Леонид Харченко
Методика и организация биологического исследования
Об авторе:Харченко Леонид Николаевич доктор педагогических, кандидат биологических наук, профессор кафедры ботаники, зоологии и общей биологии и профессор кафедры теории и практики управления образованием Северо-Кавказского федерального университета, действительный член Международной академии наук педагогического образования и Международной академии наук (секция «Экология и здоровье»), трехкратный победитель международного конкурса «Соросовской образовательной программы в области точных наук» (номинация биология), член нескольких диссертационных советов по педагогике, эксперт фонда «Новая Евразия», удостоен звания «Почетный работник высшего профессионального образования».
Сфера научных интересов: проблемы экологии, биоэтики, педагогики высшей школы, инноватики. Автор более 220 научных работ, в том числе 16 монографий, более 30 учебных пособий по проблемам биологии, экологии, педагогики. Подготовил 12 кандидатов и 2 докторов наук. Руководит научной работой 8 аспирантов и 3 докторантов.
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие к курсу «Методика и организация биологического исследования», предусмотренному учебным планом подготовки магистров по специальности 03.00.09 «Биология» очной и заочной форм обучения, имеет своей целью развитие научно-исследовательской компетентности биологов и адресовано студентам, магистрантам, аспирантам, преподавателям биологических факультетов вузов, а также учителям школ, педагогам системы дополнительного образования, биологам-любителям.
В учебном пособии на примере энтомологических исследований показаны ключевые моменты организации и методики проведения полевых и лабораторных исследований по биологии. При этом понятие «методика» нами понимается как совокупность методов обучения чему-либо, практического выполнения чего-нибудь, а понятие «организация» как совокупность процессов и действий, ведущих к образованию и совершенствованию взаимосвязей между частями целого.
Предлагаемое пособие по изучению курса «Методика и организация биологического исследования» способствует достижению двух задач: 1) вооружение обучающихся системными знаниями по методике и организации биологического исследования в рамках профессионально-биологической подготовки; 2) решение индивидуальных исследовательских задач при выполнении собственной дипломной (квалификационной) работы.
Пособие включает в себя изучение шести глав, отражающих логику организации и подбора методик биологического исследования: методология как средство познания природы, методы сбора организмов, оборудование для полевых исследований, методика и организация исследований экологических аспектов жизнедеятельности организмов, методика изучения биологических объектов по следам жизнедеятельности, описание и представление результатов биологического исследования.
В виду того, что данный курс имеет теоретико-практическую направленность и в качестве основных форм организации учебно-исследовательской деятельности помимо лекций предложены практические занятия, экскурсии в природу, а также предусматривается самостоятельная работа обучающихся, включающая реферирование основной и дополнительной литературы, подготовку выступлений и пр. Поэтому, напечатанный в конце пособия список литературы, облегчит обучающимся поиск необходимой информации для выполнения заданий самостоятельной работы, подготовки к зачету или экзамену.
Курс «Методика и организация биологического исследования» в рамках ныне действующего ФГОС ВПО третьего поколения изучается на первом году обучения в магистратуре в объеме 60 аудиторных часов учебного времени: из них 28 лекционных и 32 практических.
Автором для иллюстрации основных методических и организационных составляющих биологического исследования использованы примеры из энтомологической области знаний, поскольку насекомые и наука о них энтомология («Энтомология» наука о насекомых, населяющих нашу планету) одна из интереснейших областей знания. Почему? Да, потому, что куда бы ты не взглянул, куда бы не пошел всюду тебя окружают насекомые: докучая, иногда даже мешая, но, тем не менее, все-таки, украшая нашу природу.
Для большинства из нас насекомые представляются чем-то маленьким, невзрачным, вроде надоедливых комаров да мошек. Действительно, величина жука Трихоптеригида не превышает четверти миллиметра, а наездник Трихограмма эванесценс и того меньше. Но как тогда назвать южноамериканскую бабочку Тизанию агриппину, которая размером с добрую ворону. По сравнению с ней, даже семнадцатисантиметровый жук Дровосек-титан просто меркнет. Насекомые настолько разнообразны, вездесущи и многочисленны (статистика свидетельствует, что на каждого человека планеты приходится, примерно, 250.000.000 насекомых), что человек вынужден постоянно делить с ними жизненное пространство, природные ресурсы, продукты своего труда, собственное жилище и даже отстаивать неприкосновенность своего собственного тела.
Исключительна роль насекомых в почвообразовании, в увеличении разнообразия биоценозов, в установлении в них устойчивого равновесия, а цветковые энтомофильные растения целиком обязаны своим существованием опыляющим их насекомым. И вместе с тем, история знает печальные случаи гибели миллионов людей от малярии, чумы, тифа, кожных заболеваний, возбудителей которых переносят кровососущие насекомые. А всепожирающие налеты саранчи и других растительноядных? Это все те же насекомые. Невозможно представить окружающий нас мир без насекомых. Вклад их в биосферу огромен. Транспорт биосферы, ее пульт управления, кондиционер и ассенизационное устройство вот, что такое насекомые в биосфере. Кроме того, за насекомыми очень легко наблюдать в природе, а при необходимости, их можно поймать с помощью нехитрых устройств, или просто руками. Численность, плотность, видовой и экологический состав насекомых в водной, наземно-воздушной, почвенной средах это показатели их качества, пригодности для жизни.
Таким образом, насекомые это, пожалуй, самые «удобные» членистоногие животные, используя которых можно проводить комплексные биологические исследования.
Автор пособия обращает внимание исследователей биологов на то, что в естествознании и естественнонаучном образовании в настоящее время происходят следующие перемены:
изменяется характер объектов исследования (ими все чаще становятся саморазвивающиеся открытые сложные «человекоразмерные системы») и усиливается роль междисциплинарных, комплексных программ в их изучении;
укрепляется «парадигма целостности», т.е. осознается необходимость глобального, всестороннего взгляда на мир. Отсюда сближаются естественные и социальные науки (обмениваются своими методами), происходит взаимопроникновение понятий культуры и экологии. Все более характерным явлением современной науки становится методологический плюрализм;
формы получения и передачи знаний об окружающем мире приобретают все более гуманный характер, предполагающий не нарушение взаимосвязей в природе, не разрушение биосистем, а комплексное их изучение с помощью аудиовизуальных, статистических и этико-эмоциональных научно-педагогических средств;
во все науки широко внедряются идеи и методы синергетики и теории систем, распространяются идеи развития «историзация», «диалектизация», «экологизация» науки;
происходит соединение объективного мира и мира человека, все более усиливается роль «антропного принципа», устанавливающего связь между Вселенной и эволюцией жизни человека на Земле;
повышается уровень материализации научных теорий, увеличивается их абстрактность и сложность, возрастает роль философских выводов; иррациональное становится частью рационального, утверждается их единство;
все большее значение приобретают «понимающие методики» (аппарат герменевтики), «личностные методы», ценностные и информационные подходы, ориентация на смыслы в их индивидуализированной форме, количественные и статистически-вероятные приемы и средства познания.
Поэтому, начиная биологические исследования, необходимо снова и снова обращаться к прочтению и анализу вышеперечисленных тенденций.
В тоже время, автору не хотелось бы, чтобы начинающий, да и маститый биолог-энтомолог, совершая свой путь в науке, поставил перед собой задачу как можно больше наловить насекомых и поместить их в свои коллекции. Это, в определенных случаях, тоже нужно, но это не самоцель. Поэтому, прежде чем начать любое экспериментальное энтомологическое исследование, необходимо ясно представить себе цель эксперимента.
Цель может состоять в проверке гипотезы, такой, например, как: «Для развития бабочки Поликсены необходимо кормовое растение Кирказон», или в проведении более широкого исследования, например: «Как влияет фотопериод на развитие личинок колорадского жука?». В обоих случаях программу исследований необходимо составить таким образом, чтобы она была выполнима, а полученные данные были достоверными и ими могли успешно использоваться для того, чтобы прийти к тем или иным выводам.
Программа исследований должна содержать как общие, так и конкретные задачи. Например:
1) развить и закрепить любознательность и пытливость исследователя;
2) развить способность планировать исследования, выдвигать гипотезы и проектировать эксперимент;
Программа исследований должна содержать как общие, так и конкретные задачи. Например:
1) развить и закрепить любознательность и пытливость исследователя;
2) развить способность планировать исследования, выдвигать гипотезы и проектировать эксперимент;
3) развить способность формулировать вопросы и собирать соответствующие качественные и количественные данные для получения ответа на поставленные вопросы;
4) совершенствовать наблюдательность и практические навыки в использовании аппаратуры и определительных таблиц для идентификации видов;
5) развить способность правильно записывать данные;
6) развить способность применять имеющиеся знания для объяснения полученных данных;
7) развить критическое отношение к данным, способность оценивать обоснованность данных и сделанных из них выводов;
8) развить способность переносить биологическую информацию в таблицы и графики, делать устные и письменные сообщения;
9) совершенствовать умения определять и хранить организмы;
10) научиться оценивать связи между различными организмами, между организмами и окружающей их средой, а также понимать динамический характер развития природных процессов.
Задачи биологического (энтомологического) исследования необходимо формулировать таким образом, чтобы они были конкретные, измеримые, достижимые, определены во времени, соотнесены с имеющимися ресурсами (с наличием научно-исследовательского оборудования, научной литературы, опытного консультанта и пр.) для осуществления исследования.
ГЛАВА I.
МЕТОДОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВОПОЗНАНИЯ ПРИРОДЫ
§ 1.1. Сравнительный анализ методологий, существующих в науке
Наука это особая сфера целенаправленной человеческой деятельности, которая включает ученых с их знаниями и способностями, научные учреждения, программы научных исследований, органы управления наукой и имеет своей задачей исследование (на основе определенных методов познания) объективных законов развития природы, общества и мышления для предвидения и преобразования действительности в интересах общества. Главная миссия науки и научной деятельности это получение знаний о реальности, т.е. научных знаний.