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;
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.