Методология ведения кружка по биотехнологии с целью развития исследовательских способностей и формирования специализированных навыков обучающихся

Методика ведения и программа кружка по биотехнологии

«Методология ведения кружка по биотехнологии

с целью развития исследовательских способностей и формирования специализированных навыков обучающихся»

Коновалова Наталия Валерьевна

преподавательобщепрофессиональных дисциплин и профессиональных модулей спец. "Биохимическое производство"

колледжа

ЯПЭК им Н.П. Пастухова

г Ярославль

Как много на сегодняшний день кружков, секций, которые одновременно ориентируют, подготавливают к будущей профессии и развивают творческие способности учеников средней школы, студентов СПО, побуждают к активной исследовательской работе?

Ниже предлагается оригинальная методика ведения кружка по биотехнологии, ориентированная на раскрытие и развитие скрытых талантов обучающихся в рамках изучения биотехнологии, формирования устойчивых навыков и умений проведения отдельных технологических операций биотехнолога.

Разработанная программа ведения кружка соответствует федеральному компоненту обучения и ФГОС по специальности 19.02.01 «Биохимическое производство», ориентирована на школьников 10-11 классов, студентов 1-4 курса.

Программа направлена на развитие способностей, обучающихся в области биотехнологических исследований на базе теоретических и практических знаний. Целесообразность данной программы состоит в приобретении обучающимися практических навыков в исследовательской деятельности.

Программа разработана как модульное обучение: на последующем этапе идет приобретение новых знаний, совершенствование и отработка новых умений и навыков.

Раскрытие талантов, побуждение к активной исследовательской работе происходит в результате поставленных задач перед обучающимся в начале проводимых экспериментов. Студент на основании полученных результатов самостоятельно устанавливает зависимости культивирования, а на основании полученных результатов и опыта ведения ранее процессов по различным режимам предлагает новый, оригинальный режим. Далее, после экспериментального подтверждения своих умозаключений либо останавливается на выдвинутом им режиме, либо, основываясь на предыдущий опыт, ставит новую серию экспериментов с целью нахождения оптимального режима – развитие исследовательской деятельности, формирование личности «молодого ученого». Как показывает опыт, выступление на конференциях различного уровня (межрегиональные, областные), публикации в различных сборниках (тезисы докладов), участие в других, различного рода конкурсах закрепляет лидерские качества обучающегося, формирует его как личность «научного исследователя», стимулирует к глубокому изучению вопросов биотехнологии изучаемых разделов.

Обучение биотехнологии вносит существенный вклад в подготовку выпуска квалифицированных специалистов-практиков и специалистов-исследователей биохимического, биотехнологического производства путём непосредственно проведения учащимися исследовательских работ (постановки экспериментов, обработки результатов, ухода за культурами) в области культивирования, в т.ч. совместного культивирования, культур микроскопических грибов, грибов-зооглеи.

Усилению практической направленности способствует овладение обучающимися теоретическими и прикладными знаниями и непосредственными навыками при выращивании культур, контролированию и регулированию технологического процесса.

Обучение завершается публикацией исследовательской работы, выступлением на внутренних и внешних конференциях.

Основные функции преподавателя, руководящего научно-исследовательскими работами обучающихся:

направляющая (предложение темы и определение объема исследований);

воспитательная (создание условий для творческой работы участников, предоставление возможности самостоятельного поиска, стимуляция естественной любознательности);

систематизирующая (в период практической работы педагог дает советы, наблюдает, помогает в систематизации полученных данных);

образовательная (при обобщении полученных результатов проводится совместное обсуждение, в результате сотворческой деятельности даются новые знания);

руководящая (педагог в качестве руководящего звена следит за выполнением техники безопасности, правильности выполнения анализов и исследований)

обучающая (педагог обучает всем основным приемам ведения технологического процесса выращивания культур, заполняет теоретические пробелы в званиях учащихся, обучает «снятию» и обработки результатов, контролирования и регулирования процесса)

Какова педагогическая целесообразность ведения данного кружка?

Работа кружка способствует:

развитию мотивации и расширению возможностей для развития личности, ее творческого, интеллектуального потенциала;

получению практико-ориентированных знаний и навыков по биотехнологии, процессу культивирования;

повышению качества обучения на модуле «оператор выращивания дрожжей»;

развитию познавательных и профессиональных интересов, активизацию творческого мышления обучающихся, формированию определенного опыта творческой деятельности, практических навыков;

выработке устойчивых навыков самостоятельной творческой работы, стремления к поисково-исследовательской деятельности;

возможность применения на учебных занятиях и конференциях результатов, полученных обучающимися в процессе кружковых занятий;

вырабатывает уверенность в собственных силах.

Цели и задачи создания и функционирования кружка.

Цель - развитие практических и теоретических способностей, овладение прикладными навыками и умениями в области прикладной биотехнологии, формирование личности «молодого ученого».

Занятия на кружке ставят задачи:

освоение знаний о правилах обработки результатов анализа и ведения записей в технологической документации; существующих методов выращивания дрожжей и грибов-зооглеи, совместного культивирования дрожжей; основах производства дрожжей и грибов-зооглеи по разным режимам; определение и контролировании параметров технологического процесса; аппаратурного оформления производства; свойствах исходного сырья, конечного продукта производства; расчета расходов сырья и материалов по стадиям технологического процесса; путях и методах интенсификации производства; контролировании и регулировании процесса; причинах возникновения и способах устранения технологических нарушений;

овладение умениями: вести процесс по выданному режиму;работы с микроскопом; определение и регулирование параметров процесса;выбирать оптимальные методы выращивания дрожжей и их совместного выращивания с др культурами; выполнять расчеты сырья в соответствии с технологической документацией; анализировать причины брака продукции и разрабатывать мероприятия по их предупреждению, ликвидации; предупреждать и устранять отклонения от норм технологического режима производства биохимических препаратов;

развитиепознавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе самостоятельного приобретения технологических знаний с использованием различных источников информации, в том числе компьютерных; умений организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество; умений решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях; умений осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития; умений работать в коллективе и команде, обеспечивать её сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководителем; самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием; познавательных и исследовательских интересов и навыков исследовательской работы.

воспитаниеубежденности в позитивной роли биотехнологии (выращивание дрожжей и грибов-зооглеи) в жизни современного общества и огромной значимости в экономике страны; ответственности за выполняемые рабочие операции; позитивного отношения к рабочим профессиям «Оператор выращивания дрожжей», «аппаратчик», должности «техник-технолог» биотехнологического производства; побуждение к исследовательской деятельности;

применение полученных знаний и умений в выборе будущей профессии, решения практических задач в повседневной жизни, для объяснения явлений, процессов происходящих в природе и на производстве. в выборе будущей профессии, определения возможности культивирования дрожжей и совместного культивирования дрожжей и др культу в различных условиях и оценки выхода продукта; безопасного обращения с химическими веществами и биологическими объектами, лабораторным оборудованием, приборами; приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве; критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

Учебно-тематический план

Программа рассчитана на 60 часов, представляет из себя выполнение исследовательских работ, с дальнейшим выступлением – демонстрацией полученных результатов на конференциях различного уровня, в т.ч. онлайн-конференциях и онлайн-конкурсах, публикации работ.

Состоит из четырех этапов:

теоретический – 8 ч;

практический (выполнение исследований) – 40 ч;

обработка результатов исследований – 12 ч,

выступление на конференциях.

I этап «Теоретический»

Изучение вопросов по теме «Прикладная биотехнология».

II этап «Практический»

Обсуждение правил техники безопасности в лаборатории, цели и задач исследования, условий постановки и проведения экспериментов.

III этап «Обработка результатов исследований»

Обработка результатов исследований с помощью методов математической статистики, с применением компьютерных программ.

IV этап «Выступление на конференциях»

Содержание программы

Основное время кружка отводится непосредственно исследовательской работе – проведению экспериментов под руководством научного руководителя (ведущего кружка).

На первом этапе проводится обучение студентов по теме «прикладная биотехнология»: подразумевается изучение вопросов по темам: микроорганизмы, используемые в биотехнологии, их свойства, питание и размножение; питательные среды: типы, методы их приготовления; способы культивирования; параметры процесса выращивания культур.

На втором этапе проводится проведение исследований, цель – получение актуальных результатов, не описанных в литературе. Эксперименты непосредственно проводятся в лаборатории обучающимися под руководством руководителя.

Эксперимент проводится по плану:

Подготовка питательной среды соответствующей концентрации, рецептуры.

Подготовка микроорганизмов

Постановка экспериментов

Определение параметров процесса.

Определение параметров процесса включает: взвешивание; определение микроскопических характеристик (морфология клеток: форма, размер; наличие числа мертвых клеток); определение кислотности методом титрования; другие физико-химические и аналитические методы анализа – при необходимости.

На третьем этапе обработка результатов исследований - с помощью методов математической статистики, с применением компьютерных программ проводится после получения результатов эксперимента и заключается в получении закономерностей процесса культивирования, предложения оригинального режима.

На четвертом этапе - выступление на конференциях:после получения и обработки результатов эксперимента, обучающийся подготавливает презентацию, доклад и текст тезисов доклада для публикаций.

Критерии успешности обучающегося

Критерий успешного усвоения программы кружка – является выполнение и обработка результатов эксперимента, выступление на конференциях, издание тезисов докладов

Самыми успешными лучшими исследовательскими работами являются те, которые заняли призовые места на конференциях.

Учащиеся в результате усвоения раздела должнызнать/понимать:

существующие методы и способы выращивания дрожжей и/или грибов-зооглея, совместного культивирования микроорганизмов, параметры процесса выращиваниямикроорганизмов; теоретические основы процесса выращиваниямикроорганизмов; теоретические основы титриметрического метода анализа; методы и способы контролирования и регулирования процесса выращивания микроорганизмов в лабораторном ферментере; состав и назначение питательной среды, ее компонентов; правила обработки результатов анализа и ведения записей в технологической документации; существующие методы и способы выращивания микроорганизмов, совместного культивирования микроорганизмов; свойства исходного сырья, конечного продукта производства; расчета расходов сырья и материалов по стадиям технологического процесса; путях и методах интенсификации производства; причины возникновения и способы устранения технологических нарушений, технику безопасной работы.

уметь:

вести процесс по выданному режиму;работать с микроскопом; делать микропрепараты, работать с камерой Горяева, определять и регулировать параметры процесса: формольное число методом титрования, рН, температуру, микробиологические показатели (мертвые, мелкие клетки, агглютинацию;выбирать оптимальные методы выращивания микроорганизмов и их совместного выращивания; выполнять расчеты сырья в соответствии с технологической документацией; анализировать причины брака продукции и разрабатывать мероприятия по их предупреждению, ликвидации; предупреждать и устранять отклонения от норм технологического режима производства биохимических препаратов; вести совместное культивирование микроорганизмов, определять оптимальные условия культивирования микроорганизмов; соблюдать технику безопасности.

использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

в выборе будущей профессии, решения практических задач в повседневной жизни, для объяснения явлений, процессов происходящих в природе и на производстве; определения возможности культивирования дрожжей и совместного культивирования дрожжей и др культу в различных условиях и оценки выхода продукта; безопасного обращения с химическими веществами и биологическими объектами, лабораторным оборудованием, приборами; приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве; критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников; в выборе будущей профессии, решения практических задач в повседневной жизни.

Форма подведения итоговой отчетности:

Конференция с презентациями работ обучающихся, тезисы докладов.

Календарно-тематическое планирование учебного материала

Место проведения - ЯПЭК, лаборатория биохимии, микробиологии, технологии производства биохимических препаратов

Требования к уровню подготовки учащихся

Учащиеся в результате усвоения раздела должнызнать/понимать:

существующие методы и способы выращивания дрожжей, совместного культивирования дрожжей, параметры процесса выращивания дрожжей; теоретические основы процесса выращивания дрожжей; теоретические основы титриметрического метода анализа; методы и способы контролирования и регулирования процесса выращивания дрожжей в лабораторном ферментере; состав и назначение питательной среды, ее компонентов; назначение основного ферментера, отборочных аппаратов;правила обработки результатов анализа и ведения записей в технологической документации; существующие методы и способы выращивания дрожжей, совместного культивирования дрожжей; свойствах исходного сырья, конечного продукта производства; расчета расходов сырья и материалов по стадиям технологического процесса; путях и методах интенсификации производства; причины возникновения и способы устранения технологических нарушений, технику безопасной работы.

уметь:

вести процесс по выданному режиму;работать с микроскопом; делать микропрепараты, работать с камерой Горяева, определять и регулировать параметры процесса: формольное число методом тирования, рН, температуру, микробиологические показатели (мертвые, мелкие клетки, агглютинацию;выбирать оптимальные методы выращивания дрожжей и их совместного выращивания с др культурами; выполнять расчеты сырья в соответствии с технологической документацией; анализировать причины брака продукции и разрабатывать мероприятия по их предупреждению, ликвидации; предупреждать и устранять отклонения от норм технологического режима производства биохимических препаратов; вести совместное культивирование дрожжей, определять оптимальные условия культивирования дрожжей, дрожжей и др культур; соблюдать технику безопасности.

использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

в выборе будущей профессии, решения практических задач в повседневной жизни, для объяснения явлений, процессов происходящих в природе и на производстве; определения возможности культивирования дрожжей и совместного культивирования дрожжей и др культу в различных условиях и оценки выхода продукта; безопасного обращения с химическими веществами и биологическими объектами, лабораторным оборудованием, приборами; приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве; критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников; в выборе будущей профессии, решения практических задач в повседневной жизни.

Список использованных источников

1. Сенюкова М.Н. Учебное пособие/Технология производства дрожжей//Сыктывкар, 2015 г – 230 с.

2. Качмазов Г.С. Дрожжи бродильных производств. Практическое руководство: учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2012-224 с.

3.Технология производства дрожжей:учебное пособие / Е.А. Скиба; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 121 с..

4. Римарева Л.В. Теоретические и практические основы биотехнологии дрожжей: учеб. пособие для вузов / Л.В. Римарева. – М.: ДеЛи принт, 2010.

Борисова С.В. Использование дрожжей в промышленности / С.В. Борисова, О.А. Решетник, З.Ш. Мингалева – СПб: ГИОРД, 2008-216с.

5. И.Т. Кретов, С.Т. Антипов, Г.Ф. Агафонов / Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности // Учебное пособие. — М.: КолосС, 2011. — 472 с.

6. Технология солода, пива и безалкагольных напитков/К.А. Калунянц, В.Л. Яровенко, В.А. Домарецкий, Р.А. Колачева. – М. Колос, 1992-446 с.

7. ФГОС СПО по специальности 19.02.01 Биохимическое производство

8. Федеральный компонент государственного стандарта общего образования, утвержденный приказом Минобразования РФ № 1089 от 05.03.2004

9.Бордовская Н.В. Психология и педагогика. Стандарт третьего поколения. Учебник для ВУЗов, 2013, 405 с.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/274953-metodologija-vedenija-kruzhka-po-biotehnologi