O Przygotowaniu Dobrego Posteru
Praca badawcza jako warunek udziału w Olimpiadzie Biologicznej
Od początku istnienia Olimpiady Biologicznej (OB), czyli od 1971 roku, podstawowym warunkiem udziału w niej ucznia szkoły średniej, było i jest nadal, wykonanie pracy badawczej. W ostatnio wydanych przez Komitet Główny OB „Zasadach organizacji Olimpiady Biologicznej” , znalazło to wyraz już na samym wstępie, po przedstawieniu głównych celów OB, do których należy przede wszystkim rozbudzanie wśród młodzieży zainteresowania biologią, podnoszenie poziomu nauczania biologii w szkołach średnich, zwrócenie uwagi społeczeństwa na rolę nauk biologicznych we współczesnym świecie, a także pomoc szczególnie uzdolnionej młodzieży w podjęciu studiów na wyższych uczelniach. Akapit ten brzmi: „Uczestnikiem Olimpiady Biologicznej może być każdy uczeń szkoły średniej, który: wykazuje zainteresowanie biologią, opanował wiedzę biologiczną co najmniej w zakresie programu nauczania szkoły średniej, orientuje się w najnowszych osiągnięciach w tej dziedzinie nauki, wykonał pracę badawczą zgodnie z zasadami zawartymi w niniejszych wytycznych”.
Są to niewątpliwie wysokie wymagania, które uczeń musi spełnić przed dopuszczeniem do udziału w OB, jednakże, jak wykazały bez mała już 30-letnie doświadczenia dotychczasowych olimpiad, w dużej mierze zapewniają one wstępną selekcję młodzieży. Uczeń ma więc nie tylko mieć opanowany materiał z zakresu szkoły średniej, ale ma się też wykazać umiejętnością prowadzenia obserwacji terenowych lub planowania i prowadzenia doświadczeń laboratoryjnych. Takie bowiem wymagania stawia współczesna biologia, która co raz śmielej zadaje trudne pytania na temat przyczyn i mechanizmów działania określonych procesów życiowych, wchodząc przy tym co raz głębiej w molekularne ich podstawy. Już ponad 20 lat temu (jak ten czas ucieka) zachęcałem młodzież i nauczycieli do podejmowania trudu związanego z prowadzeniem prac badawczych, dzisiaj to jeszcze raz powtórzę, bowiem „Przy właściwej organizacji i zrozumieniu roli, jaką odgrywa w procesie dydaktycznym praca badawcza ucznia, jest to trud opłacalny, dający wiele satysfakcji i przeżyć związanych z poznawaniem tajników przyrody” (Cymborowski, 1978; 1984). Oczywiście oprócz „satysfakcji i przeżyć” jest jeszcze niebagatelna sprawa nabywania wiedzy i umiejętności praktycznych. Zajęcia praktyczne uczniów różnych typów szkół zajmują poczesne miejsce w programach biologii, szczególnie w krajach Europy Zachodniej i w Stanach Zjednoczonych. Postulują też to twórcy programów przyszłej zreformowanej oświaty w Polsce i chwała im za to. Olimpiada Biologiczna wychodzi niejako naprzeciw tym postulatom i ma swój niezaprzeczalny udział w zdobywaniu przez uczniów, a także nauczycieli szkoły średniej, umiejętności i wiedzy praktycznej.
Co może być podstawą pracy badawczej ucznia? W cytowanych już „Zasadach organizacji...”, które powinny być wnikliwie przeczytane przed podjęciem pracy badawczej nie tylko przez przyszłego olimpijczyka, ale również przez jego szkolnego opiekuna, aby uniknąć wszelkich nieporozumień i rozczarowań, jest to tak sformułowane: „Podstawą pracy badawczej muszą być doświadczenia lub obserwacje wykonane przez ucznia osobiście i samodzielnie, w terenie, w domu, w pracowni szkolnej lub w innych instytucjach. Prace będące opracowaniem lub kompilacją danych uzyskanych przez inne, niż uczeń osoby, będą dyskwalifikowane. Autor może konsultować się z osobami profesjonalnie zajmującymi się badaniami biologicznymi, czy też korzystać z materiałów koniecznych mu do wykonania pracy, otrzymanych z instytucji naukowo-badawczych. W przypadkach budzących wątpliwość Komitet Główny Olimpiady Biologicznej może konsultować się z takimi placówkami naukowo-badawczymi w sprawie metodyki a także w sprawie stopnia samodzielności pracy wykonanej w niej przez ucznia.
W pracy badawczej niedopuszczalne są jakiekolwiek doświadczenia z użyciem zwierząt kręgowych.
Zwierząt i roślin prawnie chronionych nie wolno przesiedlać z ich naturalnych siedlisk ani zakładać ich hodowli, dozwolone są obserwacje w naturze nie naruszające warunków ich bytowania.
Wszelkie doświadczenia na zwierzętach powinny do minimum ograniczyć ich cierpienia. Ocenie podlegać będzie zasadność podjętych badań. Badania pociągające za sobą nieuzasadnione uśmiercanie lub cierpienie zwierząt (np. badania, których głównym celem jest określenie wytrzymałości organizmów na głodzenie lub wysoką temperaturę) będą dyskwalifikowane. Obiektami badawczymi pracy nie mogą być ludzie, niedopuszczalne są jakiekolwiek formy doświadczeń medycznych a także wykorzystywanie i kompilacja wyników o tematyce ściśle wchodzącej w zakres medycyny. W wyjątkowych przypadkach mogą być dopuszczane prace polegające na konstrukcji modeli matematycznych lub programów komputerowych opisujących zjawiska i procesy biologiczne”.
Wydawać by się mogło, że powyższe zasady zostały sformułowane jasno i zrozumiale. Niestety ciągle wykonywane są prace nim przeczące. Nie do rzadkości należą bowiem doświadczenia prowadzone na kręgowych, jak również na zwierzętach i roślinach chronionych. Chciałbym tutaj mocno podkreślić, że tego typu prace będą bezwzględnie dyskwalifikowane a ich autorzy nie będą dopuszczani do udziału w olimpiadzie. Oczywiście może mieć to miejsce post factum i nic już nie uratuje użytych do doświadczeń organizmów. Apeluję więc do młodzieży i nauczycieli o szczególnie rozważne planowanie doświadczeń.
Komentarza wymaga również problem samodzielności wykonywanych prac badawczych. Oczywiście, że powinny być one wykonane przez ucznia, ale to wcale nie znaczy, że nie wolno przy tym korzystać z konsultacji i pomocy różnych placówek naukowo-badawczych rozsianych po całym kraju. Wręcz zachęcam do nawiązywania takich kontaktów celem wykorzystania dostępnej aparatury, materiałów i piśmiennictwa. Przyczyni się to nie tylko do podniesienia poziomu wykonanej pracy badawczej, ale może też kształtować przyszłe zainteresowania naukowe uczestnika olimpiady. Uczniowie mają często wiele dobrych pomysłów, co do tematyki i zakresu swojej pracy badawczej, ogranicza ich jednak brak środków technicznych do jej wykonania. Z drugiej strony, placówki naukowe mogą mieć wymierną pomoc korzystając z zapału i zaangażowania młodych adeptów nauki. Od kilku lat uczestniczę w konkursach krajowych i międzynarodowych prac młodych naukowców. Poziom przedstawianych tam prac jest zwykle bardzo wysoki i zdecydowana ich większość była wykonywana we współpracy z placówkami naukowymi lub z przemysłem. Wysoko są tam oceniane prace twórcze, które wnoszą coś nowego do naszej wiedzy biologicznej. Podobnie wysoko oceniane i nagradzane są takie właśnie prace badawcze będące warunkiem udziału w naszej Olimpiadzie Biologicznej. Bo jak napisano w zasadach naszej olimpiady: „Nie warto tracić czasu na badania, których wyniki są oczywiste i łatwe do przewidzenia, a wnioski z nich wypływające są trywialne i wielokrotnie potwierdzone w istniejącej literaturze. Pytanie badawcze powinno stać u podstawy każdej pracy a odpowiedź na to pytanie powinna być głównym celem każdej pracy. Pierwszym etapem jej sprawdzenia jest odpowiedź o charakterze jakościowym (stwierdzenie zjawiska), następnym ilościowa charakterystyka badanego zjawiska, końcowym etapem powinno być poznanie jego mechanizmów”.
Prace badawcze uczniów nie muszą polegać tylko na prowadzeniu doświadczeń w ściśle kontrolowanych warunkach, mogą to być również wszelkiego typu obserwacje i badania terenowe. W zasadach naszej Olimpiady jest to ujęte następująco: „Obserwacje mogą mieć charakter inwentaryzacyjny (np. opis fauny lub flory jakiegoś środowiska) lub prowadzić do uogólnień, dzięki wykryciu korelacji pomiędzy zjawiskami (np. współwystępowanie pewnych gatunków roślin i owadów). Obserwacje przyrodnicze muszą być prowadzone w sposób jak najmniej zakłócający warunki naturalne, w przeciwnym razie ich wartość poznawcza jest wątpliwa. Konieczne jest aby analizowana grupa była wystarczająco liczna, powinny być także uwzględnione wszystkie warunki mogące wpływać na analizowane zjawiska”.
Zasady prowadzenia obserwacji i doświadczeń
W zasadach OB podkreślono, że „Punktem wyjścia dla pracy doświadczalnej jest postawienie hipotezy roboczej, wymagającej sprawdzenia”. Wytrawni badacze wiedzą, że dobranie odpowiedniego tematu i postawienie właściwych zadań to połowa sukcesu w badaniach biologicznych. Czym mają się kierować uczeń i jego nauczyciel (opiekun) przy wyborze tematyki badawczej? Przede wszystkim możliwościami zaplecza technicznego do wykonania takiej pracy. Tematyka pracy może być bardzo interesująca i ambitna, ale to nie wystarcza, musi ona być oparta na istniejących realiach. Nie jest możliwe wykonanie dobrej i twórczej pracy badawczej, prowadząc eksperymenty na parapecie okna, bez możliwości ścisłej kontroli warunków temperatury, oświetlenia itp. Jeśli brak jest odpowiednich warunków w pracowni biologicznej, czy najbliższej placówce badawczej, to lepiej jest zaplanować przeprowadzenie dobrych badań terenowych.
W okresie przygotowań do rozpoczęcia pracy badawczej ważną rolę ma do spełnienia nauczyciel lub opiekun. Przede wszystkim powinien on doradzić wybór tematu pracy doświadczalnej lub terenowej, a także wskazać źródła literaturowe do takiej pracy. W porozumieniu z nauczycielem można oczywiście zasięgnąć porady pracowników naukowych szkół wyższych i placówek badawczych znajdujących się w najbliższym sąsiedztwie szkoły. Instytucje te prowadzą często akcje tzw. „Otwartych drzwi” i chętnie współpracują ze szkołami. Mam nadzieję, że w przyszłości ta współpraca będzie jeszcze ściślejsza.
Szkoła ze swej strony powinna udostępnić olimpijczykowi pracownię biologiczną i chemiczną oraz rozwijać zainteresowania przyrodnicze zgodne ze współczesnymi kierunkami panującymi w naukach biologicznych i zachęcać do samodzielnego studiowania literatury popularnonaukowej i naukowej.
Po ustaleniu tematyki pracy badawczej i nakreśleniu jej celów uczeń przystępuje do praktycznego jej wykonania. Jest to właściwie najważniejsza część pracy. Od tego, jak zostanie zebrany i opracowany materiał, zależy jej jakość. Doświadczenia i obserwacje powinny być tak ustawione w czasie, aby można je było ewentualnie powtórzyć. Bowiem praca na materiale biologicznym tylko pozornie jest łatwa. Wymaga ona przede wszystkim ogromnej skrupulatności i systematyczności. Konieczne jest przy tym prowadzenie dokładnych notatek. Zapisywać należy wszystkie poczynione spostrzeżenia i obserwacje. Czasami z pozoru mało istotne dane przy opracowywaniu wyników okazują się bardzo przydatne. Szczególnie dotyczy to wszelkiego rodzaju badań i obserwacji prowadzonych w terenie.
Zasadą dobrego eksperymentu prowadzonego na materiale biologicznym jest odpowiednie jego zaplanowanie. Musi on być tak ustawiony i pomyślany, aby nakreślony na wstępie pracy cel można było osiągnąć. Będzie to wtedy możliwe, jeżeli w doświadczeniu wystąpi jak najmniejsza liczba zmieniających się parametrów, które nakładając się na siebie mogą bardzo zaciemniać ostateczny wynik. Na przykład jeżeli prowadzimy badania nad wpływem składników mineralnych na wzrost roślin, to nie wystarczy stosowanie tylko odpowiedniej pożywki, ale należy również kontrolować temperaturę i oczywiście oświetlenie, które to czynniki mają podstawowe znaczenie w przyroście masy rośliny. I tu dochodzimy do najważniejszego zagadnienia, a mianowicie doświadczeń kontrolnych. W każdym eksperymencie biologicznym takie kontrole odgrywają zasadniczą rolę we właściwym wyciąganiu wniosków. Jeżeli w powyższym eksperymencie nad wpływem składników mineralnych na wzrost rośliny, podzielimy je na kilka grup i jedną z nich przeznaczymy na kontrolę (bez dodania odpowiedniej pożywki) i wszystkie umieścimy w warunkach takiej samej temperatury i oświetlenia, to wtedy można wykazać wpływ samych tylko składników mineralnych na rozwój rośliny, nie biorąc pod uwagę wpływu temperatury i oświetlenia, oczywiście zakładając, że też inne czynniki nie uległy zmianie w trakcie badań (np. stężenie dwutlenku węgla).
Następnym bardzo ważnym zagadnieniem jest liczba powtórzeń określonych doświadczeń oraz liczebność osobników w grupie. Praca wykonana na podstawie jednej serii doświadczeń i na pojedynczych osobnikach nie ma żadnej wartości. Uzyskane wyniki mogą być przypadkowe i na ich podstawie nie można wysuwać wiarygodnych wniosków. Im liczniejsze grupy doświadczalne i kontrolne i im więcej powtórzeń, tym praca ma większą wartość, a jej wyniki budzą zaufanie. Oczywiście czasami ze względu na trudności w zdobyciu odpowiedniej ilości materiału doświadczenia są wykonywane na małych grupach. W takich przypadkach należy szczególną uwagę zwrócić na jednorodność materiału w celu wyeliminowania różnic osobniczych. A więc należy wziąć do badań osobniki o tym samym wieku, jednakowej masie ciała, nie różniących się pod względem genetycznym itp. Jeśli chodzi o ilość powtórzeń, to często ze względu na długi okres trwania eksperymentów nie jesteśmy w stanie przeprowadzić ich kilkakrotnie. I na to jest sposób. Zakładamy jednocześnie kilka lub kilkanaście grup doświadczalnych i kontrolnych przeprowadzając jednakowe obserwacje równolegle we wszystkich grupach.
Oczywiście odmienny nieco jest styl pracy terenowej. Ale i tutaj pojedyncze obserwacje nie mają praktycznie żadnej wartości naukowej. Jeżeli dla przykładu prowadzimy badania stopnia zanieczyszczenia rzeki, to nie wystarczy jednorazowe pobranie próbek wody do analizy. Należy to zrobić wielokrotnie, a także w różnym okresie w ciągu dnia a nawet nocy oraz przy różnym poziomie wody w tej rzece.
Tak więc naczelną zasadą wszelkiego rodzaju badań i obserwacji biologicznych jest powtarzalność uzyskanych wyników. Dopiero po zgromadzeniu dużej ilości wyników można przystąpić do ich opracowania. Podczas trwania doświadczeń i obserwacji należy gromadzić niezbędną dokumentację.
Niezależnie jednak od tematyki, znacznie wyżej oceniane są prace o ściśle określonym i dość wąskim zakresie, w których autor od początku jasno formułuje zadanie badawcze i rozwiązuje je do końca, niż prace o charakterze ogólnym, opisowe i będące gromadzeniem danych.
Opracowanie wyników i przedstawienie pracy badawczej
Szczegółowe instrukcje co do formy przedstawiania wyników prac badawczych zostały już podane w poprzednich publikacjach (Cymborowski, 1996 a, b). Ponieważ ciągle występują pewne niejasności przedstawię te zasady jeszcze raz. Praca badawcza powinna być przygotowana w formie plakatu (patrz schemat) przedstawiającego w bardzo zwięzłej formie cele, założenia, otrzymane wyniki i wypływające z nich wnioski. Forma taka ma ułatwić uczestnikom rozmowę na temat pracy przed Komisją Oceniającą podczas zawodów. Zasadnicza część plakatu powinna składać się z sześciu osobnych, ponumerowanych kartek (najlepiej naklejonych na brystol) formatu A4, zawierających tekst i ilustracje oraz z części tytułowej o szerokości 63 cm i wysokości 20 cm (część tytułowa może być złożona z trzech części). Po rozłożeniu wszystkich części według przedstawionego schematu powstanie plakat o szerokości 63 cm i wysokości 80 cm. Każda kartka powinna być na odwrocie podpisana imieniem i nazwiskiem autora. Na plakacie nie powinno się stosować czcionek mniejszych niż 14 punktów (przy wydruku komputerowym). Tekst powinien być czytelny z odległości około 1 metra. Chodzi o to by mogło go czytać i dyskutować wyniki jednocześnie kilka osób. Pamiętać należy, że tekst zamieszczony na dobrym plakacie powinien być krótki, zwięzły i precyzyjny. Wysoko oceniane są także walory plastyczne plakatu, kolorowe ilustracje i wykresy.
Plakat powinien zawierać następujące części:
Część „tytułowa” zawierająca tytuł, ściśle odpowiadający tematyce pracy i napisany wielkimi literami, żeby go można przeczytać z dość dużej odległości, imię i nazwisko autora oraz klasę, imię i nazwisko opiekuna pracy a także nazwę szkoły.
Strona pierwsza powinna zawierać zwięzłe streszczenie wyników i głównych wniosków pracy a poniżej krótki wstęp, zawierający podstawowe założenia i jasne uzasadnienie celowości podjętych badań.
Strona druga powinna być poświęcona opisowi obiektów badawczych i zastosowanych metod pracy. W przypadku prac prowadzonych w terenie należy opisać zwięźle położenie terenu badań, daty pobrań materiału itp. Przy pracach laboratoryjnych należy podać charakterystykę i pochodzenie badanych organizmów. Należy opisać stosowane metody, w tym sposoby zbierania i opracowywania wyników (np. stosowane metody statystyczne) oraz wykorzystaną aparaturę. Cennym, oszczędzającym miejsce sposobem przedstawienia części metod lub ich uzupełnieniem może być graficzny schemat doświadczenia lub dokumentacja fotograficzna badanych obiektów. Jeżeli zastosowana metoda została już opublikowana, należy powołać się na odpowiednią pracę bez przedstawiania szczegółowego opisu. Na przykład barwienie preparatów przeprowadzono wg. metody Gomoriego (1956). Pracę te należy następnie zacytować w spisie piśmiennictwa.
Strony trzecia i czwarta poświęcone są przedstawieniu wyników. Należy na nich zamieścić zwięzły opis przebiegu badań oraz otrzymane wyniki, opracowane w możliwie najbardziej zwięzłej i przejrzystej formie np. jako wykresy, schematy. Jeżeli konieczne jest przedstawienie wyników w tabelach to nad każdą powinien być umieszczony jej tytuł, a pod każdą ilustracją jej objaśnienie. Tutaj należy zamieścić wyniki analizy statystycznej o ile takowa była przeprowadzana. Nie należy zamieszczać surowych danych ani szczegółowych obliczeń. Podawanie „surowych” wyników i pojedynczych obserwacji bardzo utrudnia, lub wręcz uniemożliwia, ich interpretację. W tabelach należy zamieszczać wyniki średnie, podając jednocześnie informacje o wahaniach osobniczych. W tym celu należy dokonać analizy statystycznej uzyskanych wyników, np. posługując się testem Studenta (Łomnicki, 1999). Pozwoli to na wykazanie, czy np. różnice między grupami kontrolnymi a doświadczalnymi są istotne statystycznie. Podstawowym błędem jest dublowanie wyników. Jeżeli zamieszczono je już raz w odpowiednio opracowanej tabeli, to nie należy ich ponownie przedstawiać na wykresach lub diagramach. Zaleca się ograniczenie do minimum prezentowania wyników w postaci tabel, które z reguły są trudne do objaśniania. Nie należy także załączać zbiorów, zielników itp. Podczas obrony zawodnik może posłużyć się dodatkową, nie zamieszczoną na plakacie dokumentacją (np. w postaci zbiorów, dziennika obserwacji itp.).
Na stronach piątej i szóstej należy umieścić dyskusję wyników i cytowane piśmiennictwo. Dyskusja ma stanowić rodzaj posumowania pracy zawierający interpretację uzyskanych wyników wraz z próbami wyjaśnienia przyczyn uzyskania takich a nie innych wyników w odniesieniu do danych z piśmiennictwa.
Zaproponowany na tym schemacie podział na poszczególne części jest tylko przykładem rozwiązaniem. Chodzi o to żeby na plakacie znalazły się wszystkie wymienione części i w takiej właśnie kolejności, ale to nie oznacza, że muszą się one zmieścić dokładnie na wymienionych stronach. Trzeba tak zagospodarować przeznaczoną na plakat przestrzeń by nie było niepotrzebnie wolnych miejsc. Ceniona jest także inwencja autora w jak najlepszym przedstawieniu wyników swojej pracy. Celem ułatwienia zawieszania plakatu dobrze jest połączyć poszczególne kartki taśmą klejącą w taki sposób ażeby można go było złożyć przed wysłaniem do formatu A4. Uczeń powinien zostawić sobie przynajmniej jeden egzemplarz plakatu, lub jego kopię, gdyż to się bardzo przydaje w różnych okolicznościach.
Prof. dr hab.Bronisław CYMBOROWSKI
1. Jeszcze O Pracach Badawczych
2.
3. Jak upewnić się, czy temat i zakres badań jest zgodny z wytycznymi oraz obowiązującym prawem?
4.
5. Wykonanie pracy badawczej, która jest zgodna z „Zasadami organizacji i przeprowadzania zawodów OB” jest warunkiem dopuszczenia do kolejnych etapów naszych zawodów. Poniższe zestawienie dotyczy najczęściej zadawanych pytań. W razie wątpliwości, temat pracy badawczej lub zakres doświadczeń należy skonsultować z KOOB lub KGOB przed rozpoczęciem doświadczeń.
6.
7. 1. Temat opisowy (np. fitosocjologia, ekologia, ochrona środowiska)
8.
9. a. Czy praca ma charakter czysto chemiczny, geologiczny (tzn. opisuje JEDYNIE właściwości fizyko-chemiczne wody, gleby, stan zanieczyszczeń powietrza, wody, gleby)? Jeśli Tak to należy uzupełnić o badania organizmów występujących w danym środowisku.
10. b. Czy w czasie przeprowadzania obserwacji może dojść do ingerencji w środowisko naturalne (płoszenie zwierząt, wydeptanie, zanieczyszczenie)? Jeśli TAK to należy zmienić zakres planowanych badań lub metody.
11. c. Czy zaobserwowano, opisano organizmy chronione? Jeśli TAK to należy upewnić się, że zakres obserwacji nie jest sprzeczny z obowiązującym prawem.
12. d. Czy zaobserwowano, opisano organizmy potencjalne chorobotwórcze (pasożytnicze) w stosunku do człowieka? Jeśli TAK to należy odnotować ich obecność, ale nie prowadzić dalszych doświadczeń, hodowli, gdyż mogą one stanowić zagrożenie zdrowia.
13. e. Czy zaobserwowano, opisano zwierzęta kręgowe? Jeśli TAK to należy prowadzić jedynie nieinwazyjne obserwacje, upewniając się o zgodności z obowiązującym prawem.
14.
15. 2. Temat doświadczalny (np. mikrobiologia, fizjologia roślin, zwierząt)
16.
17. a. Czy temat pracy jest medyczny (np. dietetyka, wady postawy, rehabilitacja, leczenie nowotworów, choroby zębów)? Jeśli TAK to należy zmienić temat.
18. b. Czy obiektem badań jest człowiek (także linie komórek ludzkich)? Jeśli TAK to należy zmienić temat i obiekt badawczy.
19. c. Czy praca ma charakter ankiety? Jeśli TAK to należy zmienić metodę badawczą.
20. d. Czy obiektem badań jest organizm chroniony (pochodzący ze środowiska naturalnego lub handlu) lub chorobotwórczy (pasożytniczy w stosunku do człowieka)? Jeśli TAK to należy zmienić obiekt badań.
21. e. Czy obiektem badań jest zwierzę kręgowe? Jeśli TAK to należy upewnić się, że zakres doświadczeń jest zgodny z obowiązującym prawem i obejmuje jedynie doświadczenia nieinwazyjne. ...
inz.germanista