В статье автор исследует различные инструменты естественнонаучной грамотности, которые можно применять на уроках биологии. Целью работы является определение и создание условий по командному решению актуальных практических междисциплинарных задач естественнонаучного направления в рамках деятельности лаборатории с применением междисциплинарных знаний по биологии, биотехнологии, химической технологии, инженерному делу, основам программирования, теплофизике и теплоэнергетике.
Ключевые слова: естественнонаучная грамотность, биоинженерия, ученик, команда, биотехнология, инженерное дело.
Майским Указом Президента «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» закреплено, что следует внедрять на уровнях основного общего и среднего общего образования такие методы обучения и воспитания, образовательные технологии, которые позволят учащимся овладеть базовыми навыками и умениями, повысить мотивацию к обучению. Кроме того, согласно «Концепции развития естественнонаучного образования в Ямало-Ненецком автономном округе от 25 января 2017 года», необходимо развивать направление обучения в области естественных наук, подразумевающее «развитие у школьника не только системы знаний, умений, навыков, но и способов деятельности и способов действий, связанных с изучением природы во всех её проявлениях, с формированием целостной естественнонаучной картины мира».
В «Концепции развития естественнонаучного образования в Ямало-Ненецком автономном округе и комплекса мер по ее реализации» от 17 сентября 2020 года», в рамках образовательных программ необходимо соответствовать высокому спросу на специалистов в области техники и технологий на базе высокотехнологичных производств, их интеграции с областью естественнонаучного направления, в котором биопроцессы играют одну из существенных функций. Суммируя существующие вызовы системе образования, необходимо подтвердить, что технологии и биопроцессы как межпредметное пространство для обучения — это «целенаправленный процесс и результат постепенно приобретаемого опыта познавательной и практической деятельности, ценностных ориентаций и отношений» [11].
Ежегодно проводимая независимая оценка удовлетворённости родителей качеством образовательной деятельности организаций дополнительного образования в ЯНАО показала, что около 15 % родителей и законных представителей учащихся не в полной мере довольны материально-техническим и информационным обеспечением в школах. Кроме того, примерно такой же процент взрослых не уверен в том, что созданы достаточные условия для получения образования в рамках сетевой формы реализации образовательных программ. Часть родителей считает, что необходимо улучшить возможности школы для развития творческих способностей и интересов обучающихся, включая их участие в конкурсах и олимпиадах (в том числе во всероссийских и международных), выставках, смотрах, физкультурно-спортивных (в том числе в официальных спортивных соревнованиях), и других массовых мероприятиях. Независимая общественная оценка качества предоставляемых услуг важна и позволяет сделать вывод о необходимости внесения новых форм и методов обучения на основе сетевого взаимодействия.
В результате изменения приоритетов в создании образовательной среды, основанной на изучении технологических и биопроцессов, у обучающихся возникнет углубление представлений об основных особенностях естественнонаучного исследования, усовершенствуются умения объяснять или описывать естественнонаучные явления на основе имеющихся знаний, а также умение прогнозировать изменения и использовать научные доказательства и имеющиеся данные для получения выводов, их анализа и оценки достоверности.
На уровне системы образования региона технологизация естественнонаучного образования обеспечит достижение эффективности всех видов образовательной деятельности на основе использования информационных и телекоммуникационных технологий, а также повышение качества подготовки специалистов с новым типом мышления на основе высокотехнологических принципов.
Произойдут трансформации и в жизни сообщества, поскольку приобретаемый опыт изменит отношение к понятиям ситифермества, экологизации технологических процессов. В целом, это позволит перейти от простого потребления товаров, к их грамотному воспроизводству в согласии с окружающей средой и существующей экологической ситуацией, но в рамках потребностей региона по подготовке специалистов, умеющих работать в нескольких высокотехнологичных областях.
Актуальность работы «Лаборатория биоинженерных решений «Proventus» подтверждается тем, что уже существуют необходимые теоретические предпосылки по исследованию методологии развития высокотехнологических навыков на стыке нескольких профессиональных областей, например, идеи Д. Б. Богоявленской, Л. С. Выготского, И. Я. Лернера, М. И. Махмутова о взаимосвязи обучения и развития, о роли дидактических приемов и методов умственной деятельности в развитии интеллектуальной сферы личности обучающегося, его исследовательских умений. Проблемы организации учебного процесса в этом ракурсе рассматривались в работах А. В. Андриенко, Д. Б. Богоявленской, В. Л. Вишневской, Л. А. Казариной, А. В. Козыревой, П. Ю. Романовым и другими учеными.
Обоснованность реализации работы подтверждается научными трудами по вопросам формирования и развития исследовательских компетенций/компетентностей В. А. Адольфа, О. Н. Большаковой, М. Ю. Гармашова, Л. А. Никитина, С. И. Осиповой, С. Н. Скарбач, Е. В. Феськовой, Н. А. Федотовой, работы зарубежных ученых (M. Baer, A. Helmke, Ch. Schiersmann, HutmacherWalo, J. Raven). Анализ психолого-педагогических исследований подтверждает значимость работы и её актуальность.
Однако в педагогической теории и образовательной практике сложились противоречия между:
– требованиями государства и общества к формированию способов деятельности и способов действий, связанных с изучением природы, у обучающихся и недостаточной ориентацией системы образования на удовлетворение этих требований;
– достаточным уровнем изученности компетентностного подхода как императива качественного образования и неразработанностью теоретически обоснованных педагогических условий, способствующих формированию способов по взаимодействию с природой у обучающихся в естественнонаучных дисциплинах, смежных с ними областей (математика, информатика, химия, физика) в условиях сетевого взаимодействия и с учетом региональной специфики ЯНАО;
– потребностью самих обучающихся в деятельности и практике, способствующих обогащению опыта решения задач по выращиванию полезных растений c использованием современных технологий, с уменьшением энергозатрат, с автоматизацией ручного труда и применением знаний из смежных областей.
Выявленные противоречия актуализировали необходимость решения проблемы по созданию условий для решения междисциплинарных задач естественнонаучного направления и начало реализации проекта «Лаборатория биоинженерных «Proventus», связанного с обоснованием условий формирования практических и высокотехнологических навыков в сетевом взаимодействии (с учетом региональной специфики).
В рамках указанных выше тенденций в МБОУ СОШ № 8 с 2017 года реализуется проект по теме: «Сетевое партнерство школы, вузов и бизнеса в профессиональной ориентации молодежи». Он был одобрен и получил финансовую поддержку на конкурсе инновационных проектов на присуждение грантов в системе образования Ямало-Ненецкого автономного округа (подпрограмма 3 «Модернизация системы образования» государственной программы Ямало-Ненецкого автономного округа «Развитие образования на 2014–2020 годы»). Инициатива авторов и исполнителей проекта поддержана Минобрнауки. В декабре 2017 школе присвоен статус Федеральной инновационной площадки (приказ Министерства образования и науки от 11 декабря 2017 года № 1206 «О федеральных инновационных площадках»).
При поддержке организаций-партнеров МБОУ СОШ№ 8 г. Ноябрьск, ПАО «СИБУР Холдинг», Ноябрьский садовый центр, ООО «Газпром добыча Ноябрьск», АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» создается и совершенствуется образовательная среда по физико-математическому и химическому направлениям, укрепляется материально-техническая база по профильным предметам. В рамках партнерства реализуется совместный с Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз и научными сотрудниками Сибирского отделения Российской академии наук исследовательский проект «Эколабус», расширяющий возможности изучения профильной химии, биологии, направленный на привлечение старшеклассников к научной работе по изучению природы северной тайги, тундры. Кроме того, МБОУ СОШ № 8 является методической базой НГУ по проведению Всесибирской открытой олимпиады школьников, на которую ежегодно собирает обучающихся со всего ЯНАО и ХМАО для проверки знаний по математике, физике, информатике, химии, биологии и астрономии. Призеры и победители имеют право на льготы при поступлении в вузы, в том числе без вступительных испытаний. Это позволяет сделать вывод о том, что МБОУ СОШ № 8 обладает достаточными организаторскими и методологическими навыками для реализации проекта «Лаборатория биоинженерных решений «Proventus».
Цель работы — определить и создать условия по командному решению актуальных практических междисциплинарных задач естественнонаучного направления в рамках деятельности лаборатории с применением междисциплинарных знаний по биологии, биотехнологии, химической технологии, инженерному делу, основам программирования, теплофизике и теплоэнергетике.
В результате получится использовать сетевое взаимодействие с организациями научно-технического ракурса в развитии высокотехнологичных навыков, обучающихся на базе работы с экологическими системами, а также стать действующей площадкой для развития агротехнологических навыков.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи :
- Проанализировать аналитические материалы по решению задач в экосистемах городского формата.
- Обосновать отбор учебного материала, материально-технического обеспечения раздела «Агробиотехнологии», освоение которого должно способствовать предподготовке специалистов в смежных областях, с учетом региональных особенностей.
- Создать условия по командному решению актуальных практических задач в экологических системах городских и промышленных ферм с применением междисциплинарных знаний.
Идея проекта «Лаборатория биоинженерных решений «Proventus» заключается в том, что, следя за появлением, ростом, сбором урожая, подсчетом затрат, убытков, прибыли, прогнозированием, автоматизацией и технологизацией эко- и агропроцессов, каждый обучающийся-участник сможет получить углубленные знания в смежных областях естественнонаучного направления и применить их в олимпиадах аграрного и биотехнологического сектора, решить проблему местного выращивания овощей в регионах с суровыми погодными условиями.
Новизна проекта заключается в том, что происходит разностороннее формирование базовых навыков учащихся по смежным дисциплинам (биологии, биотехнологии, химической технологии, инженерному делу, основам программирования, теплофизике и теплоэнергетике), которые могут помочь развить собственные идеи, организовать процесс и прийти к поставленным целям. В отличие от других программ по созданию тепличных конструкций, в настоящем проекте подразумевается комплексный подход от идеи до разработки конкретных шагов для достижения намеченного результата.
Проект уточняет и конкретизирует теоретические положения интенсивного развития профессиональной личности учащегося в смежной предметной области. Теория подробно изложена в трудах таких ученых, как Леонтьев А. Н., Запорожец А. В., Рубинштейн С. Л., Пиаже Ж., Выготского Л. С, Давыдова В. В., Эльконина Д. Б., Занкова Д. В., Истоминой Н. Б и Шаймарданова Р. Х. На основе общепсихологической структуры личности, с учетом основных элементов педагогической деятельности моделируется технология интенсивной реализации субъекта деятельности в процессе развития и саморазвития в проекте, позволяющее обеспечить становление учащегося по опережающим традиционный учебно-образовательный процесс принципам. Кроме того, в работе происходит адаптация требований педагогической технологии к конкретному содержанию программы по автоматизации и технологизации эко- и агропроцессов при создании условий для жизнедеятельности растений.
Литература:
- Arduino NANO // RadioprogURL: http://radioprog.ru/shop/merch/2. (Дата обращения — 28.01.2021)
- Автоматизация управления теплиц // Онлайн-библиотека СПбГЭУ URL:http://lib.eltech.ru/files/vkr/2017/bakalavri/3307/2017 %D0 %92 %D0 %9A %D0 %A0330711 %D0 %A5 %D0 %90 %D0 %A0 %D0 %98 %D0 %A2 %D0 %9E %D0 %9D %D0 %9E %D0 %92.pdf. (Дата обращения — 10.02.2021)
- Датчик температуры и влажности // Arduino-diy URL: http://arduinodiy.com/arduinodatchiki-temperatury-i-vlazhnosti-DHT11-i-DHT22. (Дата обращения — 10.02.2021)
- Микроконтроллер // myrobot URL: https://myrobot.ru/stepbystep/mc_about.php. (Дата обращения — 10.02.2021)
- НПФ «Фито» Система управления микроклиматом теплицы (FС серия). http://www.fito-system.ru/upravleniemikroklimatom-teplicy. (Дата обращения — 11.02.2021)
- Петин, В. Проекты с использованием микроконтроллера Arduino / В. Петин. − M.: БХВ-Петербург, 2017. − 457 с.
- Стрекалова, Н. Д, Бизнес-планирование: Уч. пособие/ Н. Д. Стрекалова. С-Пб.: Питер. — 2012. — 352с
- Умная теплица. // Science-start URL: https://sciencestart.ru/ru/article/view?id=811. (Дата обращения — 20.01.2020)
- Умные теплицы в России. //Онлайн газета Росси URL: https://www.gazeta.ru/business/2017/08/01/10814257.shtml. (Дата доступа 18.02.2021)
- Установка и настройка Arduino IDE // All-arduino URL:https://allarduino.ru/arduino-ide/ (дата обращения: 10.02.2021)
- Васильева Н. А. Становление естественно-научного образования в России в ХVIII – первой половине ХIХ вв. (до реформ 60-х гг.) : автореф. дис. … канд. пед. наук. Нижний Тагил, 2008.
