Структура биологического исследования (продолжение) презентация

План
Вопросы планирования исследования, выбора методов и их описания в тексте работы
Методы анализа данных в биологии
Культура оформления рукописи исследовательской работы
Практикум по рецензированию фрагментов исследовательских работ: аспект анализа и визуализации данных

Литература
Советы молодому ученому: методическое пособие для студентов, аспирантов, младших научных сотрудников и, может быть, не только для них / под. ред. Воробейчика Е.Л. Изд. 3-е, переработ. и дополн. Екатеринбург: ИЭРиЖ УрО РАН, 2011. 122 с. (URL: ipae.uran.ru/pdf/smu/Sovety_2011.pdf)
Нинбург Е.А. Технология научного исследования (методические рекомендации). – СПб, 2000. – 28 с.
Козлов М.В. Планирование экологических исследований: теория и практические рекомендации. М., 2015
Проблемы экологического эксперимента / под ред. чл.-корр. РАН Г.С. Розенберга и д.б.н. Д.Б. Гелашвили. Тольятти, 2008
Гланц С. Медико-биологическая статистика / пер. с англ. – М.: Практика, 1998. – 459 с. http://statosphere.ru/books-arch/multistat/120-glantz-medbiolstatistics.html

Естественнонаучные исследовательские работы школьников в Калужской области (2010-2015 гг.,
по материалам областных мероприятий)
Научно-исследовательские работы
Работы без научной новизны
Мониторинговые исследования = 1 тема
Лабораторные эксперименты
Опытническая работа
Краеведческие естественнонаучные исследования
476 тем
300 тем

Для сведения
Реестр тем исследовательских работ в Калужской области
http://www.koebcu.ru/

Для сведения
ГИС «Естественнонаучные исследования школьников Калужской области в 2010-2015 гг.
http://www.koebcu.ru/
Активность школ и муниципальных районов

Тематика исследовательских работ

Исследовательская деятельность как циклический, итеративный процесс
знание
Новое знание

Науковедческие понятия тоже нужно употреблять правильно
Метод
Методика
Методология

Одна из возможных классификаций методов в соответствии со структурой биологического исследования
Общелогические методы
Метод поперечных срезов
Лонгитюдный
наблюдение
эксперимент
Учет организмов
Измерение факторов среды
Определение и распознавание

Эксперимент
Активный
Контролируемый
manipulative
Пассивный
Измерительный
mesurative
Метод познания, при помощи которого в контролируемых или управляемых условиях исследуются явления действительности с целью проверки гипотез, выдвинутых до начала эксперимента
Сравнение – основа эксперимента
Методы исследования

Проекты на региональном этапе олимпиады по экологии 2015-16 г. по
характеру исследования

Примеры активных экспериментов

Описание методов исследования
Перечисляются конкретные методы, отражающие специфику изучаемого объекта
При перечислении следует называть методы одного уровня общности (пример: анализ, синтез, ловушки Геро)
Ссылки на литературу (лаконичность)

АНАЛИЗ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА В БИОЛОГИИ

Математическая статистика необходима для оценки вероятности того, что суждение истинно
Истинные суждения
Площадь квадрата равна квадрату длины его стороны (функциональная связь)
Свинец тяжелее меди
Численность населения Калуги больше, чем численность населения Обнинска
В лесу Х растет дерево вида У
Вероятностные суждения
Число видов птиц связано степенной зависимостью с площадью острова
Растения, выросшие в загрязненной свинцом почве, имеют меньшие размеры
Дерево вида У более характерно для лесов типа Х, чем для лесов типа А

Результат статистической обработки – оценка статистической значимости
Исследователь работает с выборкой, но желает распространить результаты на генеральную совокупность
Вероятность события – P (probability)
При статистической обработке вычисляется Р для нулевой гипотезы
Нулевая гипотеза – утверждение, противоречащее выдвинутой научной гипотезе. Гипотеза о случайности события или об отсутствии эффекта.
Чем меньше значение P, тем больше оснований для отклонения нулевой гипотезы
α, Р, Уровень значимости P, Sig.– вероятность напрасно отвергнуть нулевую гипотезу (вероятность ошибки 1-го рода). 5% (0,05)
Significance

Распределение проектов на региональном этапе олимпиады по экологии 2015-2016 года по применению статистической обрбаотки

Примеры тем работ, требующих статистической обработки
Выживаемость и поведенческие реакции ракообразных Daphnia magna при различных концентрациях солей кадмия
Закономерности биологического действия ионов кадмия на выживаемость микроводоросли Chlorella Vulgaris
Влияние солей меди на выживаемость и физиологические показатели дафний (Daphnia magna)
Раздельное и сочетанное действие солей свинца и стимуляторов роста на морфометрические и биохимические показатели ячменя посевного
Исследование относительного загрязнения воздуха в микрорайоне школы методом лихеноиндикации
Влияние комнатных растений на окружающую среду помещения и здоровье человека

Необходимо различать экспериментальные единицы (истинные повторности) от измеряемых единиц

Программа Past (Paleontological statistic software…)
http://folk.uio.no/ohammer/past

STATISTICA

R - программная среда со строковым командным интерфейсом

Шкалы измерений переменных
Интервальная
Порядковая
Номинальная (категориальная)

Нормальное распределение
Два параметра: среднее арифметическое и дисперсия
(из дисперсии – стандартное отклонение, стандартная ошибка)
Параметрические методы статистики

Проверка нормальности распределения
программа Past

Проверка нормальности распределения

Описательная статистика
Полоса (планка) погрешностей может означать стандартную ошибку, стандартное отклонение, доверительный интервал
M±SE
Если приводится среднее значение, то необходимо указывать и показатель изменчивости признака

Описательная статистика
Диаграмма “boxplot” отображает структурные средние.
Эти статистики хорошо характеризуют данные, не имеющие нормального распределения
Программа STATISTICA

Процент выполнения заданий олимпиады по экологии
Boxplot – компактный вариант представления данных, не имеющих нормального распределения
медиана
квартиль
минимум
В программе Past

Непараметрические статистики на диаграмме “boxplot”
Программная среда R

Методы оценки статистических гипотез

Дисперсионный анализ (ANOVA) – оценивает влияние градаций фактора на измеряемую переменную. Сравнивает изменчивость признака внутри групп и между группами

Дисперсионный анализ в программе Past
Влияние концентрации соли меди на частоту сердцебиения дафнии (Герасимова В., Средняя школа № 11 г. Обнинск)

Результаты дисперсионного анализа и множественных сравнений
Влияние фактора будет значимым, если хотя бы в одной паре сравниваемых групп различие значимо.
Множественные сравнения групп
Уровень значимости: вероятность принадлежности выборок к одной генеральной совокупности

Результаты непараметрического аналога дисперсионного анализа
Непараметрические критерии обладают меньшей мощностью
Тест Краскала - Уоллиса

Корреляция линейная и нелинейная
Коэффициент корреляции Пирсона
Коэффициент корреляции Спирмена более универсален

Вычисления коэффициентов корреляции в программе Past

Математическая статистика для планирования эксперимента:
статистические калькуляторы
https://power.phs.wakehealth.edu/

КУЛЬТУРА ОФОРМЛЕНИЯ РУКОПИСИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Оформление текста: литература
ГОСТ 7.1–2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание: общие требования и правила составления (http://ru.wikisource.org/wiki/ГОСТ_7.1-2003
ГОСТ Р 7.0.5–2008. Библиографическая ссылка: общие требования и правила составления (http://ru.wikisource.org/wiki/ГОСТ_Р_7.0.5-2008)
ГОСТ Р 7.0.11-2011. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления
ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам

Библиографическое описание (согласно ГОСТ 7.1-2003)
Семенов, В. В. Философия: итог тысячелетий. Философская психология [Текст] / В. В. Семенов. - Пущино : ПНЦ РАН, 2000. - 64, [3] с. - ISBN 5-201-14433-0.
Монусова, Г. А. Как становятся чиновниками и продвигаются по службе [Текст] / Г. А. Монусова // Общественные науки и современность. – 2004. - №3. – С. 61 - 70. – Библиогр. : с. 70.
Гадасин, В. Закон и электронный документооборот [Электронный ресурс] / В. Гадасин // Мир связи. Connect. - 2002. - № 2. - Режим доступа : http://daily.sec.ru/dailypblshow.cfm?rid=45&pid=5858&pos=1&stp=10&cd=2&cm=12&cy=2002. – Дата обращения: 1.92.2010

Библиографическое описание (согласно ГОСТ 7.1-84)
Поляков В.И., Альперович А.И. Машины для монтажных работ. – М.: Транспорт, 1981. – 286 с.
Составление библиографического списка: Краткие правила / Междувед. каталогизац. комис. при Гос. биб-ке СССР им.Ленина. – М.: Изд-во «Кн. палата», 1991. – 224 с.
Штогрин М.И. О классификации четырехмерных решеток двойных кристаллов // ДАН СССР. – 1974. – Т.218. – № 3. – С.56-67.

Библиографические ссылки обязательны на все источники информации

Требования к оформлению рукописи
Основа рукописи – научный текст, таблицы и диаграммы только иллюстрируют его
В тексте должны быть ссылки на все таблицы, рисунки, формулы, приложения (табл.1, рис.2, приложение 5).
Ссылки не должны нести фразы, повторяющие заголовки таблиц, подписей иллюстраций.
Таблицы и рисунки должны быть озаглавлены. Заголовок рисунка пишется после него, заголовок таблицы – перед объектом.
Таблицы и рисунки должны быть информативными и самодостаточными (понятными без обращения к тексту)

Пример оформления рисунка

Пример оформления таблицы

ПРАКТИКУМ ПО РЕЦЕНЗИРОВАНИЮ РИСУНКОВ И ТАБЛИЦ

Круговая диаграмма («пирог», pie):
пример для анализа
Видовой состав растений второй площадки.

Рис. 3. Соотношение особей на точке №2.
Круговая диаграмма (пример для анализа)

Таксономическая принадлежность инвазионных видов
Круговая диаграмма (пример для анализа)

Круговая диаграмма (пример для анализа)

Столбчатая диаграмма

Рис.1 Средние измерения суммарной длины корней, количества корней и длины стебля
Столбчатая диаграмма

Рис.4. Спектр участия древесных пород в составе подроста на различных ПП
Столбчатая диаграмма

Столбчатая диаграмма

Столбчатая диаграмма с погрешностями
*

Столбчатая диаграмма с погрешностями

Точечные диаграммы

Графики