«Основы биотехнологии. Начальное микробиологическое образование»

Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Основы биотехнологии. Начальное микробиологическое образование» естественно-научной направленности (далее - программа) позволит повысить интерес обучающихся к изучению предметов биолого-химического профиля через освоение ряда дисциплин, не рассматриваемых в базовом школьном курсе (биохимия, биотехнология, генетика, генная инженерия), а также через введение учебно-исследовательской деятельности в рамках этих дисциплин.

Педагогическая целесообразность программы  – повышение интереса к научно-исследовательской деятельности в области биотехнологий, дальнейшее применение полученных знаний и навыков в практической деятельности.

Актуальность программы определяется потребностью общества вырастить саморазвивающиеся и самоопределяющиеся личности, создается возможность осознанного профессионального самоопределения в области биолого-химических и биотехнологических специальностей, с привитием навыков проведения научной работы со школьного возраста; а также дает возможность формировать познавательную мотивацию.

Отличительной особенностью Программы является то, что она дает возможность ребенку освоить такие области биологии, которые не рассматриваются в школьной программе; а также реализация педагогической идеи формирования у обучающихся умения учиться – самостоятельно добывать и систематизировать новые знания. В этом качестве программа обеспечивает реализацию следующих принципов:

– непрерывность дополнительного образования как механизма полноты и целостности образования в целом;

– развития индивидуальности каждого ребенка в процессе социального самоопределения в системе внеурочной деятельности;

– системность организации учебно-воспитательного процесса;

– раскрытие способностей и поддержка одаренности детей.

Новизна Программы заключается в использовании: современных научно-исследовательских методов и технологий; новых материалов, не затрагиваемых в базовом школьном курсе, что позволит сформировать повышенный интерес как к биологическим наукам, так и к процессу обучения в целом.  

Педагоги

Давыдова Любовь Евгеньевна

Содержание программы

1. Введение в образовательную программу.

Теория. Вводный инструктаж по технике безопасности. Правила организации рабочего места. Правила работы с колющими и режущими предметами.

Практика. Общие правила проведения работ в лаборатории и техника безопасности.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные и практические занятия, экскурсии

Формы подведения итогов: блиц-опрос в форме викторины.

 2. Элементарное введение в микробиологию и биотехнологию.

Теория. История становления микробиологии и биотехнологии. Роль микроорганизмов в природе.

Практика. Составление трофических цепей, экологическая игра «Остров», решение логических задач на определение микроорганизма.

Формы проведения занятий: лекции

Формы подведения итогов: блиц-опрос, беседа, тест.

 3. Оборудование, материалы и инструменты, применяемые в микробиологии.

Теория. Устройство микроскопа. Техника работы с микроскопом. Основные материалы и инструменты, используемые в научной лаборатории. 

Практика. Приготовление временного микропрепарата, рассмотрение его при различных увеличениях микроскопа. Приготовление реактивов.

Формы проведения занятий: лекции, демонстрации, презентации.

Формы подведения итогов: блиц-опрос, беседа, тест, оценка практических умений по работе с оборудованием, материалами и инструментами.

 4. Основные методы изучения микроорганизмов.

Теория. Основные методы приготовления микропрепаратов: метод раздавленной капли, метод «висячей» капли. Строение бактериальной клетки. Основные формы бактерий. Функции отдельных органелл бактериальных клеток. Способ окраски бактерий по Граму. 

Практика. Приготовление микроскопического препарата бактерий различными методами. Фиксация и окраска препаратов бактерий. Изучение препаратов под микроскопом. Приготовление препаратов различных по форме бактерий. Приготовление препаратов бактерий, окрашенных по Граму. Подготовка посуды и оборудования для проведения научного исследования.

Формы проведения занятий: лекции, демонстрации, презентации.

Формы подведения итогов: опрос, беседа, оценка практических умений по приготовлению препаратов.

 5. Культивирование микроорганизмов.

Теория. Методика проведения лабораторного анализа микробной обсемененностью основных сред жизни. Подсчет колониеобразующих единиц. Приготовление препаратов. Определение микроорганизмов. Антибактериальные свойства. Рост культуры микроорганизмов при внедрении в систему веществ, обладающих антибактериальным эффектом. 

Практика. Анализ микрофлоры воды, воздуха, почвы. Выявление средства, обладающего наибольшим антибактериальным эффектом посредством подсчета КОЕ в чашках Петри. Проведение методики выявления действия лекарственных трав на рост культуры микроорганизмов. 

Формы проведения занятий: лекции, демонстрации, презентации.

Формы подведения итогов: опрос, беседа, тест, презентация результатов.

 6. Основы биотехнологии.

Теория. Суть, основные понятия, определения и объекты биотехнологии и генной инженерии. Прогрессивные и актуальные направления в области данных наук. Описание генетической структуры организмов. Роль генов в передаче наследственной информации. Наследование признаков. Мутации. 

Практика. Создание теоретической модели микроорганизма для практических целей человека. Построение 3D моделей аминокислот. Решение генетических задач. Восстановление хромосомного набора человека. Анализ мутации. Изучение действия амилазы на крахмал. Изучение морфологии и жизненного цикла Drozophila Melanogaster. Изучение состава пищевых продуктов на определение присутствия в них канцерогенов

Формы проведения занятий: лекции, демонстрации, презентации.

Формы подведения итогов: опрос, беседа, тест, оценка подготовленных докладов.

 7. Микроорганизмы и экология.

Теория. Биогеохимические циклы. Организмы, участвующие в круговороте веществ в природе. Циклы трансформации кислорода, азота, фосфора, серы. Биоиндикация и биотестирование: определение, суть методов, практическое значение методов, преимущества и недостатки. 

Практика. Составление биогеохимических циклов. Проращивание семян  кресс-салата. Определение загрязненности воды из природного водоема с помощью дафний. Изучение паразитов малого прудовика, усвоение техники работы с компрессорием.

Формы проведения занятий: лекции, демонстрации, презентации.

Формы подведения итогов: опрос, тест, проверка индивидуальных  и групповых заданий, беседа.

 8. Итоговое занятие.

Теория. Разбор прошедшего материала. Промежуточная аттестация.

Практика. Прохождение квеста. Тестирование.

Формы проведения занятий: Диалог

Формы подведения итогов: Квест, тест

Цели программы

Цель Программы – усвоение обучающимися базовых понятий, понимание явлений и получения практических навыков в области микробиологии и биотехнологии.

Результат программы

должны знать:

-основные этапы становления биотехнологии как отдельной отрасли знания;

-технику безопасной работы в лаборатории;

-материалы, инструменты, реактивы, используемые в лаборатории;

-понятия и определения биотехнологии, микробиологии и молекулярной биологии;

-навыки работы с источниками биологической информации;

-отличительные особенности клеток микроорганизмов, их характерные свойства, и процессы, происходящие в них;

-навыки анализа полученных знаний;

-основные методы работы с микроорганизмами.

должны уметь:

-соблюдать технику безопасности в лаборатории;

-анализировать и оценивать информацию, преобразовывать информацию из одной формы в другую;

-определять микроорганизмы и относить их к той или иной систематической группе;

-грамотно пользоваться инструментами и приборами, используемыми в лаборатории;

-выделять существенные признаки биологических объектов и процессов;

-объяснять роль биотехнологии в практической деятельности людей; место и роль человека в природе; роли различных организмов в жизни человека; значения биологического разнообразия для сохранения биосферы; механизмов наследственности и изменчивости;

-различать на графических материалах органоиды клетки прокариот и эукариот;

-проводить сравнение биологических объектов и процессов и делать выводы на основе сравнения;

-выявлять адаптационные механизмы организмов к определенной среде обитания; типов взаимодействия разных видов в экосистеме; взаимосвязей между особенностями строения клеток;

-ставить цели и задачи научного эксперимента;

-провести биологический эксперимент, систематизировать и проанализировать данные;

-систематизировать, предоставлять полученные данные научного исследования, а также отстаивать свои аргументы в дискуссии.

Особые условия проведения

На обучение по программе принимаются обучающиеся, успешно сдавшие входное тестирование.

Материально-техническая база

-     помещение - учебный кабинет и лаборатория, оформленные в соответствии с профилем проводимых занятий и оборудованные в соответствии с санитарными нормами;

-     доска магнитно-меловая,

-     экран;

-     компьютеры.

Материалы:

-     химическая посуда;

-     электрическая плитка;

-     микробиологические петли;

-     спиртовки;

-     шпатели Дригальского;

-     питательные среды;

-     чашки Петри;

-     термостаты;

-     аналитические и технические весы;

-     микроскопы;

-     центрифуга;

-     биохимический анализатор;

ламинарный шкаф.