Основы научных исследований

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины - ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рекомендуется для направления подготовки
110900 «Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»
Квалификация (степень) выпускника – бакалавр
1. Цель и задачи дисциплины
Цель дисциплины: формирование знаний и умений по методам
агрономических,
зоотехнических
и
биологических
исследований,
планированию, технике закладки и проведению экспериментов, по
статистической обработке и оценке результатов опытов, разработке научнообоснованных выводов и предложений производству.
Задачи дисциплины:
- изучить основные понятия, классификацию и сущность методов
исследования по агрономии и зоотехнии;
- овладеть знаниями и навыками
планирования экспериментов,
наблюдений и учета результатов в экспериментах по агрономии и
зоотехнии;
- овладеть техникой проведения зоотехнических экспериментов и
закладки опытов в агрономии (выбора, подготовки земельного участка;
организации полевых работ на опытном участке; отбора почвенных и
растительных образцов; оценки качества урожая), оформления научной
документации;
- изучить особенности применения статистических методов анализа
результатов экспериментов;
- овладеть навыками и знаниями по организации и проведению научнопроизводственных и производственных опытов.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Основы научных исследований » входит в базовую часть
профессионального цикла дисциплин.
Предшествующими дисциплинами, на которых непосредственно
базируется дисциплина «Основы научных исследований» являются:
математика,
информатика, физиология
и биохимия растений,
агрометеорология, Почвоведение с основами геологии, морфология и
физиология с.х. животных.
Курс является основополагающим для изучения следующих дисциплин:
земледелие с основами почвоведения и агрохимии, производство продукции
растениеводства, производство продукции животноводства, технология
хранения и переработки продукции растениеводства и животноводства.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- готовности к анализу и критическому осмыслению отечественной и
зарубежной научно-технической информации в области производства и
переработки сельскохозяйственной продукции;
- способности применять современные методы научных исследований в
области производства и переработки сельскохозяйственной продукции
согласно утвержденным программам;
- способности к лабораторному анализу образцов почв, растений, проб
животного происхождения и сельскохозяйственной продукции;
2
- способности к обобщению и статистической обработке результатов
опытов, формулированию выводов и предложений.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- основные методы агрономических и зоотехнических исследований;
этапы планирования эксперимента; правила составления программы
наблюдений и учетов; методику закладки и проведения опытов в
агрономии и зоотехнии, методику учета урожая сельскохозяйственных
культур в опыте, порядок ведения документации и отчетности;
- планирование объема выборки, эмпирические и теоретические
распределения, статистические методы проверки гипотез, сущность и
основы дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов и
их применение в агрономических и зоотехнических исследованиях;
применение ЭВМ в опытном деле.
Уметь:
- вычислять и использовать для анализа статистические показатели с
целью выбора лучших вариантов опыта;
- планировать основные элементы методики полевого опыта и методик
научно-хозяйственных опытов по зоотехнии;
- заложить и провести опыты по агрономии (вегетационный и полевой) и
зоотехнии;
- составить и обосновать программу и методику проведения наблюдений
и анализов в период эксперимента;
- определить
количественную зависимость между изучаемыми
признаками и составлять прогноз на использование агроприемов и
изучаемых технологий;
- составлять отчет о проведении научно-исследовательской работы;
- провести испытания новых агротехнических и зоотехнических приемов
и технологий в условиях производства.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Всего Семестр
Вид учебной работы
часов
4
Аудиторные занятия (всего)
54
54
в том числе:
Лекции
18
18
Практические занятия (ПЗ)
30
30
Семинары (С)
6
6
Самостоятельная работа (всего)
54
54
в том числе:
Расчетно-графические работы (планирование полевого
10
10
опыта)
Проработка и повторение лекционного материала.
14
14
Подготовка к практическим занятиям.
10
10
Выполнение индивидуальных заданий.
10
10
Подготовка к текущему контролю.
10
10
3
Вид промежуточной аттестации (зачет)
зачет
зачет
Общая трудоемкость
часы
108
108
зачетные единицы
3
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
Наименование
№
раздела
Содержание раздела
п./п
дисциплины
1.
Методы
История сельскохозяйственного опытного дела.
агрономически Сущность и принципы научного исследования;
хи
наблюдения и эксперимент.
зоотехнических Классификация
и
характеристика
методов
исследований агрономических
исследований:
лабораторный,
вегетационный, лизиметрический, вегетационнополевой и полевой опыты.
Особенности условий проведения полевого опыта;
закономерности территориальной изменчивости
плодородия
почвы;
разведывательные
(рекогносцировочные) и уравнительные посевы.
Требования к полевому опыту.
Понятие о методике полевого опыта и слагающих ее
элементах (варианты, повторность, повторение,
делянка, защитные полосы);
влияние основных
элементов методики полевого опыта на ошибку
эксперимента.
Методы размещения вариантов: систематические,
стандартные и рандомизированные.
Рандомизированные методы размещения вариантов
(полной
рандомизации,
рандомизированных
повторений,
латинский
квадрат,
латинский
прямоугольник,
расщепленных
делянок);
сравнительная эффективность методов размещения
вариантов в полевом опыте.
Сущность и принципы научного наблюдения,
производственного
эксперимента,
научнохозяйственного
опыта
и
физиологического
эксперимента.
Классификация
и
характеристика
методов
зоотехнических опытов: группы однояйцовых двоен,
групп-аналогов,
периодов, групп-периодов с
обратным замещением, латинского квадрата.
2.
Применение
Выборочный метод в агрономических исследованиях.
математической Статистические
характеристики
для
оценки
статистики
признаков при количественной и качественной
в
изменчивости.
агрономически Статистические методы проверки гипотез.
4
3
хи
Дисперсионный анализ, сущность и модели
зоотехнических дисперсионного анализа результатов вегетационных
исследованиях и полевых опытов.
Корреляционно-регрессионный
анализ
в
агрономических исследованиях.
Применение ЭВМ в опытном деле.
Биометрическая обработка результатов исследований
в зоотехнии.
Планирование, Общие
принципы
и
этапы
планирования
закладка
эксперимента.
и проведение Планирование основных элементов методики
опытов
полевого опыта; планирование схем однофакторных
и многофакторных опытов.
Планирование наблюдений и учетов в полевом
опыте.
Техника закладки и проведения вегетационных и
полевых опытов.
Полевые работы на опытном участке, требования к
полевым работам в опыте.
Методы учета урожая, особенности учета урожая
разных культур.
Документация и отчетность.
Особенности проведения опытов в производственных
условиях.
Особенности методики проведения опытов по
изучению орошения; водной и ветровой эрозии;
сенокосов и пастбищ; по сортоиспытанию.
Особенности разработки методики и программы
проведения опыта по кормлению и содержанию
животных.
5.2.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№№ разделов данной
дисциплины, необходимых
для изучения
№
Наименование обеспечиваемых
обеспечиваемых
п/п
(последующих) дисциплин
(последующих) дисциплин
1
2
3
1. Земледелие с основами почвоведения и
+
+
+
агрохимии
2. Производство
продукции
+
+
+
растениеводства
3. Производство
продукции
+
+
+
животноводства
4. Технология хранения и переработки
+
+
+
5
5.
продукции растениеводства
Технология хранения и переработки
продукции растениеводства
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела
Лек.
п/п
дисциплины
1. Методы агрономических и
6
зоотехнических исследований
2. Применение
математической
статистики в агрономических и
4
зоотехнических исследованиях
3. Планирование, закладка и
8
проведение опытов
Итого
18
+
+
+
ПЗ
С
СРС
Всего
10
2
18
36
12
2
18
34
8
2
18
36
30
6
54
108
6. Практические занятия и семинары
№
раздел
№
а
Наименование практических занятий и семинаров
п/п
дисци
плины
Выборочный метод в исследованиях. Основные
1.
1
показатели данных наблюдений.
Группировка и графическое представление данных
2.
1
исследований
Оценка соответствия между эмпирическими и
3.
1
теоретическими наблюдениями
Определение
характера
территориального
4.
1
варьирования
плодородия почв земельных
участков
Разработка схем опытов в агрономии и зоотехнии
5.
1
Методы (планы) размещения вариантов в опытах
(С)
Методы изучения питания сельскохозяйственных
6.
1
животных на различных уровнях: на интактных
животных, в острых опытах и in vitro.
Оценка двух вариантов при количественной и
7.
2
качественной изменчивости признаков.
Корреляционно-регрессионный
анализ
в
8.
2
агрономических и зоотехнических исследованиях
Корреляционно-регрессионный
анализ
в
9.
2
агрономических и зоотехнических исследованиях
(С)
6
Трудоем
кость,
часы
2
2
2
2
2
2
2
2
2
10.
2
11.
2
12.
2
13.
3
14.
3
15.
3
16.
3
17.
3
Всего:
Дисперсионный анализ данных вегетационного и
полевого
опытов с полной рандомизацией
вариантов.
Дисперсионный анализ данных полевого опыта по
модели организованных повторений
Дисперсионный анализ двухфакторного полевого
опыта по модели расщепленных делянок.
Планирование полевого опыта.
Планирование основных элементов полевого опыта.
Оценка эффективности методов размещения
вариантов
Разработка программы наблюдений и анализов в
полевом опыте.
Разбивка и проведение полевого и вегетационного
опытов
Разбивка и проведение полевого и вегетационного
опытов (С)
Разработка и организация зоотехнических опытов
7. Примерная
предусмотрено.
тематика
курсовых
проектов
(работ)
2
2
2
2
2
2
2
2
36
–
не
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Кирюшин Б.Д., Усманов Б.Д., Васильев И.П. Основы научных
исследований в агрономии. М.: КолосС, 2009. 398 с.
2. Глуховцев В.В., Кириченко В.Г., Зудилин С.Н. Практикум по основам
научных исследований в агрономии. М.: Колос, 2006. 240 с.
3. Викторов П.И., Менькин В.К. Методика и организация
зоотехнических опытов. - М.: Агропромиздат,1991. 112 с.
б) дополнительная литература:
1. Моисейченко В. Ф., Трифонова М. Ф., Заверюха А. X., Ещенко В. Е.
Основы научных исследований в агрономии. М.: Колос, 1996. 336 с.
2. Кирюшин Б.Д. Учебное пособие. Методика научной агрономии.
Часть 1, Введение в опытное дело и статистическую оценку. М.
МСХА, 2004, 167 с.
3. Кирюшин Б.Д. Учебное пособие. Методика научной агрономии. Часть
2, Постановка опытов и статистико-агрономическая оценка их
результатов. М. МСХА, 2005, 199 с.
4. Методы исследований питания сельскохозяйственных животных /
Под редакцией акад. РАСХН Б.Д. Кальницкого.- Боровск, 1998.- 405 с.
в) программное обеспечение
7
1. Усманов Р.Р. Методические указания по обработке данных
агрономических исследований с использованием статистического пакета
STATGRAPHICS Plus for Windows.
2. Пакеты прикладных программ по статистике: STRAZ, STATISTICA,
EXELL, STATGRAPHICS Plus for Windows.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.
Для нахождения информации, размещенной в Интернете, чаще всего
представленной в формате HTML помимо общепринятых «поисковиков»
Rambler,
Yandex, GOOGLE
можно рекомендовать специальные
информационно-поисковые системы:
GOOGLE Scholar – поисковая система по научной литературе,
ГЛОБОС – для прикладных научных исследований,
Science Tehnology – научная поисковая система,
AGRIS – международная информационная система по сельскому
хозяйству и смежным с ним отраслям,
AGRO-PROM.RU – информационный портал по сельскому хозяйству и
аграрной науке
Math Search – специальная поисковая система по статистической
обработке,
Базы данных:
Agro Web России – БД для сбора и представления информации по
сельскохозяйственным учреждениям и научным учреждениям аграрного
профиля,
БД AGRICOLA – международная база данных на сайте Центральной
научной сельскохозяйственной библиотеки РАСХН,
БД «AGROS» – крупнейшая документографическая база данных по
проблемам АПК, охватывает все научные публикации (книги, брошюры,
авторефераты, диссертации, труды сельскохозяйственных научных
учреждений)
«Агроакадемсеть» – базы данных РАСХН.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения лабораторного практикума необходимы: опытное поле,
лаборатория (класс), оснащенная приборами для отбора почвенных проб,
рамками и сачками для учета, соответственно сорняков и вредителей,
линейками (рулетками, шнурами) для морфометрических учетов, схемами
полевых опытов и компьютерами; тестами по контролю основных разделов
дисциплины,
компьютерными
программами
и
видеофильмами,
отражающими постановку и проведение опытов.
10. Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
Образовательные технологии
В процессе обучения необходимы новые образовательные технологии,
основанные на применении активных и интерактивных форм проведения
занятий.
8
Интерактивный режим работы при изучении дисциплины подразумевает
взаимодействие преподавателя и студента, при котором преподаватель на
каждое свое действие получает адекватный ответ со стороны обучаемого. В
основе активных методов лежит диалогическое общение, как между
преподавателем и студентами, так и между самими студентами.
Инновационные интерактивные образовательные технологии делятся на
неимитационные и имитационные.
Характерной чертой неимитационных занятий является отсутствие
модели изучаемого процесса или деятельности. Активизация обучения
осуществляется через установление прямых и обратных связей между
преподавателем и обучаемыми.
При
имитационных
методах
обучения
учебно-познавательная
деятельность построена на имитации профессиональной деятельности.
Имитационные методы делятся на игровые и неигровые. К игровым
относятся проведение деловых игр, игрового проектирования и т.п., а к
неигровым – анализ конкретных ситуаций, решение ситуационных задач и
другие.
Новые образовательные технологии могут быть использованы при
проведении лекций, практических
и семинарских занятий, при
самостоятельной работе студентов по курсу «Основы научных исследований
в агрономии».
Лекции.
В зависимости от темы изучаемой дисциплины и дидактических целей
могут быть использованы следующие неимитационные лекционные формы,
как проблемная лекция, лекция-визуализация, лекция-пресс-конференция,
лекция с заранее запланированными ошибками, лекция-беседа, мультимедиалекция.
Проблемная лекция начинается с вопросов, с постановки проблемы,
которую в ходе изложения материала необходимо решить.
Лекция – визуализация, мультимедиа лекции. Данные виды лекций
предполагают в процессе изложения материала использование принципа
наглядности. Эти виды лекций лучше всего использовать на этапе введения
студентов в новый раздел, тему.
Лекция с заранее запланированными ошибками. Лекция с
запланированными ошибками выполняет не только стимулирующую
функцию, но и контрольную.
Практические и семинарские занятия.
Анализ конкретных ситуаций – один из наиболее эффективных и
распространенных методов организации активной познавательной
деятельности обучающихся. Этот вид занятий может быть реализован при
изучении следующих тем: «Выбор и подготовка земельного участка для
проведения полевого опыта». «Корреляционно-регрессионный анализ в
агрономических исследованиях».
Разыгрывание ролей
– игровой метод активного обучения,
педагогическая суть деловой игры – активизировать мышление студентов,
9
повысить самостоятельность будущего специалиста. Деловая игра может
быть реализована на семинаре по теме «Разбивка и проведение полевого
опыта»
Игровое производственное проектирование – активный метод обучения,
характеризуется наличием исследовательской, методической проблемы или
задачи, которую сообщает обучаемым преподаватель. Этот метод обучения
может быть рекомендован при планировании основных элементов методики
полевого опыта и разработки программы наблюдений и анализов за почвой и
растениями в опыте.
Семинар-дискуссия (групповая дискуссия) образуется как процесс
диалогического общения участников, в ходе которого происходит
формирование практического опыта совместного участия в обсуждении и
разрешении теоретических и практических проблем. Данная форма занятий
рекомендуется на семинарских занятиях как способ закрепления знаний по
теме «Методы размещения вариантов в полевом опыте. Оценка
эффективности методов размещения вариантов».
Самостоятельная работа студентов.
Внеаудиторная самостоятельная работа студентов относится к
информационно-развивающим методам обучения, направленным на
первичное овладение знаниями.
Самостоятельная работа включает
воспроизводящие и творческие процессы в деятельности студента. В
зависимости от этого различают три уровня самостоятельной деятельности
студентов: репродуктивный (тренировочный), реконструктивный и
творческий (поисковый).
В процессе выполнения практических занятий по курсу «Основы научных
исследований в агрономии»
особенно эффективно организуется
репродуктивный уровень самостоятельной работы студентов. Он эффективен
в решении задач, заполнении компьютерных таблиц, схем размещения
вариантов опытов.
Реконструктивный уровень
самостоятельной
работы
студентов
осуществляется с помощью компьютерного моделирования.
Творческое начало реализуется прежде всего в подготовке дипломных
студенческих исследовательских работ или проектов и связано с научноисследовательской работой студентов.
Информационные технологии позволяют использовать в процессе
самостоятельной работы не только печатную продукцию учебного или
исследовательского характера, но и электронные издания, ресурсы сети
Интернет - электронные базы данных, каталоги и фонды библиотек, архивов
и т.д.
Для самостоятельной работы над лекционным материалом студенты
используют интерактивные компьютерные обучающие программы.
Применение тех или иных интерактивных методов не является
самоцелью, преподаватель дисциплины «Основы научных исследований по
агрономии» может использовать предложенные здесь технологии, а также
применить и другие в зависимости от цели занятия.
10
Примеры оценочных средств
промежуточной аттестации
для
текущего
контроля
и
Текущий контроль знаний в виде тестовых заданий после изучения каждого
раздела.
Примеры тестовых заданий:
1. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНАЯ ФОРМА ДЕЛЯНКИ ПРИ РАБОТЕ С
ПЕСТИЦИДАМИ
а. прямоугольная
б. удлиненная
в. квадратная*
г. неправильная
2 УКАЖИТЕ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ПУНКТ
ОПЫТА, ЧИСЛА ВАРИАНТОВ И ПОВТОРНОСТЬ
1
2
3
4
2
3
4
5
3
4
5
1
4
5
1
2
5
1
2
3
ДАННОГО
ПЛАНА
1. полная рандомизация, v=4, n=5
2. рандомизированный блок, v=5, n=4*
3. шахматный метод, v=5, n=4
4. латинский прямоугольник v=6, n=3
5. систематический блок сквозных делянок v=3, n=6
3. ПОВТОРЕНИЕ ЭТО а. число лет испытания агротехнических приемов.
б. число одноименных делянок каждого варианта.
в. часть площади опытного участка, включающего делянки с
полным набором вариантов схемы опыта. *
Промежуточный контроль в виде экзамена.
Примеры вопросов экзаменационных билетов:
1. Распределите варианты по группам, если в полевом опыте (l=5, n=3) на
основании дисперсионного анализа получены следующие результаты: S2
=2.5, xst = 40 ц/га, x2 = 42.3 ц/га, x3 = 37.5 ц/га, x4 = 44.1 ц/га, x5= 35.4 ц/га.
2. При изучении зависимости урожайности ячменя от пораженности ее
гельминстоспориозом по 15 парам наблюдений установлены следующие
статистические показатели: r = -0.78, byx = -0.15 ц/га. Опишите характер
связи между признаками.
3. На земельном участке с двухсторонним закономерным варьированием
плодородия почвы разместите 16 вариантов в 4-х кратной повторности.
4. Определить объем выборки с ошибкой в 3 г на 1% уровне значимости,
если на основании предварительного осмотра масса самого крупного клубня
составила 130 г, а масса самого мелкого клубня – 10 г.
Разработчики:
11
РГАУ – МСХА
имени К.А. Тимирязева
ГАУ – МСХА
имени К.А. Тимирязева
Эксперт:
Всероссийский научноисследовательский институт
агрохимии имени
Д.Н.Прянишникова
доцент кафедры
земледелия и методики
опытного дела
доцент кафедры кормления
сельскохозяйственных
животных
заведующий лабораторией
агрохимического обеспечения
координатного земледелия
12
Р.Р. Усманов
Н.П.Буряков
Р.А. Афанасьев