Диссертация (1173358), страница 4
Текст из файла (страница 4)
«В примерной программе основногообщего образования по учебному предмету «Биология» выделены разделы: «Живыеорганизмы», «Человек и его здоровье», «Общие биологические закономерности»» [80].Обучение биологии в 5 – 9 классах должно быть направлено на формированиебиологической и экологической грамотности, расширять бытовые представленияучащихся об уникальных особенностях живой природы, её многообразии и эволюции,20человеке как биосоциальном существе, развивать компетенции в решении практическихзадач, связанных с живой природой [8, 54 – 55, 60, 62, 64, 65].Профильный этап биологического образования реализуется на уровне среднегообщего образования в 10 – 11 классах. На профильном этапе учебный предмет«Биология» относится к предметам по выбору.
В зависимости от профиля учебныйпредмет «Биология» может изучаться на базовом или углублённом уровне.На базовом уровне изучение учебного предмета «Биология» направлено наосвоение учащимися знаний о биологических системах (клетка, организм, вид,экосистема); истории развития современных представлений о живой природе;выдающихся биологических открытиях; роли биологии в формировании естественнонаучной картины мира.
Понимание биосферы и участия в ней человека как личности икак вида оказывает влияние на понимание роли учащегося в более масштабномпроцессе.На углублённом уровне изучение учебного предмета «Биология» направлено наосвоение учащимися знаний об основных биологических теориях, идеях и принципах; ометодах биологических наук (цитологии, генетики, селекции, биотехнологии,экологии); строении, многообразии и особенностях биологических систем (клетка,организм, популяция, вид, экосистема, биосфера); выдающихся биологическихоткрытиях и современных исследованиях в биологии.
Целью изучения учебногопредмета «Биология» на углублённом уровне является подготовка школьников кдальнейшему профессиональному образованию.Таким образом, обучение биологии в российских школах чётко структурировано,ясно выражено, методически обосновано, но не отражает прорывных научнотехнологических достижений отечественной и зарубежной биомедицинской отрасли.Это означает, что современная российская школа не в состоянии сформироватьадекватный ответ на запрос кадрового рынка в биомедицинской сфере, являющейсяодним из основных драйверов развития российской и глобальной экономики [6, 49, 84].21Обратимся к исследованию опыта внедрения современных образовательныхтехнологий за рубежом [25, 42, 65, 74, 75, 89]. Мы ознакомились с опытом обогащенияпредметной среды обучения биологии в американских школах.
При проведенииисследования был изучен опыт работ четырёх американских школ, выпускники которыхпоступают в лучшие университеты страны и являются инициаторами (в том числе,потенциальными) инновационных стартапов в биомедицинской сфере. Перечислимданные школы: школа Пингри, Нью-Джерси, США (https://www.pingry.org/); школаСидуэлл Френдс, округ Колумбия, США (https://www.sidwell.edu/); школа Барри,Мэриленд, США (https://www.barrie.org/) и, наконец, школа Нешинел Катедрал, округКолумбия, США (https://ncs.cathedral.org/).Мировое научное сообщество едино во мнении, что в отличие от точных наук,биология не создаёт оформленной теоретической базы [114 – 116, 118, 119].
В ней несуществуетсистемычёткоорганизованныхформулировок,выраженныхсматематической точностью [120]. Как следствие, без понимания практическойбиологии, ученик обречён на заучивание данных без формирования причинноследственных связей и отсутствие формирования рабочего осознания предмета с цельюиспользования получаемых данных в будущем.В странах, где развит биомедицинский сегмент национальной экономики,предусмотрены шаги к тому, как обеспечить контакт учеников средней и старшейшколы с наукой.
Одним из методов является комплекс мер, направленный на повышениеинтереса учёных в работе со старшеклассниками [103, 104, 106]. Например, дляобогащеня образовательного процесса экспериментально-практическими работамипредусмотрено выделение грантов школьным учителям для совместной работы состаршеклассниками в молекулярно-биологических лабораториях университетов.
Вбюджет такого гранта входит оплата реагентов, амортизация лабораторногооборудования, зарплаты учителя и даже стипендии школьникам. Со своей стороныучёные также заинтересованы в этих стажировках, так как рейтинг их грантовых заявок22на финансирование исследовательской работы повышается, если в них содержитсяважный раздел об их общественно полезной деятельности по популяризации науки итехнологий.
Опыт перечисленных выше американских школ включает такоесотрудничествосуниверситетскимиисследовательскимилабораториямивканикулярное время.Другим подходом является повышение практической квалификации школьныхучителей за счёт направленного финансирования школьных лабораторий. Закупкиоборудования и реагентов предусмотрены в процессе повышения квалификацииучителей в академических лабораториях и на курсах по теме практическогоиспользования биологического образования в биотехнологической карьере.Одним из подходов для качественного усвоения учебного материала являетсявизуализация сложных молекулярно-биологических и биохимических процессов.Биологический процесс описан в литературе как цепочки влияющих друг на другапроцессов, которые формируют систему [95, 106, 111, 112].
Визуализация этих цепочек– незаменимый инструмент для их понимания. Создание таких научно-популярныхвидеороликов дорого, сложно и вряд ли осуществимо в стенах школы, однако, такиематериалы широко доступны в сети Интернет. Многие исследовательские иобразовательные центры размещают в свободном доступе научные мультипликации насвоих сайтах.Одним из надёжных источников такой мультимедийной информации является«ОбразовательныйцентрДНК»(DNA-LearningCenter,https://www.dnalc.org/)лаборатории «Колд Спринг Харбор» в Нью-Йорке (https://www.cshl.edu/). По сравнениюсо статичными иллюстрациями учебников эти анимации позволяют в динамикенаблюдать процессы взаимодействия сложных биологических молекул.
Например,учащиеся могут видеть трёхмерное изображение процесса синтеза белка на рибосоме[45]. В классе учитель знакомит обучающихся с таким роликом, просматривая всюанимацию полностью (длительность мультипликации, как правило, не превышает трёх23минут), а также проводя покадровую остановку ролика для обсуждения его собучающимися и нахождения связи со страницами учебника биологии. Такаядеятельность могла бы быть вполне доступной в стенах российских школ. Частьанимационных роликов снабжена звуковой дорожкой на английском языке, что можетрассматриваться и как недостаток, и как преимущество такого информационногоисточника. Во-первых, российскому ученику может быть интересно понять голосдиктора и с помощью учителя-биолога попытаться соотнести своё понимание процессас тем, что получается услышать на экране.
С другой стороны, звуковые сопровождениявизуализации, как правило, просты, с языковой точки зрения, и используют созвучныена русском и английском языках термины, например, молекула и molecule, рибосома иribosome. Это чрезвычайно полезная междисциплинарная практика.Ещё одним полезным аспектом внедрения информационных технологий в учебныйпроцесс американских школ при обучении биологии является знакомство обучающихсяс компьютерным анализом биологических данных. Технологии обработки большихмассивов данных, интегрирующих данные геномики, протеомики, транскриптомики,липидомики и других «омик», на глазах меняют подходы в диагностике и леченииширокого спектра заболеваний человека. Здравоохранение будущего невозможнопредставить без геномного паспорта пациента, а современная биология из естественнонаучной дисциплины становится точной наукой.Таким образом, с одной стороны, важность биоинформатических технологийстановится все более ощутимой в повседневной жизни.
С другой стороны, пальцеводной руки хватит на подсчёт всех российских общеобразовательных учреждений, врасписании уроков которых появился предмет биоинформатика. О том, что этопрофессия завтрашнего дня, не подозревают российские старшеклассники, стоящиеперед профессиональным выбором.Другим подходом, который только начинает приобретать популярность исодержательное наполнение в России, но давно используется во внеурочной работе24американскими школьниками, является использование технологий 3D-моделирования иаддитивного производства для самостоятельного построения учащимися трёхмерныхмоделей биологических молекул и объектов.В кабинетах биологии российских школ можно встретить трёхмерные модели ДНК,которые мало пригодны для коллективной работы.
Модели непрочны, приходят внегодность при активном использовании, не являются конструктором, который можетбыть собран-разобран при изучении структурных элементов биологического объекта.Современные технологии трёхмерного прототипирования позволяют ученику самомуподготовить учебное пособие – структурную модель выбранной им биомолекулы,раскрасить ее (например, отметив различными цветами основания ДНК и атомысахарофосфатного остова), а затем проанализировать созданную модель.
Эта работапозволяет лучше понять, как «работает» конкретная биологическая молекула [42].В общем виде подход может быть таким: после того, как в результате обсужденияс учителем выбрана интересующая молекула, информация о её трёхмерной структуресгружается из общедоступной компьютерной базы данных, а затем модельизготовляется с помощью современных 3D-принтеров.
Материалом может служитьнейлон, пластик и другие материалы. Ниже приведены изображения биологическихкомплексов, выполненных учениками школы Пингри (рис. 3) [111]. Такая деятельностьимеет не только образовательный характер, но и предполагает возможностькоммерциализации изготовленных продуктов. Американские школьники получализаказы на изготовление тех или иных биологических объектов, школа заключалаконтракт с заказчиком, при этом средняя стоимость представленных моделей составляла500 долларов США. Для учащихся такие контракты служили индикаторомосмысленности своей работы и сильным стимулом для качественного выполненияпроекта.25Рисунок 3 – 3D-модели биологических молекул и комплексов, созданные в школеПингри, Нью-Джерси, США [111]В России такие работы могли бы выполняться в кабинетах технологии, Центрахмолодёжного инновационного творчества, ФабЛабах, кружках, Кванториумах и иныхорганизациях, активно сотрудничающих со школами в большинстве регионов страны.Полученные модели раскрашиваются учащимися и используются как для изученияструктуры макромолекулы, так и для оценки возможности взаимодействия с другимимолекулами (например, изучение связывания белка с ДНК) и образования комплексов(например, сложение субъединиц рибосомы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
