I. Vertebrates Zoology-06. Вимоги до навчально-дослідницьких робіт студентів на навчально-польовій практиці

	Дмитро Шабанов, Марина Кравченко.  Online-курс зоології хребетних (у стані редагування)
I. Vertebrates Zoology II. Архаїчні групи: Acraniata, Tunicata, Agnatha III. Pisces		Вимоги до навчально-дослідницьких робіт студентів на навчально-польовій практиці	IV. Amphibia sensu lato V. Reptilia sensu lato VI. Клас Aves VII. Клас Mammalia

 

Завдання та структура НДРС

Важливою частиною навчально-польової практики з зоології хребетних, що проводиться після закінчення ІІ курсу, є так звані НДРС (навчально-дослідні роботи студентів). На погляд автора цієї сторінки, ці роботи є найважливішою частиною практики. Ті студенти, які проходять практику за індивідуальним планом, мають підготувати такі роботи відносно самостійно. Головне завдання НДРС — продемонструвати, що автори розуміють науковий метод та типову структуру наукового дослідження, а також здатні втілювати їх на практиці.

Під час практики НДРС виконується у відведений для цього час на заняттях та у час самостійної роботи. Результатом НДРС є презентація і доповідь, що виносяться на підсумкову конференцію. Доповідь має тривати 5-7 хвилин, після неї доповідачі відповідають на питання викладачів та аудиторії. Письмову роботу під час практики готувати не треба. За матеріалами успішно виконаних НДРС студенти готують тези на молодіжну наукову конференцію та/або інші публікації.

Як виконується НДРС? Її головні етапи є такими:
— спільно з викладачем обрати актуальну та виконувану тему і спланувати роботу;
— зібрати масив достовірних даних, що допускає порівняння його частин один з одним і статистичний аналіз;
— проаналізувати дані із застосуванням адекватних методів і зробити обґрунтовані висновки;
— надати роботу у вигляді презентації на підсумковій конференції;
— надати роботу у вигляді тез на молодіжну наукову конференцію або у вигляді статті в журнал.

Які дані можуть збиратися під час НДРС? Єдиної відповіді не існує. Наведемо деякі приклади (перелік яких аніяк не є вичерпним):
— морфометрія (порівняння представників різних видів, статей, локальних популяцій; дослідження зміни пропорцій у особин різного віку; виміри гнізд, нір тощо);
— обліки чисельності (маршрут, мічення з повторним виловом ...);
— розподіл особин по території;
— ймовірність різних реакцій на певний подразник (переміщення, ...?) в різних умовах;
— спільна зустрічаність або уникнення;
— флуктуюча асиметрія;
— мінливість малюнка, фолідозу (щитковання) тощо;
— аналіз голосів, траєкторій руху;
— зв'язок росту-ваги-віку, інших вимірюваних параметрів;
— зміни інтенсивності певного процесу (дихання, руху, зміни кольору під час адаптації до середовища...) в залежності від часу доби, температури тощо.

Оскільки для виконання НДРС необхідно зібрати масив даних, ця робота має виконуватися на масових видах тварин околиць біостанції. Серед них:
— масові види риб;
— зелені жаби і їх пуголовки;
— масові види птахів;
— мишовидні гризуни;
— люди (у разі, якщо вони досліджуються як зоологічні, а не як соціальні об’єкти) тощо.

У найзагальнішій формі, задача НДРС (як і будь-якої іншої дослідницької роботи) — встановлення зв'язку:
— зв'язку між приналежністю до якоїсь групи і певними ознаками;
— зв'язку між впливом і реакцією на нього;
— зв'язку між причиною і наслідком;
— зв'язку між об'єктом та його вподобаннями у виборі корму, біотопу тощо;
— зв'язку між послідовними діями або формами поведінки певного об'єкту; 
— зв'язку між зустрічаністю різних ознак тощо.

НДРС має шукати відповідь на певне питання (на яке вказує мета роботи). Важлива вимога — це має бути таке питання, на яке ще не існує конкретної відповіді, адже це — характерна особливість наукового дослідження.

Припустимо, об’єкт роботи обрано, масив даних зібрано. Порівнюючи частини масиву даних, ми бачимо, що вони відрізняються за якимось ознаками. Чи можна зробити висновок, що у роботі знайдено зв'язок між якимись ознаками або явищами? Перед тим, як зробити такий висновок, слід враховувати, що у роботі вивчалася не вся дійсність, а якась її частина — вибірка. Чи може зареєстрована різниця між порівнюваними групами бути результатом випадковості?

Ключове питання, на яке слід знайти відповідь у ході підготовки до НДРС: Чи відбиває зареєстрована різниця між порівнюваними групами причинно-наслідкові зв'язки в дійсності або є результатом випадковості при формуванні вибірки?

Щоб відповісти на це питання, необхідно визначити статистичну значущість отриманого результату. Статистична значущість — це імовірність того, що отриманий в ході дослідження результат пояснюється випадковістю при формуванні вибірки. Інакше — це вірогідність нульової гіпотези.

Якщо ця ймовірність низька (0,05 для пошукових робіт; 0,01 для підтвердження спірних питань; 0,001 для обґрунтування дій, що впливають на життя і здоров'я людей), нульова гіпотеза відхиляється і приймається альтернативна гіпотеза (яка приймає наявність зареєстрованого зв'язку між тими ознаками та явищами, що досліджувалися, у дійсності). Детальніше проблему статистичної значущості обговорено у цьому онлайн-посібнику.

Бажано не плутати поняття значущості та достовірності. Статистична значущість результату — це низька ймовірність його випадкового виникнення. Твердження «дві вибірки відрізняються статистично значуще» означає, що ймовірність їх отримання з однієї сукупності настільки низька, що можна вважати доведеним їх отримання з різних сукупностей.

Вимоги до наукової роботи. “Вишенькою” на вершині цієї піраміди має стати навіть не заслужено висока оцінка за НДРС, а якісна публікація з її результатами

«Достовірність» — набагато ширше поняття, яке може використовуватися в різноманітних сенсах і яке не має математичного визначення. Його використовують для позначення надійно отриманого знання. Так, задачею науки є пошук достовірного знання. Достовірними мають бути факти, які збираються у ході дослідження. У будь-якій роботі досліджуються не усі можливі факти, а певні вибірки. Ці вибірки мають бути такими, щоб на підставі їх дослідження можна було досягнути мету роботи — тобто бути репрезентативними (показовими). Достовірні факти слід аналізувати адекватними (відповідними) методами. В разі, якщо під час такого аналізу отримані статистично значущі результати, на їх підставі можна зробити обґрунтовані висновки.

 

Презентація НДРС

Типова структура презентації за результатами виконання НДРС є такою.

Титульний слайд. Обов'язково слід зазначити тему роботи та студентів, що її виконували. Якщо роботу виконано під час взаємодії з керівником, слід вказати наукового керівника. Вказувати у якості наукового керівника когось, хто вперше побачить цю роботу під час доповіді, не слід. Природно, підпис "титульний слайд" буде зайвим. Досить часто на цьому цьому слайді (або на інших слайдах) розміщують фотографії (об'єкту дослідження, процесу його вивчення тощо). Добре, якщо ця фотографія належить авторам. У іншому випадку обов'язково слід зазначити це в презентації. Це може бути підпис дрібним шрифтом на самому титульному слайді (наприклад, "фото з сайту uk.wikipedia.org"), або, наприклад, окремий слайд наприкінці презентації (джерела фотографій: ...). Останній варіант краще тим, що дає можливість навести повну інтернет-адресу. 

Актуальність (за необхідності; може бути показаною на одному слайді, або, у разі необхідності, як у разі опису довгої історії попередніх досліджень, — на кількох слайдах). Сенс виконання роботи — в тому, що вона дозволяє отримати відповідь на певне питання. Чому пошук відповіді на це питання є корисним або цікавим? З якими іншими питаннями це пов'язано? Частиною якої проблеми є питання, що вивчалося? Якщо дослідження продовжує низку попередніх досліджень, слід коротко описати їх результати. Що з'ясовано, що лишилося невідомим?

На цьому або на інших слайдах, вірогідно, доведеться посилатися на інші роботи, літературні джерела або інші джерела інформації (наприклад, інтернет-сайти). На слайді посилання може мати вигляд (Прізвіще Рік); (Name et al. Year). У інших презентаціях, ніж ті, що робляться за результатами НДРС, такого посилання може бути достатньо, адже детальніші посилання зазвичай можна знайти у самій роботі. Оскільки результатом НДРС є лише презентація, повне посилання має міститися в ній самій. Тому у разі НДРС або на тому самому слайді, де міститься посилання, або на спеціальному слайді наприкінці презентації слід навести повні посилання на застосовані джерела.

Якщо в презентації використано цитату з якогось джерела, її слід виділити лапками, а у посиланні, у більшості випадків, вказати конкретну сторінку документа, з якого узято використану цитату. Якщо думку викладено близько до тексту або обговорюється конкретний факт, також можна дати посилання на певну сторінку джерела.

Мета роботи. Формулюючи мету роботи, доповідач сам задає ті рамки, у межах яких оцінюється його дослідження. Щоб можливо були оцінити наступні елементи роботи, слід зазначити, що саме бажали встановити автори. При необхідності мету роботи можна "розгорнути" у кілька задач, які відповідають окремим етапам дослідження. У відносно невеликому дослідженні, яким є НДРС, перелік задач не є необхідним (але є цілком допустимим).

Метод(и) збору даних. Важливо, щоб з тексту презентації було зрозуміло, відкіля автори узяли дані, з якими працювали. Як вони збирали досліджувану вибірку? Що вони зробили для того, щоб ця вибірка була репрезентативною (відповідала за своїми особливостями сукупності, з якої вибрана)? На слайдах, що описують методику дослідження, не слід економити. З них слухач або читач мають отримати достатню інформацію, щоб відтворити таку роботу самостійно.

Матеріал: дані, які зібрали та аналізували автори. Скільки спостережень було оброблено? Скільки особин вивчено? Якщо, припустимо, вивчали розміри клітин крові різних особин, слід вказати, скільки досліджено клітин, скільки препаратів, скільки особин вони характеризували. Яким був склад вибірки?

Некатегорична, але бажана вимога до роботи — коли мова йде про те, що робили автори, казати про це прямо. "Дані, що аналізували" — краще, ніж "дані, що аналізувалися"; "особин фотографували" — краще, ніж "особини фотографувалися", "дані заносили", а не "дані заносилися" тощо. 

Метод(и) аналізу даних. Головне, про що має повідомити цей слайд (і розділ роботи) — як автори організовали аналіз даних, а не то, якою програмою вони користалися. "Дані аналізувалися статистично" — пусте формулювання, на відміну від "вплив... на ... аналізували за допомогою дисперсійного аналізу, де ... розглядалося як незалежний фактор, а ... — як залежна змінна; аналіз виконували в програмі...". Важливе питання, яке має бути висвітлено, — параметричні або непараметричні методи були застосовані у роботи. У разі, якщо зразки порівнюються за багатьма ознаками, або багато вибірок порівнюються одна з одною, слід врахувати поправку на множинні порівняння.

Результати. Обговорення. Побудова цього розділу доповіді залежить від характеру роботи. Якщо результати роботи можна розділити на кілька кроків, з'являється можливість відразу після опису якогось конкретного результату вказувати, які висновки на його підставі можна зробити, і вже потім переходити до іншого кроку, або ж спочатку перелічити усі результати, а потім обговорити, які висновки можна зробити на їх підставі. 

Надаючи результати статистичного аналізу, бажано використовувати методи візуалізації (розподіл значень, порівняння часток, гістограму тощо) і вказувати статистичну значущість, зазначаючи критерій, що був використаний. Висновок на підставі статистичного аналізу має пояснювати, що саме було отримано, наприклад, “частка ... у разі ... є вищою, ніж у разі ... (p =0,02)”.

Висновки. Висновки — головний та стислий результат роботи. Формулювати їх слід максимально лаконічно. "На підставі виконаних досліджень можна зробити наступні висновки..." та усі подібні способи "лити воду" є неприпустимими; всі таки оберти слід просто викинути. Якщо перед роботою ставилося кілька завдань, кожному завданню має відповідати хоча б один висновок.

У висновки виносяться твердження, встановлення яких є результатом виконання роботи (і, у типовому випадку, що відповідають саме статистично значущим результатам). Іноді можна вказати також результати виконання роботи. Наприклад, якщо робота була присвячена оцінці чисельності популяції методом мічення та повторного вилову, висновком роботи є певна оцінка чисельності популяції, а результатом — наявність в популяції певної кількості мічених особин, які можуть бути використані у подальших дослідженнях.

Іноді після висновків можна присвятити слайд перспективам подальших досліджень, які прояснилися завдяки виконаній роботі.

Джерела. Якщо джерела запозичень фотографій, даних, методів тощо не були детально вказані на відповідних слайдах, це можна зробити на окремому слайді.

Подяки. Досить часто доповідачі висловлюють подяку слухачам. Добрим тоном є супроводити цю подяку дотепною фотографією (зробленою власноруч або отриманою з вказаного джерела). Перед цим можна виразити дяку тим людям, які допомогли у виконанні роботи. Не слід боятися висловити вдячність: те, що ви пам'ятаєте, хто вам допоміг, не зменшує ваші заслуги, але демонструє, що ви є відповідальними та вдячними людьми. 

Увага! Презентація має бути побудована так, щоб її можна було викласти за 5-7 хвилин. Наприклад, якщо в вашій презентації 15 слайдів, кожному з них ви можете, у середньому, приділити не більше, ніж половину хвилини. За цій час слухачі мають зрозуміти усе, що ви доносите до них за допомогою слайду. Наслідком цієї вимоги є мінімалістичність у побудові презентації і, особливо, у оформленні слайдів.

Розмір надписів на презентації має бути таким, щоб вони легко читалися з найвіддаленішого місця у залі, де відбуватиметься доповідь.

Важливою проблемою, яку має вирішити для себе доповідач, є те, як мають співвідноситися текст на презентації та текст розповіді (доповіді). Загального рішення, ймовірно не існує, а у пошуках оптимуму для кожної конкретної роботи слід врахувати наступне:
— текст презентації має бути у найголовнішому зрозумілий без розповіді;
— розповідь доповідача має бути у найголовнішому зрозумілою без презентації;
— презентація та розповідь мають узгоджуватися та спрощувати сприйняття одне одного;
— розповідь і презентація не мають збігатися дослівно (слухачам важко сприймати доповідача, що зачитує надписи на слайдах);
— окремі важливі слова та фрази можна прочитати зі слайда, але, зазвичай, у розповіді можна використовувати переваги усної речі, звертаючи увагу на найголовніше;
— мова і презентації і розповіді має бути зрозумілою і живою; поширеною помилкою є спроби застосовувати складні “наукоподібні” мовні конструкції, що лише ускладнюють сприйняття.

Виконати усі ці вимоги, укластися у відведений час та зрозуміло донести усе необхідне до слухачів — складна задача. Втім, виконати її можливо, і саме для цього, щоб навчитися це робити, ви й проводили НДРС.

 

Головні вимоги до НДРС

Слід зрозуміти, що головне при оцінці НДРС — не масштаб результатів, а чіткість і прозорість їх отримання, розуміння авторами принципів наукового методу і структури наукового дослідження. Не оформлені належним чином запозичення результатів інших людей, невизначеність методики дослідження, помилки у аналізі даних або висновки, що не базуються на власних дослідженнях можуть перекреслити результати великої роботи. Під час захисту НДРС велике значення надається тому, наскільки впевнено автори володіють матеріалом, здатні надати компетентні відповіді на заданні їм запитання. Доповідь слід робити простою та зрозумілою мовою, без штучного ускладнення. Краще не читати доповідь, а розповідати — так, як розповідає про свою роботу людина, що її виконала. 

Важливіші вимоги до НДРС:
— обов'язково, щоб з самої презентації було зрозуміло, яку роботу виконали автори, які результати, тексти та твердження належать їм самим, а які — узяті з інших джерел;
— автори мають використовувати дані, що отримані за описаною методикою; ці дані статистично аналізуються і на їх аналізі базуються висновки;
— автори чесно описали те, що вони зробили, та відповідають за кожне своє слово;
— усі запозичення (фотографії, дані, відомості) слід прозоро та коректно описати;
— автори мають виконати мету роботи, яку вони самі поставили; виконати мету — це отримати висновки, що базуються на даних які автори зібрали та проаналізували за певною методикою.

 

Приклади ідей для виконання НДРС

Автор цієї сторінки досліджує, перш за все, геміклональні популяційні системи (ГПС) гібридогенного комплексу зелених жаб. Ідеї, що перелічені на цій сторінці, стосуються саме цієї теми і аніяк не обмежують можливості дослідження інших груп тварин. Приклади публікацій на студентській науковій конференції за результатами подібних робіт знаходяться тут:

В околицях біостанції університету розташовано кілька ГПС, що є об'єктами моніторингу (Іськів ставок, Коряків яр, Ніжній Добрицький ставок). Під час дослідження цих ГПС слід збирати вибірки жаб, та встановлювати їх склад. Під час відрізання пальців для отримання мазку крові відбувається мічення. За кількістю мічених під час минулих обліків особин можна оцінити чисельність ГПС. За мазками крові можна визначити плоїдність особин, за зовнішніми ознаками — їх таксономічну приналежність.

Дослідження останніх років довели, що склад генерацій (одновікових особин) зелених жаб змінюється з їх віком. Цей процес є важливим для підтримання стабільності ГПС. Таким чином, вивчення відмінностей між вибірками різного віку можуть мати непогану перспективу. 

Цікавими, на погляд автора, є роботи з дослідження стійкості розвитку особин з різних популяцій або різних форм. Прикладом роботи, виконаній на жабах, є ця стаття. Студенти на практиці не раз виконували роботи з вивчення флуктуючої асиметрії (ФА). Роботи з вивчення ФА на рибах виявилися вдалими, а отримані на жабах результати є більш суперечливими. Поле для досліджень зберігається.

Перспективними можуть виявитися роботи, що пов'язані з оцінкою фенетичних дистанцій (міри зовнішніх відмінностей) між різними особинами жаб. Річ у тім, що гібридні особини у ГПС можуть належати до певних напівклонів (мати один однаковий геном у своєму генотипі), і навіть належати до одного клону (мати однакові генотипи). Слід чекати, що у вибірці, де наявні клони, можна буде зареєструвати значущо підвищену кількість подібних одна до одної особин.

Для дослідження пуголовків цікаво розробити методи визначення їхньої статі. Стать метаморфів при розтині визначається досить надійно. Цікавою була б робота, у якій під час морфологічних досліджень пуголовків, що належать до більш ранніх стадій, були б встановлені способи визначення їх статі при розтині під бінокулярним мікроскопом.

Можливі дослідження поведінки зелених жаб. Наприклад, цікаво було б виробити у жаб умовний рефлекс, пов'язаний з реакцією захоплення потенційної їжі на переміщення світлової плями від лазерної вказівки. Чи однаково виробляється такий рефлекс у диплоїдних та триплоїдних особин, у гібридів та у представників батьківського виду? Чи можна з використанням екрана планшету або портативного проектору виробити у жаб умовний рефлекс, що забезпечить їх харчування нерухомою їжею?

Відомо, що хімічна комунікація між пуголовками впливає на їхній розвиток. А до яких груп буде переважно приєднуватися пуголовок: до груп зі старших або з молодших особин?

Як змінюється колір шкіри жаби (вимірюваний завдяки каліброваній фотографії, зробленій у фіксованих умовах) залежно від освітленості та температури? Якщо жаби реагують та світло, чи однаковий вплив на них має, припустимо, червоне, зелене та синє світло?

Ви підішли до берегу водойми. Як розташовані жаби на березі — випадково або відповідно до певної закономірності? Якої? Якщо ви маєте фотографії розташування особин, за якими можна з достатньою ймовірністю визначити таксономічну приналежність та стать, ви можете встановити, чи випадково розташовуються P. esculentus та P. ridibunus, самці та самиці відносно один одного. Наскільки відтвориться розташування особин на фотографіях, що буде зроблено через певний час? Для виконання такої роботи можна використовувати дрон.

Як змінюється інтенсивність вокалізації жаб на певній водоймі з часом? Яким є період між інтенсивним хоровим співом та розрізненими голосами? Як цей період залежить від часу доби та періоду нересту? Для виконання цієї роботи можна використовувати аудіорекордер.

Якою має бути оптимальна звукова провокація (запис співу жаб, що відтворений тим або іншим чином), яка викличе відповідь найбільшої кількості жаб?

Чи можна створити програму, що за простим описом певної особини буде відтворювати її орієнтовне зображення (фоторобот для жаб)? Які ознаки слід застосовувати у такій програмі, які стани цих ознак?

Вірогідно, цікавим може бути виконання робіт, що досліджують сам процес дослідження. Різні студенти вимірюють ту й саму величину. Наскільки відрізняються їх результати? Як пов’язані вони зі способом вимірювання? Як впливає на це детальне визначення методики? Як змінюється з часом надійність вимірювання у тієї самої людини?

Перелік ідей для виконання НДРС лишається відкритим. Шановні читачі! Якщо у вас є цікаві для втілення ідеї — повідомляйте про них, хоча б у коментарях до цієї сторінки...