close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Малышев В. В. Методы научных исследований (самостоятельная рабо

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
имени Г.Ф. Морозова»
МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методические указания для самостоятельной работы студентов
дневной и заочной форм обучения по направлениям подготовки
35.04.01 – Лесное дело, 35.04.09 – Ландшафтная архитектура,
05.04.06 – Экология и природопользование
Воронеж 2016
2
УДК 630*001
Малышев, В. В. Методы научных исследований [Электронный ресурс] :
Методические указания для самостоятельной работы студентов дневной и
заочной форм обучения по направлениям подготовки
35.04.01 – Лесное дело,
35.04.09 – Ландшафтная архитектура, 05.04.06 – Экология и природопользование
(квалификация магистр) / В. В. Малышев ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ
ВО «ВГЛТУ им. Г. Ф. Морозова». – Воронеж, 2016. – 29 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ
им. Г.Ф. Морозова» (протокол № 5 от 18 января 2016 г.)
Рецензент: директор НИИЛГИСбиотех, кандидат биологических наук
О. М. Корчагин
Ответственный редактор: заведующий кафедрой лесных культур, селекции
и лесомелиорации, доктор сельскохозяйственных
наук В. И. Михин
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………………….4
Тема № 1. Основные вопросы методологического подхода в
лесоводственно-биологических исследованиях……………………………..………5
Тема № 2. Этапы и планирование сравнительных экспериментов…………..9
Тема № 3. Основные типы сравнительных экспериментов…………..……..12
Тема № 4. Требования к полевому опыту…………………………………….15
Тема № 5. Элементы методики в лесоводственно-биологических
исследованиях…………………………………………………………………...……18
Тема № 6. Методическое выполнение, построение и оформление краткой
рукописи статьи…………………………………………………………………….…24
Библиографический список…………………………………….……….….....28
4
ВВЕДЕНИЕ
В методических указаниях для самостоятельной работы студентов,
обучающихся по направлениям подготовки 250100.68 – Лесное дело, 250700.68 –
Ландшафтная архитектура, 05.04.06 – Экология и природопользование
(квалификация магистр) представлены вопросы, связанные с изучением методики
научного исследования лесоводственно-биологической тематики. Студентам
самостоятельно необходимо усвоити и применять основные принципы
методологической, методической ориентации в научных исследованиях при
выборе стратегии и тактики определенных методов научных исследований.
Дисциплина «Методы научных исследований» рассматривает следующие
вопросы:
1. Изучение и анализ научно-технической информации по теме
исследования.
2. Анализ состояния и динамики показателей качества естественных и
искусственных лесных насаждений с использованием необходимых методов и
средств исследований.
3. Разрабатка программы и методики проведения исследований с выбором
методов экспериментальной работы, разработкой теоретических моделей,
позволяющих прогнозировать процессы и явления.
4. Представление результатов научных исследований в форме отчѐта,
публикаций, практических рекомендаций.
Методические указания для самостоятельной работы включают 6 тем,
которые раскрывают общие вопросы научных исследований, связанных с
изучением лесоводственно-биологической информации, а также методическое
выполнение, построение и оформление краткой рукописи статьи.
5
ТЕМА № 1
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
В ЛЕСОВОДСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
В основе любого теоретического и экспериментального исследования лежат
законы диалектики, как общие законы естественного развития.
Метод диалектического материализма вскрывает наиболее общие законы
развития природы и общества. Он рассматривает все процессы и явления в
природе в борьбе противоречий организма и среды, в их непрерывном движении и
изменении, взаимозависимости и причинно-следственной связи. Методологию
научных исследований характеризует отношение исследователя к природе и
общественной жизни.
Методологию идей определяет:
1) целостность подхода к объекту изучения;
2) исследования объекта при его непрерывном развитии и движении в
пространстве;
3) проведение научно-исследовательской работы в связи с потребностью
реальной действительности и деятельностью человека.
Методология – (от греч. methologos) учение о структуре логической
организации, методах и средствах деятельности.
Методология науки – учение о принципах построения, формах и способах
научного познания и получения новых знаний. Общей методологией научного
исследования
является
философия
с
основными
положениями:
о
материалистичности мира; непрерывности развития, движения и изменения
материи в пространстве и времени; о единстве исторического и логического,
восхождении от абстрактного к конкретному; об отношении к абсолютной истине;
значении практики как критерия истины.
В основе научных методов познания лежат объективные законы природы.
Метод в науке (от греч. method) – путь исследования, способ достижения
какой-либо цели, решение конкретной задачи; совокупность приемов или
6
операций
практического
или
теоретического
освоения
(познания)
действительности.
Лесоводственная наука, опираясь на диалектический метод познания при
разработке теоретических основ и новых практических приемов повышения
продуктивности древесно-кустарниковых растений, пользуется общепринятыми
методами и приемами научного исследования – наблюдением и экспериментом
(опытом), которые соответственно своеобразию объекта научного исследования
имеют специфические особенности и проводятся по определенной методике.
Методика – это научно обоснованная строгая система, программа (план)
совокупности практических и теоретических приемов и операций для получения
фактического материала по изучению какого-либо явления или объекта.
Основной особенностью наблюдения и эксперимента при изучении как
отдельного дерева, так и всего растительного сообщества, является протяженность
в пространстве и времени
Наблюдение является одним из простых приемов «живого созерцания»,
которое дает возможность накапливать факты и обогащать опыт исследователя.
Фактический материал необходим при любых исследованиях.
Наблюдение – это количественная или качественная регистрация
интересующих исследователя сторон развития явления (симбиоза, мутации),
констанция наличия того или иного состояния (фенологические наблюдения,
наблюдения покоя, дыхания, обмена) или свойства (превращение крахмалов,
нерастворимых веществ в растворимые и т.д.).
Для наблюдения и регистрации тех или иных свойств или состояния явления
применяются разнообразные средства измерения вплоть до самых современных:
от простой мерной вилки до электронного микроскопа и т.д.
При научных исследованиях лесобиологических явлений (лес, дерево,
животное, насекомое, напочвенный покров, мхи, структура и плодородие почвы и
др.) наиболее эффективным является метод массовых наблюдений, анализ которых
позволяет сделать определенные выводы. Этот способ называется прямым
индуктивным методом определения закономерностей.
7
Альтернативный метод – дедуктивный, предполагает выдвижение
предположения (гипотезы) о каком-либо предмете, явлении, свойстве. На основе
логических рассуждений и математических выкладок дается заключение об
изучаемом объекте.
Индуктивный метод позволяет перейти от частных фактов к общим выводам.
Метод дедукции позволяет, наоборот, получать достоверные выводы при переходе
от общего к конкретному результату. Дедуктивный метод является
малоэффективным, так как дает неправильное представление об изучаемом
явлении.
Диалектический материализм выступает за неразрывное использование
обоих методов, а не за одностороннее преувеличение роли любого из них.
Наблюдение не является самостоятельным приемом исследования, а
составляет важную часть более сложного метода исследования – эксперимента,
который иногда называют активным наблюдением.
Эксперимент – это такое изучение, при котором исследователь искусственно
вызывает явление или изменяет условия так, чтобы лучше выяснить сущность
явления, происхождение, причинность и взаимосвязь предметов и явлений.
Задачей эксперимента является проверка гипотез на практике.
Опыт – часть эксперимента, выполненная при определенном значении
воздействующих на объект факторов, является одним из ведущих методов
исследования, который включает наблюдение, корреляцию, строгий учѐт
измененных условий и учѐт результатов.
Характерной чертой и главной особенностью любого точного научного
опыта является его воспроизводимость.
Между наблюдением и экспериментом с точки зрения теории познания есть
принципиальная разница: наблюдение отражает внешний мир, идет извне в наш
мозг, оно фиксирует факты, а эксперимент идет из нашего сознания, из мышления,
он как бы гипотеза, которая требует проверки фактами, практикой.
По сравнению с наблюдением эксперимент имеет большие преимущества,
благодаря которым он стал господствующим методом исследования всех
естественных
наук.
Так,
эксперимент
может
воссоздавать
нужное
8
экспериментатору явление, не дожидаясь, когда оно наступит в природе. Можно
расчленить явление, например, растительное сообщество на его составляющие
(анализ). С другой стороны, рассматривая лес как географическое понятие, т.е.
проводится объединение (синтез) его составляющих частей в совокупность –
биоценозов, лесной биоценоз, биогеоценоз, экосистема.
В каждом исследовании следует применять и анализ, и синтез фактов. Метод
теоретического синтеза может перерасти в систематизацию, т.е. в установление
определенного порядка явлений одного класса или их несходство с другим
классом, создается классификация.
При эксперименте возможно создавать надлежащие сопутствующие условия,
которые позволяют глубже изучать явления, понять причины их и следствие.
Наиболее характерной чертой эксперимента, отличающего его от
наблюдения и корреляции, является предварительный мысленный эксперимент,
направленный на создание соответствующей обстановки опыта. Эта
предварительная работа почти всегда самая трудная часть опыта, она требует от
исследователя большой эрудиции и творческого воображения. Необходимо
мысленно представить ход эксперимента и убрать все лишнее, мешающее
изучению. Важной задачей сравнительного эксперимента является количественная
оценка эффектов опытных, т.е. изучаемых в опыте вариантов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Дайте определение терминам методология и методология науки. Что
определяет методология научных исследований?
2. Что такое метод и методика?
3. Дайте определение наблюдение, эксперимент, опыт.
4. В чѐм разница между наблюдением и экспериментом?
5. Назовите наиболее характерные черты эксперимента, отличающего его от
наблюдения.
9
ТЕМА № 2
ЭТАПЫ И ПЛАНИРОВАНИЕ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Если предполагается проведение эксперимента, то необходимо продумать и
спланировать целый ряд моментов с целью его успешного проведения, т.е. одним
из моментов является выбор методики исследования. Перечислим наиболее
важные этапы.
1. Определение необходимости изучения проблемы
Если проблема (тема) не сформулирована и не ясна, то нет реальной
возможности для еѐ решения. При выборе темы исследования первостепенное
значение имеет еѐ актуальность. Актуальность определяется теоретическим и
народнохозяйственным значением.
2. Выбор темы научного исследования
Возможны следующие направления:
- исследование на стыках наук: физиология и лесоведение, микробиология и
почвоведение и т.д.
- разработка новых методов и методик исследования в биологии,
физиологии, ботанике, лесоводстве, таксации и лесоустройстве, искусственном
лесовыращивании, при использовании методов математики и генной инженерии
для решения естественно-биологических вопросов;
- пересмотр старых научных положений и выводов и их дополнение на
основе новых научных фактов и заключений;
- определение и разработка новых перспективных для народного хозяйства
направлений поискового характера;
- анализ и синтез материалов многолетних исследований на базе
стационарных и экспериментальных исследований;
- изучение природы, структуры и динамики, формирование растительных
сообществ лесорастительных зон и регионов;
- разработка и изучение конкретных частных задач, необходимых для
решения народнохозяйственных проблем.
10
3. Определение цели исследования
Экспериментатор должен четко поставить цель исследования, которая
реализуется путем решения поставленных задач. Задачи должны быть
сформулированы с наибольшей простотой и ясностью, что в свою очередь
позволит эффективно выбрать методику исследования. Очередность задач
располагать в порядке важности, так как без этого трудно выбрать правильную
схему эксперимента.
4. Выбор вариантов. Успех эксперимента основывается на тщательном
выборе количества вариантов, оценке их действия, что дает ответ на поставленные
задачи исследования.
5. Выбор экспериментального материала. При выборе экспериментального
материала следует иметь в виду поставленные задачи и объекты наблюдений, по
которым будут сделаны выводы. Экспериментальный материал должен достаточно
полно представлять всю совокупность изучаемых объектов.
6. Выбор схемы эксперимента (опыта). Наряду с учетом задач опыта схема
должна отличаться и обеспечивать заданный уровень точности.
7. Определение экспериментальной единицы и повторности. В опыте с
древесно-кустарниковыми породами задача сводится к определению размера,
направления и формы пробной площади, которые должны обеспечить заданную
точность оценки изучаемых вариантов.
8. Контроль за краевым эффектом пробных площадей, который выражается в
опушечном эффекте у насаждений агролесомелиоративного назначения
и
устраняется путем отделения защитных зон (полос) и рендомизированного
размещения вариантов.
9. Определение показателей, подлежащих учѐту, которые должны
характеризовать действие вариантов в соответствии с поставленными задачами
эксперимента. В лесоводственной науке такими показателями могут быть: диаметр
ствола на определенной его высоте, высота, форма ствола. Величина годичного
прироста, запас древесины или биомассы па 1 га и т. д.
10. Выбор единицы наблюдения. Единицами наблюдения могут быть
насаждения (тип леса, популяция), площадка леса (парцелла), дерево или какой-
11
либо его орган роста, развития, цветения, плодоношения или часть дерева для
изучения формы кроны, ветвления, трещиноватости, количества устьиц на 1 см2
листа или корневых волосков и многое-многое другое. Могут выделяться единицы
совокупности – само дерево в комплексе - или пробная площадь (площадка) в
насаждении. Единица наблюдения и единица совокупности могут совпадать.
11. Определение формы записей. Могут быть представлены в форме списка,
ведомостей и учетных карточек. Общие требования к форме записи – это
возможность их группировки по единицам и признакам наблюдения. Это
необходимо при обработке математическими методами и ЭВМ.
12. Выбор метода статистического анализа. Если есть затруднения в этом
плане, то необходимо проконсультироваться со специалистом в области
статистики. Правильно выбранный метод статистического анализа значительно
обогатит эксперимент и позволит получить больше объективной информации из
исследования.
13. Анализ данных и интерпретация результатов. Анализ данных
производится в соответствии с планом, а объяснение результатов – с учетом
эксперимента. Проверяются гипотезы, и устанавливается связь полученных
результатов с уже известными фактами. Нельзя делать поспешных выводов при их
статистической достоверности, даже если результат не совпадает с ранее
установленным фактом, так как вы имеете дело с естественным живым
организмом природы, непрерывно развивающейся и динамичной. Продолжайте
исследование отмеченного явления.
14. Подготовка полного, правильного, легко читаемого научного отчета или
рукописи статей, основное содержание которых рассматривается ниже.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Чем нужно руководствоваться при выборе темы и определении
необходимости изучения проблемы?
2. Перечислите основные возможные направления при выоборе темы
научного исследования.
12
3. Как правильно определить цель исследования?
4. В чѐм особенность выбора экспериментального материала и схемы
опыта?
5. Как правильно определить экспериментальную единицу и количество
повторностей опыта?
6. От чего зависит выбор метода статистического анализа?
ТЕМА № 3
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В практике исследований используют в основном четыре типа
сравнительных экспериментов: лабораторный, вегетационный, лизиметрический и
полевой.
Лабораторный эксперимент – исследование, осуществляемое в
лабораторной обстановке с целью установления действия и взаимодействия
факторов на изучаемые объекты.
Проводят лабораторные опыты как в обычных (комнатных), так и в
искусственных, строго регулируемых условиях – в термостатах, боксах и
климатических камерах, позволяющих строго регулировать свет, температуру,
влажность воздуха и другие факторы условий внешней среды, необходимые для
жизнедеятельности растения. Например, в лесном семеноводстве широко
используют лабораторный эксперимент для выяснения оптимальных условий
прорастания семян, оценки биологических свойств и качества семян и влияния их
на всхожесть. Лабораторные опыты на всходах и сеянцах используют в
исследованиях с удобрениями, гербицидами, арборицидами, пестицидами,
регуляторами и стимуляторами роста.
Для лабораторного опыта не обязательно наличие главного объекта изучения
лесохозяйственной науки – растения. В зависимости от целей и задач
исследований можно смоделировать и изучить в лабораторных условиях динамику
почвенных процессов, различные режимы и балансы, изменения количественного
и видового состава атмосферного воздуха, жизнедеятельной фазы почвы и т.д.
13
Вегетационный эксперимент – исследование, осуществляемое в
контролируемых условиях – вегетационных домиках, теплицах, оранжереях,
климатических камерах и других сооружениях с целью установления различий
между вариантами опыта и количественной оценки действия и взаимодействия
факторов на растения, его рост и развитие (продуктивность), качество древесины и
урожайность.
Обязательным требованием к вегетационному опыту является наличие
опытного растения.
Сущность вегетационного опыта состоит в том, что растения выращивают в
вегетационных сосудах, в искусственной, но лесоводственно обоснованной
обстановке, регулируемой экспериментатором. Для вегетационных опытов
применяют самые разнообразные сосуды – стеклянные, керамические, из
пластмасс и других инертных материалов. Растения изолируют от
неблагоприятных или неизучаемых факторов. В качестве субстрата для
выращивания растений используют чистый песок, гравий, шлак, воду и другие
стерильные субстраты вплоть до туманов-аэрозолей. Это делают для того, чтобы
защитить растения от неизучаемых и случайных факторов и выявить значение того
или иного фактора жизни в возможно более «чистом» виде, сделать расчлененный
анализ, который нельзя провести в сложной неконтролируемой естественной
обстановке.
Совершенствование техники вегетационного метода привело к созданию
современных сложных инженерных сооружений – автоматизированных станций
искусственного климата – фитотронов.
Фитотрон включает лабораторный корпус, оранжереи, климатические и
морозильные камеры, позволяющие круглый год вести работы с растениями,
создавая (моделируя) для них любые условия среды обитания. Это позволило
решать очень сложные задачи и вопросы физиологии, генетики и селекции
растений.
Лизиметрический эксперимент – исследование жизни растений и динамики
почвенных процессов в специальных лизиметрах, позволяющих учитывать
передвижение и баланс влаги и питательных веществ в естественных условиях.
14
Лизиметрический метод отличается от вегетационного тем, что исследование
жизни растений и свойств почвы проводят в естественной обстановке, в
специальных лизиметрах, где почва изолирована со всех сторон от окружающей
почвы и подпочвы. Основное определяющее условие конструкции лизимитра –
наличие приспособления, позволяющего изучать просачивание воды и
растворимых в ней веществ в почвах естественного строения или насыпной (1-2
м3) или воронки (25-50 см3). Однако полное отделение почвы в лизиметрах от
нижележащих слоев создает в них, несомненно, иной питательный и водновоздушный режим, чем в обычной лесной обстановке.
Аналогичное положение занимают и так называемые вегетационно-полевые
эксперименты, которые проводят в поле в цилиндрах или квадратных сосудах
(ящиках) без дна на глубине 20-50 см. Для оценки эффективности удобрений,
плодородия различных генетических горизонтов и слоев почвы и т.д. Полевой
эксперимент (опыт) – исследование, которое осуществляется в полевой обстановке
на специально выделенных участках (пробных площадях). Основной задачей
полевого опыта является установление различий между вариантами опыта,
количественная оценка влияния факторов жизни, условий или приемов
выращивания на производительность растений и их качества.
Как бы ни были ценны наблюдения и результаты лабораторных,
вегетационных и лизимитрических опытов, прежде чем сделать вывод и
рекомендовать их производству, они должны быть проверены в условиях
сравнительного полевого опыта.
Ценность результатов полевого опыта зависит от соблюдения определенных
методических требований.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Перечислите основные типы сравнительных экспериментов.
2. В чем особенность лабораторного эксперимента?
3. Какова цель вегетационного эксперимента?
4. Что такое лизиметры и сформулируйте, в чѐм основные особенности
лизиметрического эксперимента?
15
ТЕМА № 4
ТРЕБОВАНИЯ К ПОЛЕВОМУ ОПЫТУ
Важнейшие требования к полевому опыту:
1. Типичность опыта.
2. Соблюдение принципа единственного различия.
3. Проведение опыта по существу изучаемого вопроса.
4. Достоверность опыта по существу изучаемого вопроса.
Под типичностью или репрезентативностью опыта понимают соответствие
условий его проведения лесорастительным, почвенно-климатическим условиям
данного района, зоны или подзоны. Любой опыт должен соответствовать и
отвечать требованиям лесорастительных условий, на которые предполагается
распространение его результатов.
Например, нет смысла проводить опыт на плодородных почвах, в типах
условий местопроизрастания Д (дубравных), если результаты предполагается
использовать на бедных боровых почвах – А (песчаных). Необходимо соблюдение
единства проведения опыта по приемам лесовыращивания (лесокультурные уходы,
лесоводственные рубки ухода) с производственными условиями их проведения,
как по количеству, интенсивности, так и по использованию технических средств.
Очень часто это требование выполняется не полностью, и опыт проводится в
некотором отрыве от типичных производственных условий. Опыты с
интродуцированными древесно-кустарниковыми породами теряют свою ценность,
и культуры экзотов могут по-иному реагировать на изучаемые приемы и,
следовательно, нельзя распространять результаты подобных опытов на обычные
производственные условия.
Нельзя автоматически переносить полученные данные инвентаризации
лесного фонда при таксации насаждений из одной лесорастительной зоны в
другую, из одного вида хозяйства в другое и даже на другой тип леса в пределах
одного лесничества.
При постановке полевого опыта необходимо соблюдать единство всех
условий, кроме одного – изучаемого. Это важное и обязательное требование
16
методики называется принципом единственного различия. Оно должно строго
соблюдаться в научной работе при изучении, особенно, закладке постоянных
пробных площадей. Например, в опыте с первоначальной густотой посадки
единственным различием будет различие по вариантам количества сеянцев
(саженцев) на единицу площади. Все остальные условия (способ подготовки
почвы, возраст посадочного материала, его количество, метод посадки, уходы и
т.д.) во всех вариантах должны быть равнозначными. Без соблюдения этого
требования
методики
нельзя
правильно
установить
эффективность
первоначальной густоты и определить ее оптимальную величину. Но следует
иметь в виду, что полное сохранение равенства всех условий, кроме изучаемого,
оказывается невозможным из-за тесной связи факторов, создающих условия
произрастания древесно-кустарниковых растений.
Для того чтобы признать изменения в результате опыта следствием тех
изменений, которые произошли в изучаемом факторе, вовсе не нужно постоянное
равенство в состоянии всех других неизучаемых условий в течение всего опыта,
достаточно, чтобы такое равенство имелось до опыта, т.е. до того момента, когда
внесены изменения в изучаемый фактор. Изменения же, которые происходят под
его влиянием в неизучаемых условиях, необходимо рассматривать как функции
произведенного изменения в изучаемом факторе (Доспехов, 1984).
Единственное различие не следует понимать механически, под этим
понимается главное, изучаемое различие. Предположим, сравниваются две формы
дуба – ранораспускающаяся и позднораспускающаяся, которые вследствие
биологических особенностей имеют разные сроки созревания урожая желудей.
Так, более правильно сравнивать урожай не в одинаковые сроки, а наиболее
соответствующие, оптимальные для каждой формы. Сходные вопросы возникают
и в отношении сроков посева, сроков ухода, обработки от вредителей, внесения
удобрений и т.д.
Во всех этих случаях принцип единообразия должен пониматься как
принцип целесообразности и оптимальности.
Требование проведения полевого опыта на специально выделенном участке с
хорошо известной историей – это логическое следствие требования принципа
17
единственного различия. Оно также обязательно для любого полевого опыта. Под
историей участка лесонасаждения следует понимать: происхождение
(искусственное или естественное), вид подготовки почвы, происхождение
посевного и посадочного материала, год создания, посев и посадка, количество и
интенсивность проведения лесокультурных и лесоводственных уходов,
первоначальный состав, тип и способ смешения древесно-кустарниковых пород.
Нельзя закладывать пробные площади на участках с отсутствием элементов
сравнения, с заведомо разной историей и неодинаковыми условиями, за
исключением тех случаев, когда изучается сама история участка леса или
выявляется влияние типов лесорастительных условий (ТЛУ) на формирование
лесного биоценоза или типа леса.
Под достоверностью опыта понимают логически правильно построенную
схему и методику проведения опыта, соответствие их поставленным перед
исследователем целью, задачами, правильный выбор объекта и единицы
исследования и условий проведения данного опыта. Невыполнение данных схем,
искажение методики, использование несовершенной техники и средств измерения,
неверно выбранные математические алгоритмы биометрии и т.д. искажают
количественные эффекты изучаемых вариантов и не могут быть использованы для
практических рекомендаций.
При научных работах встречаются три вида ошибок – случайные,
систематические и грубые. Ошибка – это расхождение между результатами
выборочного наблюдения и истинным значением определяемой величины.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Что такое полевой опыт и каковы основные требования при его
проведении?
2. Что такое типичность опыта?
3. В чѐм заключается смысл соблюдения принципа единственного
различия?
4. Что такое достоверность опыта?
5. Перечислите виды ошибок при проведении научных исследований.
18
ТЕМА № 5
ЭЛЕМЕНТЫ МЕТОДИКИ В ЛЕСОВОДСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
Методика эксперимента предусматривает поэтапное решение программных
вопросов и непосредственного сбора опытных материалов и их обработки.
Под методикой подразумевают совокупность слагающих ее элементов:
единицы исследования, число вариантов, повторность, размеры и направление
пробной площади, систему размещения пробных площадей и вариантов на
территории, метод учета показателей в пространстве и времени, математикобиометрическая обработка опытных данных и оформление результатов
исследования.
1. Единица исследования
Единица исследования – это количественная или качественная величина
(доля), совокупность частей (дерева, насаждения) или определенная ее часть,
которую изучает (измеряет или фиксирует) исследователь в пространстве или
времени. Она может быть количественная: норма высева, глубина обработки
почвы, глубина посадки и посева, количество растений на единицу площади, запас
стволовой древесины или биомассы в кубических метрах на 1 га, количество
устьиц, клеточных включений, хромосом и т.д.
Качественная – вид, сорт, форма, способ посева, метод создания, состояния,
цвет и т.д.
2. Варианты
Целенаправленное изменение по количеству или объему одной единицы
исследования эксперимента (опыта) называется вариантом.
Один или несколько вариантов, с которыми сравнивают опытные варианты,
называют контролем или стандартом.
Совокупность опытных и контрольных вариантов составляет схему
эксперимента. Варианты в соответствии с единицей исследования в нем бывает
количественные и качественные.
19
Число вариантов в схеме любого опыта – обычно заранее заданная величина,
которая всецело зависит и определяется его содержанием и задачами. Число
вариантов не оказывает влияния на типичность опыта, но может существенно
сказаться на его ошибке, так как при прочих равных условиях опыт с большим
числом вариантов будет занимать большую площадь. Увеличение числа вариантов
в опыте сверх 12 значительно увеличивает ошибку эксперимента, т.е. возрастает
пестрота почвенного покрова и расстояние между сравниваемыми вариантами, в
этом случае труднее уложить опыт или отдельное повторение в пределах одной
почвенной разности. Все это ведет к увеличению ошибки опыта. Опыт с большим
числом вариантов требует сложных методов постановки, т.е. введения 2-3
контрольных проб, особого метода размещения делянок.
Если же число вариантов мало, например 2-3, то необходима более высокая
повторность, чтобы иметь достаточное число наблюдений для правильной оценки
точности опыта.
3. Повторность
Точность и надежность научного исследования определяется повторностью
опыта во времени и на территории. Повторностью опыта на территории
называется число одноименных пробных площадей каждого варианта, а
повторностью во времени число лет испытания, приемов исследования в
типологических или географических культурах, наблюдение за динамикой
структуры древостоя и других ярусов растительности в лесных насаждениях.
Территориальная повторность дает возможность полнее охватить каждым
вариантом опыта все лесорастительные условия и получить более устойчивые и
точные средние, а повторность во времени позволяет установить действие,
взаимодействие или последствие изучаемых факторов в разных лесорастительных
условиях. Повторность исследования может быть определена для лесных
биогеоценозов 5-10 лет.
При увеличении повторности на территории до 4-6 кратной очень заметно
снижается ошибка опыта. Дальнейшее повышение повторности сопровождается
менее значительным уменьшением ошибки.
20
Эффективность повторности особенно четко проявляется, если целые
повторения, т.е. весь набор изучаемых вариантов опыта располагать в пределах
даже сильно различающихся, но достаточно однородных внутри себя частей
участка леса.
Большую часть простых однофакторных опытов с качественными
вариантами (сорта, формы, способ подготовки почвы и т.д.) проводят, как правило,
в 4-6 кратной повторности.
В практике опытных работ по селекции и лесному семеноводству
повышенную кратность следует применять в опытах на небольших пробных
площадях (20-100 м2) и на недостаточно «выравненных» по плодородию участках
лесопитомника.
Повторность свыше 8-кратной используют только в особых случаях,
например, для доказательства незначительных эффектов на пробных площадях
(микроудобрений, стимуляторов роста и т.д.).
Проведение опыта без повторностей допустимо в предварительных,
рекогносцировочных и демонстрационных опытах, при экспедиционных
тренировках.
4. Основные требования к пробной площади
Пробные площади (площадки) служат для размещения в них изучаемых и
контрольных вариантов. Довольно широко распространено мнение о
преимуществе крупных пробных площадей, которое основано на многочисленных
исследованиях результатов дробных учетов. К сожалению, в большинстве этих
исследований допущена методическая ошибка. Она заключается в том, что при
сравнении не выдержан принцип единственного различия. Если эти же данные
обработать правильно, т.е. с соблюдением принципа единственного различия, они
согласованно показывают, что увеличение размера площади пробы сначала
снижает, а затем или не оказывает существенного влияния на ошибку опыта, или
даже увеличивает ее.
Размер опытных проб для различных видов исследования в каждом
конкретном случае (лесные культуры, лесоводство, таксация и т.д.) будет меняться
от назначения и задач опыта, культуры, вида древесно-кустарниковой породы,
21
степени и характера напочвенного покрова, от количества растений на единице
площади. Даже в пределах одного лесоводственного исследования требуется
закладка крупных (до 1 га) и мелких (2-10 м2) пробных площадей.
При установке размера пробы следует учитывать особенности агротехники
лесовыращивания: ширину междурядий, густоту стояния, полноту, степень
сомкнутости, схему и тип смешения древесно-кустарниковых пород. Например,
при изучении самосева – 1-2 м2, напочвенного покрова – 5-10 м2, подроста – 10-20
м2. Определение и изучение первоначальной густоты – 100-250 м2. Изучение
взаимовлияния пород – 0,25-0,5 га. Изучение динамики структуры древостоя,
типов леса, учета лесосечного фонда – 1 га.
Основываясь на многолетней практике, кафедра лесных культур, селекции и
лесомелиорации ВГЛТУ рекомендует ограничивать площадь с равномерным
размещением 200-300 деревьев в культурах и до 400 в спелых насаждениях.
Можно привести из лесной селекции, когда на первых стадиях селекционной
работы при ограниченном количестве семян площадки имеют величину 05-2,0 м2 ,
при малых сортоиспытаниях – 5-10 м2, контрастных испытаниях сортов – 50-100
м2. При изучении агротехнических приемов – 2000-5000 м2. При разработке
технологических приемов лесовыращивания и рубок ухода требуется до 1 га.
Однако нельзя говорить о каких-то раз и навсегда установленных
единственно правильных нормативах. Но когда приходится выбирать между
крупными пробными площадями, позволяющими механизировать все работы и
пробами набольших размеров, требующих малогабаритную и специальную
технологию и технику, а при ее отсутствии применение устаревшего оборудования
и ручного труда, то предпочтение следует отдавать первым.
5 Направление и форма пробной площади
Рассматривая форму пробной площади, обычно имеют в виду отношение
длины и ширины. В большинстве своем используются формы: прямоугольная,
квадратная и в виде лент.
Данные рекогносцировочных учетов посевов позволили установить, что
длинные узкие ленты полнее охватывают пестроту земельного участка и
обеспечивают лучшую сравнимость вариантов опыта. Эффект от удлинения
22
наиболее выявлен при отношении сторон в пределах 1:10 и 1:15. Дальнейшее
удлинение не дает существенных положительных результатов.
Удлиненная форма рекомендуется для опытов в лесных питомниках со
сроками, способами, нормами посева и при формоиспытании, а также оказывает
рациональное влияние при закладке опытов на склоне, когда наблюдается
изменение лесорастительных условий местопроизрастания.
Недостатком вытянутых проб является их большой периметр, что ведет к
необходимости устранения краевого эффекта, который требует выделения
определенной площади для его устранения.
При небольшом числе вариантов до 8-10 и размеров площадей 1000-2500 м2
достаточно высокую точность получают на прямоугольных или квадратных
делянках.
Квадратная форма пробы предпочтительнее ленточной и прямоугольной, где
соседние насаждения могут сильно влиять на изучаемый объект. Например,
распространение семян, пыльцы, а при внесении химических препаратов –
растворы, порошки, аэрозоли и туманы, воздушные потоки могут бесконтрольно
перераспределять. При изучении средств борьбы с болезнями и вредителями
древесно-кустарниковых пород необходимо иметь в виду, что из центра площади
квадратной формы вредителям и болезням труднее мигрировать на соседние
участки, так как путь их длиннее.
В случаях экономии опытной полезной площади, безусловно, предпочтение
отдается квадратной форме. Также если дело касается формы опытного участка, на
котором располагаются пробные площади, то, безусловно, следует отдать
предпочтение форме, близкой к квадрату, в этом случае расстояние между
вариантами бывает минимальное и сравнимость их между собой наилучшая.
Пробные площади прямоугольной формы организуется при исследовании
вопросов, связанных с изучением размещения растений, схемы и способа
смешения, состава и структуры насаждения, когда необходимо перекрыть все
характерные места для получения объективных данных.
Достоверность показателей опыта во многом зависит от направления
пробной площади. Будет правильным. Если длинной стороной она будет
23
сориентирована в том же направлении, в котором меньше всего изменяются
плодородие почвы, густота древостоя, приживаемость, сохранность, состояние,
структура всех ярусов насаждения и изменчивость состава. Располагать так, чтобы
пробная площадь пересекла все характерные места исследуемого объекта: с разной
полнотой, санитарным состоянием, подростом и подлеском и всех ярусов
древостоя основного полога.
При изучении лесных культур пробные площади нужно располагать так,
чтобы перекрыть не менее трех раз весь цикл агротехники, способ, тип и схему
смешения древесно-кустарниковых пород, а также всю систему подготовки или
уходов за почвой и древостоем.
При расположении насаждения на склоне направление пробной площади
следует ориентировать вдоль склона, а не поперек.
Для обследования напочвенного покрова, естественного возобновления,
поросли, подроста, состояния или количества пней и порубочных остатков и т.д.
пробные площадки от 2 м2 до 10 м2 располагаются вдоль длинной стороны или по
диагонали исследуемой площади через одинаковые промежутки. При определении
эффективности
действия
агролесомелиоративных
насаждений
делянки
располагают длинной стороной перпендикулярно лесной полосе. В самой лесной
полосе пробную площадь надо располагать так, чтобы избежать опушечного
эффекта.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Перечислите основные элементы методики в лесоводственнобиологических иследованиях.
2. Как определяется единица исследования?
3. Как правильно подобрать число вариантов схемы опыта?
4. Назовите виды повторностей.
5. Основные требования к пробной площади.
6. Как правильно выбрать направление и форму пробной площади?
24
ТЕМА № 6
МЕТОДИЧЕСКОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ, ПОСТРОЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ
КРАТКОЙ РУКОПИСИ СТАТЬИ
При выборе темы приоритетное значение имеет еѐ актуальность. Под
актуальностью понимается теоретическое и хозяйственное значение.
Предпочтение следует отдавать узкоспециальной тематике в соответствии с
направлением подготовки.
Каждый обучающийся выбирает самостоятельно любую тему научного
исследования, касающуюся лесохозяйственной деятельности. Рукопись научной
статьи должна иметь заглавие с указанием фамилии и инициалов автора, индекса
УДК, названия учреждения (факультета и номера группы) и состоять из
следующих разделов.
1. Литературный обзор по состоянию изучаемого вопроса
Литературный обзор освещает основные вопросы: возможно ли на данном
этапе развития науки и техники решить поставленную актуальную задачу, были
ли попытки изучения данной темы ранее и какие получены результаты, имеются
ли возможные пути параллельного исследования поставленной проблемы
(задачи, темы, явления, объекты, предметы и т.д.) и какая необходимость
дальнейшего исследования (изучения). Литературный обзор должен иметь
сведения не менее 4-5 первоисточников по выбранной теме. Для этого можно
использовать из библиотечного фонда и др. источников книги (кроме учебников),
научные статьи из сборников, монографии, журналы, информационные листки,
рефераты и др.
2.
Характеристика объекта исследования и методика проведения
эксперимента (опыта)
В разделе уточняется (напоминается) конкретная цель исследования. Далее
последовательно описывается обоснование подбора (предмета, явления) с
краткой его характеристикой. Если объектов несколько, дается их перечень
25
(таблица) и размещение в пространстве (на плане лесхоза, лесничества, квартала,
пробной площади). Из общей совокупности объекта исследования показывается
предмет или единица наблюдения, которыми могут быть как все насаждения, так
и отдельное дерево или его части, семя, плод, клетка, зародыш, насекомое и т.д.
Выделяются один или два признака, которые определяются как параметры
при изучении для достижения цели при данном конкретном наблюдении.
Признаки должны измеряться в количественном соотношении, т.е.
международной системой мер. Это может быть толщина, высота, прирост, запас,
количество устьиц, число стволов на 1 га, процент влажности и т.д. Затем
описывают лаконично (кратко, но точно) частную методику проведения
исследования (наблюдения, эксперимента) в полной взаимосвязи с темой.
При этом уточняется: единица наблюдения (измерения); число
необходимых наблюдений (фиксаций) для соответствующего (Р); способ отбора
единиц из общей совокупности; точность и качество измерения; сроки
проведения; количество пробных площадей (опытных и контрольных); варианты
и их поверхность; повторяемость в пространстве и времени; формы записи;
группировка полевого (лабораторного) материала; обработка данных
(математическая статистика, алгоритмы биометрии, специальные и стандартные
программы ЭВМ); табличный, графический материал.
Если в работе применялась методика, элементы которой уже известны, то
ее не следует описывать, но необходимо сделать ссылку на соответствующий
литературный источник.
3. Результаты исследования
По результатам математической и логической обработки, анализа и синтеза
(объединения) результатов исследования подводятся итоги по всей работе.
Полученными показателями характеризуют (констатируют) то или иное
состояние объекта исследования (изменчивость, свойство). По всем основным
признакам приводятся (отмечаются) количественные показатели по абсолютной
величине, характеризующие их изменения или постоянство, указывающие на
взаимосвязь или отсутствие таковой с другими характеристиками объекта
26
исследования. Полученные данные (средние, комплексные) характеризуются с
точки наличия существенных различий или различия между ними случайными и
не заслуживают внимания. Соответствующими показателями (t, F, Х2),
подтверждается, с какой степенью точности и доверия относиться к полученным
результатам.
Соответствуют ли полученные результаты общеизвестному закону,
литературным сведениям, предполагаемой гипотезе или находятся за пределами
известных фактов и до какой степени. Целесообразны ли дальнейшие
исследования по разработке данного направления (вопроса, признака).
4. Выводы (заключение)
В этом разделе последовательно делаются выводы по материалам
литературного обзора и результатам исследования, но, в основном, приводятся
выводы по каждому основному признаку, независимо от того, подтверждают они
предполагаемую гипотезу или нет. Выводы должны быть краткими, четкими, с
порядковым номером. Выводы не стоит загромождать цифровым материалом,
опираясь на который, по результатам исследования, автор пришел к тому или
иному заключению. Возможно в отдельных случаях приводить относительные
показатели и только в немногих случаях можно привести абсолютные показатели,
ярко характеризующие полученный результат.
5. Список литературы
Содержит все источники, использованные при выполнении темы. Следует
использовать ГОСТ 7.1-2003 “Библиографическое запись”. Сведения об
источниках следует располагать в порядке появления ссылок на источники в
тексте отчета и нумеровать арабскими цифрами без точки и печатать с абзацного
отступа.
6. Требования к оформлению
Рукописи статей оформляются синими (фиолетовыми) чернилами или
печатаются на ЭВМ, в соответствии с требованием ГОСТ 7.32-2001.
27
На листе формата А4 должно быть 28-30 строк с полями следующих
размеров: верхнее – 20 мм, правое – 10 мм, левое и нижнее не менее 20 мм.
Страницы отчета нумеруются арабскими цифрами, соблюдая сквозную
нумерацию по всему тексту. Номер страницы проставляют в центре нижней части
листа без точки. Титульный лист включают в общую нумерацию страниц отчета.
Номер страницы на титульном листе не проставляют. Заголовок отделяется от
текста сверху и снизу интервалами.
Таблицы должны иметь номера и заголовки. Слово “таблица” и номер
арабской цифрой помещают над таблицей слева, без абзацного отступа в одну
строку с ее номером через тире. Таблицу следует располагать непосредственно
после текста, в котором она упоминается впервые, или на следующей странице.
Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку.
Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить
непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны
в формуле. Формулы следует нумеровать порядковой арабскими цифрами в
круглых скобках в крайнем правом положении на строке.
Иллюстрации (чертежи, графики, схемы и др.) следует располагать в отчете
непосредственно после текста, в котором они упоминаются впервые, или на
следующей странице. На все иллюстрации должны быть даны ссылки.
Иллюстрации, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией.
Если рисунок один, то он обозначается «Рисунок I». Слово «рисунок» и его
наименование располагают посередине строки.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. В чѐм особенность составления литературного обзора по изучаемой теме?
2. Что должно содержаться в разделе характеристика объекта исследования
и методика проведения эксперимента?
3. Что должны подтверждать результаты проведенного исследования
4. Как правильно сформулировать выводы?
5. Какой документ используется при оформлении списка литературы?
28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Малышев, В. В. Методы научных исследований [Электронный ресурс] :
учеб. пособие / В. В. Малышев ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО
«ВГЛТА».– Воронеж, 2016. – 90 с.
2. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Общие
требования и определения. Ввд. 2002.07.01. – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 15 с.
3. Учебные издания ВГЛТА [Текст] : Стандарт./ Н. Н. Матвеев, Д. Ю.
Капитонов, А. С. Черных, О. Н. Ушакова, С. Ю. Крохотина, А. Ф. Грузинов ;
Министерство образования и науки РФ, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2011. –
22 с.
4. http://aspirantura.ws
5. http://kandidatnauk.com
29
Владимир Викторович Малышев
МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методические указания для самостоятельной работы студентов
дневной и заочной форм обучения по направлениям подготовки
35.04.01 – Лесное дело, 35.04.09 – Ландшафтная архитектура,
05.04.06 – Экология и природопользование
(квалификация магистр)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
341 Кб
Теги
самостоятельная, метод, малышей, научный, работ, исследование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа