Естественнонаучные компетенции школьников в рамках дополнительного биологического образования в Детском технопарке «Кванториум»

Категория: Заочная школа методиста.

Игнатьичев Глеб Михайлович,
педагог дополнительного образования
ГАУ ДО «Детский технопарк «Кванториум», г. Брянск

Введение
В современном мире, где научные и технологические достижения происходят с небывалой скоростью, естественнонаучные компетенции становятся ключевыми для успешной интеграции молодых специалистов в профессиональную среду. Мировое научное сообщество акцентирует внимание на необходимости формирования у школьников критического мышления, аналитических навыков и способности к решению проблем. В этом контексте дополнительное образование, в частности биологическое, играет значительную роль в развитии естественнонаучных компетенций.

Детский технопарк «Кванториум» представляет собой уникальную образовательную платформу, ориентированную на внедрение STEM-образования и формирование у детей и подростков необходимых знаний и навыков. STEM — это аббревиатура, составленная из первых букв английских слов: science (наука), technology (технология), engineering (инжиниринг) и mathematics (математика). Термин «STEM-образование» возник в начале 2000-х годов. Это модель, которая объединяет инженерию и естественные науки в единую систему. Специалисты, получившие такое образование, умеют рассматривать проблему в целом, а не в контексте какой-то одной технологии или области науки.
Интегративное образование позволяет готовить ценные кадры, которые могут эффективно работать в современных технологических компаниях. В России потребность в STEM-образовании тоже растет. В 2024 году российскому рынку нужны более 200 000 специалистов в области цифровых технологий, анализа данных и инженерии. В следующем году их количество возрастет до 300 000.
В данной статье мы проанализируем, какие естественнонаучные компетенции помогают школьникам адаптироваться к современным вызовам и как они развиваются в рамках программы Биоквантума «Будущее науки» детского технопарка «Кванториум».

Основная часть
Программы Кванториума охватывают множество направлений: от робототехники до биологии. В рамках биологических программ учащиеся изучают растения, выращивают микроорганизмы, изучают строение тела, проводят эксперименты по генетике, что позволяет им на практике применять теоретические знания.
В рамках дополнительного биологического образования, предлагаемого Кванториумом, можно выделить три ключевые естественнонаучные компетенции, которые играют важную роль в образовательном процессе:
1. Компетенция в области биологической грамотности
Эта компетенция включает в себя изучение базовых понятий биологии.
Программа Биоквантума рассчитана на 3 года и состоит из взаимодополняющих друг друга модулей. В ходе реализации этой программы обучающиеся осваивают различные блоки биологических дисциплин, начиная от ботаники и заканчивая генетикой. Состав групп обучающихся в Биоквантуме разноуровневый по возрасту и по степени подготовленности. Поэтому на теоретических занятиях ребята получают как новую информацию, так и закрепляют и углубляют уже полученные в школе знания, а также апробируют их на лабораторных практикумах.
Закрепление изученного материала происходит не только в формате тестов и квизов, но и в ходе самих практических работ, а также при выполнении кейсов, которые позволяют продемонстрировать, как полученные знания могут пригодиться для решения реальных задач. Так кейс «Фомиты» показывает, как знания о бактериях могут помочь в борьбе с ними как дома, так и на производствах.
2. Компетенция в области научного мышления
В процессе лабораторных экспериментов, практических и проектных работ школьники учатся формулировать гипотезы на основе наблюдений, разрабатывать методы их проверки, проводить анализ данных и делать выводы. Например, один из недавних детских проектов «Фунгицидные свойства багульника болотного», занявший призовые и первые места на различных конференциях и конкурсах, требовал от обучающегося четкой формулировки целей, выбора методов исследования и анализа результатов. Таким образом, обучающиеся не просто усваивают материал, но и приобретают способность эффективно находить, оценивать и применять новую информацию, а также адаптировать новые сведения к изменяющимся условиям, что значительно приближает подростков к умению думать и работать как настоящие ученые.
3. Компетенция в области междисциплинарного подхода
Важно понимать, что биология тесно связана с другими науками, такими как химия, физика и даже информатика. Междисциплинарность - это важный феномен современности, и каждый человек может развить в себе навык мыслить широко.
В Кванториуме школьники получают возможность проводить исследования на стыке различных дисциплин. Примером такого междисциплинарного подхода могут служить занятия по анатомии и морфологии человека, где для изучения давления, кожно-гальванических реакций, снятия ЭКГ, ЭЭГ, ребятам сперва необходимо самостоятельно собрать аппарат для снятия этих показателей, запрограммировать его и только потом снять, и проанализировать полученные результаты.

Одним из способов интеграции различных компетенций в образовательный процесс является решение кейсов от партеров детского технопарка. Специально для обучающихся индустриальные партнеры детского технопарка «Кванториум» разрабатывают задания, которые ученики должны решить и реализовать это решение в течение определённого времени. В качестве примера можно привести сотрудничество с заповедником «Брянский лес», в котором несколько лет подряд обучающееся Биоквантума осуществляли экологические экспедиции, изучали флору, водные и почвенные ресурсы центральной усадьбы заповедника. Другим примером интеграции компетенций в образовательный процесс является проект по созданию гроу-бокса для проростков сосны, в котором учащиеся Бионаправления занимались разработкой подходящих условий для роста и развития голосеменных, а обучающиеся IT-квантума создавали программное обеспечение. Кейс был предоставлен Брянской лесосеменной станцией.
В ходе выполнения подобных заданий ребята развивают:
• Наблюдательность: учащиеся учатся фиксировать изменения в эксперименте, проводить сравнительный анализ и делать выводы на основе полученных данных.
• Экспериментальные навыки: ребята используют лабораторное оборудование для решения реальных ситуаций.
• Аналитические способности: анализируя полученные данные, школьники учатся выявлять закономерности и делать обоснованные выводы.
• Критическое мышление: учащиеся должны обосновать выбор той или иной методики, ее эффективности, экономичности, доступности применения в реальных условиях, что развивает их способность оценивать и учитывать различные факторы.

Заключение
Таким образом, Детский технопарк «Кванториум» представляет собой инновационную образовательную платформу, где формируются ключевые естественнонаучные компетенции у школьников. Развитие научного мышления, биологической грамотности и междисциплинарного подхода — это важные шаги на пути к подготовке нового поколения научных специалистов, способных успешно решать современные проблемы и применять элементы междисциплинарных знаний и умений в самых различных ситуациях, способность делать что-либо компетентно, предвидя или прогнозируя результат этой деятельности.
Дальнейшее развитие программ дополнительного образования в детском технопарке «Кванториум» будет делать акцент на использование современных технологий для более глубокой интеграции естественнонаучных компетенций в учебный процесс, привлечения научных и инновационных площадок в обучение. Важно также продолжать исследовать эффективность внедряемых методов и подходов, что позволит повышать качество образования и готовность школьников к вызовам XXI века.

Печать