Практична робота №7

Тема: ЗВЕДЕННЯ, ОБРОБКА І АНАЛІЗ ДАНИХ ДОСЛІДЖЕННЯ

Мета: Ознайомитися з методами зведення і обробки результатів дослідження. Навчитися проводити математичну обробку даних (розраховувати достовірність результатів досліду) та формулювати висновки. Оцінити стан обробки і аналізу даних дослідження у запропонованих викладачем учнівських науково-дослідницьких роботах.

ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ:

1. Записати у робочий зошит тему, мету, послідовність виконання роботи.

2. Опрацювати теоретичний матеріал згідно завдань для самопідготовки та основних теоретичних відомостей та методичних порад до даної роботи.

3. Отримати у викладача завдання для розрахунку достовірності результатів досліду.

4. Провести розрахунок коефіцієнту достовірності результатів досліду для одержаних даних.

5. Визначити достовірність результатів досліду (в %) (за таблицею 1).

6. Сформулювати висновки.

7. Ознайомитися і дати оцінку стану обробки і аналізу даних дослідження у запропонованих викладачем учнівських науково-дослідницьких роботах.

Основні теоретичні відомості та методичні поради

Зведення дослідних даних полягає у систематизації та встановленні якісних і кількісних залежностей між факторами, що досліджувались. Групування передбачає розподіл дослідних даних на основі певних показників на групи із однотипних або близьких за значенням елементів. Дослідні дані групують за однією (просте групування) або кількома (комбіноване групування) ознаками.

Одержані у процесі дослідження кількісні дані подають переважно трьома способами:

· перераховують у тексті роботи;

· подають у вигляді таблиць;

· подають у вигляді графічних зображень.

Результати розподілу даних досліджень зручно стисло та наочно подати за допомогою графічних методів. Графік – цифровий малюнок, який дозволяє представити суть явища, сприяє його аналізу та популяризації результатів.

Розподіл частот, як правило, зображають за допомогою полігона або гістограми. Полігон частот переважно використовується для графічного зображення дискретних рядів, гістограма – інтервальних.

Побудова графіка включає етапи: вибір шкали і побудову координатної сітки, відкладання числових значень на координатній сітці, послідовне з'єднання точок плавною лінією.

Будують графіки в прямокутній системі координат. Кожен ряд розподілу містить два елементи: на осі “Х” відкладають значення або порядок ознаки, на осі “У” – частоту.

Для зображення динаміки явищ, процесів, а також для порівняння ознак використовують діаграми. Діаграми можуть бути лінійні, стовпчикові (вертикальні, горизонтальні), стрічкові та секторні. Окрім площинних часто використовують об'ємні діаграми.

Для обробки результатів дослідження найчастіше використовують статистичні методи.

Методи обробки та аналізу результатів дослідження – це способи перетворення емпіричних даних, одержаних в ході дослідження, з метою їх змістовного аналізу, перевірки гіпотез та інтерпретації.

Дану групу методів можна розподілити на методи статистичного аналізу інформації (розрахунок розподілу ознак, середніх величин, кореляційний, регресивний, факторний, дисперсійний аналіз), а також методи моделювання та прогнозування.

Опрацювання цифрових результатів

У дослідній роботі для аналізу і узагальнення використовують цифрові дані (наприклад, дані про врожайність, висоту рослин, вагу початку кукурудзи або коренеплоду буряків тощо), які є, як правило, середніми з кількох зважувань або вимірювань.

Якщо середня цифра мало відхиляється від окремих цифр, з яких вона виведена, її можна вважати достовірною. А коли середня складена з цифр, які дуже різняться між собою, то вона не відбиває окремих варіантів, тобто вона не достовірна (середню величину, як правило, позначають літерою М).

Наприклад: у двох дослідах з кукурудзою на невеликих ділянках з одного й того самого варіанта, що має чотири повторності, зібрали однакові середні врожаї сухого зерна — 276,5 кг (М); М₁ = (285 + 276 + 277 + 268): 4 = 276,5 (кг), М₂ = (300 + 280 + 200 + 326): 4 = 276,5 (кг).

Перша середня (М₁) достовірніша від другої (М₂),бо повторності, які становлять М₁,мають невелику різницю між собою (17 кг або ж 6% від середньої), а для М₂ ця різниця— 126 кг (45,5% від середньої).

Щоб встановити ступінь достовірності середнього арифметичного (М) і так званої точності досліду (Р),проводять спеціальне математичне опрацювання даних, добутих у 7 дослідах. Нижче подано таке опрацювання у спрощеній формі.

1. Аналіз середнього арифметичного (М) даних урожаю, зібраного з 3—4 повторностей польового досліду.

Робимо математичний аналіз цифр, наведених у прикладі.

Ступінь достовірності М можна виразити обчисленням помилки цього середнього арифметичного, яку прийнято позначати формулою І:

, (І)

де m помилка середнього арифметичного; а — відхилення кожної повторності з яких обчислювалося середнє арифметичне, від середнього (М), ∑а² — сума квадратів цих відхилень; п — кількість повторностей; т виражається у тих самих показниках, що й середнє арифметичне М (кг, г, см і т. д.).

Аналіз формули І показує, що помилка середнього арифметичного т тим менша, чим більше повторностей. Ось чому в кожній дослідній роботі, у дослідженні необхідно мати більшу кількість зважувань, вимірювань і т. д. Від цього дослід буде точнішим, а середня цифра (М) — достовірнішою.

Повернемось до аналізу двох середньоарифметичних М₁ і М₂ з нашого прикладу. Для М₁ його помилка дорівнюватиме: т₁ =± = ±3,5 кг; для М_г: т₂ =± = ±27,2 кг;

т показує відхилення середнього арифметичного в той або інший бік. Тому в першому випадку М₁ з більшою достовірністю відбиває своє середнє положення, ніж у другому.

Записують середнє арифметичне під час його опрацювання так: М ± т. Наприклад, для першого випадку це 276,5 ± 3,5 кг, для другого — 276,5 ± 27,2 кг.

У розрахунковій практиці взагалі найчастіше користуються відсотковим (відносним) вираженням. Можна визначити у відносних величинах, тобто в відсотках (процентах), і помилку досліду (формула II):

Р = ± ∙100 (%) (ІІ).

Р %—точність досліду. Дослід вважають точним, таким, що дає змогу робити достовірні висновки і узагальнення, якщо Р буде не більше 5%. При більшій величині Р дослід, як правило, бракують.

У нашому прикладі Р₁ для першого випадку (М₁) дорівнює ± 1,3%; а Р₂ для М₂— ± 9,9%.

Таким чином, другий варіант повинен бути забракований, тобто дослід не вдався. Причини невдачі можуть бути різні: не вирівняна дослідна ділянка, неправильно відібрали проби для вимірювань, тобто проби можуть мати великі відхилення між собою і не відбивати типове для даного досліду, можлива неакуратність у роботі, вимірюванні і ін.

Якщо порівняти формули І і II, то можна зробити висновок: т тим менше, чим більше повторностей (п), а звідси, чим більше повторностей, тим менше у відсотках Р, тобто, чим більше повторностей, тим вища точність досліду, до чого й треба прагнути.

У кожному досліді або дослідженні є контрольний варіант, з яким порівнюють досліджувані варіанти. Звичайно у дослідній роботі результати окремих варіантів різняться між собою, особливо порівняно з контролем. Прийнято підтверджувати цю різницю математично, для чого встановлюють так званий коефіцієнт достовірності, який позначають буквою К.

З коефіцієнта достовірності можна зробити висновок, чи справді середні показники різняться між собою, чи така різниця є помилковою, недостовірною.

Коефіцієнт достовірності обчислюють за формулою III:

К= , (ІІІ)

де М_к-М_х —різниця між середніми арифметичнимими контрольного і досліджуваного варіантів; m²_к — квадрат помилки середнього арифметичного контролю; m²_х — квадрат помилки середнього арифметичного випробовуваного варіанта.

У цілому показує помилку різниці між М_к і М_х.

Треба нагадати, що різниця між середніми М від'ємного знака не матиме.

Установлено, що різниця у показниках досліду (наприклад, в даних урожаю) буде доведеною і прийнятною для висновків, якщо коефіцієнт буде більший за 1,5 або 2 (див. табл. 1).

Таблиця 1.

Достовірність результатів досліду (в %) при різному коефіцієнті достовірності (К)

К	0,5	0,8	1,0	1,5	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0
	38,3	58,0	68,3	86,6	95,5	96,0	97,2	97,9	98,4	98,8	99,1	99,3	99,5	99,6	99,7

Дані таблиці треба розуміти так: Наприклад, К = 1,0. Це означає, що із 100 порівнянь двох величин (М_к ± т_к і М_х ± т_х) 68,3 показують різницю між ними, а в 31,7 випадках ця різниця не виявиться; при К= 2,5 різниця виявиться в 98,8 випадках із 100. Таким чином, при К= 2,5 дослід достовірніший, ніж при К =1,0.

При високій точності проведення досліду К може доходити до 10 і вище.

Якщо дослід проводять учні шкільної виробничої бригади на великій площі в колгоспі або радгоспі без повторностей, достовірність різниці в урожаях визначають за спрощеною формулою:

С = ∙ 100 (%), (ІУ)

де С - достовірність знайденої різниці (те саме, що й К у формулі III), М_Х = урожай досліджуваного варіанта, М_К = урожай з контрольного варіанта.

При С = 5—10% різниця досить достовірна; а коли ця величина менша за 5%, то різниця недостовірна; при С більше 10% — різниця має високу достовірність.

Ми розглянули характеристику основних показників, які потрібні для визначення точності проведення досліду і математичного аналізу середнього арифметичного при різних вимірах.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ І КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ:

1. Сутність і способи групування даних.

2. Правила складання і виконання таблиць.

3. Діаграми.

4. Графіки.

5. Правила визначення точності проведення досліду і математичного аналізу середнього арифметичного.

6. Зміст висновку.

РЕКОМЕНДОВАНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ДЖЕРЕЛА

Голобородько В. В. Наукова робота учнів / В. В. Голобородько. Програма організації науково-дослідницької діяльності учнів / В. М. Гнєдашев. – Х.: Видав група «Основа», 2005. – 208 с.

Гузяр З.І. Організація дослідницької роботи на шкільній ділянці / З.І. Гузяр // В кн. "Викладання біології в школі, вип. 3.- К.: 1968.- С. 63-66.

Дослідницька робота школярів з біології / Навчально-методичний посібник. - За заг.ред.к.б.н. С. М. Панченка, Л. В.Тихенко - Университетская книга, 2008. - 368 с.

Крушельницька О.В. Методологія та організація наукових досліджень: Навч. посібник / О.В. Крушельницька. - К.: Кондор, 2003. - 192 с.

МАН: підготовка науково-дослідницьких проектів: методичний матеріал / Упоряд. М. Голубченко. – К.: Ред. загальнопед. газет, 2005. – 128 с.

Наукові дослідження школярів / [Микитюк О.М., Соловйова В.О., Васильєва С.О.]; під ред. І.Ф.Прокопенка. – Х.: «Скорпіон», ХДПУ ім. Г.С.Сковороди, 2003. – 80с.

Пінчук Микола. Методичні основи виконання та оформлення дослідницьких робіт із рослинництва на навчально-дослідних земельних ділянках / М. Пінчук, А. Діденко // Рідна школа. -2006. - №8. – С. 43-45.

П'ятницька-Познякова І.С. Основи наукових досліджень у вищій школі: навчальний посібник / І.С. П'ятницька-Позднякова. - К., 2003. - 116 с.

Сидоренко В.К. Основи наукових досліджень. / Навчальний посібник для вищих педагогічних закладів освіти./ В. К., Сидоренко, П. В. Дмитренко. – К.: РННЦ “ДІНІТ”, 2000. – 259 с.

Туранов Ю.О. Науково-дослідна робота в закладах освіти: Метод. посібник / Ю. О. Туранов, В. І. Уруський. – Тернопіль: Астон, 2005. – 138 с.

Шейко В. М. Організація та методика науково-дослідницької діяльності: Підруч. / В. М. Шейко, Н. М. Кушнаренко. - К.: Знання - Прес, 2003. - 295 с.

Шейко В.М. Організація та методика науково-дослідницької діяльності: Підручник. / В. М. Шейко, Н. М. Кушнаренко. - 4-те вид, випр. і доп. - К.: Знання, 2004. - 307 с.

Дата добавления: 2015-08-17