Методичні рекомендації учасникам конкурсу Intel Eco-Ukraine 2010

Наукове Дослідження та Науковий Процес
Дослідження - це процес, у якому людина відкриває нові знання про оточуючий світ. Конкурси Intel ISEF та Intel Eco-Ukraine базуються саме на дослідженнях. Учні розробляють науково-дослідницькі проекти, проводять експерименти, отримують дані, аналізують їх та розглядають можливі варіанти застосування винайденого проекту. Проекти, які є демонстраціями, інформаційними проектами, пояснювальними моделями або результатами дослідження літератури не відповідають вимогам конкурсу.
Правильно поставити питання - це, мабуть, найголовніша частина наукового дослідження, яка зазвичай супроводжується твердженням «якщо....тоді». Однією з кращих форм дослідження є розробка «контрольованих» експериментів. У цих експериментах учні, змінюючи тільки один параметр, можуть побачити як цей параметр впливає на весь експеримент та визначити його роль у цьому експерименті.
Вчені будь якого віку дуже часто використовують процес, що зветься «науковий метод».
Рекомендації, наведені нижче, допоможуть вам створити повноцінний науковий проект:
• Будьте зацікавленими, оберіть чітку тему, задайте питання; визначте або сформулюйте проблему. Дуже важливо, аби рішення цієї проблеми можна було отримати у процесі збирання та обробки інформації. Далі вже можна визначити декілька змінних та дослідити їх вплив на весь експеримент. Окрім усього, проблема не повинна бути такою, аби її рішення можна знайти в літературі.
• Перегляньте публіковані матеріали, які мають відношення до вашої проблеми. Це називається «попереднє оглядове дослідження».
• Оцініть можливі рішення вашої проблеми та обміркуйте чому на вашу думку це є рішенням (гіпотеза).
• Планування експерименту (методика проведення). Дуже важливо аби під час експерименту тільки одна змінна (обставина, що може впливати на результати експерименту) була змінена - саме це робить експеримент «контрольованим».
• Оспорюйте та перевіряйте свою гіпотезу під час проведення експерименту (збирання даних) та під час аналізу даних. Використовуйте діаграми та графіки - вони допоможуть побачити залежності серед отриманих даних.
• Зробіть висновки на основі результатів експерименту.
• Підготуйте доповідь та демонстрацію свого проекту.
• Розгляньте та перевірте свої переконання зі своїми ровесниками/досвідченими вченими.
• Нові питання можуть з'явитися упродовж дискусій.
• Це сприяє появі нових дослідницьких проектів адже поставлені нові питання - і увесь процес повторюється знову. Гіпотеза часто змінюється під час дослідження. Підтримка або заперечення вашої гіпотези є вторинним порівняно зі знаннями отриманими у процесі дослідження.

Ненаукові Дослідження
Науковий Метод придатний не для всіх галузей дослідження. Інженери, винахідники, математики, фізики-теоретики та програмісти мають іншу мету - саме тому вони працюють по-іншому. Процес, яким вони користуються задля того аби вирішити проблему або відповісти на питання різний, в залежності від галузі дослідження. Кожен з них використовує свої власні критерії та умови аби знайти необхідні рішення.

Інженерні проекти
«Науковці намагаються зрозуміти як працює природа, в той час коли інженери створюють речі яких не було досі». Інженерний проект повинен викладати інженерну мету, процес розробки та оцінку можливих покращень. Інженерні проекти можуть складатися з наступного:
1. Визначте потребу, або поставте питання «Як я можу покращити цю річ?»
2. Розробіть або модернізуйте принцип роботи нового винаходу.
3. Проведіть оглядове дослідження літератури аби визначити, що вже було зроблено або, які вироби вже існують, що задовольняють схожу потребу. Що робить ці вироби корисними, і які у них є недоліки?
4. Розробіть попередню конструкцію та поміркуйте, які матеріали потрібні для цього винаходу. Враховуйте вартість, можливість виробництва та вимоги користувача.
5. Побудуйте та випробуйте модель-прототип, враховуючи надійність, тривалість, можливість ремонту та обслуговування.
6. Перебудуйте та випробуйте знову, якщо необхідно. Виправте помилки.
7. Підготовте презентацію свого проекту.

Проекти у галузі комп'ютерних наук
Ці проекти зазвичай пов'язані зі створенням та написанням нових алгоритмів рішення проблем або модернізацією вже існуючих алгоритмів. Симуляції, комп'ютерні моделі або «віртуальна реальність» є іншими галузями для досліджень у цьому напрямку.

Математичні проекти
Проекти у цій галузі охоплюють докази, розв'язок рівнянь тощо. Математика це мова науки, яка використовується для пояснення вже існуючих явищ або для доказу нових понять та ідей.

Теоретичні проекти
Теоретичні проекти включають у собі розумові експерименти, розробку нових теорій та пояснень, формування понять або проектування математичних моделей.

Початок роботи
• Оберіть вашу тему: Це, мабуть, найважча частина. Зрозумійте що ви хочете вивчати або займатися. Ідеї повинні з'являтися від цікавих вам речей. Можливо, ваше хобі може привести вас до цікавої теми. Що є таке в світі про що ви б хотіли більше дізнатись? Найважливіше, оберіть таке питання або проблему, яке не є очевидними, та відповіді чи рішення можуть бути знайдені за допомогою наукового дослідження.
• Дослідіть вашу тему: Шукайте інформацію в бібліотеках та мережі Інтернет аби дізнатися більше про вашу тему. Завжди питайте «Чому?» або «Що трапиться, якщо..?» тощо. Шукайте непояснені та неочікувані результати. Крім цього, поговоріть із професіоналами у вашій галузі.
• Організуйтесь: Організуйте все що вивчили щодо вашої теми. На цьому етапі вам слід сфокусуватись на якійсь одній конкретній ідеї.
• Зробіть розклад: Обирайте тему, що не тільки вас цікавить, але й може бути досліджена за час, що ви маєте. Визначте «питання, що може бути піддане випробуванню». Розробіть часову шкалу аби використовувати ваш час максимально ефективно. Виділіть багато часу саме для експериментів та збирання інформації. Вам також буде необхідний час для написання роботи та підготовки презентації або демонстрації вашої роботи.
• Сплануйте свій експеримент: Ретельно поміркуйте над порядком роботи під час експерименту. Як тільки у вас з'явилась відповідь або рішення вашої проблеми, напишіть план дослідження. Цей план повинен пояснювати як саме ви будете проводити експерименти та з чого саме вони будуть складатись. Пам'ятайте, що ваш експеримент повинен бути «контрольованим». Таким, у якому тільки одна змінна (обставина що має вплив на експеримент) буде змінена за один раз. Після цього результати порівнюються із початковим станом експерименту. Таким чином ви отримаєте дослідження з обмеженою кількістю змінних, що може бути легко контрольоване. Також, під час роботи над експериментом звертайте увагу на числа аби вони були статистично правильними. Окрім всього, складіть список матеріалів, необхідних вам для проведення експериментів.
• Порадьтесь із вашим науковим керівником щодо вашого дослідження.
• Ведіть журнал досліджень: Під час експериментів занотовуйте всі вимірювання, розрахунки та обстеження. Не сподівайтесь на свою пам'ять. Крім всього, членам журі подобаються журнали досліджень! Використовуйте таблиці, діаграми, графіки тощо для запису кількісної інформації.
• Аналізуйте ваші результати: Після того, як ви завершили ваші експерименти, огляньте та упорядкуйте ваші знахідки. Використовуйте графіки для візуалізації ваших даних та визначте залежності серед них. Це допоможе знайти відповідь на ваше питання. Чи отримали ви передбачувані результати? Чому так або чому ні? Чи були ваші експерименти проведені однаково кожен час? Чи є якісь фактори, які ви не врахували або не спостерігали? Пам'ятайте, що розуміння помилок - це ключове вміння, яке науковці повинні розвивати в собі. В додаток до усього, те що якась змінна не призвела до очікуваних змін теж може бути цінною інформацією. Це настільки ж важливо, якщо б ця змінна призвела до якихось змін. Використання статистичного аналізу допоможе краще зрозуміти та пояснити значення цих змінних.
• Зробіть висновки: Чи побачили ви вплив змінних на експеримент? Які залежності ви бачите між змінними на графіках? Які з цих змінних важливі? Чи зібрали ви достатньо інформації та даних? Чи треба провести більше експериментів? Тримайте відкритим свій розум - ніколи не змінюйте свої результати якщо вони не підтримують вашої теорії. Якщо ваші результати суперечать гіпотезі це нормально, в деяких випадках навіть дуже добре! Спробуйте пояснити чому отримані результати не такі як очікувалось. Чи були якісь джерела помилок, які б могли змінити ці результати? Якщо були - знайдіть їх. Навіть, якщо ваші результати відрізняються ви все одно провели успішне дослідження адже ви шукали відповідь на задане питання за допомогою експериментів та спостерігань. Таким чином, здобуваються знання у світі науки. Поміркуйте над практичним застосуванням вашого дослідження. Як воно може допомогти сьогоденню? Наприкінці, розкажіть, як би ви покращили експерименти та що би ви зробили інакше.

Елементи успішного проекту

1) Проектна книга
Проектна книга це найцінніша частина вашої роботи. Охайні та детальні записи допоможуть зробити проект логічним та привабливим. Гарні записи показують ретельність та сумісність вашого проекту членам журі та допоможуть вам при написанні роботи. Також вам допоможуть таблиці з даними. Вони можуть бути трохи неохайними але переконайтесь аби кількісні дані були правильними, а їхні розмірності були включені в таблиці. Не забувайте датувати записи.

2) Наукова робота
Наукова робота повинна бути підготовлена та бути доступною так само як журнал проекту або будь-які потрібні форми та документи. Наукова робота допомагає організувати та упорядкувати як інформацію або дані, так і ваші думки. Гарна наукова робота складається з наступних частин.
• Титульна сторінка та Зміст: Титульна сторінка та Зміст допомагають читачеві швидко орієнтуватися у роботі.
• Вступ: Вступ готує підстави для вашої роботи. У вступ входить ваша мета, гіпотеза, проблема або інженерні цілі, пояснення того що вмотивовувало ваше дослідження і чого ви прагнете досягти.
• Матеріали та Методи: Опишіть в деталях вашу методику збирання даних або інформації, ваші спостереження, інструменти, обладнання тощо. Ваша робота повинна бути настільки докладною аби будь-хто міг повторити ваші експерименти користуючись тільки інформацією з вашої роботи. Помістіть у вашу роботу детальні фотографії або ескізи сконструйованих вами приладів або інструментів. У роботу включайте тільки те, що ви виконали протягом останніх 12 місяців.
• Результати: Результати містять в собі зібрані дані та їхній аналіз. Це можуть бути таблиці, діаграми, графіки, розрахунки тощо.
• Обговорення: У цьому є суть вашої роботи. Порівняйте отримані вами результати з теоретичними значеннями, опублікованою інформацією та/або очікуваними результатами. Не забувайте про обговорення можливих помилок. Чи відрізнялись результати повторюваних або схожих експериментів? Яким був вплив неконтрольованих факторів на результати? Що б ви зробили інакше, якщо довелось би повторювати весь проект? Які інші експерименти ще потрібно провести?
• Висновки: Стисло підсумуйте ваші результати. Визначте залежності між тестованими змінними. Не узагальнюйте, будьте конкретними у викладі. Ніколи не представляйте нічого нового, що ще досі не обговорювалось. Також зазначте практичне застосування вашого проекту.
• Список використаних джерел: Цей список мусить містити будь яку документацію/літературу що не є вашою (книжки, журнали, веб-сайти тощо). Не забувайте про правильний стиль посилання на джерела.

3) Тези
Після закінчення досліджень та експериментів вам потрібно написати тези вашої роботи. Обсяг тез не повинен перевищувати 2 сторінки (6000 друкованих символів) та містити а) мету експерименту, б) хід роботи, в) дані та висновки. Також у них може говоритися про можливі варіанти практичного застосування. У тезах увага повинна бути зосереджена на роботі виконаній цього року та у них не можна писати про а) досягнення, або б) роботу виконану не вами. Нижче ви побачите зразок правильно написаних тез.
Швидкість та напрямок вітру постійно змінюються, саме тому вітроенергетичні установки працюють не дуже ефективно. Саме тому, актуальною буде розробка надійного, довготривалого та у той час надійного датчика швидкості та напрямку вітру. Як показав попередній аналіз існуючі анемометри мають певні недоліки, такі як: складність та крихкість конструкції, висока вартість, повільна реакція, недостатня точність вимірювання, обмежений температурний режим роботи, вплив зовнішніх факторів (тиск та вологість середовища, густина повітря тощо). На основі аналізу цих та деяких інших недоліків була розроблена модель анемометра нової конструкції. У нового приладу дуже проста конструкція та зведена до мінімуму кількість рухомих частин. Це надає йому надійності у роботі, довготривалість та у той самий час низьку вартість. Анемометр нової конструкції може вимірювати як швидкість так і напрямок вітру. Головною перевагою є отримання цифрового сигналу як результату вимірювання - це у багато разів підвищує швидкість та точність роботи. Також він має малі мас-габаритні характеристики та у ньому відсутні крихкі частини або будь-які рідини. Принцип роботи цього приладу дуже простий. Парус, що нерухомо закріплений на головній осі реагує на зміну напрямку та швидкості вітру. На іншому кінці осі закріплене джерело світла під яким знаходиться матриця з фотоелементів. Довільний рух головної осі забезпечується еластичною прокладкою. Коли парус відхиляє головну ось, разом з нею змінюється положення світлового пучка відносно матриці з фотоелементів. Матриця визначає позицію пучка світла та надсилає сигнал для обробки спеціально створеною програмою. Запропонований прилад може бути застосований для вимірювання будь-яких потоків повітря або рідини, що підвищить ефективність вітроенергетичних установок, покращить навігацію тощо.

4) Демонстрація проекту
Ваша демонстрація повинна бути привабливою та інформативною. Зробіть так аби ваша робота була показана у простій та доступній формі для зацікавлених спостерігачів та членів журі. Вам треба заволікти увагу членів журі до вашого проекту та переконати їх у тому що ваше дослідження зроблено гарно і заслуговує на більшу увагу. Зазвичай стенди або постери складаються з трьох частин у формі трюмо та ставляться на стіл. Більшість членів журі мають змогу подивитись на ваш стенд ще до інтерв'ю. Пам'ятайте, що у вас не буде другого шансу зробити перше враження! Стенд повинен бути наступних розмірів:
• Висота - 120см
• Ширина - 120см (центральна частина 60см та дві бокові по 30см кожна)
та містити в собі такі розділи:
• Передумови та проблеми
• Мета проекту
• Гіпотеза
• Матеріали та методологія
• Хід роботи
• Результати
• Висновки
• Практичне застосування
• Абстракт та інша необхідна інформація.

Рекомендації щодо оформлення постера:
a) Гарна назва: Назва вашого постеру це той важливий елемент, що заволікає увагу спостерігачів. Гарна назва повинна просто та точно презентувати ваше дослідження та показувати у якій галузі воно велося. Прочитавши назву вашого постеру спостерігач повинен захотіти дізнатись більше про ваш проект.
b) Робіть фотографії: Багато досліджень містять елементи що не можуть бути безпечно презентовані на конкурсі, але є важливою частиною проекту. Ви можете зробити фотографії важливих частин/стадій експериментів для використання у постері. Але пам'ятайте - кожен малюнок або фотографія мусить мати підпис (посилання на ресурс звідки було їх взято або ким були зроблені фотографії).
c) Організуйтесь: Переконайтеся у тому що ваш постер побудований логічно, послідовно та зручно для перегляду. Структура мусить бути такою аби будь-хто (особливо члени журі) з першого погляду легко могли знайти назву, абстракт, гіпотезу, результати та висновки. Після того як ви все упорядкували уявіть, що ви бачите постер вперше. Підкресліть ваші результати таблицями, діаграмами або графіками - це зробить їх легшими для сприйняття порівняно зі звичайно записаними кількісними даними.
d) Заволікайте увагу: Зробіть так аби ваш постер відрізнявся від інших. Використовуйте лаконічні, кольорові заголовки, діаграми та графіки для демонстрації вашого проекту. Особливу увагу приділіть ілюстраціям, графікам, таблицям аби переконатися, що кожен з них має назву та пояснення про те що ілюструється. Зробіть так аби кожен зміг зрозуміти ілюстрації без додаткових пояснень.
Пам'ятайте: Члени журі будуть оцінювати ваше дослідження, а не постер. Тому не витрачайте на нього зайвий час або гроші. Ви оцінюєтесь за рівнем науковості, а не шоу!

Забороняється розміщувати на постері:

• Живі організми: рослини, хребетних та безхребетних тварин, у тому числі кров, тощо.
• Усі види хімічних речовин. Якщо ви використовуєте воду, то необхідно використовувати захисну посудину.
• Будь-які небезпечні прилади, речовини, рідини, у тому числі сухий лід, легкозаймисті матеріали.
• Гострі предмети (ножі, піпетки, скальпелі).
• Фотографії лабораторних процедур розтину тварин.

5) Суддівство
Члени журі звертають увагу на найретельніше продумані та сплановані дослідження. Вони оцінюють, наскільки важливим та актуальним є певне дослідження у своїй галузі, наскільки ретельно учень виконав роботу, як добре здійснені планування та проведення досліджень та експериментів.
Спочатку члени журі дізнаються про ваше дослідження з вашого постеру, абстракту та роботи, але саме інтерв'ю є остаточним етапом оцінювання вашого проекту. Члени журі звертають особливу позитивну увагу на тих учнів, які здатні вільно та впевнено обговорювати та пояснювати свою роботу, вести наукову бесіду. Журі не цікавлять завчені промови - вони просто хочуть обговорити з учасниками їхні дослідження, аби зрозуміти, що учні дійсно глибоко зрозуміли свою роботу і повністю володіють матеріалом. Дуже важливо правильно почати інтерв'ю. Привітайте членів журі та представтесь. Вам треба справити гарне перше враження. Охайна зовнішність, гарні манери, ентузіазм у тому що ви робите допоможуть вам вразити членів журі.
Члени журі часто задають запитання для того, щоб перевірити бачення та розуміння учнями своєї роботи: «Як вам прийшла на думку ця ідея?», «Яка ваша власна роль у цих дослідженнях?», «Що не вдалося зробити?», «Які у вас є плани на майбутнє щодо розвитку цього проекту?», «Чому ви навчились протягом роботи над цим проектом?», «Яке можливе використання вашого проекту на практиці?», «Кому може бути потрібен цей проект?». Пам'ятайте, що члени журі хочуть побачити чи знаєтесь ви у тих галузях науки, що пов'язані з вашою темою. Вони хочуть дізнатись чи правильно ви збирали та аналізували інформацію. Членів журі цікавить чи можете ви знайти можливі джерела помилок та які варіанти практичного застосування ви бачите для свого проекту. Зрештою, розслабтесь, посміхніться та насолоджуйтесь можливості покращити ваш проект та чомусь навчитися у журі.

Директор НЕНЦ
Директор конкурсу в Україні В.В.Вербицький

На попередню сторінку