Биология: школа для учителей

С 3 по 7 января 2011 г. в Институте биологии гена РАН прошли лабораторные курсы для учителей биологии. Их цель — познакомить слушателей с достижениями и методами современной биологии, причем в первую очередь с практической точки зрения — учителя также активно участвовали в лабораторных занятиях. В новом проекте приняли участие 12 преподавателей из разных уголков страны: Иркутска, Кирова, Москвы, Нижнего Новгорода, Новокузнецка, Новочеркасска, Обнинска, Тулы, Снежинска и Черниговки.

Программа тренинга состояла из лабораторных занятий по выделению ДНК из смыва ротовой полости, трансформации бактерий, выделению зеленого флюоресцентного белка и иммунофлюоресцентного анализа. Участники освоили использование учебных лабораторных наборов по микробиологии, биохимии и молекулярной биологии и ознакомились с необходимыми методическими материалами.

Большую часть времени учителя посвятили практической лабораторной работе в учебно-научном центре при лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов (МГМ) профессора Константина Северинова. Каждое утро начиналось с лекций аспиранта лаборатории Ольги Бантыш, на которых учителей знакомили с новыми методиками и направлениями в современной молекулярной биологии. Затем учителя выполняли практические задания под руководством аспиранта лаборатории МГМ Анны Лопатиной. За четыре дня все учителя успели выполнить по пять разных задачек.

В один из дней учителя посетили Институт проблем передачи информации. Там они занимались решением биоинформатических задач под руководством профессора факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ Михаила Гельфанда. Участники научились анализировать последовательности нуклеотидов и аминокислот, строить филогенетические деревья, предсказывать структуру белка.

Все методические руководства для курса были переведены на русский язык и адаптированы аспирантом лаборатории МГМ Дмитрием Гиляровым. Полученные знания и учебные наборы учителя уже применяют при организации внеклассной работы с учениками, лабораторных занятий по биологии в школах. Лабораторные курсы проходили в рамках пилотной программы фонда Дмитрия Зимина «Династия» по поддержке экспериментальной биологии в российских школах.

* * *

ТрВ-Н обратился с просьбой к учителям поделиться своими впечатлениями об этой программе. Публикуем несколько выдержек из откликов преподавателей, полученных в середине и конце января 2011 г.

Наталья Баштанник, г. Новочеркасск Ростовской области.

От тренинга остались только самые положительные впечатления, эмоции захлестывают. Все лекторы замечательно преподнесли материал, всё очень доступно, хотя, если честно, то многого до лекций не знала. Процесс обучения в современной школе сейчас нацелен на сдачу ЕГЭ, и многие данные, которые нам преподнесли, были намного выше базового уровня. Но у меня есть очень интересные ученики, которые всерьез занимаются биологией, и мне иногда даже немного стыдно, что я не владею той или иной информацией, вот и стараюсь «не отставать от жизни».

У меня в кружковом объединении более 40 учащихся, и все с нетерпением ждали моего возвращения из Москвы. К сожалению, количество привезенных с собой наборов ограничено, оно рассчитывалось на 8-12 человек. Поэтому мы отобрали для проведения занятий только 25 учеников 9-11 классов (ребята будут работать в парах), которые уже изучали в рамках школьной программы данную тему. Надеемся, что нас не оставят без поддержки, удастся получить новые наборы, и в дальнейшем мы продолжим этот курс. (… )

Из занятий больше всего, безусловно, понравилось занятие по выделению ДНК. Дети ждут его с большим нетерпением. Было бы замечательно ввести занятие по этой теме в курс общей биологии, так как это очень яркая мотивация для изучения данного предмета. Сначала мы все «переживали», что ДНК распадется на кусочки и не будет заметна, а потом радовались, как дети, и сравнивали, у кого лучше выделилась. Еще мне очень понравился иммуноферментный анализ, мы смеялись и еще долго обсуждали, кто кого «заразил».

С бактериями было очень здорово, мы знали, что будет свечение ( флюоресценция), но все равно волновались, и каждый «считал своим долгом» проверить у сотоварищей, как светятся «его бактерии». (…)

Я получила огромное удовольствие от поездки, значительно пополнила свой багаж знаний. Конечно, нельзя не упомянуть о комплектах, которые мы увезли с собой! Они замечательные, доступные для выполнения. Такие тренинги необходимо продолжить, и мне хотелось бы пообщаться еще раз с участниками нашего тренинга, поделиться опытом. Надеюсь, что, несмотря на повальную занятость, мы сможем находить минутки для конструктивного общения.

* * *

Татьяна Максимова, г. Тула.

…Атмосфера царила совершенно замечательная. Мы успевали не только учиться с 10 до 17 часов, но и побегать по Москве (я, правда, в силу болезни не могла в этом участвовать в полной мере), пели песни под гитару, ели на Рождество утку по-пекински в китайском ресторане… — море позитивных впечатлений. Меня сильно удивило, что Аню Лопатину я помню еще девочкой в Летней экологической школе (ТрВ-Н: ЛЭШ, lesh.org.ru), лекции нам читала моя бывшая ученица Ольга Бантыш и еще несколько лиц, знакомых по Школьной биологической олимпиаде (ТрВ-Н: ШБО, shbo.ru) и ЛЭШ, радовали глаз. Так что компания была — лучше некуда и праздники получились незабываемыми.

Но главное, это содержательная сторона занятий. Я заканчивала Тульский пединститут, поэтому, в отличие от студентов МГУ, у меня не было хорошего практикума. Я даже бактерий ни разу не выращивала, а тут такие сокровища! Целый мешок всякого оборудования! Я даже и не подозревала, что можно провести настоящую трансформацию бактерий плазмидой самому и относительно не сложно!!!! Это потрясло мое воображение, и не только мое.

Я уже показала детям выращенные культуры и свой кулон с ДНК. Им очень понравилось, они с нетерпением ждут, когда мы будем делать это вместе. Вот завтра у меня закончится областная олимпиада по биологии, и я смогу отдаться экспериментам. В первую очередь на занятиях кружка, но кое-что можно будет попробовать и на уроке. Хочу позвать учителей посмотреть на это.

Мне кажется, что полезно заинтересовать моих коллег, учителей биологии из других российских школ, идеей практикума по современной биологии. Тогда, может быть, мы сможем получать для кабинета биологии не бездарные, никуда не годные наборы из Китая (так называемый «Кабинет биологии» — жутко дорогой и почти бесполезный), но и действительно работающие интересные «киты». А мы со своей природной русской смекалкой постараемся стопроцентно все использовать и, может быть, придумать свои эксперименты.

Главное, что эта программа всколыхнула во всех участниках жажду кипучей деятельности и показала возможность ее практического применения. Причем здесь были задания разных типов: игровые и более серьезные — на любой вкус. Даже игрушки полезные и содержательные. Это именно то, что нужно нормальным детям.

* * *

Максим Гилев, г. Новокузнецк.

О главном: случайных людей среди приехавших на занятия не было. Занятия проводились на очень высоком качественном уровне, и, безусловно, знания, полученные в Институте биологии гена, мы все будем использовать в своей работе. Я еще не приступил к реализации проекта у себя в школе, но уже столкнулся с небольшой проблемой: количество желающих участвовать в занятиях кружка, начало которого запланировано на 2 февраля, уже превысило квоту… Теперь я провожу отборочный тур. Занятия будет посещать сборная ребят 8-11 классов.

Прежде всего учеников привлекает возможность прикоснуться к острию передовой науки, изучить на практике достижения современной микробиологии. Да что там ученики, мы сами, биологи, с таким азартом и удовольствием включились в работу в лаборатории Константина Викторовича!.. как дети…

Смысл в проведении таких занятий, бесспорно, есть. Это и интересно и познавательно. Такие тренинги повышают собственный уровень знаний, квалификацию. Однако некоторые лекции были слишком специфичны и глубоки, чтобы применять эти знания в средних общеобразовательных учреждениях (такова, на мой взгляд, «капелька дегтя»).

Подготовила
Наталия Демина

* * *

О том, какими обучающими наборами пользовались учителя во время тренинга, ТрВ-Н рассказала аспирант лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов Анна Лопатина:

Всего у нас было 5 наборов:

1. Набор для выделения ДНК из клеток внутренней поверхности щек плюс набор, чтобы сделать из выделенной ДНК маленький кулончик

Этот набор хорош тем, что процедура выделения проста, выполняется за 5 мин и все реактивы даны в наборе (не надо бегать что-то искать). В китайских наборах, по словам учителей, которые их использовали, находилось порой что попало, и не всегда было понятно, для чего.

Американские наборы были разработаны людьми, которые перед этим подумали головой, положили в набор все необходимое для выполнения конкретной задачи и написали очень подробную инструкцию.

Это важно, потому что большинство учителей имеет педагогическое, а не биологическое образование, а значит, им нужно объяснять подробно все, начиная с того, как пользоваться пипеткой и какой водой разбавлять реактивы.

В методичках к этому набору дается подробная инструкция, что нужно рассказать по теории для каждой задачи, какие вопросы нужно задать ученикам, как проанализировать полученные результаты, какая форма записи результатов. Каждая задачка по-своему актуальна. В случае выделения ДНК любая работа с генами начинается с выделения ДНК, кроме того, молекула толщиной в 2 нм — понятие абстрактное, а молекула, которую ты можешь увидеть своими глазами, — уже реальность.

Кстати, выделенную ДНК переносят в маленький кулончик, который можно носить на шее и дарить понравившимся мальчикам или девочкам.

2. Набор для выращивания бактерий Он содержит чашки Петри, культуральные пробирки и питательные среды в сухом виде (долить воды, как «Юппи», и можно использовать). Эти наборы имели наибольший успех, потому что количества чашек (для выращивания бактерий на твердой питательной среде) и пробирок (для выращивания бактерий в жидкой питательной среде) хватает для того, чтобы провести небольшую научную работку по оценке (качественной и количественной) бактерий в чем-нибудь, например в пищевых продуктах.

3. Набор для трансформации

Это хороший набор, потому что трансформация (процесс ввода чужеродной ДНК в клетки бактерий) — один из начальных этапов клонирования и различных биотехнологических процессов, о которых без наглядного эксперимента у детей создается весьма абстрактное представление.

В наборе есть бактериальные клетки, куда будет введена чужеродная ДНК (в виде кольцевой молекулы, которая к тому же кодирует белок, который светится под ультрафиолетом, т.е. клетки бактерий, содержащие такую плазмиду, будут светиться под ультрафиолетовой лампой). Кроме того, туда входят собственно плазмида (кольцевая молекула ДНК), среда для выращивания бактерий, вещества для селекции именно тех клеток, которые содержат плазмиду, буфер для проведения трансформации, пластиковая посуда, пипетки.

4. Набор для выделения белка

Это продолжение задачки по трансформации. После получения клеток с геном, кодирующим светящийся в ультрафиолете белок, число этих клеток наращивают, затем их разрушают, а белок очищают хроматографией (связыванием с сорбентом). Процесс выделения белка можно отслеживать с помощью ультрафиолетовой лампы, поскольку белок продолжает светиться и вне клеток.

Светящийся белок, выделенный за 30 мин из клеток, приводит всех в полный восторг, и иллюстрирует основную биологическую цепочку взаимосвязи ДНК-РНК-белок-признак.

5. Набор для иммуноферментного анализа

Он позволяет определить наличие антитела в образце: так проводят диагностику различных заболеваний и пр. Это очень интересная задачка, один из способов ее выполнения — инсценировать «распространение инфекции» между учениками, дав одному из них «инфицированный» (т.е. точно содержащий антитела) образец, и попросить учеников обменяться образцами. В наборе есть плашки для смешивания антител и антигенов и собственно антитела и антигены в растворах. Плюс пластиковая посуда и пипетки.