Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Введение. Использование деятельностного подхода в обучении биологии рассматривается многими исследователями как альтернатива традиционной методике преподавания, поскольку обеспечивает осознанное и мотивированное включение обучающихся в учебный процесс, а также способствует развитию таких личностных качеств, как активность, самостоятельность, самоорганизованность [1, 2]. По мнению ряда авторов [3, 4], самостоятельная активная познавательная деятельность обучающихся в сотрудничестве с преподавателем позволяет овладеть теоретическими знаниями и практическими навыками ведения исследовательской работы, создает условия для развития креативного мышления и творческих способностей школьников, проектной компетентности студентов, обладающих умениями разного уровня сложности, обобщенности и субъективности. Ряд современных технологий (технология сотрудничества, кейс-технология), в основе которых лежит деятельностный подход, успешно реализуются при проведении учебных занятий и внеурочной деятельности обучающихся. Технология проектно-исследовательской деятельности считается наиболее эффективной в условиях современного образования, одной из целей которого является научить обучающихся самостоятельно мыслить, решать проблемы, уметь прогнозировать и анализировать собственные результаты [5]. В ходе выполнения исследовательского проекта обучающиеся приобретают навыки работы с источниками информации, опыт выполнения наблюдений и экспериментов, самостоятельного приема решений и анализа полученных результатов своей деятельности [6, 7].

При организации проектно-исследовательской деятельности обучающимся под руководством педагогических работников необходимо определить последовательность всех этапов работы, начиная с постановки проблемы исследования и выбора актуальной малоизученной темы, до получения и интерпретации результатов. Обязательным этапом данной деятельности является исследование, в ходе которого подбираются и осваиваются методы его проведения, организуется наблюдение за биологическими объектами в специально созданных условиях с использованием современного оборудования, проверяется гипотеза и на основе полученных результатов формируются предварительные выводы [8].

Организация проектно-исследовательской деятельности в педагогическом вузе направлена на формирование профессиональных компетенций у студентов (будущих учителей), получение навыков работы в команде [9]. В процессе получения продукта проектно-исследовательской деятельности (например, отчета, модели, статьи, игры) командная работа под руководством педагогов позволяет развивать у обучающихся метапредметные знания и навыки, а также повысить уровень их социальной компетентности. Для педагогов работа с обучающимися в рамках проектно-исследовательской деятельности также необходима для совершенствования своего профессионального мастерства [10].

Опыт использования в образовательном процессе проектно-исследовательской деятельности свидетельствует о повышении мотивации и эффективности обучения школьников и студентов [11]. Однако для реализации проектов важна не только заинтересованность педагогических работников и обучающихся, необходимы условия для их проведения.

Цель исследования – изучить возможности использования ресурсов Технопарка универсальных педагогических компетенций и педагогического технопарка «Кванториум» ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет» (ЮУрГГПУ) в реализации проектно-исследовательской деятельности школьников и студентов педагогического вуза.

Результаты исследования и их обсуждение. Для расширения возможностей образовательного процесса и реализации технологии проектно-исследовательской деятельности на базе школ и педагогических вузов Российской Федерации открыты Технопарки универсальных педагогических компетенций и педагогические технопарки «Кванториум» с высокотехнологичным современным оборудованием [12].

За несколько лет функционирования межфакультетского Технопарка универсальных педагогических компетенций (УПК) и педагогического технопарка «Кванториум» на базе ЮУрГГПУ широкую популярность среди педагогов и обучающихся (студентов университета, школьников г. Челябинска и Челябинской области) приобрели учебные занятия и внеурочные мероприятия (экскурсии, мастер-классы), проводимые с использованием современного оборудования лабораторий технопарка и кванториума [13]. Так, в лаборатории «Физиология, оптика, генетика» в соответствии с тематическим планом проводятся учебные занятия по таким биологическим дисциплинам, как «Возрастная анатомия, физиология и культура здоровья», «Анатомия человека», «Физиология человека и животных», «Гистология с основами эмбриологии», «Цитология», «Анатомия и морфология растений». В ходе изучения строения живых организмов на клеточном и тканевом уровне студенты осваивают методы исследования в цитологии и гистологии – приобретают навыки работы с микропрепаратами и микроскопической техникой. Современное оборудование Технопарка УПК (интерактивный анатомический стол «Пирогов», цифровые микроскопы) позволяет преподавателям не только изложить теоретический учебный материал, но и визуализировать информацию о строении органа на макро- и микроуровне, показать, как реализуются принципы системности и целостности на разных уровнях организации биосистем (клеточном, тканевом, органном и организменном), провести проверочное тестирование по пройденной теме (примеры тестовых заданий по разделам дисциплины установлены в программе анатомического стола «Пирогов»), что необходимо для получения качественных знаний у обучающихся по дисциплинам «Цитология», «Гистология с основами эмбриологии», «Анатомия человека». Исследование функционального состояния органов кардиореспираторной системы можно провести с использованием лаборатории «BiTronics Lab» на занятиях по дисциплинам «Физиология человека» и «Возрастная анатомия, физиология и культура здоровья».

Одним из важных направлений работы лабораторий Технопарка УПК является реализация проектно-исследовательской деятельности обучающихся (при выполнении проектов в рамках учебных и производственных практик, при написании курсовых и дипломных работ). При прохождении производственных (педагогических, проектно-исследовательских) практик у студентов-практикантов появляется возможность получить навыки совместной работы со школьниками в рамках реализации проекта. Использование высокотехнологичного оборудования межфакультетского Технопарка УПК позволяет студентам выбирать актуальные темы для своих учебно-научных исследований при подготовке курсовых и выпускных квалификационных работ [14].

Определение темы проектно-исследовательской работы может быть связано с заинтересованностью обучающихся в получении глубоких знаний по конкретному разделу биологии (ботанике, зоологии, анатомии и физиологии человека, генетике), а также с изучением существующих природных процессов и явлений [15]. Для обучающихся ЮУрГГПУ разработаны примерные темы проектно-исследовательских работ, при выполнении которых может быть использовано интерактивное оборудование Технопарка УПК (табл. 1).

Таблица 1

Примерные темы проектно-исследовательских работ обучающихся

При выполнении проекта обучающиеся изучают теоретический материал по теме исследования, осваивают методики, самостоятельно планируют свою деятельность на каждом этапе работы, по необходимости обращаются за консультацией к научному руководителю.

В качестве примера проведения проектно-исследовательской деятельности обучающихся на базе межфакультетского Технопарка УПК ЮУрГГПУ можно представить реализацию проекта на тему «Влияние микроэлементов (на примере железа) на состояние здоровья человека». В качестве участников проекта (исследователей и испытуемых) выступают школьники и студенты вуза в период прохождения производственной (педагогической) практики. Перед проведением экспериментальной части работы обучающимся необходимо изучить теоретическую информацию о железе как микроэлементе, его участии во многих жизненных процессах организма человека, об изменениях в состоянии здоровья человека (например, отмечаются нарушения в гуморальном, клеточном звеньях иммунитета) при его недостатке или избыточном содержании (состояние интоксикации). Педагог обращает внимание обучающихся на значение железа для процесса образования эритроцитов крови (эритропоэза), особенно в условиях повышенных физических нагрузок.

В ходе подготовки проекта всеми участниками обсуждаются вопросы выбора методов и условий проведения исследования. Школьники и студенты знакомятся с технологией проведения гематологических исследований с использованием микроскопа и стандартных микропрепаратов крови человека – определения общего объема всех эритроцитов (гематокрит) и концентрации гемоглобина в циркулирующей крови, поскольку большая часть железа содержится в составе гемоглобина. Для проведения исследования состояния сердечно-сосудистой системы и уровня содержания гемоглобина в крови обучающиеся осваивают метод фотоплетизмографии (регистрации оптической плотности с помощью фотоэлектрического плетизмографа), который позволяет изучить характеристики регионального кровообращения (состояние стенок артерий, их эластичность и биологический возраст, «изношенность»), спектральных свойств крови, уровень кислорода в крови (индекс сатурации). Методика определения уровня гемоглобина в крови человека осваивается обучающимися с использованием датчиков учебно-исследовательской лаборатории биосигналов и нейротехнологий BiTronics. Программное обеспечение лаборатории BiTronics Studio на основе полученных данных фотоплетизмограммы позволяет школьникам и студентам определить у испытуемого частоту сердечного ритма, а также насыщение гемоглобина крови кислородом (с использованием пульсоксиметра). На основе результатов исследования, полученных методом фотоплетизмограммы, обучающиеся в дальнейшем составляют заключение о кровенаполнении сосудов, ритме сердца, индексе сатурации крови, об артериальном давлении.

Коллективная работа школьников и студентов при выполнении исследовательского проекта позволяет не только получить новые знания по биологии, сформировать навыки совместного ведения проекта и использования современного оборудования межфакультетского Технопарка УПК и педагогического технопарка «Кванториум», но и определить для каждого участника его социальную роль в решении общей проблемы.

Заключение

Образовательное пространство межфакультетского Технопарка УПК и педагогического технопарка «Кванториум» с его интерактивной ресурсной базой является важным элементом современного процесса обучения школьников и студентов. Ресурсы Технопарка УПК позволяют создать необходимые условия для развития творческого мышления и осознанной мотивированности к изучению биологии у обучающихся разного возраста и уровня образования. Реализация деятельностного подхода в рамках исследовательских проектов на базе Технопарка УПК обеспечивает вовлеченность в совместную работу обучающихся, заинтересованных в получении результата – повышении уровня знаний по биологическим дисциплинами, получении навыков ведения научного эксперимента, развитии профессиональной компетентности.