Jak wybrać temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną?

Przygotowując się do Olimpiady Biologicznej, należy poświęcić ogromną ilość czasu na przygotowania teoretyczne, które często wymagają wykraczania poza ramy podstawy programowej. Praktycznie od samego zapisu na Olimpiadę pojawia się również kwestia pisania pracy badawczej. Jakkolwiek nauka teorii jest dla wielu osób czymś normalnym i łatwym do rozplanowania, tak konieczność wykonania własnych, nowatorskich badań nierzadko stanowi czynnik zniechęcający do startu w najważniejszym konkursie biologicznym w Polsce. Co w takim razie należy zrobić, by dobrać odpowiedni temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną?

Wielu licealistów, którzy nie mogą liczyć na wsparcie nauczycieli na etapie pisania pracy badawczej, rezygnuje ze startu w obawie, że jej słaba jakość od razu przekreśla szanse na upragniony tytuł. Czasami nawet obecność niosącego pomoc nauczyciela nie wystarcza, gdyż problem pojawia się już na poziomie wymyślenia tematu. 

Niniejszy artykuł ma ułatwić wykonanie tej pierwszej, z jednej strony najbardziej podstawowej, ale z drugiej najważniejszej rzeczy na Olimpiadzie Biologicznej – ustalenie pomysłu na pracę badawczą. Specjalnie nie użyłem tutaj sformułowania tematu pracy badawczej, gdyż to czym się będziemy tu zajmować, obejmuje szerszy zakres zagadnień niż sam temat. Ten ostatni jest raczej schematyczny i łatwy do sprecyzowania, jeśli tylko wiesz, czym będziesz się kierować, pisząc swoją własną pracę.

Jako że jedną z najpopularniejszych kwestii, które pojawiają się podczas przygotowań do Olimpiady Biologicznej z Indeksem w Kieszeni, jest właśnie wybór tematu pracy badawczej, tekst ten napisaliśmy właśnie z myślą o tym. Pozwoli on każdej osobie mniej lub bardziej sprecyzować swój własny temat. Artykuł podzieliliśmy na kilka podrozdziałów obejmujących pytania, które każdy Olimpijczyk powinien sobie zadać w trakcie rozmyślań nad pracą badawczą.

Źródło: www.pexels.com

Pytanie 1. Czym się kierować przy wyborze tematu pracy badawczej?

Znawcy powiadają, że dobranie odpowiedniego tematu i postawienie właściwych pytań to połowa sukcesu w badaniach biologicznych. Czym więc powinien kierować się uczeń i nauczyciel przy wyborze tematu? Odpowiedź jest prosta: przede wszystkim regulaminem i wytycznymi Olimpiady Biologicznej. 

Co trzy lata publikowane są nowe regulaminy, które zawierają aktualne wymagania. Obejmują dozwolone tematy i formę pracy badawczej. W 2016 roku Komitet Główny Olimpiady Biologicznej opublikował również ostatnie, aktualne wytyczne merytoryczne pracy, które można znaleźć w internecie, pod tytułem Jak przygotować pracę badawczą na Olimpiadę Biologiczną? Poradnik.

Zapoznanie się z tymi materiałami stanowi więc pierwszy etap pracy ucznia, przyszłego uczestnika Olimpiady, oraz jego nauczyciela biologii. Pozwala to znacząco zawęzić zakres potencjalnych tematów, gdyż w regulaminie zawarte są również zagadnienia, z których wykonywanie prac jest zabronione. 

Nieraz jednak zdarzają się mimo wszystko uczniowie, którzy mają silne postanowienie, aby wykonywać swoją pracę badawczą w szpitalu, na człowieku lub z użyciem antybiotyków i innych leków na receptę. Na kursie do Olimpiady Biologicznej z Indeksem w Kieszeni wybór tematu to zagadnienie, któremu poświęcamy najwięcej uwagi podczas pierwszych tygodni przygotowań. Dzięki temu później, w roku szkolnym, można już tylko skupić się na nauce teorii. Dzięki temu odpowiednio szybko eliminujemy takie pomysły jak wspomniane powyżej.

Temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną: pytanie 2. Doświadczenie czy obserwacja?

Po ustaleniu tematyki pracy badawczej i nakreśleniu jej celów, uczeń przystępuje do praktycznego jej wykonania. Jest to właściwie najważniejsza część pracy. Od tego, jak zbierzesz i opracujesz materiał doświadczalny, zależy jakość przyszłej pracy badawczej. 

Doświadczenia i obserwacje muszą być tak ustawione w czasie, aby można je było ewentualnie powtórzyć, bowiem praca na materiale biologicznym tylko pozornie może wydawać się łatwa. Wymaga ona przede wszystkim ogromnej systematyczności i skrupulatności. Nie można przy tym polegać na pamięci. Konieczne jest prowadzenie dokładnych notatek w specjalnie do tego celu przygotowanym notatniku lub zeszycie. Nie mogą być to luźne kartki, bo te mają to do siebie, że ulegają zgubieniu. 

Jakkolwiek notatki elektroniczne też są do tego celu dobre, tak moim zdaniem zniechęcają do zapisywania drobnych przemyśleń, ponieważ często staramy się, aby były one proste i schematyczne. Czasami z pozoru mało istotne dane przy pisaniu pracy okazują się bardzo potrzebne. Szczególnie dotyczy to wszelkiego rodzaju badań i obserwacji prowadzonych w terenie.

Zasada dobrego eksperymentu

Zasadą dobrego eksperymentu prowadzonego na materiale biologicznym jest odpowiednie jego zaplanowanie. Musi on być tak ustawiony i przemyślany, aby wybrany na wstępie pracy cel był możliwy do osiągnięcia. Będzie to możliwe, jeżeli w doświadczeniu wystąpi jak najmniejsza liczba zmieniających się parametrów, które, nakładając się na siebie, mogą bardzo zaburzać ostateczny wynik. Na przykład, jeśli prowadzimy badania nad wpływem określonych składników mineralnych na wzrost roślin, to nie wystarczy stosowanie tylko odpowiedniej pożywki, ale należy również kontrolować temperaturę i światło, które to ma kluczowy wpływ na wzrost masy rośliny. 

Tu dochodzimy również do kluczowego aspektu eksperymentów, jakim jest doświadczenie kontrolne. Załóżmy, że w powyższym eksperymencie na temat wpływu składników mineralnych wzięte do badania rośliny podzielimy na kilka grup i jedną z nich wykorzystamy w celach kontrolnych, po czym wszystkie je umieścimy w jednakowych warunkach. Dopiero wtedy możemy wykazać wpływ samych tylko składników mineralnych na rozwój rośliny, nie biorąc pod uwagę oddziaływania np. światła. 

Ilość powtórzeń poszczególnych doświadczeń

Następnym bardzo ważnym zagadnieniem jest ilość powtórzeń poszczególnych doświadczeń oraz liczebność osobników w grupie. Praca wykonana na podstawie jednej serii doświadczeń i na pojedynczych osobnikach nie ma żadnej wartości. Uzyskane wyniki mogą być przypadkowe i na ich podstawie nie możemy wyciągnąć żadnych wniosków. Im liczniejsze grupy i im więcej powtórzeń, tym praca ma większą wartość. 

Oczywiście czasami, ze względu na trudności w zdobyciu odpowiedniej ilości materiału, doświadczenia wykonuje się na małej liczbie osobników. W takim przypadku należy szczególnie zadbać o jednorodność materiału – należy wziąć zwierzęta o jednakowym wieku, masie ciała itp. 

Jeśli chodzi o ilość powtórzeń, to bardzo często ze względu na długi okres trwania eksperymentu nie jesteśmy w stanie przeprowadzić ich kilkukrotnie. I na to jest sposób. Zakładamy jednocześnie kilka lub kilkanaście grup doświadczalnych i kontrolnych, przeprowadzając jednakowe obserwacje równolegle we wszystkich grupach. 

Pamiętaj również, aby pomiary i obserwacje były dokonywane w określonych porach dnia. Nie można na przykład ważyć zwierząt raz przed karmieniem, a innym razem po karmieniu. Najlepiej dokonywać takich pomiarów o jednakowej porze i przed podaniem pokarmu. Dzięki temu unikniemy różnic wynikających z tego, że zwierzęta mogą zjeść różną jego ilość. 

Oczywiście odmienny nieco styl pracy mają doświadczenia wykonywane w terenie. Niemniej również tutaj pojedyncze obserwacje nie mają praktycznie żadnej wartości. Jeżeli na przykład prowadzimy badania stopnia zanieczyszczenia rzeki, to nie wystarczy jednorazowe pobranie próbek wody do analizy. Należy to zrobić wielokrotnie, a także w różnych momentach dnia.

Zapoznanie się z terenem

Kolejnym ważnym aspektem obserwacji jest zapoznanie się z terenem, na którym chcemy takie badanie przeprowadzić. Dla przykładu, jeżeli mierzymy skalę porostową na terenie przemysłowym i nie znajdziemy ani jednego porostu (co jest do przewidzenia), to jakkolwiek nasze badania pozwalają na sformułowanie pewnych wniosków, tak nie mamy do przedstawienia żadnych wyników. Taka praca będzie bardzo lakoniczna i nie będzie wnosiła nic nowego do nauki. Mówi się w tym wypadku o tzw. hipotezie fotelowej, którą możemy przyjąć bądź odrzucić, nie ruszając się z miejsca. Dotyczy ona również tematów powszechnie badanych jak np. wpływ soli kuchennej na wzrost roślin. 

Przy przeprowadzaniu obserwacji konieczne jest sprawdzenie, czy to, co chcemy obserwować, rzeczywiście znajduje się w miejscu, które będziemy badać. Nieraz bowiem czytałem propozycje badań nad bocianami w październiku lub analizę gatunkową łąki w grudniu. Takich błędów można bardzo łatwo uniknąć, przeprowadzając odpowiedni przegląd literatury przed przystąpieniem do badań. 

Tak więc, podsumowując, naczelną zasadą wszelkiego rodzaju badań i obserwacji jest powtarzalność uzyskanych wyników. Dopiero po zgromadzeniu ich dużej ilości można przystąpić do ich opracowania i przedstawienia w postaci tabel i wykresów.

Źródło: www.pexels.com

Pytanie 3. Rośliny czy zwierzęta?

Jakkolwiek na Olimpiadzie mamy tak naprawdę trzy opcje obiektów badań, to w praktyce te dwie, czyli rośliny i zwierzęta, pojawiają się w lwiej części prac. Trzecia opcja, tj. bioinformatyka, jest o wiele bardziej wymagająca. Jeśli ktokolwiek z czytających jest nią zainteresowany to szczerze zachęcam do zapisu na kurs Indeksu z Kieszeni, którego prowadzący zajmują się zawodowo metodami bioinformatycznymi i pod ich kierunkiem powstały już bardzo dobre prace związane m.in. z inżynierią białkową lub modelowaniem molekularnym. 

Wracając do głównej części tego akapitu, należy sprecyzować czym różni się badanie prowadzone na roślinach od tych prowadzonych na zwierzętach. Po pierwsze, w przypadku obiektów roślinnych uczeń popełnienie błędu wiąże się ze znacznie niższym ryzykiem. Rośliny zwykle nie są tak wrażliwe na warunki środowiska jak zwierzęta. W związku z tym ewentualne pomyłki można bardzo łatwo naprawić, wysiewając nową porcję nasion. 

Badania botaniczne są więc z reguły prostsze. Nie można jednać wyciągać z tego upraszczającego wniosku, że w takim razie są gorsze lub co najmniej mniej oryginalne. Głównym celem pracy badawczej jest wykazanie, że uczeń umie planować i wykonywać doświadczenie, a nie przyznanie Nagrody Nobla. Wielu uczniów nie chce bądź nie potrafi tego zaakceptować, dlatego co roku znajdują się tacy, których głównym wymaganiem jest zrobienie pracy najbardziej oryginalnej ze wszystkich. Niestety, często przerasta to ostatecznie ich umiejętności i zasoby czasowe.

Przykład badania botanicznego

Jako przykład dobrego badania botanicznego można wymieć tegoroczną pracę laureata dotyczącą badania nawozu organicznego na wzrost i rozwój papryki. Choć temat nie wydaje się zbyt oryginalny, to uczeń dostał za tą pracę maksymalną liczbę punktów. Najważniejsze cechy, które o tym przesądziły, to długie (cztery miesiące) badanie i doprowadzenie papryki do owocowania. Aspekty pracy, które pokazują zaangażowanie ucznia w jej wykonanie, są więc często lepiej punktowane niż sama oryginalność tematu badań. 

Praca na zwierzętach

W przypadku pracy na zwierzętach należy pamiętać o delikatności i ostrożności. Ewentualne niedopatrzenie może wiązać się z bezsensowną śmiercią organizmów. Prace zoologiczne mają jednak przewagę nad tymi botanicznymi w kontekście oryginalności. Na etapie centralnym 52. Olimpiady Biologicznej prac zoologicznych było mniej więcej 25% – mniej więcej tyle samo, ile poświęcono samej rzodkiewce! Prace zoologiczne są trudniejsze do wykonania, ale pozwalają na uzyskanie ciekawych, nowatorskich wyników. Przykładem takiej pracy jest najlepiej oceniona praca 52. edycji Olimpiady, pod tytułem Ocena zdolności filtracyjnej rozwielitki pchlej. Z jej treścią, jak i również z jej oficjalnymi recenzjami, mogą zapoznać się uczestnicy kursu do Olimpiady Biologicznej w Indeksie w Kieszeni.

Temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną: różnice między pracami botanicznymi a zoologicznymi w kontekście liczby pomiarów

Ostatnim istotnym typem różnic występujących między pracami botanicznymi a zoologicznymi jest liczba możliwych pomiarów. Przy roślinach możemy mierzyć ich przyrost dzienny, liczbę liści, masę, liczbę kwiatów i owoców itp. Pracując ze zwierzętami, raczej skupiamy się na masie i ewentualnie wzroście. Należy pamiętać, że nie jest to wada, a jedynie naturalna kolej rzeczy, ponieważ bardziej liczy się jakość pomiarów, a nie ich liczba. Stąd pomiar masy owoców papryki jest o wiele lepszym pomiarem niż masa liści rzodkiewki.

Źródło: www.pexels.com

Temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną: pytanie 4. Czy masz wokół siebie jakieś ciekawe przyrodniczo obiekty?

Czasami, wymyślając temat pracy badawczej, wkładamy mnóstwo wysiłku w to, aby była ona oryginalna i nowatorska, a zarazem nie wymagała od nas badania endemicznych gatunków papug na wyspach kanaryjskich. Zanim ostatecznie zdecydujemy się na dany temat, warto rozejrzeć się jeszcze po okolicy w poszukiwaniu interesujących biologicznie miejsc. 

Nie musi to być jednak rezerwat przyrody (w którym badania i tak są zabronione) czy park narodowy. Ciekawe miejsca to takie, które mogą dać ciekawe wyniki. Może w ciągu ostatnich lat w Twojej okolicy została wybudowana fabryka? Dysponując danymi o czystości rzek z poprzednich lat, można wykonać świetną pracę, będącą niejako kontynuacją już powstałych badań, jednak wykorzystującą te dane do wyciągnięcia zupełnie innych wniosków (o gospodarowaniu odpadami z fabryki). Prace środowiskowe są zawsze bardzo oryginalne, bez względu na podjęty temat. 

Jako dobry przykład pracy środowiskowej mogę podać pracę badającą populację rdestowców w pewnej polskiej gminie. Uczeń (ostatecznie finalista) badał, jak remont linii kolejowej w jego miejscowości wpłynął na rozprzestrzenianie się tego gatunku inwazyjnego. Dzięki dostępności danych z zeszłych lat udało się wykazać, że przyczyną zwiększającej się liczebności rdestowców była ziemia, której robotnicy używali do podsypywania torów, zawierająca kłącza badanych organizmów. 

Powyższa praca ta jest świetnym przykładem tego, że często oryginalne tematy są na wyciągnięcie ręki. Nie ma potrzeby wysilać się i konstruować własnej aparatury badawczej, gdyż, jak już zostało wspomniane, istotniejszy dla komisji jest wysiłek i wkład ucznia, a nie nowatorskość wykonanych badań. 

Temat pracy badawczej na Olimpiadę Biologiczną: podsumowanie

Mam nadzieję, że te cztery przedstawione pytania pozwolą zawęzić obszar poszukiwanego tematu pracy badawczej, a może i nawet pozwolą go wybrać. Jeśli ciekawi się dalszy temat pisania pracy badawczej, a może potrzebujesz dodatkowych pytań, takich jak przedstawione w tym artykule, to skontaktuj się z Indeksem w Kieszeni w sprawie przygotowań olimpijskich, na których jeszcze bardziej rozwijamy przedstawione tematy. W najbliższym sezonie planujemy utworzenie kompleksowego przewodnika o pisaniu pracy badawczej zaczynając od wyboru tematu, a kończąc na metodach statystycznych w analizie wyników.