Практико-ориентированный подход к реализации программ естественно-научной направленности в «Проектной биомастерской»

Автор: Захарова Оксана Николаевна

Организация: ГАНОУ «РЦПД»

Населенный пункт: Брянская область, г. Брянск

В большинстве стран мира давно пришли к пониманию той ключевой роли, которую играет естественно-научное знание в развитии человеческой цивилизации. В частности, в Российской Федерации проводится огромная работа по повышению качества естественно-научного и технического образования. Современное естественно-научное и экологическое образование имеет междисциплинарный вектор на интеграцию таких базовых дисциплин, как биология, химия, физика, экология и информатика. Знания, полученные в ходе занятий, позволяют обучающимся познать процессы, протекающие в живой и неживой природе, формируют у них системное (целостное) знание, теоретическое мышление. Выполнение практических заданий позволяет понять суть экспериментального метода исследования. Проектная мастерская позволяет обучающимся планировать и реализовывать конкретные исследовательские и прикладные задачи, понимать роль научных исследований в современном мире.

Ключевые слова: проектная мастерская, исследование, естественно-научная грамотность, учебная лаборатория по нейрофизиологии «BiTronicsLab», биологические объекты, микромир, проекты

Цель практики – формирование и развитие у обучающихся практических навыков для представления биологических процессов через исследование.

Задачи практики:

- формирование представлений о живом объекте с помощью междисциплинарного подхода;

- освоение методов элементарных биологических исследований, интерпретации полученных результатов и применения результатов на практике;

- приобретение навыков практической работы при изучении биологии;

- ознакомление учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при моделировании;

- развитие творческого потенциала, инженерного мышления, пространственного воображения и изобретательности.

Актуальность. В 2014 году была утверждена Концепция развития дополнительного образования детей, согласно которой дополнительное образование должно стать доступным, расширен спектр дополнительных общеобразовательных (общеразвивающих) программ, модернизирована инфраструктура. В рамках этой концепции Министерство просвещения Российской Федерации активно продвигает национальный проект «Образование». В рамках реализации федерального проекта «Успех каждого ребенка» приоритетного национального проекта «Образование» в городе Брянске был открыт ГАНОУ «Региональный центр выявления, поддержки и развития способностей и талантов у детей и молодежи», который предлагает дополнительное образование по трем направлением: наука, спорт и искусство.

Естественно-научное направление предлагает качественное биологическое и экологическое образование для детей и молодежи в целях сохранения благоприятной окружающей среды для будущих поколений и устойчивого экологического развития России.

Программы, предлагаемые к освоению, уникальны и позволяют формировать у детей и молодежи естественно-научную грамотность, воспитывать будущие научные кадры, обладающие академическими знаниями и профессиональными компетенциями для развития приоритетных направлений отечественной фундаментальной и прикладной науки в области биологии, экологии, фармакологии, медицины, сельского хозяйства, лесного дела, природопользования и охраны окружающей среды.

Реализация программы предполагает использование натуральной наглядности, постановку опытов и экспериментов, наблюдения за живыми организмами. Умелое использование живых и гербарных объектов в сочетании с другими средствами обучения, организация самостоятельной работы способствуют углублению и расширению биологических знаний обучающихся.

Педагогическая целесообразность практики заключается в особенностях организации образовательного процесса: изучение теоретического материала происходит через практическую деятельность [1].

Обучающиеся ГАНОУ «РЦПД» г. Брянска имеют возможность посещать дополнительные образовательные программы и профильные смены естественно-научной направленности. Предлагаемые программы разрабатываются и реализуются мною лично. Они разнообразны и охватывают следующие направления в биологии: «Мир микробиологии», «Прикладная анатомия», «Экология леса», «Человек. Природа. Техника», «Проектная биология», «Старт в фармакологию», «Биомедицина» и другие. Каждая образовательная программа включает целый комплекс учебно-методической документации: рабочая программа, учебно-календарный план, методические рекомендации для проведения практических занятий, учебный блок, состоящий из презентаций, видеоматериалов, рабочих тетрадей для обучающихся.

Реализация программы «Мир микробиологии» позволяет познакомиться с особенностями работы микробиологической лаборатории. Обучающиеся знакомятся с микроорганизмами, готовят микропрепараты, изучают методы окраски бактерий и их морфологические особенности. Знакомство с микромиром завораживает и вызывает неподдельный интерес у ребят, большинство из которых продолжают работу в виде создания исследовательских работ, связанных с культивированием микроорганизмов, оценкой состояния объектов окружающей среды, выявлением антибактериальной активности.

Примером реализации этой практики является выполнение исследовательской работы «Оценка интенсивности почвенного дыхания и стимулирования роста растений азотобактериями, выделенными из различных почв Брянской области». Одним из важных показателей плодородия почвы является присутствие бактерий рода Azotobaсter, которые обладают способностью усваивать молекулярный азот воздуха и переводить его в доступные для растений формы. Микроорганизмы, присутствующие в почве, активно участвуют в почвенном дыхании. Это важный процесс в глобальном цикле углерода на нашей планете, оказывающий влияние на процесс накопления парниковых газов в атмосфере [3]. Понимание этих процессов позволяет глубоко погружаться в изучение и понимание экологических проблем на нашей планете.

Занятия по программе «Экология леса» ориентированы на приобретение, совершенствование и углубление знаний в области экологии, общей биологии, изучение функционирования биосферы и экосистем разных уровней, основываясь на практической деятельности в области экологических исследований. Основа программы - получение базовых знаний по таксации леса, фитопатологии. Отдельное внимание уделяется таким экологическим проблемам, как вырубка леса, накопление углекислого газа, парниковый эффект. На выездных занятиях ребята проводят оценку древостоя в парковых и лесных зонах города, измеряют диаметр и высоту деревьев, определяют их возраст, изучают видовое разнообразие, выделяют ярусность насаждений и проводят описания экосистем. В рамках этой программы была создана собственная коллекция травянистых растений, формирование которой позволило обучающимся познакомиться с методами и техниками оформления гербария. Приготовленные объекты используются при проведении занятий по ботанике.

Программа «Прикладная анатомия» знакомит обучающихся с основами анатомии и физиологии человека, принципами здорового образа жизни и рационального питания. Занятия проводятся с помощью интерактивных демонстрационных объектов и атласов. Создание 3D- моделей с помощью различных графических редакторов позволяет обучающимся комплексно погрузиться в исследовательскую атмосферу, так как для получения компьютерного образца, необходимо иметь точные, глубокие знания по строению анатомического объекта, техническое мышление и воображение и умение работать в программах по компьютерному моделированию.

Практические занятия для усвоения знаний по работе пищеварительной, кровеносной, дыхательной, выделительной, нервной систем также очень важны и актуальны. Понимание процессов, протекающих в нашем организме, через игру, исследование, показательные эксперименты более эффективно.

Изучение физиологических процессов, протекающих в организме человека, происходит посредством выполнения различных практических работ с помощью «Учебной лаборатории по нейрофизиологии BiTronics Lab». На занятиях школьники приобретают навыки работы с учебной лабораторией, осваивают принципы получения, обработки и интерпретации биосигналов человека.

Примером реализации и освоения этой практики является выполнение исследовательской работы «Мониторинг активностей ритмов головного мозга при чтении стихотворений», выполненная группой ребят, обучающихся на программах естественно-научного цикла нашего центра. Нейропоэтика или нейрокогнитивное стиховедение (neuropoetics)- новое направление в области когнитивных наук, которое изучает каким именно образом перестраивается наше познание, когда мы читаем стихи. С помощью методов регистрации активности мозга, таких как электроэнцефалография (ЭЭГ) с регистрацией вызванных потенциалов головного мозга, изучаются и анализируются особенности восприятия поэтического текста [2].

При изучении основ рационального питания и здорового образа жизни выполняются практические работы по составлению рационов, выделению аскорбиновой кислоты в продуктах питания, изучению качества воды из разных источников, созданию кисломолочных продуктов и изучению бактериальных заквасок и другие. Выбранные темы практических работ в настоящее время актуальны, и школьники с энтузиазмом продолжают развиваться в интересующих их направлениях.

Программа «Проектная биология» очень востребована среди обучающихся, которые мотивированы на создание исследовательской работы или проекта. Одно из важных направлений работы со школьниками в рамках данной программы – это определение вектора движения, постановка гипотез, целей и задач исследования. На занятиях разрабатывается дорожная карта проекта, в которой перечислены цели проекта, его ключевые этапы, контрольные даты и ответственные исполнители. В зависимости от выбранного направления исследования подбираются методы, которые помогут реализовать работу. Это очень важный этап исследования, так как от выбранных методик будет зависеть успех исследования [4].

Примером реализованной практики может служить междисциплинарная исследовательская работа «Сравнительный анализ содержания биологически активных веществ в лекарственных растениях, культивируемых в искусственных и естественных условиях». Выбор лекарственных растений для исследования, выращивание в лабораторных условиях, на гидропонной установке, в закрытом и открытом грунте, сушка выращенных лекарственных растений, выделение алкалоидов, флавоноидов и танинов из исследуемых объектов – это те этапы работы, через которые пришлось пройти школьнику- исследователю, чтобы получить необходимые результаты и сделать выводы об эффективности способов выращивания лекарственных растений.

Ребята, обучающиеся на программах естественно-научной направленности, активно участвуют в школьных и городских мероприятиях, конкурсах Всероссийского и Международного уровня.

Обучающиеся проводили мастер – классы в рамках профильной смены «Биомедицина», «Старт в фармакологию», выпустили сборник комиксов на экологическую тематику «Береги лес#ОГМА», записывали видеоролики с целью привлечения внимания жителей региона на различные экологические проблемы. Обучающиеся активно ведут свои социальные сети и участвуют в профориентационном конкурсе волонтерских отрядов «ВМЕДЕ». Это осознанный выбор своей будущей профессии через участие в медицинском добровольчестве.

Современное биологическое образование в учреждениях дополнительного образования должно соответствовать высоким требованиям к подготовке школьников – будущих исследователей и ученых.

Важный блок в реализуемых программах - практико-ориентированный модуль, тесно связан с сотрудничеством с ВУЗами. В рамках этого взаимодействия проводятся экскурсии, посещение лекций и мастер-классов, дней открытых дверей в образовательных организациях, участие в конкурсах, конференциях и выездных школах.

На протяжении нескольких лет осуществляется тесное сотрудничество с ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно- технологический университет», который выступает в роли партнера и заказчика во Всероссийской инициативе «Сириус.Лето: начни свой проект», организатором которой является Фонд «Талант и Успех» Образовательный центр «Сириус». Обучающиеся «Проектной биомастерской» с интересом берутся за выполнение поставленных задач и представляют креативные решения на защите представителям университета. Поиск новых идей, расширение кругозора, популяризация среди школьников Ботанического сада им. Б.В.Гроздова, отработка навыков выполнения исследовательской работы и представления полученных результатов – вот те преимущества, которые получают школьники, участвующие в такой работе.

Обучающиеся Регионального центра г.Брянска, посещая занятия в центре, определяются с направлением образования, учатся работать в команде, получают знания, необходимые для успешного построения будущей карьеры.

Список использованной литературы:

1. Бережнова Е.В. Основы учебно-исследовательской деятельности студентов: учебник / Е.В. Бережнова, В.В. Краевский // Москва: Академия. - 2017. – 128 с.

2. Пиявский С.А. Критерии оценки исследовательских работ учащихся// Дополнительное образование. - 2001. - № 1. - С.10–20.

3. Сазонова И.А. Экологическая биотехнология: учеб. пособие / И.А. Сазонова // Саратов: ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова».-2012.– 106 с.

4. Худин А.Н., Белова С.Н. Проектная и исследовательская деятельность в профильном обучении / А.Н. Худин, С.Н. Белова // Завуч. Управление современной школой. - 2006. - № 4. - С. 116–124.