Тема : Вступ, виникнення і розвиток дослідної справи.
Основні питання:
1. Предмет і завдання курсу
2. Структура дисципліни.
3. Поняття метод, методика, методологія.
4. Історія виникнення і розвитку дослідної справи в світі і Україні.
5. Дослідники-науковці в іхтіології і рибництві.
6. Зв'язок дисципліни з іншими науками.
Рекомендована література:
1. Білуха М. Т. Основи наукових досліджень. - К.: Вища школа, 1997. - 135с.
2. Викторов П. И., Меньків В. К. Методика и организация зоотехнических опытов. -М: Агропромиздат, 1991. - 112с.
3. Горбатенко І. Ю., Іванишина Г. О. - Основи наукових досліджень. Херсон, 2001 -92с.
4. Гятницька - Позднякова I. С. - Основи наукових досліджень у вищій школі. -К.:-2003.- 115с.
5. Дудченко А. А. Дудченко Я. А. Основы научных исследований: Учебное пособие. - К.: «Знания», 2000 - 114с.
6. Мальцев П.М., Емельянова Н.А. Основы научных исследований. - К.: Вища школа, 1982. - 124с.
Запитання для самоперевірки
1. Гіпотеза
2. Експеримент
3. Спостереження
4. Індукція
5. Моделювання
6. Формалізація
7. Інверсія
8. Узагальнення
_____ Наукове дослідження—це вивчення конкретного об'єкта, явища або предмета з метою розкриття закономірностей його виникнення і розвитку, що є основою формування нових наукових знань. Основою наукових досліджень є об'єктивність, можливість відтворення результатів, їх доказовість та точність.
Розрізняють такі етапи наукових досліджень: 1) попередній аналіз існуючої інформації з досліджуваного питання; 2) вивчення умов та методів розв'язання завдань; 3) формулювання вихідних гіпотез та їх теоретичний аналіз; 4) планування, організація досліду (експерименту) та його проведення; 5) аналіз та узагальнення результатів; 6) перевірка вихідних гіпотез на основі досліджених факторів, остаточне формулювання нових закономірностей і законів, пояснення та наукові передбачення; 7) впровадження пропозицій у виробництво (для прикладних досліджень).
1. Рівні та види наукових досліджень. Системний підхід у науці.
1.1. Рівні наукових досліджень.
Розрізняють три основних взаємопов'язанех рівні досліджень — емпіричний (експериментальний), теоретичний та описово- узагальнюючий.
На емпіричному рівні досліджень ставлять експерименти, накопичують факти, аналізують їх і роблять практичні висновки. Експерименти є джерелами пізнання, критерієм істинності гіпотез і теорій. Якщо експерименти ставлять на конкретних об'єктах, то вони називаються фізичними. Розрізняють ще уявні експерименти — логічне мислення про зміну явищ і процесів при зміні умов, які небажано проводити у фізичному експерименті (наприклад, досліди з дуже високими або низькими температурами, тиском, концентрацією пестицидів тощо). В експерименті об'єкт дослідження вивчають в тих умовах, які плануються експериментатором, процеси контролюють і регулюють, а результати точно враховують. Експерименти можуть бути якісними, коли враховують пошкоджені чи не пошкоджені морозами або шкідниками риби, уражені або не уражені хворобами. У кількісних експериментах обліковують показники росту риб, урожайність культур тощо. В експериментах можна виключати вплив побічних факторів, виділяючи досліджуване явище; вводити нові фактори ускладнюючи дослід, або кратно відтворювати результати експерименту; вивчати явища, які не існують у природі, використовуючи для цього уявний експеримент; створювати об'єкти досліджень — нові сорти, пестициди тощо.
Всі експерименти є джерелом теоретичних уявлень, а результати є основою для побудови теорій.
На теоретичному рівні досліджень синтезуються знання, формулюються загальні закономірності у певній галузі знань.
Теорія — це система узагальнених знань, пояснення певних явищ дійсності, тобто уявлене її відродження і відтворення, у тому числі й експерименту. Саме тому результати експериментів в узагальненому вигляді є частиною певної теорії, а критерієм правильності теорії є експеримент. Теорія також допомагає інтерпретувати результати емпіричних досліджень.
Однак теорія є не сумою окремих даних експерименту, а новим ступенем пізнання.. Аналізуючи і узагальнюючи результати цих досліджень із застосуванням методів математичної статистики, зокрема кореляційного аналізу, можна скласти рівняння регресії для планування чи прогнозування майбутнього врожаю
На описово-узагальнюючому рівні досліджень експерименти не проводять, а описують явища, які спостерігаються безпосередньо у природі, поза експериментом.
Слід зазначити, що на основі цих спостережень і узагальнень можна робити висновки і раціональні пропозиції для виробництва. Для цього використовують такі форми мислення, як судження та умовивід.
Судження — висловлена думка, у якій дещо стверджується про об'єкт дослідження; вона може бути об'єктивною або помилковою.
Умовивід — міркування, у процесі якого з одного або кількох пов'язаних між собою суджень виводять нові знання.
1.2. Види наукових досліджень
Залежно від пізнавальної або практичної мети наукові дослідження умовно поділяють на фундаментальні та прикладні. Умовність такого поділу полягає в тому, що на певних етапах за певних умов фундаментальні дослідження можуть переходити у прикладні і навпаки. Це свідчить про тісний взаємозв'язок наукового пізнання з практикою.
Фундаментальні дослідження спрямовані на відкриття і вивчення нових явищ і законів природи. ї х результатом є закінчена система наукових знань та орієнтація на використання цих знань у певній галузі практичної діяльності людини. Прикладом таких досліджень є вивчення процесів фотосинтезу, біологічної фіксації азоту з повітря, таємниць спадковості, розшифровка молекул ДНК, РНК тощо. Ці дослідження ведуться на межі відомого і невідомого. Певна невизначеність фундаментальних досліджень підвищує роль випадку та здатність дослідника до інтуїції.
Фундаментальне дослідження може бути вільним теоретичним або цілеспрямованим. Вільне теоретичне очолюється одним ученим, який визначає напрям досліджень на основі своїх ідей. Цілеспрямоване дослідження обмежується галуззю науки і вибором об'єкта досліджень, вибирається колективом дослідників.
Прикладні дослідження в агрономії спрямовані на вивчення факторів життя риб і взаємозв'язків між рибою і середовищем, на створення перспективних гібридів.
Прикладні дослідження ведуть виконанням науково-дослідних робіт, в результаті яких мають експериментальні дані. риб від хвороб і шкідників тощо. Кінцевою метою всіх прикладних досліджень є рекомендації для впровадження одержаних результатів у виробництво.
1.3. Системний підхід у науці
Суть системного підходу полягає у дослідженні об'єктів як систем, наприклад, вивчення організму з його складовими частинами, внутрішніми і зовнішніми зв'язками, зведення основних відомостей про організм в єдину теоретичну основу, розк+риття суттєвості організму, його цілісності. Прикладом системного підходу є розвиток В. І. Вернадським концепції про біосферу, в основу якої покладено новий тип складних системних об'єктів глобального масштабу — біогеоценоз. Ідеї системного підходу застосовують також у систематиці риб, екології. Зокрема, одним з об'єктів екологічного дослідження є екосистема.
Дослідження складних систем передбачає гармонійне поєднання аналітичних і синтетичних методів вивчення структури об'єкта та його функцій. В деяких розділах сучасної біології застосовують переважно системний напрям. Це дає змогу звести в єдине ціле всі дані при розробці комплексних програм охорони природи, екології, біохімії, генетики тощо.
Для ефективного вивчення складних біологічних систем на основі системного підходу треба сконцентрувати і об'єднати не лише комплекс складних методик, а й такі методи досліджень, як описовий, порівняльний, експериментальний та історичний.
Системний підхід дає змогу більш широко пізнати реальність, розчленувати складний об'єкт па окремі частини з їх аналізом та наступним синтезом знань, забезпечує виявлення механізму цілісності об'єкта та його зв'язків.
2. Методи наукових досліджень
2.1. Загальні наукові методи досліджень
Із загальнонаукових методів в агрономії найчастіше застосовують такі: гіпотези, експеримент, спостереження, аналіз, синтез, індукцію, дедукцію, абстрагування, конкретизацію, аналогію, моделювання, формалізацію, інверсію, узагальнення.
Гіпотеза — наукове припущення, істинне значення якого є не визначеним. Розрізняють гіпотези як метод розвитку наукових знань і як складову частину наукової теорії. Якщо гіпотези використовують для розвитку знань, то спочатку висувають певні припущення, які потім перевіряють в експерименті
Гіпотези можуть висуватись на основі відомих знань і в такому випадку вони є обґрунтованими припущеннями.. Кожна з цих гіпотез висувається на основі того, що вже спостерігалось у практиці.
Існують такі правила висування гіпотез: 1) відповідність гіпотез фактам, яких вони стосуються; 2) з висунутих гіпотез найбільш придатна та, яка пояснює більшу кількість фактів; 3) для пояснення фактів зв'язок гіпотез з ними має бути найтіснішим; 4) суперечливі гіпотези не можуть бути одноразово істинними; 5) при висуванні гіпотези треба усвідомлювати імовірність їх висновків.
Гіпотези як здогадки менш поширені у наукових дослідженнях, але вони можуть мати велике значення (наприклад, здогадки Ньютона про закони всесвітнього тяжіння, Резерфорда про одержання енергії від ядерних реакцій, Лібіха — про мінеральне живлення риб та ін.).
Експеримент — метод пізнання, за допомогою якого в штучних, але контрольованих умовах досліджуються об'єкт та процеси, що відбуваються в ньому. В експерименті перевіряються гіпотези, які висуваються при плануванні досліду.
Сучасна наука використовує різні види експериментів: якісні, кількісні (вимірювальні), змішані, мислені та обчислювальні. Основною метою якісних експериментів є виявлення передбаченого гіпотезами чи теоріями явища (є чи немає). Так, згідно з характеристикою один сорт пшениці стійкий до ураження сажкою, другий — до вилягання. В експерименті це можна перевірити.
Більш складними є кількісні (вимірювальні) експерименти, у яких досліджують кількісні показники певних властивостей об'єкта. Так, при вивченні попередників для культури визначають її врожайність, якість продукції, ступінь ураженості шкідниками, хворобами та ін. При обліках мають на увазі такі кількісні показники, як маса (ц) або цукристість, білковість, ураженість (%) тощо.
Найчастіше застосовують змішані експерименти, коли у них вивчають показники якісної і кількісної мінливості.
У фундаментальних науках використовують і мислені експерименти над ідеалізованими об'єктами з метою з'ясування узгодженості основних принципів теорії. Обчислювальний експеримент базується на розрахунках математичних моделей з тим, щоб вибрати з них найбільш оптимальну. У таких експериментах для складних розрахунків користуються комп'ютерами.
Експеримент має певні переваги порівняно з іншими методами. Одна з них полягає в тому, що в експерименті досліджуваний об'єкт перебуває в штучних умовах, не чекаючи, поки вони з'являться у природі — зрошують або удобрюють риби, висівають насіння різними нормами, у різні строки, захищають посіви від хвороб і шкідників за допомогою різних хімічних препаратів тощо. Перевагою експерименту є також те, що в одному досліді можна вивчати кілька явищ і тоді дослід стає багатофакторним. У процесі дослідження всі явища або фактори можна розчленувати для більш детального аналізу.
В експерименті можна вивчати не лише окремі елементи агротехніки, але і її технологію. Наприклад, у ньому є можливість порівняти інтенсивну технологію вирощування сільськогосподарської культури із звичайної, яку застосовували раніше. Слід зазначити, що експеримент (дослід) є провідним методом агрономічних досліджень разом з висуванням гіпотез та спостереженнями.
Спостереження — цілеспрямоване зосередження уваги дослідника на явищах експерименту або природи, їх кількісна та якісна реєстрація. Метою спостережень у науковій агрономії є виявлення кращих елементів агротехніки, технологій, сортів, водоймів тощо, які сприяють підвищенню врожаю та поліпшенню його якості. Основними вимогами спостереження є такі: 1) одержання однозначних результатів досліджень; 2) об'єктивність, тобто можливість контролю за допомогою повторного спостереження; 3) використання для спостереження точних приладів; 4) правильна інтерпретація результатів спостережень.
Спостереження проводять не лише в експерименті, а й поза ним. Так, спостерігають за явищами природи: випаданням атмосферних опадів, температурою та вологістю повітря, температурою водойму, кількістю сонячних днів, настанням перших заморозків восени та останніх навесні, початком вегетації та її кінцем, початком і кінцем цвітіння, проходженням інших фенофаз у риб безпосередньо в природі, тобто без експерименту. В результаті таких спостережень можна мати дані і зробити цінні висновки про агрокліматичне районування різних культур. Різновидністю спостережень можуть бути обліки врожайності та визначення якості продукції в умовах експерименту чи поза ним.
Обліки та спостереження необхідно проводити за спеціальними апробованими методиками відповідно до державних стандартів. Всі прилади для обліків та спостережень (ваги, термометри, колориметри та ін.) треба перевіряти не менш як один раз за рік Державною інспекцією по стандартах. Результати перевірки оформляють актами.
Аналіз — метод дослідження, за допомогою якого досліджуваний об'єкт уявно або практично розчленовується на складові частини а метою більш детального вивчення (наприклад, дослід спочатку аналізують по повтореннях, а кожне повторення — по окремих ділянках, варіантах).
У наукових дослідженнях застосовують кілька видів аналізу. Один з них полягає в тому, що після розчленування об'єкта на складові частини визначають співвідношення між ними. Іншим видом аналізу є класифікація водоймів, риб, хвороб, шкідників тощо. Відомі також аналізи математичні, формально-логічні та ін. Аналіз як метод досліджень використовують у зв'язку із синтезом.
Синтез — поєднання розчленованих та проаналізованих частин досліджуваного об'єкта або кількох об'єктів в єдине ціле. Завдання синтезу — на основі детального аналізу одержати необхідні дані для більш повних висновків та узагальнень. Певною мірою синтез протилежний аналізу, але вони взаємозалежні та взаємообумовлені. Наприклад, аналізуючи дані кожного повторення, дослідник обчислює середні арифметичні по кожному варіанту. Аналіз же кожного варіанта призводить до їх об'єднання у досліді, після чого роблять висновки та узагальнення і як кінцевий синтез — дають рекомендації виробництву. Синтез як метод дослідження має різні форми: взаємозвязок теорій як об'єднання конкурентних гіпотез, побудова гіпотетико-дедуктивних теорій та ін. У сучасній науці синтез використовують не тільки для дослідження окремого об'єкта у певній галузі науки, а й окремих наук з виявленням існуючих між ними зв'язків (наприклад, між агрономією, фізикою, математикою, хімією та ін.).
Індукція — метод досліджень, за допомогою якого судження ведуть від фактів до конкретних висновків. Якщо листя риб жовтіє, то роблять висновок про недостатнєазотне живлення; якщо воно набуває фіолетового відтінку — про нестачу фосфору в рибі, якщо листя в'яне, то це є основою для висновку про погіршення водного режиму водойму.
Дедукція — метод досліджень, який дає змогу за допомогою аналізу загальних положень і фактів робити часткові і поодинокі висновки. Застосування будь-якого загального положення, закону або закономірностей для часткових висновків здійснюється також дедуктивним методом. Наприклад, відомо, що застосування хімічної речовини тур для обприскування риб пшениці зменшує міжвузля риб. Чим коротші міжвузля, тим нижчою буде риба. Звідси конкретним буде висновок, що короткостеблові риби пшениці більш стійкі до вилягання. Перевірка цього висновку на практиці підтвердила його правильність.
Апробацію сортів гідробіонтів за допомогою морфологічних ознак того чи іншого сорту проводять із застосуванням дедуктивного методу. Застосовуючи цей метод, за вмістом та співвідношенням поживних елементів у рибах або за візуальними ознаками роблять висновки про умови азотного, фосфорного чи калійного живлення.
Абстракція — мислене виділення основного у об'єкті досліджень, його найбільш суттєвих зв'язків. Використовують два типи абстракцій: 1) ототожнення — для створення понять про системи, класи; 2) ізолювання — для виділення основного серед стороннього, що є найважливішим питанням абстракції. Отже, серед десятків варіантів експерименту дослідник виділяє найбільш ефективні, які істотно відрізняються від інших за основними показниками. При цьому селекціонер серед багатьох гібридів виділяє г найцінніші не лише за врожайністю і якістю продукції, а й стійкі до хвороб, шкідників, посухо- та морозостійкі та з іншими цінними властивостями.
Коли вивчають утворення рибою органічної речовини як результат складних хімічних, біохімічних, фізіологічних, мікробіологічних та інших процесів за участю сонячної енергії, то вживають поняття «фотосинтез». При цьому дослідник абстрагується від другорядних процесів — водного, поживного режиму водойму та інших і виділяє листя як найбільш істотний фактор у первинному створенні органічної речовини на Землі.
Абстракція також передбачає прогнозування результатів експериментів і тому є універсальним методом пізнання.
Іноді користуються абстракцією ідеалізації — мисленим уявленням об'єктів або процесів з оптимальними параметрами, які реально не існують. Так, ідеальний сорт пшениці повинен маги високу врожайність, відмінні хлібопекарські властивості, бути стійким проти хвороб і шкідників, морозо-, зимо- і посухостійким, не полягати на високих агрофонах тощо. Абстракція ідеалізації використовується спочатку для створення теорії, а потім для застосування у досліді і практиці.
Конкретизація — метод досліджень, за допомогою якого від абстрактного переходять до конкретного. Наприклад, виділивши у створенні органічної речовини основний процес — фотосинтез — і зрозумівши його суть, дослідник мислено знову повертається до риби, середовища, системи «середовище — риба», розглядає взаємодію риби з усіма факторами її життя. Отже, методи абстрагування і конкретизації дуже взаємопов'язані, доповнюють один одного і мають бути використані дослідником разом з іншими методами.
Аналогія — метод, завдяки якому знання про відомі вже об'єкти, предмети або явища переносяться на інші ще невідомі, але схожі з відомими і раніше вивченими. При цьому висновок робиться за аналогією. Так, якщо у господарстві впроваджується новий сорт картоплі і про нього відомо, що він аналогічний районованому сорту Пролісок, то це означає, що новий сорт так само ранньостиглий, стійкий проти раку і картопляної нематоди, високопродуктивний, як і районований сорт.
Оскільки ізольовано взята аналогія не має доказової сили, її треба використовувати разом з іншими методами пізнання, додержуючи таких вимог: 1) аналогія має водоймуватись на істотних ознаках і більшому числі загальних властивостей; 2) зв'язки між порівнюваними ознаками повинні бути тісними; 3) аналогія як метод має показати не лише схожість об'єктів, а й різницю між ними. Метод аналогій, застосований на подібність показників, предметів і явищ, є основою моделювання.
Моделювання — метод дослідження об'єктів, процесів і явищ на їх моделях. Суть моделювання — заміна об'єктів, які важко вивчати, спеціально створеним аналогом зручної моделі. Щоб дослідження на моделях були ефективними, кожна з них повинна мати риси оригіналу. Якщо модель зберігає фізичну природу оригіналу, то вона є фізичною моделлю. Наприклад, можна моделювати водойм, рибні клітини, органи. Математичну модель створюють, а її оригінал лише описують відповідними рівняннями. Такою моделлю є математичне описування врожайності певної культури чи сорту залежно від умов навколишнього середовища.
Прикладом найпростішого моделювання у дослідній справі є складання схеми досліду, креслення у масштабі дослідної ділянки з її обліковою та захисною частинами, схематичне відображення всього досліду з виділенням повторень і зазначенням місця кожного варіанта тощо.
Розрізняють моделювання структури об'єкта і моделювання його поведінки, тобто процесів, які відбуваються в об'єкті досліджень. Чим повніше модель відображує оригінал, тим результати досліджень моделі будуть більше відповідати результатам об'єкта досліджень. Моделювання як метод застосовується разом з іншими методами, часто з експериментом і має назву модельного експерименту.
Формалізація — метод вивчення об'єктів за допомогою окремих елементів їх форм, які відображують зміст об'єкта. Найчастіше формалізацію застосовують з використанням математики, подаючи докази у вигляді послідовних формул. Наприклад, урожайність культури залежить від водойму — Х1, вмісту в ньому азоту — Хг, фосфору — Х3, калію — Х4, вологи — Хь, повітря — Х„ та інших факторів — Х„. Формула врожаю послідовно обчислюється спочатку через залежність кожного з них, а потім виводиться загальна формула: У — і (ХгХіХзХі...ХП). Використання цих та подібних формул є суттю методу формалізації.
Інверсія — метод незвичайного вивчення об'єкта, явищ, предметів під певним кутом або навіть з боку, протилежного тому, який вивчали раніше. Це — порушення звичайного порядку вивчення об'єктів або явищ, поєднання несумісного, поділ неподільного. Основним у методі інверсії є відмова від загальноприйнятих поглядів і прийомів у дослідженнях. Щоб узяти середню наважку, зразки риб перед хімічним аналізом потрібно спочатку висушити і розмолоти. При висушуванні при високих температурах у рибних зразках відбуваються перетворення, внаслідок яких може докорінно змінитись біохімічний склад зразка і результати аналізу будуть недійсними. Отже, не можна висушувати рибні зразки для біохімічного аналізу при високих температурах. Однак цю проблему можна вирішити методом інверсії, тобто зневоднити рибний зразок при низьких температурах. При цьому біохімічні зміни у зразку припиняються і результати аналізу покажуть фактичний вміст тих органічних речовин, які у природі містять органи чи вся риба.
Узагальнення — метод, за допомогою якого уявно переходять від окремих фактів, явищ та процесів до ототожнювання у думках або від одного поняття, судження до більш загального. Спочатку узагальнюють результати досліджень для кожного повторення, потім для всього досліду, конкретного господарства, а далі для всіх господарств, що розміщуються в аналогічних водоймово-кліматичних умовах, для певних культур, сортів тощо.
Узагальнювати можна факти, судження і наукові теорії. Для цього використовують абстракцію, конкретизацію, аналіз, синтез, індукцію, дедукцію тощо.
ЛЕКЦІЯ № 2