ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ общеобразовательная (общеразвивающая) ПРОГРАММА
«Естественно-научная школа»
Разработчик программы:
доцент кафедры биологии, экологии и биотехнологии,
к.т.н. К.С. Болотова
старший преподаватель кафедры биологии, экологии
и биотехнологии, к.т.н. К.Ю. Терентьев
доцент кафедры химии и химической экологии,
к.п.н. Л.Г.Таскаева
доцент кафедры фундаментальной и прикладной физики,
к.п.н. М.Г. Берденникова
доцент кафедры биологии человека и биотехнических
систем, к.б.н. И.С. Чуб
Согласовано
Директор Высшей школы
___________ Л.В. Морозова
Начальник Управления ДО
___________ А.А. Зайцевская
Программа разработана в соответствии с приложением № 1.1
к лицензии на осуществление образовательной деятельности
от 31.03.2016 № 2047 «Дополнительное образование детей и взрослых»
Архангельск
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Общая характеристика программы: Программа «Естественно-научной школы» построена по принципу проектной исследовательской работы, где школьникам предлагается прослушать небольшой объем теоретического материла, посетить наиболее интересные объекты САФУ и выполнить практические работы на основе теоретических занятий. Занятия ведут преподаватели САФУ с использованием интерактивных форм обучения, новых педагогических технологий, что предполагает активное совместное участие в работе и школьников, и педагогов.
Цели программы:
- дать представление о профессиях основанных на знаниях естественных дисциплин: химия, биология, физика, экология;
- изучить основы естественно-научных исследований;
- подготовить школьников к выбору профессии.
Задачи программы:
- познакомиться с современными естественно-научными направлениями: биотехнология и биоинженерия, биофизика, химическая технология, биология живых систем и др.;
- приобрести навыки, необходимые для безопасной работы в лабораториях, познакомиться с инструментами, с оптическим микроскопом и базовыми подходами в инструментальной исследовательской деятельности.
Категория обучающихся: учащиеся 9-11 классов, выпускники учебных заведений.
Продолжительность обучения: 22 часа, из них, 5 часов – общий естественнонаучный модуль, 15 часов – модули по выбору, 2 часа – итоговый контроль.
Форма обучения: очная.
Режим занятий: 5 раз в неделю, по 4 учебных часа (по две пары).
Результаты обучения: в результате успешного освоения программы обучающийся должен:
знать:
- правила работы с оптическим микроскопом и аналитическим оборудованием;
- приемы работы с биологическими и химическими объектами, физическими приборами;
- правила безопасной работы в лаборатории.
уметь:
- проводить исследования в соответствии с протоколами;
- использовать базовые знания в области в образовательном процессе.
Формы и виды контроля освоения программы: отчет.
Условия реализации программы: учебная аудитория, доска, видеопроектор, ноутбук, учебные пособия, раздаточный материал, специальное оборудование по модулям.
УЧЕБНЫЙ ПЛАН
№ п/п | Наименование модулей | Всего часов | В том числе | Форма контроля | ||
Лекции | Практ. занятия | Самост. работа | ||||
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ БЛОК* | ||||||
1.1 | Экскурсия в музей занимательных наук | |||||
1.2 | Экскурсия в геологический музей | |||||
1.3 | Экскурсия в центр переработки биоресурсов | |||||
1.4 | Биология в 21 веке | |||||
1.5 | Химия в 21 веке | |||||
МОДУЛИ ПО ВЫБОРУ** | ||||||
2.1 | ВКонтакте с биотехнологией | Отчет | ||||
2.2 | Я бы в химики пошел (пусть меня научат) | Отчет | ||||
2.3 | Заморочная физика | К/р | ||||
2.4 | Биология | Отчет | ||||
Итоговый контроль по каждому модулю | ||||||
Итого |
* Изучение блока обязательно для всех слушателей
** Слушатель выбирает интересующий модуль
ОПИСАНИЕ МОДУЛЕЙ ПО ВЫБОРУ
МОДУЛЬ 1 «ВКонтакте с Биотехнологией»
Модуль предполагает такие работы, как микроморфологический анализ препаратов тканей животных, насекомых, растений и комплексных микробиологических консорциумов микроорганизмов методом оптической микроскопии, проведение анализа микробиологической обсемененности образцов и культивирование аэробных и анаэробных форм микроорганизмов, а также изучение химических основ биологических процессов и идентификации вида. Под руководством преподавателя учащиеся смогут самостоятельно поработать с микробиологическим и биохимическим оборудованием, посудой и инструментами, ознакомиться с техникой исследований в области молекулярной биологии, прикладной энзимологии, промышленной биотехнология и биоинженерии.
Задачи модуля:
- сформировать представление о микробиологических и биохимических исследованиях в биотехнологии;
- познакомиться с современными биотехнологическими направлениями, такими как прикладная энзимология, биоконверсия и биотрансформация сырья, промышленная биотехнология и биоинженерия;
- приобрести навыки, необходимые для безопасной работы в биотехнологической лаборатории, ознакомиться с инструментами биотехнолога-исследователя, с оптическим микроскопом и базовыми биохимическими подходами для анализа важнейших высокомолекулярных соединений.
В результате освоения модуля слушатель должен:
знать:
- правила работы с оптическим микроскопом и аналитическим оборудованием;
- приемы работы с микроорганизмами и биологически активными соединениями;
- правила безопасной работы в микробиологической и биотехнологической лаборатории.
уметь:
- проводить микробиологические и биохимическими исследования в соответствии с классическими методами культивирования, приготовления препаратов, оптической микроскопии и аналитическими протоколами;
- использовать базовые знания в области биохимии, микробиологии и биотехнологии в образовательном процессе.
Форма контроля освоения модуля: В течение недели учащиеся проводят практические эксперименты, собирают и анализируют данные в лабораторном отчете, который представляют на проверку по окончании курса. Структура отчета предполагает разделы:
- Техника безопасности при выполнении данных видов работ. Изучаются и разбираются основные требования техники безопасности при выполнении каждой лабораторной работы.
- Приготовление необходимых реактивов и посуды. Приводится полный перечень необходимых реактивов и оборудования, а также расчеты по приготовлению растворов и питательных сред для культивирования.
- Ход работы и последовательность выполнения. Приводится техника выполнения работы в соответствии с действующими протоколами, методами и поставленной целью исследования.
- Описание полученных экспериментальных данных. Описываются полученные в результате работы результаты, оформляются иллюстрации и зарисовки основных морфологических и культуральных признаков, фотоснимки электрофореграмм, проводятся необходимые расчеты.
- Выводы по работе. На основании полученных результатов делаются заключения и выводы в соответствии с поставленной целью работы.
- Представление результатов в виде презентации. В виде устной презентации с использованием интерактивных методов проводится защита полученных результатов и их обсуждение в рамках учебной группы.
Условия реализации модуля: Для проведения учебных занятий необходимы: учебная аудитория, доска, видеопроектор, ноутбук, учебные пособия, раздаточный материал, микроскопы, автоклав, ламинарный шкаф, холодильник для хранения чистых культур микроорганизмов, лампы для стерилизации помещений, технические и аналитические весы, сушильный шкаф, химические реактивы, бактериологические петли, чашки Петри, инструменты, камера для электрофореза, ферментер и химическая посуда, средства индивидуальной защиты.
Рекомендуемая литература:
1. Болотова, К.С. Классификация и морфологические особенности микроорганизмов / К.С. Болотова, К.Ю. Терентьев, В.А. Рудакова. – Архангельск: САФУ, 2016. - 139 с.
2. Кольман Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К. Рем.- М.; Мир, 2009. - 469 с.
3. Лысов, П.К. Биология с основами экологии. / П.К. Лысов, А.П. Акифьев, Н.А. Добротина. - М.: Высшая школа, 2009. – 655 с.
4. Основы биохимии Ленинджера в 3-х томах / Д. Нельсон, М. Кокс; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011/2014/2015. – (Лучший зарубежный учебник)
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН МОДУЛЯ
№ п/п | Наименование тем учебных занятий | Всего часов | В том числе | Форма контроля | ||
Лекции | Практ. занятия | Самост. работа | ||||
Микроморфологический анализ биообъектов | ||||||
Морфология клеток и тканей живых организмов. Микробиологические консорциумы в пищевой и экобиотехнологиях | ||||||
Техника микробиологических исследований в биотехнологии | ||||||
Основы культивирования аэробных и анаэробных форм микроорганизмов. Морфологические и культуральные признаки | ||||||
Накопительные культуры микроорганизмов (картофельная палочка, маслянокислые бактерии). Препараты клеток и анализ метаболитов брожения | ||||||
Определение микробиологической загрязненности объектов окружающей среды | ||||||
Биологическая и биохимическая идентификация. Биотехнологические инструменты анализа вида | ||||||
Разделение высокомолекулярных соединений методом электрофореза. Выделение ДНК из биообъектов и электрофоретический анализ | ||||||
Биотехнология и энзимология | ||||||
Биотехнология: цели и инструменты науки | ||||||
Прикладная энзимология. Ферменты и клетки в процессах биоконверсии и биотрансформации | ||||||
Подготовка лабораторного отчета | ||||||
Итоговый контроль | Отчет | |||||
Итого |
Тема 1. Микроморфологический анализ биообъектов. Изучение морфологии клеток и тканей живых организмов. Приготовление препаратов, содержащих комплексные микробиологические консорциумы, используемые в пищевой отрасли (закваски) и в области экологии и охраны окружающей среды (активный ил, индикаторные формы загрязнения).
Тема 2. Техника микробиологических исследований в биотехнологии. Ознакомление с основными подходами, применяемыми при культивировании аэробных и анаэробных форм микроорганизмов. Изучение морфологических и культуральных признаков, метаболической активности вида. Понятие чистой и накопительной культуры микроорганизмов, методы их получения и использования человеком. Определение микробиологической загрязненности объектов окружающей среды
Тема 3. Биологическая и биохимическая идентификация. Биотехнологические инструменты анализа вида. Химические основы биологических процессов. Химия природных соединений, идентификация видовых особенностей по анализу генома и протеома.
Тема 4. Биотехнология и энзимология. Прикладная энзимология. Ферменты и клетки в процессах биоконверсии и биотрансформации сырья. Промышленная биотехнология и биоинженерия.