Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,279

Введение

Реализация концепции технологического развития Российской Федерации до 2030 г.[1] невозможна без совершенствования методов и приемов образования. Вовлечение обучающихся в научные сферы деятельности – важная составляющая будущего научного и технологического суверенитета страны. Достижение поставленной цели возможно при условии всеобщего технологического просвещения обучающихся в рамках совершенствования в том числе естественно-научного образования, развития естественно-научной грамотности на всех уровнях общего образования[2]. При этом включение технологического просвещения в состав общего образования должно осуществляться в соответствии с положениями ФГОС общего образования[3].

Необходимость интеграции науки и школьного образования через организацию внеурочной деятельности отмечают И.В. Соколова, А.Э. Сергеев [1]. Авторы подчеркивают важность раннего привлечения обучающихся средних классов к научной деятельности. А.П. Парахонский, Е.А. Венглинская указывают на происходящее объединение усилий различных наук для решения важных практических задач, который должен быть связан с обучением будущих специалистов, ведь в будущем им предстоит решать научные и экономические задачи страны [2].

Элективные курсы в средней школе направлены не только на повышение уровня знаний, развитие исследовательских умений и навыков, способности к самостоятельному поиску, но и формирование основ научного мировоззрения [3]. Целесообразность введения элективных курсов естественно-научной и экологической направленности обусловлена необходимостью развития у обучающихся интереса к естественным наукам, расширения знаний по учебным дисциплинам, понимания многообразия природных процессов и явлений. [4–6]. Такие курсы способствуют освоению прикладных методов исследования, освещают приоритетные направления современной биологии, развивают когнитивные навыки, умение решать практические задачи, способствуют совершенствованию биологической подготовки обучающихся, формируют активность и самостоятельность у подрастающего поколения [7–9]. В итоге элективные курсы создают условия для самореализации обучающихся, их профессиональной ориентации и самоопределения [10, 11].

Альгология – раздел ботаники, изучающий водоросли, их строение, экологию, систематику и значение в природных и антропогенных экосистемах. Общеизвестно, что водоросли играют важнейшую роль в биосфере, производя основную массу кислорода планеты в процессе фотосинтеза. Они участвуют в круговороте веществ, поддержании экологического баланса водных экосистем, имеют прикладное значение: используются в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, медицине и экологическом мониторинге. При этом изучению водорослей в курсе биологии посвящено не более двух часов. В условиях региона водоросли кратко рассматриваются в рамках регионального курса «Байкаловедение» [12]. Как показывает автор курса Е.Н. Кузеванова, предмет помогает сформировать у обучающихся ответственное отношение к природе на основе глубокого изучения экосистемы Байкала [13]. Материалы курса «Байкаловедение», а также другие методические разработки по изучению уникального озера способствуют не только расширению и углублению знаний, но и решению практических задач по охране окружающей среды Байкальского региона, сохранению природного и культурного наследия [14, 15].

Одной из ключевых задач при изучении альгологии является освоение методов микроскопирования и идентификации водорослей. И именно с этим в условиях школы сопряжен ряд проблем, связанных в первую очередь с техническим оснащением школьной лаборатории. Для определения многих микроскопических видов требуется наличие специального оборудования и знаний вне школьной программы. Поэтому внеурочные занятия, элективные курсы и тесная связь со специалистами научных учреждений и вузов может принести полноценные педагогические и в будущем научные и технологические результаты [1].

Цель исследования – разработка и обоснование методики изучения водорослей для организации элективного курса по биологии.

Материалы и методы исследования

Для обучающихся профильных классов МАОУ г. Иркутска гимназии № 2 была разработана программа элективного курса «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей», который был внедрен в учебный процесс 2024–2025 учебного года для обучающихся 6-го класса.

Теоретической базой для разработки данного курса стал анализ методических пособий по преподаванию биологии и учебника «Байкаловедение» как регионального компонента образования в Иркутской области.

Анализ учебника, учебных и методических пособий, определителей по водорослям позволил обеспечить научную обоснованность всех компонентов разработанного элективного курса – от содержательного наполнения до методов оценки его эффективности.

В процессе исследования было проведено рефлексивное анкетирование для выявления динамики изменений в знаниях, навыках и мотивации обучающихся при изучении программы элективного курса «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей».

Результаты исследования и их обсуждение

Элективный курс «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей» рассчитан на 34 ч (1 ч в неделю) и включает теоретические и практические занятия. В таблице приведен примерный план лабораторного практикума, который может быть адаптирован в зависимости от целей и уровня подготовки обучающихся

Программа курса предусматривала работу с авторским учебно-методическим пособием «Байкаловедение. Водоросли» [16], в котором представлена систематизированная определительная таблица. При составлении определительной таблицы авторы ориентировались на использование знакомых обучающимся терминов, либо эти термины разъяснялись в словаре. При помощи определительной таблицы обучающиеся идентифицировали водоросли до родового названия, как это показано в ряде определительных таблиц, составленных для школьников [17].

Предлагаемая определительная таблица, как и другие, построена по принципу дихотомического ключа, принятого в большинстве ботанических определителей.

Тематическое планирование курса «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей»

Примечание: Теорет. – теоретическое занятие, Практ. – практическое занятие.

Составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования

Отдел Диатомовые водоросли 2

0. Клетки иной формы. Водоросли одно-, многоклеточные или колониальные.

Окраска различная 8

2. Водоросли одноклеточные 3

0. Водоросли многоклеточные, форма клеток от цилиндрической

до полусферической, клетки соединены в прочные цепочки 5

3. Клетки округлые или чаще волнистые

Род Cyclotella (рис. 1, B)

0. Клетки палочковидные 4

4. Клетки палочковидные, от узких до линейных, концы клеток постепенно

закругленные.

Род Synedra (рис. 1, G)

0. Клетки палочковидные, узкие, концы клеток клиновидные или головчатые.

Род Nitzschia (рис. 1, A)

00. Клетки палочковидные, в средней части расширенные.

Род Pinnularia (рис. 1, C)

5. Клетки палочковидные, соединенные в таблитчатые колонии 6

0. Клетки соединены в прямые нитчатые или звездчатые колонии 7

6. Клетки в колонии соединены слизью. Колонии относительно друг друга

образуют прямой угол. Клетки эллиптические, расширенные.

Род Tabellaria (рис. 1, D)

0. Колонии таблитчатые. Клетки в колонии в средней части расширенные,

концы их разнообразной формы.

Род Fragilaria (рис. 1, E)

7. Колонии нитчатые. Форма клеток в колонии от цилиндрической до полусферической.

Род Aulacoseira (рис. 1, F)

0. Колонии в форме многолучевой звезды.

Род Asterionella (рис. 1, I)

Рис. 1. А – Род Nitzschia, В – Род Cyclotella, С – Род Pinnularia, D – Род Tabellaria, E – Род Fragilaria, F – Род Aulacoseira, G – Род Synedra, I – Род Asterionella (световая микроскопия) Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Этот принцип основан на сравнении признаков, рассматриваемых альтернативно (взаимоисключающе), поэтому каждая ступень определительной таблицы содержит тезу (набор определенных признаков) и антитезу (набор признаков прямо противоположного значения). Тезы имеют порядковый номер, антитезы начинаются знаком «0». Перед началом работы необходимо познакомиться со структурой таблицы. Прочитать тезу и начать двигаться по ветвям: в зависимости от ответа таблица будет предлагать перейти к следующему вопросу или критерию. Двигаться по тезам и антитезам нужно до тех пор, пока определение не будет соответствовать наблюдаемому в микроскоп организму. В конце каждой тезы или антитезы написан номер следующей ступени, куда необходимо обращаться для дальнейшего определения, пока оно не закончится названием водоросли и ссылкой на ее фотографию. Если остаются сомнения после определения, можно использовать дополнительные источники, такие как справочники по водорослям, научные публикации или специализированные альгологические интернет-ресурсы, чтобы подтвердить идентификацию. Ниже приведен фрагмент определительной таблицы.

1. Клетки с оболочкой-панцирем. Панцирь состоит из двух створок. Створки двустороннесимметричные или радиальные со сложной структурой (штриховатые, точечные и т.д.). Створки надеты одна на другую, как крышечка на коробочку. Форма клеток обычно зависит от того, какой стороной она к нам повернута. Различают вид со створки, когда водоросль обращена к нам крышечкой, и вид с пояска, когда водоросль обращена боковой стороной.

Материалы элективного курса «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей» могут быть использованы на уроках биологии и байкаловедения в качестве дополнительной информации при изучении темы «Водоросли».

В начале и конце элективного курса было проведено рефлексивное анкетирование для оценки изменений в знаниях, навыках, мотивации и эмоциональном состоянии обучающихся. В анкетировании приняли участие 16 обучающихся. Приобретенные знания и умения оценивались с использованием 5-балльной шкалы Лайкерта и открытых вопросов.

Все обучающиеся проявили высокую мотивацию в рамках элективного курса «Альгофлора: разнообразие и экология водорослей». У 87 % обучающихся оправдались ожидания от программы курса (рис. 2).

Рис. 2. Оценка соответствия ожиданий обучающихся от курса Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

На старте курса лишь 10 % обучающихся демонстрировали уверенное владение специальными умениями и навыками (рис. 3, А). По окончанию курса показатели выросли (рис. 3, В). Наибольший прогресс был в следующих знаниях: знание биологии водорослей, умение работать с микроскопом и умение пользоваться определителями. Сравнительный анализ демонстрирует значительное улучшение специальных компетенций обучающихся.

Рис. 3. Развитие специальных умений и навыков: А – в начале курса, В – по окончании курса Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Заключение

Для развития интереса обучающихся к предмету в частности и к будущему выбору научных специальностей в целом использования одной методической литературы недостаточно. Необходимо обеспечить активное привлечение практических методов обучения. Включение обучающихся в конкретные действия, такие как экскурсии, полевые работы, лабораторные исследования, помогает им лучше понять материал и оценить его значимость на практике. Это способствует развитию навыков самостоятельного поиска информации и анализа полученных результатов.

Изучение водорослей в рамках элективного курса по альгологии дает возможность обучающимся познакомиться с биологическим разнообразием растительного мира Байкала и его водотоков, расширяет кругозор, является важным фактором повышения экологической грамотности. Элективный курс способствует формированию навыков научного определения биологических объектов, развивает наблюдательность, экологическое мышление, способствует выбору будущей профессии.

Предварительные данные, полученные в результате реализации курса, продемонстрировали положительные изменения в знаниях, навыках, мотивации и эмоциональном состоянии обучающихся. Наиболее существенное улучшение наблюдалось по следующим показателям: усвоение ключевых понятий биологии водорослей, формирование навыков микроскопирования и практического использования определителей.