Модуль 1 «вконтакте с биотехнологией»

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.