Організація польового досліду

Від якості планування досліджень залежать достовірність, точність та ефективність експерименту. На сучасному етапі досліджень для планування досліду застосовують методи математичної статистики з широким використанням комп’ютерної техніки.

Під організацією польового досліду розуміють:

1) планування дослідження;

2) вибір, підготовку і вивчення земельної ділянки;

3) розробку методики досліду.

Планування наукових досліджень

Головним завданням планування є розробка програми досліджень.

Наукове дослідження складається з таких діалектично пов’язаних складових: планування експерименту, проведення польових дослідів і виконання комплексу обліків і спостережень, аналізу й узагальнення отриманих даних.

Найбільш відповідальною частиною є планування експерименту. Воно передбачає:

- визначення завдання та об’єкта досліджень;

- розробку схеми експерименту;

- вибір земельної ділянки;

- визначення оптимальної структури експерименту.

Включаючи джерела фінансування і етапи виконання робіт, ці положення входять до програми досліджень.

При плануванні досліджень треба враховувати про такі особливості, що постійно супроводжують науковця:

- багатогранність завдань, що треба вирішити;

- наявність багатьох невідомих факторів, які треба передбачити;

- необхідність поєднання дисципліни праці та створення умов для розвитку ініціативи і проявлення суб’єктивізму для кожного члена наукового колективу.

Щоб менше було похибок при плануванні, краще об’єднати зусилля всіх наукових кадрів на вирішення найважливіших теоретичних і практичних завдань, що поставлені в масштабі країни й окремих галузей.

В Україні діє й така структура управління наукою: національна академія наук (НАН), галузеві академії наук (наприклад, УААН), галузеві Інститути та вищі навчальні заклади, дослідні станції. У кожній із цих установ успішно діють наукові школи, окремі організатори науки, які координують дії науковців у певних галузях.

Щоб показати масштабність, тривалість турбот і загальнодержавну необхідність вирішення глобальних проблем, досить назвати декілька напрямів досліджень, що турбують науковців як України, так і світу:

- енергетика та промислова сировина;

- створення і подальше удосконалення ЕОМ та систем АСУ;

- глибоке пізнання природи біологічних процесів (біоніка, біотехнологія, нові сполуки і матеріали тощо).

До виконання останнього завдання причетний і Інститут цукрових буряків УААН, який, у свою чергу, є координаційним центром УААН з питань селекції і технології вирощування культури.

Програма досліджень Інституту містить завдання та довготривалі й короткі перспективи, загальноінститутські та окремі теми, теми співвиконавців інших наукових підрозділів тощо.

Етапи планування дослідження.Вибір області сфери дослідження найбільш відповідальний момент дослідження, залежить від ряду чинників, зокрема досвіду дослідника, актуальності, новизни, перспективності, професійних інтересів, складу мислення тощо. Треба пам’ятати, що проблема – це категорія, яка означає щось недосліджене в науці, це те, що треба дослідити, відкрити, довести. Будь яке наукове дослідження носить суто індивідуальний характер, але існують деякі загальні методологічні підходи до його проведення.

Дослідження, як правило, включає такі основні етапи:

§ вибір проблеми та теми дослідження;

§ визначення об’єкта, предмета, мети і постановки задач;

§ розробку гіпотези дослідження;

§ вибір методів, розробку методики дослідження;

§ перевірку гіпотези;

§ безпосереднє дослідження;

§ формулювання попередніх висновків, їх апробацію та уточнення;

§ обґрунтування заключних висновків та формулювання практичних рекомендацій;

§ перевірка та втілення одержаних результатів у практичну діяльність;

оформлення виконаної роботи.

Об’єкт – сукупність зв’язків, відносин, якостей, яка й служить джерелом необхідної для дослідника інформації.

Предмет дослідження конкретизує межі об’єкта, вказуючи на те, що саме якраз і буде досліджуватися.

Із предмета дослідження випливає його мета і завдання. Мета формулюється стисло, точно конкретизуючи те, що буде досліджуватися. Розвивається і конкретизується мета в задачах дослідження.

Перша задача пов’язана з виявом, уточненням, методологічним обґрунтуванням природи і структури об’єкта, який вивчається.

Друга задача пов’язана з аналізом реального стану предмету дослідження, динаміки, внутрішніх протиріч тощо.

Третя задача пов’язана з моделюванням задачі, її дослідно-експериментальною перевіркою.

Четверта задача пов’язана з виявленням шляхів і засобів підвищення ефективності досліджуваного явища або процесу, тобто з практичними аспектами роботи, з пропонуванням деяких заходів щодо покращення стану досліджуваної проблеми.

Розробити методику дослідження, значить запропонувати сукупність прийомів, способів дослідження, порядок їх застосування та інтерпретації за їх допомогою одержаних результатів.

Методика представляє собою модель дослідження, розгорнута в часі. На основі цього треба скласти програму дослідження. В ній чітко окреслити:

- що досліджується;

- за якими показниками;

- які критерії дослідження;

- порядок використання тих чи інших методів тощо.

Вдало розроблена методика організує дослідження, забезпечує одержання необхідних фактичних матеріалів, на основі яких будуть зроблені висновки.

Висновки дослідження мають бути:

1. усестороннє аргументованими, які узагальнюють основні досягнення;

2. витікати з накопиченого матеріалу;

3. бути науково послідовними.

При оформленні результатів дослідження треба дотримуватися наступних правил. Назви і зміст розділів і підрозділів повинні відповідати темі дослідження, не виходячи за їх межі. Зміст розділів повинен вичерпувати тему, а підрозділів – розділ у цілому. Треба обмірковувати план, провідні ідеї кожного розділу і підрозділу на основі вивчених матеріалів. Вивчаючи літературні джерела, одночасно треба складати бібліографію (довідковий апарат і список літератури). Стиль викладення повинен поєднувати в собі наукову строгість і діловитість, доступність викладення та виразність. Перед заключним оформленням чистового варіанту провести апробацію роботи, одержати рецензії, провести обговорення. Після цього вилучити недоліки і закінчити оформлення роботи.

Під методикою дослідної роботи розуміють сукупність способів правильного і цілеспрямованого здійснення окремих її етапів. Від того як правильно визначені мета і завдання дослідження, наскільки правильно розроблені схеми, методика і умови проведення майбутніх дослідів, залежить успіх всієї подальшої роботи. Тому, перш ніж починати дослідження необхідно їх ретельно планувати.

Успіх дослідної роботи залежить головним чином від правильного вибору теми дослідження. Питань, якими може займатися дослідник, дуже багато, важливо вміти виділити найбільш перспективні із них. Похибки, що допускаються при плануванні, в майбутньому майже не можна виправити ні досконалими методами досліджень, ні сучасними методами статистичного аналізу.

Під час вибору теми чітко формується мета досліджень, будується логічна модель явища, що вивчається, вибирається стратегія, яка обумовлює методи й методики досліджень.

Головна особливість науки полягає в тому, що при вирішенні наукових завдань виникає значно більше питань, ніж при цьому вирішується.

Проблему не можна вважати визначеною, якщо при цьому не вказані умови вирішення або підходу до неї. Отже, треба визначити тип проблеми (теоретична вона чи практична), метод (або методи) досліджень, масштаби точності вимірювань та оцінок.

Успіх вирішення проблеми залежить від того, чи містить вона те питання, на яке природа готова дати відповідь.

У визначенні проблеми, теми, назви досліду важлива роль належить науковій школі, що панує в науковому колективі, провідним вченим, методичним та вченим радам наукових установ.

Тема для наукового дослідження може бути отримана в результаті перевірки якого-небудь раніше вивченого дослідження, але на новому матеріалі з використанням нових методів дослідження чи на основі ретельного вивчення раніше проведених робіт.

Ці теми дослідження можливо і не будуть оригінальними, однак, включаючись в їх розробку можна навчитися правильному дослідженню, вмінню самостійно складати схему, методику, закладати і проводити досліди, знаходити оригінальне вирішення проблеми.

Тема повинна бути визначена, чітко відмежована, а не розпливчаста. Часто через відсутність матеріальної бази (машини, прилади, обладнання) навіть добре сформовані питання не можуть бути досліджені.

Наступним підготовчим етапом підготовчого періоду є вивчення літератури по даному питанню і створення робочої гіпотези. Досліди ніколи не можна закладати поки не проведено повне вивчення попередніх досліджень. Один тільки критичний аналіз літературного матеріалу може іноді дати часткове чи повне вирішення питань.

Вивчення сучасного стану досліджуваної проблеми. Що ж потрібно знати, щоб побачити проблему, знайти шлях до її вирішення і, на кінець, успішно її вирішити?

Отже, на першому рівні стоїть рівень освіти дослідника… Тільки опанувавши закони розвитку природи, набувши знання з різних галузей науки й культури можна вважати себе підготовленим до вирішення більш важливих завдань – постановки власних дослідів. Тобто власний досвід збагачується тільки за рахунок власного досліду!

Людина, що віддає себе науці, в майбутньому стає генієм, йому по таланило збагнути парадокс – істину, що виглядає неможливою лише на перший погляд. І самому генію повинен трапитися випадок, щоб зробити дійсне відкриття в науці!

Які ж джерела треба використовувати, щоб вивчити сучасний стан досліджуваної проблеми? в першу чергу, це монографії, наукові статті, звіти, дисертації тощо. Важливими джерелами є реферативні журнали, центри науково-технічної інформації. В сучасних умовах на перші позиції виходять мережі Інтернету. Дуже корисно ознайомитися із реферативним журналом у певному напрямку знань, а також із списком літературних джерел, які містяться у кінці наукової роботи. Переходячи із одної роботи до другої, від одного списку до іншого, вдається досить повно виявити дослідження з даного питання. Часто в непомітному скромному дослідженні, в короткій статті зустрічається більше правильних положень і оригінальних думок, ніж у складних дослідженнях і товстих книгах.

На підставі вивчення наукових джерел складається облікова картка, яка містить:

1. прізвище автора ( авторів) джерела,

2. назву джерела,

3. місто друкування,

4. назву видавництва,

5. сторінки (С. 12-15 – усередині книги, 75 с. – загальний обсяг книги),

6. короткий зміст джерела.

Облікові картки або конспекти використовують для написання огляду літератури. Основні завдання огляду літератури такі: показати протилежні позиції у поглядах на проблему; з’ясувати, як впливають певні умови на отримані результати, в чому річ протиріч. Завершується огляд визначенням мети і завдань майбутні досліджень.

Сучасний фахівець на пошук нової інформації повинен витрачати 25-30% щоденного робочого часу. Результатом аналізу сучасного стану досліджуваної проблеми є висунення робочої гіпотези або конкуруючих гіпотез та розробка схеми і методики експерименту.

Робоча гіпотеза – це наукове припущення відносно нових предметів, явищ, на основі якого пояснюють очікувані у досліді результати. Вона будується на основі раніше всіх встановлених закономірностей вивченого явища і тих нових ідей, які вносить дослідник у дану проблему. При побудові робочої гіпотези не потрібно боятися новизни, оригінальності ідей, потрібно досліджувати новими шляхами.

У дослідника, гіпотеза, навіть неправильна приносить свою долю користі: у випадку її відкинення, залишається одним можливим поясненням менша кількість пояснень, звужується круг, який приближає нас до єдиного центру – до істини. В цьому заслуга всякої гіпотези, в цьому її виправдання.

Вся історія розвитку науки – це історія формування все нових і нових гіпотез, відкидання не вірного в них і приближення до все більш правильному пізнанню дійсності шляхом перетворення гіпотезу теорії.

Заключним етапом підготовчого періоду дослідної роботи є розробка програми, в якій відмічають способи перевірки робочої гіпотези. Програма дослідження являє собою проект дослідження, в якому вказуються точні межі дослідної роботи, схеми дослідів, описують супутні умови проведення дослідів і спостережень, приводять методику і основні елементи техніки експерименту.

Передбачити всі деталі майбутнього дослідження не так просто, ому в процесі роботи програму зазвичай доповнюють і змінюють. Особливе значення при складанні програми слід звернути на вибір методики дослідження. Необхідно вказати: 1) методи дослідження (спостереження, вегетаційні досліди, польові досліди тощо), кількість спостережень, дослідів і мотиви їх вибору; 2) фактор часу, тобто кількість часу, якого необхідно для проведення спостережень і обліків; 3) методи статистичного аналізу експериментального матеріалу.

Важливим питанням на даному етапі є складання схеми майбутніх дослідів. Кожна реальна схема виникає в результаті творчої роботи дослідника і служить втіленням його наукового кругозору і знання потреб с/г, його здатність до наукового вирішення поставлених питань. При побудові схем однофакторних дослідів з кількома градаціями вивченого фактору, наприклад, вивчення норм і строків посіву, доз добрив, чи глибини обробітку ґрунту, зазвичай не виникає питань. Необхідно так скласти схему, щоб вона дозволяла отримати криву урожаїв при різних градаціях фактора, який вивчають. Практично не потрібна наявність в досліді великої кількості варіантів з різними градаціями; інтервали між нормами висіву, дозами добрив чи глибиною обробітку ґрунту повинні бути досить великими, щоб різниця в урожаях перевищувала похибку досліду. Тому зазвичай буває досить мати в таких дослідах 4-6 градацій.

Однак частіше за все в польовому досліді одночасно вивчають два фактори чи більше. Наприклад, дія добрив (перший фактор), обробіток ґрунту (другий фактор) і поливу (третій фактор) чи сортів, попередників чи гербіцидів. У подібних випадках найбільш правильною побудовою схеми багатофакторного досліду буде така, яка включає всі можливі варіанти факторів, які вивчаються. Схеми, побудовані таким чином, називаються факторіальним чи ортогональними.

Наприклад, при вивченні двох видів добрив (азотних і фосфорних) схема факторіального досліду може бути наступною:

1) 0; 2) N; 3) P; 4) NP.

Такий факторіальний дослід, позначається 2×2 чи 2². Якщо у такий дослід ми включаємо третій фактор , наприклад, калій і також у двох градаціях, то отримаємо схему 2×2×2, чи 2³. у цьому досліді буде вже 8 варіантів:

1) 0; 2) N; 3) P; 4) К;

5) NP; 6) NК; 7) РК; 8) NРК.

Факторіальна побудова схеми досліду дає відомості не тільки відносно кожного виду добрива, але і їх взаємозв’язку при сумісному внесенні. Повна схема дає можливість отримати максимум того, що може дати дослід. Намагання скоротити схему досліду шляхом виключення практично нецікавих варіантів веде до втрати значної частини інформації, яка дуже необхідна для розуміння результатів досліджень і суперечить сучасній теорії багатофакторного досліду, який вимагає включення всіх можливих випадків.

Схема 2³ по використанню обробітку ґрунту, гербіцидів і добрив:

1) звичайний обробіток ґрунту без добрив і гербіцидів;

2) звичайний обробіток + добрива;

3) звичайний обробіток + гербіцид;

4) звичайний обробіток + добриво + гербіцид;

5) новий обробіток, без добрив і гербіцидів;

6) новий обробіток + добрива;

7) новий обробіток + гербіцид;

8) новий обробіток + добрива + гербіцид.

Згідно даного принципу може бути побудована схема інших багатофакторних дослідів.

Застосування повних факторіальних схем дуже корисне і незамінне при виясненні взаємодії різних факторів, наприклад, органічних і мінеральних добрив, добрив і обробітку, вапнування, добрив і сівозміни тощо.

Схема факторіального досліду володіє рядом важливих переваг перед звичайним класичним методом, серед яких слід відмітити:

1. дослідні дані показують вплив кожного фактору в різних умовах, які створюються зміною інших факторів.

2. Дослідження самих різних співставлень факторів дозволяє отримати більш надійні основи для практичних рекомендацій, які залишаються придатними при зміні умов.

3. При незалежній дії факторів один багатофакторний дослід дає стільки ж інформації про кожен з них, скільки можна було б отримати, якби весь дослід був посвячений дослідженню тільки одного фактору. Якщо фактори взаємодіють, то ми можемо отримати велику кількість додаткової інформації про природу їх взаємозв’язку і зрозуміло пояснити складну картину, яка виникла при такій взаємодії.

Вагомим недоліком такої схеми, особливо при вивченні більше ніж трьох факторів, може бути її громісткість, однак переваги настільки великі, що до скорочувати схему слід лише у випадку, якщо існують великі перешкоди до її втілення.

При заключному оформленні схеми одно- і багатофакторного польового досліду обмежуються обговоренням наступних основних положень:

1. які нові дані намагаються отримати в результаті проведення досліду (робоча гіпотеза);

2. чи дотримується в схемі принцип єдиної логічної різниці і принцип факторіальності;

3. чи правильно вибраний контрольний варіант, дослідна рослина чи група рослин, супутні умови експерименту (фон) і методи її реалізації в природі (вегетаційний, лабораторно-польовий дослід тощо);

4. чи достатньо запланована точність досліду для оцінки точності досліду і чи відповідає метод статистичного аналізу експериментальних даних структурі, схемі і умовам проведення досліду.

Планування експерименту завершується складанням робочого плану досліджень, в якому остаточно повно, але максимально лаконічно викладаються всі етапи дослідної роботи, витрати часу і засобів досягнення основної мети дослідження.