jedną zaletę – umożliwia zwarty opis przeprowadzanego badania, dzięki czemu możliwe jest zmieszczenie się w wymaganej w regulaminie objętości pracy badawczej.
Ważnym jest, aby uczeń zdał sobie sprawę, że przygotowanie pracy badawczej ma wiele etapów – od postawienia hipotezy, do wniosków – a pisemne przedstawienie wszystkich jej części jest ukoronowaniem całorocznej pracy.
Źródło: www.pexels.com
W trakcie pisania pracy formułowanie problemów badawczych i stawianie hipotez to jedna z pierwszych, ale również jedna z najtrudniejszych kwestii, z jaką musi zmierzyć się przyszły Olimpijczyk. Przedstawione poniżej uwagi o wyborze problematyki i konstruowaniu hipotez zostały napisane z myślą o wszystkich uczestnikach przyszłych Olimpiad.
Pierwszym etapem decyzji jest wybór dziedziny. Dla większości uczniów przedstawia on największe trudności. Zazwyczaj uczeń preferuje pewne dziedziny biologii i bardzo rzadkie są przypadki skrajnie, że różnych tematów wybieranych w kolejnych edycjach olimpiady przez tego samego ucznia. Nie jest przypadkiem, że najwyżej oceniane są prace uczniów pogłębiających swoje zainteresowania od wielu lat w danych dziedzinach.
Wybór zagadnienia przez uczniów nie posiadających własnej bazy doświadczalnej stanowi bardzo istotny element w całej pracy. W samodzielnym opracowywaniu jakiegoś zagadnienia przyrodniczego metoda powinna być najprostsza. Nie można wybierać metod, które wymagają od eksperymentatora długiego okresu zdobywania wprawy. Można zrobić pracę najzupełniej poprawną posługując się tylko wagą i linijką – najważniejszy jest pomysł i jego konsekwentna realizacja.
Na ogół uczniowie potrafią wystrzec się podstawowych błędów przy planowaniu swoich doświadczeń. Zdarza się jednak, że uczeń próbuje udowodnić zbyt wiele hipotez jednocześnie. Poprawne doświadczenie w swej najprostszej, czystej formie, powinno polegać na zmianie tylko jednego czynnika, którego wpływ na dane zjawisko badamy. Prowadzenie doświadczeń kombinacjami czynników prawie zawsze stwarza trudności w interpretacji wyników.
Główną trudnością jednak, która niestety pojawia się często dopiero pod koniec pracy doświadczalnej są mało wyraźne różnice w wynikach eksperymentów. Przeważnie nie znaczy to wcale, że zależności, których poszukiwaliśmy nie istnieją. Może to być tylko zły wybór obiektu. Należy dążyć do tego, by przygotowany przez ucznia i zatwierdzony przez nauczyciela lub opiekuna plan doświadczenia mógł być szybko sprawdzony. Czasem negatywny wynik takiego doświadczenia pilotażowego może skłonić do pomiaru trochę tylko dokładniejszego, co już przyniesie lepsze efekty.
Warto wyraźnie odróżnić definicję problemu naukowego, od problemu jaki staje przed uczniem przygotowującym swoją pracę. W tym pierwszym znaczeniu problem naukowy to pytanie dotyczące jakiejś luki w obecnej wiedzy. Dla ucznia termin ten oznaczać będzie jednak tylko określenie zagadnienia czy prawa przyrodniczego, które ma być sprawdzone w drodze samodzielnych doświadczeń. Praca eksperymentalna w szkole polega najczęściej na sprawdzeniu hipotezy przyjętej z zewnątrz – sformułowanej już dla jakiegoś ogólnego układu, często nawet sprawdzonej. Nie należy jednak negować możliwości sprawdzenia w pracach olimpijskich hipotez nowych.
Postawienie hipotezy nakłada na autora obowiązek przeprowadzenia doświadczenia sprawdzającego jej prawdziwość. Trzeba sobie jasno uświadomić, że nawet w przypadku prostych hipotez, wyniki doświadczenia “sprawdzają” hipotezę, nie zawsze ją “potwierdzając”.
Czy praca doświadczalna, która dała wyniki inne od oczekiwanych powinna być zdyskwalifikowana tylko dlatego, że nie potwierdziła jakiejś teorii? Z pewnością nie. Umiejętność znalezienia przyczyn takiej rozbieżności jest tak samo dobrą szkołą myślenia, jak i interpretacja wyników bardziej skomplikowanych od oczekiwanych.
Hipoteza w szkolnej pracy badawczej jest niejako hipotezą roboczą, czyli przypuszczeniem, że jakieś zjawisko zajdzie w ogóle, lub zajdzie z określoną intensywnością czy tempem, w danym prostym układzie. Taka hipoteza robocza jest sprawdzana w każdym, najprostszym nawet eksperymencie. W większych, akademickich badaniach naukowych hipoteza dotycząca np. jakiegoś związku między zjawiskami może być rozwijana dalej w poszukiwanie związków przyczynowo-skutkowych czy wreszcie aż do sformułowania funkcji matematycznej wiążącej dwa zjawiska dynamiczne. Hipoteza może być błędna, nawet jeśli autor opiera ją na wielu założeniach prawdziwych, może być też bezpodstawna tj. nie oparta na żadnych sprawdzonych przesłankach. Taką hipotezę możemy nazwać intuicyjną i niejednokrotnie stanowiła podstawę do ważnych odkryć przyrodniczych. W przypadku uczniów, którzy dopiero zaczynają swoją przygodę z doświadczeniami biologicznymi zalecamy jednak dogłębne przemyślenie swojej hipotezy, ponieważ czym bardziej złożona hipoteza tym trudniej ją udowodnić lub obalić.
W pracach badawczych sprawdza się zasadniczo tylko hipotezy będące szczególną redakcją jakiegoś twierdzenia naukowego. Zaplanowanie i przeprowadzenie serii doświadczeń, opracowanie wyników i przedstawienie ich w postaci wymaganej przez komisję jest zadaniem wystarczająco trudnym dla większości uczniów. Nie zamyka to oczywiście drogi do podejmowania bardziej ambitnych zamierzeń, czy nawet sprawdzania hipotez całkiem oryginalnych.
O ile postawienie problemu badawczego w pracy związane jest z wieloma ograniczeniami tj. dostępność sprzętu, dostępna powierzchnia badania, o tyle stawianie i sprawdzanie hipotezy jest już mniej zależne od wymienionych czynników. W rozdziale “Dyskusja” uczeń może porównać swoje uzyskane rezultaty z innymi opublikowanymi w książkach i czasopismach naukowych. Na przykład uczeń badający masę roślin za pomocą wagi, jako wyznacznik produkcji pierwotnej, może porównać swoje wyniki z danymi otrzymanymi innymi metodami. Dyskusja wyników powinna być wykorzystywana w szerszym stopniu, niż zwykłe omówienie otrzymanych wartości liczbowych. Tu można wykazać się umiejętnościami analizy i wyciągania wniosków, a nieraz nawet odwagą krytycznej oceny swojej własnej pracy. Bardzo ciekawe i cenne prace to często te, których autorzy potrafili szczerze wskazać wszystkie rozbieżności pomiędzy postawioną hipotezą, a otrzymanymi wynikami.
Zbadanie wpływu określonej temperatury na szybkość wzrostu jakiejś rośliny w warunkach naturalnych jest prawie niemożliwe. W tym przypadku obserwacje badacza są ograniczone i jest on całkowicie uzależniony od kaprysów przyrody. I tu także przychodzi z rozwiązaniem eksperyment.
Eksperyment jest również swego rodzaju obserwacją, ale prowadzoną w sztucznych, stworzonych przez badacza warunkach. Możemy wtedy stawiać dowolne pytania i szybko uzyskiwać na nie odpowiedzi: Co się stanie, jeżeli skrzyżujemy muchę o czerwonych oczach z muchą o oczach zielonych? Co się stanie, jeśli roślina będzie hodowana na podłożu ubogim w azot? Prowadząc eksperyment badacz ma swego rodzaju kontrolę nad swoimi obserwacjami. Może on zaplanować szereg różnych wariantów doświadczenia i w wyniku tego uzyskać pełną odpowiedź na postawione pytanie. W taki to sposób nauka uzyskała obecnie wiele cennych informacji na temat funkcji komórki, sposobu przekazywania informacji hormonalnej i nerwowej czy regulacji różnych procesów w organizmie.
Źródło: www.pexels.com
Dobry eksperyment wymaga od badacza niezwykle precyzyjnego opracowania planu, a także i wiele wyobraźni. Wyniki eksperymentu powinny dać się wytłumaczyć określonymi danymi. Jednakże praktyka wskazuje, że wyników badań eksperymentalnych nie da się w pełni przewidzieć i na tym polega ich największy urok. Poza tym niech mi ktoś zaplanuje proste doświadczenia, których wyniki dałyby odpowiedź na następujące pytania: Co kontroluje rozwój organizmu? Jak to możliwe, że z zapłodnionego jaja kury powstaje zawsze kura, a nie np. gęś? W jaki sposób z komórek powstają tkanki i narządy? Jaka jest rola azotu w glebie?
Już kilka z tych przykładów może całkowicie zniechęcić do podejmowania jakichkolwiek badań. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że jest niemożliwym zaplanowanie doświadczenia, którego wyniki pozwolą na wyciągnięcie wiarygodnych wniosków. Spróbujmy jednak spokojnie zaplanować jedno z nich np. wyjaśniające rolę azotu w życiu rośliny. Weźmy dwie doniczki i wypełnijmy je ziemią bardzo ubogą w składniki odżywcze np. piaskiem. Do obu wysiewamy rośliny tego samego gatunku. Następnie do jednej z nich dodajmy komplet związków mineralnych (próba kontrolna), a do drugiej ten sam roztwór tylko bez azotu. Po miesiącu powinniśmy zobaczyć co się stało. Okaże się, że rośliny bez azotu rosną znacznie wolniej i posiadają żółte liście. Wprawdzie dalecy jeszcze jesteśmy od wyjaśnienia roli azotu w życiu rośliny, ale już coś wiemy. I tak mieliśmy szczęście, że nie wybraliśmy do naszych doświadczeń rośliny motylkowej, bo wtedy nie zauważyliśmy żadnych różnic, ze względu na ich symbiozę z bakteriami brodawkowymi.
Ten przykład może pokazać nam jak powinien być planowany i realizowany eksperyment biologiczny. Należy zacząć więc od postawienia pytania. Niektórzy mówią, że dobrze sformułowane pytanie to połowa sukcesu i jest w tym dużo racji. Do trafnego postawienia pytania niezbędna jest jednak gruntowna znajomość literatury interesującego nas przedmiotu. Nie mówiąc już o tym, że zapobiegnie to przed odkryciami dawno już zbadanych i opisanych problemów.
Nie bez znaczenia jest również właściwy dobór materiału do badań eksperymentalnych. Ze względu na to, że wynik otrzymany jednorazowo i na jednym tylko osobniku nic nie znaczy należy przeprowadzić serię doświadczeń na licznej grupie zwierząt czy roślin. Niezmiernie ważne jest więc odpowiednie dobranie materiału, który powinien być jak najbardziej jednorodny pod względem stadium rozwoju, wieku czy płci.
Bardzo ważną cechą doświadczeń jest przeprowadzanie prób kontrolnych. Eksperymenty kontrolne są niejako punktem odniesienia i pozwalają na wyeliminowanie pewnej sumy błędów. Punktem odniesienia w podanym powyżej przykładzie analizującym rolę azotu w życiu rośliny jest hodowla roślin na podłożu pełnowartościowym. Wyniki uzyskane w badaniach tej grupy możemy porównywać z wynikami grup doświadczalnych, w tym przypadku roślin hodowanych na pożywce bez azotu. Taki układ doświadczalny pozwala nam na wyciąganie wniosków i formułowanie hipotez.
Wyciąganie wniosków to kolejny etap wykonywania pracy badawczej. Doświadczony badacz jest bardzo ostrożny w formułowaniu ostatecznych wniosków, ponieważ bardzo łatwo popełnić na tym etapie wiele błędów. Jednym z nich, i najbardziej powszechnym, jest wyciąganie wniosków zbyt obszernych. Wracając na chwilę do naszego eksperymentu z roślinami, doświadczony badacz mógłby powiedzieć, że prawidłowe rozwoju roślin niezbędne jest występowanie w podłożu azotu. A co w takim razie z naszymi roślinami motylkowatymi? W takich przypadkach właściwe jest formułowanie hipotez ograniczonych wyłącznie do gatunków, które badamy. Właśnie hipotezy, a nie absolutne prawdy, są często formułowane w pracach badawczych. Powstają one w rezultacie konfrontacji naszych wyników z danymi uzyskanymi przez innych badaczy określonych problemów. W ten sposób zbliżamy się do poznania procesów życiowych stopniowo odsłaniając tajniki przyrody.
Strona przygotowana przez Zyskowni.pl