Биологическая грамотность и для чего она нужна
Биологическая грамотность: казнить нельзя помиловать
Чтобы считаться грамотным в широком смысле этого слова, человек должен не только писать без ошибок и уметь считать, но и разбираться в истории, политике, быть начитанным и так далее. Сейчас в этом списке прочно укрепилась и компьютерная грамотность — было бы очень странно ее там не встретить, учитывая, что мы на каждом шагу имеем дело с компьютерами уже несколько десятилетий.
Но компьютерные технологии — не единственные, которые получили такое бурное развитие за последнее время. Например, космические корабли бороздят просторы Вселенной… правда жизнь произвольно взятого человека далека от исследований космоса. Да и адронный коллайдер никак не вмешивается в существование большинства людей (запустили, конец света не настал, вот и собственно всё).
Совсем другое дело — биотехнологии, и вообще вся область знаний, из которой у них растут ноги (биология и генетика в частности). Биология уже прочно заняла место в повседневной жизни, но, к огромному сожалению, разбираться в ней пока не считается необходимым.
Поэтому мы и создали русскоязычный открытый онлайн-курс «Молекулярная биология и генетика», к которому ещё можно присоединиться до 24 ноября 2014, либо проходить потом в свободном режиме. Ниже немного расскажем о нём.
Примеры заблуждений
Немного обидно приводить такой заезженный пример, но деваться от него некуда: ГМО (генетически модифицированные организмы). Очень популярная тема обсуждений — что это такое, насколько это вредно, противоестественно или оправданно. И очень правильно, что эта тема популярна: ее стоит обсуждать. Но для этого надо в ней разбираться. Или наоборот — есть темы, которые не обсуждаются, а должны бы. Например, усиленное самолечение антибиотиками вирусных инфекций.
Я сейчас пишу этот текст, а в соседнем окне открыта русскоязычная Википедия, в которой черным по белому написано, что антибиотики обычно используются при борьбе с вирусами. Это провал. И если по поводу критериев образованности еще можно спорить, то на то, как люди друг друга не лечат, а калечат, уже просто больно смотреть.
Самое смешное, что для того, чтобы избежать таких досадных заблуждений, достаточно самых базовых знаний биологии. Не надо иметь красный диплом биологического факультета; не нужно даже проходить длинные углубленные онлайн-курсы вроде замечательного «Introduction to Biology — The Secret of Life» от Эрика Лендера на EdX — хватит простого вводного курса, чтобы освежить школьные знания и освоить азы клеточной биологии и генетики.
Формат курса
Молекулярная биология и генетика – массовый открытый онлайн-курс (MOOC) на платформе Stepic, представляет из себя три недели коротких лекций на русском языке, перемежающихся разнообразными тестами. Как и на большинстве других MOOC-платформ, видеозаписи доступны в любое время дня и ночи, тесты проверяются автоматизированной системой, а курс проходят тысячи людей одновременно.
Содержание курса соответствует первому месяцу программы, разработанной для студентов-программистов Института биоинформатики, поэтому мы будем особенно рады видеть среди слушателей людей из сферы IT. Кстати, про этот и два других курса по Python и Linux также есть кратко на хабре.
За время курса слушателям в нескучной форме рассказывается, как устроена живая клетка и какие процессы в ней происходят, чем отличаются от клеточных организмов вирусы, как устроен ген, как организуется генетическая информация и многое другое.
Конечно, за три недели невозможно рассмотреть все применения этих тем в повседневной жизни, поэтому мы сделали акцент на теории. Наша главная цель — дать участникам курса комплекс знаний, который поможет самостоятельно отвечать на возникающие вопросы. Присоединяйтесь!
Программа курса
Зачем человеку нужно знание биологии
Во время обучения в школе многие получаемые там знания кажутся неприменимыми в реальной жизни. Однако это нельзя отнести к биологии. Зачем же каждому человеку необходимо изучение этой науки?
Поэтому биология важна, во-первых, как источник знаний об окружающем мире. С помощью этой науки человек сможет узнать больше о живой природе вокруг себя. Но, кроме чисто познавательной функции, у этого раздела биологии есть и практическое значение. Именно знание биологических законов дает понимание того, что в природе все взаимосвязано, и необходимо сохранение баланса различных видов существ. Нельзя просто уничтожить один вид без того, чтобы вред не был нанесен всей системе. Такие знания могут убедить человека в том, что экологический баланс необходимо беречь.
Также биология полезна и в сфере экономики, особенно в сельском хозяйстве. Знание законов развития живых организмов помогло человеку научиться выводить новые виды, более приспособленные для культивирования в искусственной среде. Это значительно повысило урожаи и производство мяса, что особенно необходимо человечеству в период роста населения и сокращения природных запасов. Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что изучение биологии изменило многие сферы деятельности человека. Но базовые знания в этой науке необходимы и неспециалистам для того, чтобы успешно ориентироваться в современном мире и делать правильный выбор, например, в ситуациях, связанных с загрязнением окружающей среды, или с собственным здоровьем.
Статья «Формирование естественнонаучной грамотности на уроках биологии»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Учитель биологии МОУ СОШ № 12
г. Балашова Саратовской области
«Формирование естественнонаучной грамотности на уроках биологии»
Время перед нами, педагогами, ставит всё более сложные задачи. От нас требуется, чтобы мы воспитывали детей грамотными, творческими, конкурентоспособными в современном мире, то есть личностями, обладающими функциональной грамотностью.
«Функциональная грамотность – это способность человека использовать приобретаемые в течение жизни знания для решения широкого диапазона жизненных задач в различных сферах человеческой деятельности, общения и социальных отношений».
Я, как учитель биологии стремлюсь сформировать у своих учеников естественнонаучную грамотность (одну из составляющих развития функциональной грамотности учащихся). А это предполагает, что мои учащиеся должны уметь использовать естественнонаучные знания для отбора в реальных жизненных ситуациях тех проблем, которые могут быть исследованы и решены с помощью научных методов, для получения выводов, основанных на наблюдениях и экспериментах, необходимых для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, а также для принятия соответствующих решений.
Развивать способность занимать активную гражданскую позицию по вопросам, связанным с естественными науками и интересоваться естественнонаучными идеями.
Биологические знания – это компонент общечеловеческой культуры, основа для формирования научной картины мира. Конечно, не каждый из наших учеников станет биологом, но каждому придется принимать участие в решении экологических проблем, заботиться о собственном здоровье и здоровье окружающих. Наша задача – показать учащимся значимость биологических знаний, возможность их применения в повседневной жизни, помочь увидеть взаимосвязи, соединяющие разрозненные элементы знаний в целостную систему, найти такой подход, который «зацепит» не только ум, но и душу ученика, поможет понять себя и окружающий мир, осознать высочайшую ценность жизни.
Известно, что тот, кто учится самостоятельно, преуспевает гораздо больше, чем тот, которому все объяснили, поэтому наша задача – не дать знания в готовом виде, а научить самостоятельно их добывать. Для этого надо разбудить в каждом природную любознательность, сформировать общие учебные умения и создать условия для саморазвития, постоянно стимулируя познавательную активность и самостоятельность. Научить анализировать информацию, критически ее оценивать, систематизировать, обобщать, творчески перерабатывать.
Постоянное возникновение на уроках ситуаций, требующих интеллектуального напряжения, когда ученикам приходится искать ответы на необычные вопросы, решать проблемные задачи, выдвигать гипотезы, доказывать и опровергать, способствует развитию творческого (дивергентного) мышления, столь необходимого каждому в повседневной жизни.
Вот уже на протяжении нескольких лет на своих уроках применяю разные технологии обучения: информационно-коммуникативные, проблемное обучение, проектно-исследовательскую деятельность, игровые, развивающие технологии, технологию критического мышления, работу в группах и в парах.
С 1-го урока в 5-м классе мы начинаем активное формирование естественнонаучной грамотности с позиции универсальных методов научного познания. Формируем понятийный аппарат.
Когда дети приходят в среднее звено, некоторые пятиклассники испытывают серьезные трудности при чтении. Они, безусловно, умеют быстро и четко перевести письменные знаки в звуковую форму, но вот понять смысл текста, извлечь из него необходимую информацию, сделать ее своим достоянием могут, к сожалению, далеко не всегда.
Первая ступень – понимание каждого слова, каждого словосочетания, входящего в текст. Несмотря на то, что многие сложные по смыслу фразы в учебнике поясняются, конкретизируются, разъясняются на знакомых детям примерах, все-таки остаются отдельные слова и выражения, которые кажутся ученикам трудными и не совсем понятными. Наличие такого материала способствует развитию критического мышления и формирует дотошного (в хорошем смысле слова) читателя.
Я предлагаю учащимся найти и подчеркнуть в тексте слова и выражения, смысл которых им не совсем понятен. Наверняка потребуются разъяснения и комментарии. Выделив непонятные слова и выражения, мы попробуем их пояснить другими словами, зрительно представить (показать или нарисовать) или заглянем в словарь, расширяя свой кругозор. Выражение, требующее разъяснения, может стать отправной точкой для изучения нового материала.
Н-р: в 5 классе на 1-м уроке мы рассматриваем понятие «метод», пытаемся объяснить термин, найти синонимы к этому термину (способ), учимся определять разные методы, сравниваем их, анализируем рисунки, выясняем примеры каких методов изучения природы изображены на рисунках, объясняем почему так считаем.
Задача учителя – формирование вдумчивого читателя, способного увидеть в тексте недоговоренности, умолчания, скрытые вопросы, противоречия. Думающий ученик может «выйти за пределы текста» и понять, что имел в виду автор, почему он написал именно так, какие следствия вытекают из прочитанного, какие предположения можно сделать на основе полученной информации. Другими словами, это высший уровень умения читать: читать и понимать то, что не написано.
Так в 9 классе на теме: «Место человека в системе органического мира» когда мы доказываем почему Человека относят к типу Хордовые, классу Млекопитающие, отряду Приматы, а также ищем различия, которые отличают Человека от других представителей отряда Приматы. Внимание детей привлёк рисунок, где у гориллы нет коленных чашечек. Это вылилось в поиск новой информации, и мы выяснили больше того, что есть в учебнике (например, дети выяснили, что у новорожденных коленные чашечки ещё не сформированы).
В дальнейшем мы переходим к использованию такого приёма как «Инсёрт»- прием технологии развития критического мышления через чтение и письмо, используемый при работе с текстом, с новой информацией.
Учащиеся читают текст, маркируя его специальными значками:
+ — это новая информация для меня;
— — я думал по-другому, это противоречит тому, что я знал;
? — это мне непонятно, нужны объяснения, уточнения.
Для привлечения внимания и активизации познавательных процессов использую такие приёмы как «Загадки». Например, для определения темы перед изучением класса «Паукообразные» 8 класс.
Нашел укрытие в цветке
И восемь глаз глядит,
Заметив муху на листке,
К ней восемь ног спешит.
Его собратья сети ткут-
А он, как волк: то там, то тут-
Или в 9 классе для определения темы: «Кожа»
— Этот орган является показателем здоровья и состояния внутренних органов.
– Этот орган в подростковом возрасте важно содержать в чистоте.
– Это самый тяжёлый орган человеческого тела.
– Этот орган не только от тепла, но и от стыда – краснеет, от испуга – потеет, а от страха – бледнеет.
На этой теме использую такой приём как «Верю-не верю»
1. … кожу называют «зеркалом здоровья и болезни».
2. … в коже человека выделяют три слоя.
3. … кожа формирует роговые образования: ногти и волосы.
4. … кожа – сложный орган со многими функциями.
5. … этот орган постоянно отмирает и постоянно рождается вновь.
6. … кожа тесно связана с нервной системой.
7. … в коже происходит образование витамина Д.
8. … 2% кислорода в организм поступает через кожу.
«Четвертый лишний». Всем известный прием педагогической техники. Исключить лишнее понятие. Обосновать выбор лишнего понятия, указать признак классификации оставшихся 3-х понятий.
Смородина – груша- баклажан – малина (лишнее баклажан, т.к. это Семейство Паслёновые) и т.д.
Приём «Найди ошибку»:
«Сказать хочу вам по секрету, что лучше времени и нету,
Когда растёт всё и цветёт, и сердце радостно поёт.
Увеличение размеров нам говорит лишь о развитье,
И это главное, поймите.
Начало жизни – от плода, легко запомнить можно, да?
А для чего же яйцеклетки в толк взять я не могу уж, детки.
Быть может для распространенья, забавы или развлеченья?
Запуталась совсем, простите и разобраться помогите –
Вот жёлудь по небу летает, взбешённый огурец стреляет,
Костянку скушал муравей – ошибки ищем поскорей!
Проанализировать схему в учебнике или ответить на вопросы по предложенному тексту (стихотворению).
Использую на уроках кластер, как один из приёмов критического мышления.
На развитие мышления и логики я применяю решение биологических задач (исследовательских, проблемных).
Пример «Решение биологических задач»:
В клинике лежит человек, у которого в одном из отделов головного мозга опухоль. Человек хочет стоять, но не может сохранить равновесие. Поражение какого отдела головного мозга привело к такому результату? (граница среднего мозга и мозжечка)
8 класс тема «Паукообразные»
Противоречие: Паутина должна быть незаметной для насекомых, а она заметная. Для кого же паук делает паутину заметной и зачем?
Ответ: По мнению ученых, пауки таким образом дают возможность птицам вовремя заметить паутину и облететь ее, не повредив. Разумеется, уплотнения в паутине замечают и некоторые насекомые и тоже стараются облететь. Но для паука лучше потерять несколько насекомых, чем сооруженную не без труда паутину.
8 класс, тема: «Поведение и психика».
Известный литературный герой Маугли вырос среди зверей. При этом он был высокоразвитым мыслящим существом: руководил стадами диких животных, умел разговаривать на языках разных зверей и обладал всеми человеческими качествами. Оцените реальность описанного Киплингом облика Маугли с позиций современной науки.
8 класс, тема: «Значение пищи и её состав».
В настоящее время широкое распространение получило вегетарианство, то есть употребление в пищу только растительных продуктов.
Как вы относитесь к идее вегетарианского питания и почему?
1) 7 класс, тема: «Лишайники»
Формулируется проблемная задача: что же такое лишайники? К какой группе растений их нужно было отнести?
2) Можно ли утверждать, что чем больше мозг, тем умнее человек?
3) «Наследование групп крови» (Биология 10 класс, тема урока «Взаимодействие аллельных генов. Кодоминирование»)
Перед судебно – медицинской экспертизой поставлена задача: выяснить, является ли мальчик, имеющийся в семье супругов родным или приемным. Исследование крови мужа, жены и ребенка показало: жена – IV группа крови, муж – I группа крови, ребенок – I первая группа крови.
— Какое заключение должен дать эксперт и на чем оно будет основано?
— Можно ли узнать вашу группу крови, не сдавая анализа крови?
— Можно ли предположить, какие группы крови будут у ваших детей? Рассмотрите все варианты.
Конечно, одним из главных элементов уроков биологии является практическая или лабораторная работа, которая требует от обучающихся не только наличия знаний, но еще и умений применять эти знания в новых ситуациях, сообразительности. Лабораторная работа активизирует познавательную деятельность обучающихся, т.к. от работы с ручкой и тетрадью ребята переходят к работе с реальными предметами. Тогда и задания выполняются легче и охотнее. Обучение школьников биологии включает обязательное выполнение лабораторных и практических работ. Использование лабораторных работ в учебном процессе делает его более интенсивным, повышает качество обучения, усиливает практическую направленность преподавания, способствует развитию познавательной активности обучающихся.
Все эти приёмы можно использовать, применяя ещё одну очень эффективную игровую технологию: квест.
В ходе урока-квеста у детей происходит развитие по всем образовательным областям и реализуются разные виды деятельности: игровая, коммуникативная, познавательно-исследовательская, двигательная, изобразительная и т. д.
Структура квест-технологии сводится к следующему: введение, задания, порядок выполнения, оценка.
На этапе введения в квест важно вступительное слово учителя с целью переключения внимания детей на предстоящую деятельность, повышения интереса, создания соответствующего эмоционального настроя. Так же на этом этапе происходит:
— деление детей на группы;
— обсуждение правил квеста;
— раздача карт или путеводителей, на которых представлен порядок прохождения заданий (этапов).
На этапе выполнения заданий могут быть использованы различные методы обучения и формы работы: работа в парах, в группах, проектирование, работа с дополнительными источниками информации (справочными материалами, интернет-ресурсами), наглядные (показ презентаций и видеофрагментов, муляжи, работа с микроскопами), словесные (беседа, лекция, рассказ), практические (лабораторные работы). В результате прохождения этапов ребята могут получить ответ на проблемный вопрос, либо они могут сформулировать тему следующего урока.
Естественно, выбор методов обучения и форм работы в преподавании биологии зависит от темы предстоящего урока и от возрастных особенностей обучающихся.
Возвращаясь к 5-му классу, хочется привести ещё один пример.
С учащимся 5 класса при рассмотрении темы «Методы изучения природы» мы формируем регулятивные метапредметные действия: рассматриваем план, который может помочь нам при использовании методов эксперимента и наблюдения. Что учит ребят анализировать информацию, ставить перед собой цель, поэтапно выполнять действия, делать выводы. И ребята довольно хорошо справляются с этим заданием. Приводят примеры опытов и наблюдений, используя план.
Такие умения помогают в дальнейшем при решении заданий на ВПР и ОГЭ расположить в правильном порядке пункты инструкции выполнения лабораторного исследования.
1)Пример: Установите последовательность действий в эксперименте по доказательству образования крахмала в листьях на свету. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр .
1)на обе стороны листа наложите полоски чёрной бумаги так, чтобы они плотно облегали лист
2)опустите лист в раствор йода
3)прокипятите лист в воде в течение 2–5 мин.
4)прокипятите лист в спирте (40–70%)
5)расположите лист напротив источника света и оставьте на сутки
Биология 6 класс Опыт «Условия прорастания семян»
2)Расположите в правильном порядке пункты инструкции по проведению эксперимента, подтверждающего дыхание семян. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1)для контроля рядом поставьте пустую банку с плотно закрытой крышкой
2)поместите на дно небольшой банки проросшие семена фасоли
3)спустя 2–3 дня проверьте наличие в банках кислорода, опустив в каждую банку горящую лучинку (длинная тонкая палочка)
4)плотно закройте банку крышкой и поставьте в тёплое, тёмное место
на 2–3 дня
5)прорастите на влажной ткани горсть семян фасоли в течение 5–6 дней
6)добавьте в банку немного воды
3)Рассмотрите фотографию листа берёзы. Выберите характеристики, соответствующие его строению, по следующему плану: тип листа, жилкование листа, форма листа; тип листа по соотношению длины, ширины, расположению наиболее широкой части, форме края. При выполнении работы Вам помогут линейка и карандаш.
Подобные задания позволяют диагностировать уровень сформированности следующих умений: использовать естественнонаучные знания в жизненных ситуациях, выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание, делать выводы на основе полученных данных, позволяют учащимся лучше подготовиться к результативной сдаче ЕГЭ и ОГЭ.
Подводя итог выше сказанному хочется отметить, что какие бы технологии и методы мы не применяли в своей работе, главное, чтобы наши дети не просто получили бы знания об окружающем их мире, но и смогли ориентироваться в нём, анализировать свои действия, найти своё предназначение, тогда и профессия «учитель» вернёт уважение и почёт.
1. Пентин А. Ю., Никифоров Г. Г., Никишова Е. А. Основные подходы к оценке естественнонаучной грамотности // Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. №4 (61)
2. Игумнова Е.А., Радецкая И.В. КВЕСТ-ТЕХНОЛОГИЯ В КОНТЕКСТЕ ТРЕБОВАНИЙ ФГОС ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6.
Биолог на перепутье: Как это — научить биологии?
Учитель приоткрывает вещи, ранее скрытые от глаз и мыслей ученика, а учитель биологии — приподнимает покровы над тайнами жизни.
Автор
Редакторы
Рецензент
У каждого биолога своя судьба, и об этом мы уже рассказывали в предыдущих статьях спецпроекта «Биолог на перепутье» и подкастах. Но попробуйте ответить на вопрос: что помогло каждому биологу полюбить биологию, изучить ее и в итоге успешно работать в своей области? Наверняка среди ответов найдутся слова «учитель» и «преподаватель».
Биолог на перепутье
Наш проект — это стимул для получения биологического и другого естественнонаучного образования для подростков и молодых людей. Но кроме развития интереса к науке, он решает важную задачу профориентации молодежи. Показывая последние разработки отечественных ученых, мы демонстрируем перспективные направления для построения научной карьеры. Кроме науки это и биотехнологии, и бизнес, и образование, и работа в госструктурах — профессия биолога или химика не ограничена пыльной лабораторией, а дает самые современные перспективы становления специалиста как в России, так и в других странах, как в науке, так и других отраслях.
К работе над спецпроектом мы привлекли людей, имеющих самый разный опыт образования и работы. Они делятся своими историями и рекомендациями, рассказывают о том, как работает та или иная сфера «изнутри».
Впервые в рамках спецпроекта мы не только публикуем статьи, но и записываем подкаст: два этих формата прекрасно дополняют друг друга.
В предыдущих статьях спецпроекта «Биолог на перепутье» «Биомолекула» рассказала о карьерах биолога в науке, в популяризации и в бизнесе [1–3]. Продолжая тему, поговорим о пути биолога в образовании — ну и о биологическом образовании как таковом!
Поговорили об образовании
Кстати говоря, первый сезон подкаста «Биолог на перепутье» уже целиком в интернете. Четвертый его выпуск посвящен как раз образованию; его гостями стали Павел Купцов (кандидат биологических наук, преподаватель биологии в гимназии 1514), Денис Кузьмин (кандидат биологических наук, директор Физтех-школы биологической и медицинской физики) и Александра Пантелеева (куратор образовательных программ Института биоинформатики). Некоторые их цитаты украсили этот текст.
Слушайте <a href=’https://music.yandex.ru/album/17695823’>Биолог на перепутье</a> на Яндекс.Музыке
Преподавание биологии — занятие очень динамичное, интересное и ответственное. Оцените динамику: хотя открытие структуры ДНК Фрэнсисом Криком, Джеймсом Уотсоном и Морисом Уилкинсом произошло менее 70 лет назад, знаменитую двойную спираль можно встретить далеко за пределами школьных учебников. Хотя расшифровать генетический код удалось всего 55 лет назад, задания на биосинтез белка и соответствие аминокислот их кодонам уже вошли в ЕГЭ. Хотя вирус иммунодефицита человека открыли менее 40 лет назад, картинку его строения можно встретить практически в любом учебнике биологии [4]. И уж совсем невиданными темпами развиваются молекулярные технологии. Вспомним хотя бы вакцину «Спутник V» или ПЦР-тесты на COVID-19. И полувека не прошло с момента получения первых вирусных векторов [5], а уж полимеразную цепную реакцию (ПЦР) и вовсе изобрели всего 38 лет назад [6], [7].
Прогресс в физике и химии тоже велик, но не столь ошеломителен. Если сравнивать именно школьные учебники по этим наукам 50–70 лет назад и сегодня, то кардинальных различий там будет гораздо меньше. К примеру, таблица Менделеева, созданная в 1871 году, в последние десятилетия меняется исключительно за счет добавления новых элементов (последний химический элемент, Теннессин, был открыт в 2010 г.).
Благодаря феноменальной скорости развития биологии, преподавать и изучать ее (а это неразрывно) очень интересно. Биология окружает нас везде. На ней базируется медицина, а потому она напрямую связана со здоровьем людей, что возлагает на учителей биологии огромную ответственность. И чем быстрее развивается и глубже проникает в повседневную жизнь биология, тем больше обычный человек нуждается в грамотном биологическом образовании (рис. 1).
На мой шовинистский взгляд, биология — это самый главный предмет. Потому что если ты будешь безграмотно писать, самое плохое, что с тобой случится, — это на тебя граммар-наци нападут и тебя публично унизят. А если ты будешь безграмотен в биологии, то твоя жизнь и здоровье, а также жизнь и здоровье твоих друзей и семьи будут в непосредственной опасности. Но при этом у нас биологическая грамотность гораздо ниже чем, допустим, литературная.
Рисунок 1. Шутка о том, как люди без биологического образования могут неправильно понять научные открытия и оценить их значимость.
Но базовые биологические знания нужны не только каждому человеку, но и миру: ему требуются специалисты — как с фундаментальными знаниями по всем областям биологии, так и сфокусированные на конкретных предметных областях. Широкий кругозор крайне важен, ведь иначе разработки, связанные с медициной и здоровьем людей, могут стать слишком рискованными. Конечно, один человек не может знать всего, а потому в современных лабораториях и компаниях сотрудники обычно имеют разное образование и опыт: биологи, химики, физики, математики, медики и ИТ-специалисты объединяются для достижения лучших результатов. И для того, чтобы все эти специалисты могли общаться на одном языке, нужно, чтобы каждый из них немного разбирался в других областях.
Я считаю, что самое главное в современном мире (биотехе и медицине в частности) — уже недостаточно знать что-то одно. Например, только биологию или только химию. Вот, скажем, ПЦР: это главный метод молекулярной биологии, но проведение этой реакции стало возможным потому, что очередной шаг вперед сделала химия. Мы научились синтезировать олигонуклеотиды и флуоресцентные молекулы, выделять и очищать ферменты. Без достижений физики тоже не обошлось: например, чтобы создать прибор, в котором происходит реакция и который детектирует флуоресцентный сигнал в режиме реального времени. А дальше нужно понимание биологии и медицины, чтобы понять, что нам могут дать новые методы, что нужно изучать, как это поможет решить какие-то медицинские задачи.
Галина Вирясова, к.х.н.,
руководитель группы разработки тестов
в российской биотехнологической
компании и редактор «Биомолекулы»
Итак, перед преподаванием биологии сегодня встают две сложные и слабо пересекающиеся задачи:
Решить обе эти задачи в одной программе вряд ли возможно хотя бы потому, что темпы развития биологии опережают темпы развития образования, а для понимания повседневных вещей порой требуются весьма специализированные знания. Да и объяснить понятно, грамотно и коротко то, что целыми семестрами объясняют университетские преподаватели, — тоже задача не из простых. Кто же должен нести эту миссию и проливать свет знаний, где он так необходим? На все школы профессиональных биологов не напасешься, да и не всегда узкий специалист сможет (и захочет) быть хорошим учителем: тут важны не только знания сами по себе, но и широта взгляда, умение грамотно говорить и объяснять так, чтобы это было понятно и интересно всем ученикам и слушателям, а также — горячее стремление делиться знаниями.
Попробуем разобраться, как же удается людям, посвящающим свою жизнь преподаванию биологии, решать стоящие перед ними задачи, и какие еще проблемы перед ними возникают (рис. 2).
Рисунок 2. Специализация юных биологов. Представьте себе стволовые клетки, которым предстоит развиться и дифференцироваться, положив начало разным тканям и органам, — это школьники и молодые студенты. После получения биологического образования молодые биологи дифференцируется в узких специалистов, находящих себя в сфере науки, бизнеса или чего-то еще. А вот биологам, идущим в образование, несмотря на дифференциацию, необходимо поддерживать те самые стволовые клетки в виде школьников и студентов, давая им широкие биологические знания, чтобы те, в свою очередь, имели возможность развиваться в самых разных грамотных специалистов. И только от качества подобных «стволовых клеток» будет зависеть качество развития всех остальных связанных с биологией направлений.
Где найти биологическое знание?
Это на самом деле две проблемы в одной. Одна из них — это источник знаний, а вторая, собственно, — это проводник в мире знаний. И если мы говорим про проводника, то здесь ключевая роль школьного учителя, потому что я бы в жизни не пришел к биологии, если бы мне не попался качественный педагог, который пришел в наш физмат лицей и вывел несколько выпускников до уровня международных олимпиад по биологии. И с этим всегда было трудно, и по-прежнему ситуация более или менее такая. Талантливых педагогов мало, и их «высасывают» столицы. Вопрос со знаниями интереснее, потому что если раньше мы учили Грин, Стаут, Тейлор, „Гены“ Льюина, „Жизнь растений“ и вот это все, то сейчас доступ к информации принципиально другой. Вы можете учиться чему хотите и как хотите, интернет дает доступ к оцифрованным книгам, к другим ресурсам; и здесь, мне кажется, важность учителя уже в супервизии и в проведении — сказать, что true, а что — fake.
Денис Кузьмин, кандидат биологических наук,
директор Физтех-школы биологической и медицинской физики
Где найти биологическое знание? В первую очередь напрашивается ответ: в литературе. Но если в университете вам выдадут учебники, а научный руководитель скинет статьи, то что делать тем, кто находиться в самом начале пути? Да, есть большой выбор школьных учебников, но в них в связи с упрощениями материала упускается множество разных деталей, не совсем корректно интерпретируются факты, да и в конце концов имеются попросту устаревшие данные. Получается, без минимального багажа знаний сделать выбор самостоятельно школьнику практически невозможно. В то же время, от обычного учителя на вопрос о том, что же читать, он получит только один ответ: школьный учебник.
Так ли просто найти хороший учебник?
Проблема в том, что хороших школьных учебников по биологии на русском языке мало. А те, что есть, не каждому доступны и посильны. Но какой учебник считать хорошим для заинтересованного в биологии школьника?
Например, это уже упомянутый трехтомник «Биология» Тейлора, Грина и Стаута, а также Campbell Biology, названный в память создателя первого издания Нейла Кэмпбелла, недавно частично переведенный на русский язык. Это учебники по общей биологии: в них идет речь обо всем, начиная с молекулярки и заканчивая экологией (но очевидно, для изучения ботаники или зоологии одного этого учебника недостаточно). Однако трехтомник Тейлора, Грина и Стаута, впервые изданный в конце 90-х годов, уже сильно устарел. Про учебник Кэмпбелла такого не скажешь, однако русская версия первого тома вышла совсем недавно — летом 2021 года, а до того доступ к ней был только у ребят из Москвы через приложение КПД БИО. Но и теперь достать его непросто, поскольку единственный доступный в продаже первый том этого учебника стоит как весь трехтомник «Биология». В то же время, английскую версию последнего издания можно скачать бесплатно, но далеко не каждый школьник осилит такое. Хотелось бы надеяться, что подтолкнуть школьника к изучению подобного учебника могут школьные учителя, однако Кемпбелл по зубам и не любому учителю.
Проблема хороших учебников есть и в вузах. Наука развивается стремительно, и даже относительно новые издания быстро устаревают. Однако в университете с этим попроще, поскольку подразумевается, что преподаватели здесь — специалисты, передающие знание из первых рук.
И именно тут как никогда ценен учитель-биолог (рис. 3) — это прежде всего проводник, который может дать наводку на хороший учебник и объяснить непонятное в нем или, возможно, вообще потенциальный автор нового, современного, русскоязычного учебника!
Рисунок 3. Учитель-биолог, будто проводник в дремучем лесу, поможет сориентироваться в огромном разнообразии учебников, объяснить непонятные и сложные моменты — и в конце концов расставить акценты. (Последнее особенно важно в связи с тем, что хорошие учебники часто являются вузовскими, а разбираться в них самому с нуля очень сложно).
Подобная проблема есть и с другими естественными науками. Например, химия: среднестатистический школьник приходит на урок и сталкивается с какими-то «невидимыми» для него вещами. Атомы, электроны, валентности, степени окисления. Я до сих пор помню, как мне было скучно и непонятно! И только где-то потом и вскользь вдруг выясняется, что химия вокруг нас, что еще она связана с биологией, что она нужна для медицины. Никто не говорит о том, кем можно стать, какие есть профессии в современном мире, какие для этого нужны знания. А ведь можно было бы совершенно иначе строить учебный курс, чтобы сначала заинтересовать подростка, объяснить, зачем нужно понимание сложных деталей, а потом уже, собственно, им обучать. И это я еще не говорю про упрощения. Поступаешь на химический факультет, приходишь на лекцию или семинар, и тебе говорят: в школьном учебнике было написано не совсем правильно, чрезмерно упрощенно, сейчас мы расскажем, как все на самом деле. Мое субъективное впечатление от школьной биологии и физики было немногим лучше. Если быть честной, то на мой последующий выбор специальности повлияли скорее родители, чем школьная программа.
В поисках биолога-учителя
Олимпиады школьников — это интеллектуальные соревнования по разным предметам, предназначенные для выявления одаренных школьников. Наиболее престижна «Всероссийская олимпиада школьников» (ВсОШ или, неформально, «Всерос»), на основе результатов которой производится отбор на международные олимпиады («Межнар»). Существуют и другие олимпиады, многие из которых дают льготы для поступления в вузы. Подготовкой к ВсОШ занимаются преподаватели сильнейших вузов страны; в частности, биологией занимается в первую очередь Биологический факультет МГУ.
Однако в последние годы ситуация улучшается, поскольку появляются образовательные смены (например, в «Сириусе») и летние биологические школы, куда могут приехать ребята из разных регионов или к которым могут приехать сами преподаватели. Кроме того, появляется все больше курсов по биологии, в том числе дистанционных, позволяющих сильным преподавателям учить ребят из самых отдаленных уголков России. Свой олимпиадный опыт школьникам передают молодые выпускники биофака, тренеры сборной Москвы и члены жюри ВсОШ. Так, например, практически любой школьник теперь может довольно легко найти и пообщаться как с другими ребятами, интересующимися биологией и олимпиадами, так и с ведущими преподавателями — например, в группе «Биологи-всеросники»: все-таки всерос нацелен не только на соревнование, но и на творческое, плодотворное общение участников и преподавателей, вовлекающее в обучение. Поэтому помимо обмена материалами, в этой группе сохраняются локальные истории и мемы и формируется дружественная и поддерживающая среда.
«Обычные» школы vs. спецшколы и программы дополнительного образования
Однако самостоятельно искать и задавать вопросы биологам и пытаться пройти на выездные школы — удел далеко не каждого, а лишь достаточно мотивированного школьника. Но что же делать остальным?
Это миссия — идти в школу и преподавать биологию. Но школы тоже бывают разные. И идти в очень хорошую школу (особенно с углубленным преподаванием естественных наук) преподавать биологию — это большое удовольствие. Но гораздо бóльшая необходимость в хорошей школьной биологии — у талантливых ребят из простых школ, которые, по сути, не имеют возможности качественно учиться биологии, а значит, скорее всего, и естественно-научную профессию тоже потом не выберут.
Действительно, в большинстве обычных школ преподаванию биологии не уделяется должного внимания, и проблема не только в отсутствии квалифицированных учителей, но и в банальной нехватке часов биологии в расписании. Согласно принятым образовательным стандартам, на биологию в 5–9 классах отводится всего 1–2 часа в неделю, а в старшей школе в непрофильный классах ее вообще может не быть. В то же время, именно к старшей школе у школьников формируется достаточный багаж научных знаний по другим предметам, чтобы иметь возможность полностью осознать многие аспекты биологии. Но все равно, одного или даже двух часов биологи в неделю для этого недостаточно, особенно когда опираться на учебники сложно, и большую часть материала учителю приходится давать самостоятельно.
Получается, ждать многого от уроков биологии в обычной школе не приходится. Однако есть и другой путь — это дополнительное образование и специализированные школы. Отвлечемся от тех выездных школ, о которых мы писали ранее и в которые зачастую предусмотрен отбор, и для начала поговорим о тех кружках, на которые может прийти любой желающий.
Для школьников биология, по моим ощущениям, — это не биотех, а полевая биология (зоология, ботаника) или медицина. И в Москве школьнику, который увлечен биологией, пусть даже в школе биология может быть не очень, есть возможность как-то реализоваться: пойти на какие-то кружки, на курсы.
Павел Купцов, кандидат биологических наук,
преподаватель биологии в гимназии 1514
В столице, как, впрочем, и во многих других городах, работает довольно много кружков. К примеру, в Москве есть ряд кружков при Биологическом факультете МГУ или Московском Дворце пионеров, в Санкт-Петербурге — при Эколого-биологическом центре «Крестовский остров». В других городах при региональных вузах тоже есть свои кружки и эколого-биологические центры. В подобных местах зачастую преподают профессиональные биологи, увлеченные своим делом и готовые передать свое увлечение, поскольку они зачастую совмещают научную деятельность с образовательной. Они обожают показывать ученикам разную живность и устраивать вылазки на природу. Конечно, это не системная подготовка к экзаменам и олимпиадам, однако это может стать первым шагом на пути биологической грамотности и глубокого увлечения наукой.
Дело в том, что в самом начале пути молекулярная биология и биохимия не дают цельного представления об организмах, а зачастую интересны биологам прежде всего тогда, когда у них есть понимание биоразнообразия и сознательно хочется спуститься на молекулярный уровень. Причем для ребят, которые затем идут в биологические специальности, подобный системный подход, заложенный с юных лет, помогает в дальнейшем ориентироваться не только в полевых дисциплинах, но и в биологии в целом.
Несмотря на колоссальную разницу между такими «полевыми» кружками и выездными практиками и современной лабораторной (=молекулярной) биологией, прививаемая этими кружками любовь ко всему живому работает весьма эффективно и привела в профессиональные биологи не одного специалиста. Более того, именно такие знания о живых организмах дают возможность подходить к пониманию биологии системно, воспринимать эту науку не как набор неких фактов или химических реакций, а как взаимосвязанную систему процессов. Так рождается и интерес: от разнообразия живых организмов — к разнообразию создающих их молекул. Часто бывает, когда состоявшийся молекулярщик или биохимик в школьные годы посещал подобные кружки и любил живность, а на первых курсах университета разбирался в тонкостях зоологии или ботаники (и, возможно, остается в душе «полевым» биологом и по сей день).
Более того, в специализированных биологических классах (где они есть) в программу всегда входят как теоретические дисциплины, так и полевые практики. Например, биологический класс Специализированного учебно-научного центра МГУ им. М.В. Ломоносова (СУНЦ МГУ) был создан под эгидой факультета Биоинженерии и биоинформатики МГУ, но, несмотря на «лабораторный» уклон самого факультета, ребята проходят полевые практикумы.
Рассказывает Денис Чергинцев, преподавать кафедры биологии СУНЦ МГУ
В нашей школе в данный момент имеются два класса с биологической специализацией. Один из них, собственно, исходный биологический, действительно готовит ребят с расчетом на то, что выпускники будут поступать на лабораторные и биоинформатические направления вузов. В данном случае важна качественная подготовка не только по биологии, но также по химии, математике, физике, основам информатики. В учебной программе класса в основной сетке расписания имеются преимущественно «лабораторные» дисциплины, такие как биохимия, молекулярная биология, физиология человека и животных, цитология. Однако есть и другие разделы (хотя и в формате спецкурсов по выбору): ботаника, зоология позвоночных и беспозвоночных, микробиология, вирусология, иммунология. В августе класс проходит десятидневную полевую зоолого-ботаническую практику на базе Звенигородской биостанции МГУ.
Если говорить о необязательной программе, то у ребят ежегодно есть возможность отправиться в различные практики походно-экспедиционного формата — так называемые КОШЭ (комплексные образовательные школьные экспедиции), организуемые школой, а также различные поездки по частной инициативе преподавателей. Во время этих поездок учащиеся знакомятся с разнообразием растительного и животного мира, изучают историю, географию, геологию различных уголков России и других государств (Тайланд, Кипр, Узбекистан, Армения). Все это помогает ребятам расширить кругозор, проникнуться глобальными и комплексными знаниями, которые, возможно, помогут им в дальнейшем найти себя и свое призвание. В лаборатории, сидя за учебниками и компьютером, сделать это сложнее: пока есть возможность путешествовать, копаться в земле, разглядывать жуков, слушать птиц и собирать гербарии — стоит попробовать и это, а уйти в узкую специализацию можно всегда.
Второй класс был создан всего три года назад, и официально он называется естественно-научным. И вот у этого класса во главу угла как раз поставлена широта кругозора учащихся. Помимо всех тех же дисциплин, которые изучаются в биологическом классе (а также возможности посещать все биологические спецкурсы), здесь на углубленном уровне проходят геологию и географию. Немаловажной частью программы обучения в данном классе являются регулярные выезды в экспедиции, посещение заповедников. Тут у ребят на выпуске открывается еще больше потенциальных дорожек во всевозможные естественно-научные направления.
Научить учителя
Идти в обычную школу преподавать биологию 1–2 раза в неделю у обычного класса, вести небольшой кружок или готовить талантливых ребят к олимпиадам — важные маленькие шаги большого дела формирования хорошего биологического образования в школе. Однако не все, подвластное профессиональному биологу, доступно школьному учителю биологии. Но ведь нельзя же заменить всех учителей биологии на профессиональных биологов! Да и нет в этом особого смысла: для общеобразовательных школ более чем достаточно простого педагогического образования. Однако есть проблемы из-за того, что школьные учителя порой не владеют материалом настолько, чтобы объяснить заинтересованному школьнику сложный материал олимпиадного или вузовского уровня. И в последнее время биологи устремились на более глобальное решение подобной проблемы: обучение учителей (рис. 4).
Рисунок 4. Биолог дает знания небольшой группе учителей, а учителя передают их множеству школьников. Таким образом биологические знания множатся в геометрической прогрессии.
На данный момент есть немало курсов повышения квалификации для учителей, например, ежегодная программа от Биологического факультета МГУ (сейчас дистанционная). Эти курсы повышают биологическую грамотность учителей, углубляют их знания для того, чтобы они смогли, переработав материал, передавать знания школьникам. Яркий тому пример — проект «Биологическая спираль».
Рассказывает Александр Доброчаев, к.б.н., почетный Работник Образования г. Москвы, преподаватель школы «Интеллектуал», руководитель городского проекта «Биологическая спираль»
Большинство учителей биологии учились в вузах 20–30 лет назад. Соответственно, их базовые научные представления 25–35 летней давности, что многовато, учитывая современные скорости развития биологии. Учителя биологии это осознают и стараются быть в курсе современной науки, однако это трудно делать самостоятельно, учитывая учительскую занятость. Несмотря на многообразие статей и видеолекций, учителю биологии не так-то просто найти подходящий материал, соответствующий своему уровню. Поэтому, первое, что начала делать образовательная программа «Биологическая Спираль», — это организовывать мини-курсы специально для учителей по быстроразвивающимся разделам науки (молекулярная и клеточная биология, биоинформатика, иммунология и т.д.). По этим курсам можно сдать зачет и получить свидетельство о повышении квалификации — что тоже важно.
Другой задачей «Биологической Спирали» является объединение усилий школ. Например, школы с развитыми биоклассами проводят летние биологические практики. Это возможно, если есть критическая масса школьников, которые туда ездят. Тогда можно пригласить специалистов, взять с собой оборудование и т.п. А как быть школам, где увлеченных биологией школьников не так много? Ведь одному учителю биологии с десятком учеников слишком трудно организовать практику? «Биологическая Спираль» помогает в таких случаях объединяться.
Также, бывает, лаборатории, экологические объединения, научные сообщества приглашают школьников к участию в каких-то мероприятиях. Не будучи в школьной среде, им трудно обратиться к школьникам. В этом случае «Биологическая Спираль» предлагает искать подходящих школьников через учителей. Ведь учителя знают уровень и потребности своих учеников и могут привести аудиторию самых подходящих участников.
Кроме семинарских занятий по современной биологии, «Биологическая Спираль» старается организовывать биологические практики и экскурсии для учителей. В последние два года это было возможно только для полевых практик и экскурсий на улице, однако при уменьшении эпидемиологических ограничений планируются и лабораторные практикумы, и посещение лабораторий. После того, как учитель прошел курс в составе учительской группы, он, уже представляя, что будет на той или иной экскурсии или практикуме, может привести с собой группу учеников, которых он уже осознанно отберет, исходя из их уровня и интересов.
Немаловажным побочным продуктом всей этой деятельности является создание живого сообщества учителей биологии (например, вотсап-чат участников летней биологической практики учителей жив до сих пор, и учителя иногда обсуждают там задания по биологии уже в течение учебного года). Учителя, общаясь между собой, узнают много интересного об организации учебного процесса в других школах, обмениваются опытом. Непосредственные семинары по обмену опытом в последние два года были затруднены из-за ковидных ограничений, но, надеемся, они будут происходить, когда состоится массовая вакцинация.
Есть также тенденция привлечения к биологическим олимпиадам не только школьников, но и учителей. Олимпиады по биологии требуют особой подготовки от школьников и более глубоких знаний по биологии, а следовательно, и помощи учителя. Поскольку многое, что спрашивают на олимпиадах, не изучается в педагогических вузах, учителям приходится получать такие знания от преподавателей, готовящих к олимпиадам, или составителей заданий олимпиад — профессиональных биологов. Например, такие курсы в Москве проводит Центр педагогического мастерства.
Таким образом, биолог может пойти учить не только школьников в школах или кружках, но и учителей на курсах повышения квалификации.
Путь профессионального биолога: куда идти, если хочется системных знаний?
Люди с биологическим образованием и желанием преподавать не всегда идут в школы или кружки учить юных биологов. Многие из них работают в университетах и институтах. Но что же особенного в том, чтобы обучать будущих профессиональных биологов?
Рисунок 5. Статистика по школьному и университетскому образованию, а также трудоустройству специалистов-биологов.
Биологи-преподаватели, готовящие будущих специалистов, в начале своей работы сталкиваются с юными биологами, еще не представляющими, на чем специализироваться и в какой сфере работать. Вообще стоит отметить, что биологические специальности не особо популярны в общественном сознании, и лишь в последнее время, с развитием молекулярной биологии, обратили на себя больше внимания. А потому среди абитуриентов — да и студентов — существует мнение, что биологу очень сложно найти работу по специальности. Посмотрим, что об этом думает статистика (рис. 5).
Кого же предстоит выучить биологам-преподавателям? За 4–6 лет обучения в вузе человек от общего школьного образования или более углубленного олимпиадного знания расширяет свои представления по всей биологии, а также смежным наукам, а затем, имея более или менее полный багаж знаний, специализируется на чем-то конкретном. Именно по такой тропе должен пройти любой биолог в вузе, чтобы затем быть востребованным специалистом и хорошим научным сотрудником (рис. 6).
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Рисунок 6. Серия картинок о кандидате наук и развитии знаний.
Разберем некоторые недостатки профессионального пути биолога.
Прежде всего сразу отметим, что в современной системе высшего биологического образования есть некоторый кризис. Как мы уже говорили, биология сейчас развивается стремительными темпами, поспевать за которыми большинство вузов не в состоянии. Чтобы разобраться в этой проблеме, посмотрим, какие вузы, готовящие профессиональных биологов, есть в нашей стране.
В целом все вузы и факультеты, которые готовят специалистов по направлению «Биология», в России, можно условно поделить на две группы: «старейшие университеты и институты» и «новые и инновационные направления» (рис. 7). Под определение «старейшие вузы» попадают МГУ, СПбГУ, НГУ, КФУ и многие другие. К «новым» же можно отнести немногих: это прежде всего биологические направления в МФТИ, ВШЭ и Сколтехе.
Рисунок 7. Некоторые русские вузы, готовящие биологов, и их условное подразделение на «старейшие» (выделены черным) и « новые » (выделены фиолетовым ). Последние — биологические направления в Сколтехе, ВШЭ и МФТИ — появились буквально в последние десятилетия и связаны в том числе с развитием моды на биотехнологии. Биологические направления в государственных и федеральных университетах крупных городов нашей страны появились более 50, а то и 90 лет назад, и их учебные программы довольно консервативны.
Как вы видите, под «старейшие» попадает большинство вузов нашей страны. Попробуем для начала разобраться с ними.
Каково это — преподавать в старейших вузах России?
Система образования в таких вузах, как МГУ, СПбГУ, и НГУ сложилась довольно давно. В то время ее выверили и продумали на много лет вперед, а двигали процесс лучшие на тот момент люди. В современном мире ситуация изменилась, и биологию стало необходимо преподавать по-новому. Однако та сложившаяся система настолько хорошо и долго работала, что ее гибкая реформа практически нереальна, а те нововведения, что получается делать, все равно не поспевают за нарастающими темпами развития науки.
Био-факультета в МГУ три: биологический (биофак), факультет биоинженерии и биоинформатики (ФББ) и биотехнологический факультет. Кроме того, достаточно близки биологам многие кафедры Факультета фундаментальной медицины (ФФМ). На других естественно-научных факультетах тоже есть ряд кафедр, так или иначе связанных с биологией. На физфаке это кафедра биофизики, на химфаке — кафедры химии природных соединений и энзимологии. В чем же отличия между ними? Биофак, включающий более двух десятков кафедр, готовит самых разных специалистов: от зоологов и ботаников до молекулярных биологов и биофизиков. ФББ специализируется на молекулярной биологии и биоинформатике. Биотехнологический факультет готовит в большей степени не исследователей, а биотехнологов, владеющих навыками практической работы с культурами клеток и бактерий для разработки и производства биологически активных веществ и лекарств. Биологическими исследованиями, имеющими прямой выход на медицину, занимаются на ФФМ. Считается, что, поступая на ФББ, Биотех или ФФМ, абитуриент готов нырнуть в специальные области и не очень-то бороздить при этом «общую» биологию; а если же он еще не определился с областью или ему интересна биология «вообще», то наилучшим выбором для него будет биофак.
Образование на таком «широком» факультете предполагает большое число теоретических и практических курсов по самым разным областям биологии: начиная от зоологии и ботаники и заканчивая иммунологией и математическими методами в биологии. Так по ходу обучения в бакалавриате на биофаке у студента формируется система, в которой от курса к курсу он углубляет свои знания в чем-то одном, а затем понимает, что нужно именно ему (рис. 8).
Рисунок 8. Преподаватель-биолог приоткрывает для студента черные ящички отдельных разделов биологии, и тот только в некоторых из них находит себе специализацию по вкусу.
Такая система в теории работает безотказно. Действительно, в программу включен максимум дисциплин, а лекции по всем биологическим дисциплинам на биофаке читают доценты и профессора соответствующих кафедр, поэтому уровень материала, как правило, высокий. Однако есть ряд проблем.
Сбой в программе
Первая проблема состоит в том, как и в какой последовательности в программе происходит углубление в те или иные разделы. Первая причина этой проблемы связана с переходом от системы специалитета, исторически характерной для российских вузов, на болонскую систему бакалавриата и магистратуры, принятую во всем мире. Наравне с освоением всевозможных теоретических и практических курсов предполагается, что выпускник-бакалавр должен быть уже хоть в чем-то специалистом.
Где логика?
Из-за отказа от системы специалитета биофак потерял целый год. Из-за этого пришлось вставлять некоторые курсы раньше, чем нужно бы. Теперь, например, физиология растений читается на третьем курсе параллельно с биохимией, в то время как изучение физиологии растений уже требует знаний по биохимии. Но биохимию нельзя поставить раньше органической химии, которая читается на протяжении всего второго курса. И это не единственный пример.
Правда, есть и положительные решения, связанные с программой разных курсов. Например, зоологи беспозвоночных и альгологи договорились о том, как они будут рассказывать современную систематику и параллельно читать лекции про разные объекты (протисты и водоросли, соответственно) в примерно одинаковое время. То есть некоторые кафедры готовы идти на совмещения программ с целью охватить как можно больше и не повторять друг друга.
Одним из способов решения этой проблемы стал обратный переход на систему специалитета, который, например, принял ФББ. Альтернативный способ — «склеивание» бакалавриата и магистратуры в одну неделимую программу (по такому пути пошел, например, химфак МГУ), но тогда теряется и весь смысл разделения, зато добавляется лишний год обучения. Биофак МГУ бакалавриат и магистратуру объединять не стал, поэтому выпускники, отучившись 4 года, могут пойти в магистратуру в другой вуз или остаться на биофаке, но в любом случае придется выбирать программу и сдавать вступительные испытания.
Вторая проблема с программой состоит в том, что профессора не горят желанием ее менять, сокращая под формат общих курсов. В результате у студента не всегда есть возможность осознать общие принципы, так как курсы могут быть не согласованы между собой, а заучивание частностей не формирует целостной картины. Но есть и другая крайность, когда смежные предметы неоднократно дублируют друг друга: например, фотосинтез на третьем курсе можно услышать трижды (на физиологии растений, микробиологии и биофизике), а клеточное дыхание — аж четыре раза: на этих трех предметах и еще на биохимии.
Когда две этих проблемы совмещаются вместе, мы получаем систему, где пятилетняя программа упихивается в четыре года, а логика подачи материала сминается.
Дорогу молодым!
Вероятно, консервативность многих курсов могли бы смести молодые талантливые педагоги, горящие интересом к предмету и быстро схватывающие новое. Такие люди находятся, но редко! Молодые специалисты, сами недавно закончившие обучение и работающие в университете, чаще всего ведут семинары и практикумы, однако в последнее время претендентов задерживаться на родном факультете не так уж и много, — желающие посвятить себя преподаванию в вузе уходят в другие места. И возникает очень нестабильная ситуация: старые профессора постепенно покидают свой пост, а достойной замены им не образуется. Отчасти потому, что занять профессорское кресло довольно сложно, отчасти потому, что за подобную работу не так уж много платят.
Возникает такой исторический момент, когда умирают старые профессора, а новые не приходят. У меня есть такое ощущение, что руководство смотрит на биофак: он все едет куда-то вниз, в пропасть летит, и они ждут, что же будет в конце.
Корень проблемы кроется не в том, что у выпускников классических биофаков нет достаточных знаний или умений, чтобы преподавать биологию в вузе, а в том, что для работы молодых специалистов просто не создаются достойные условия.
Зачем это все?
На биофаке, впрочем, как и во многих других «старейших» факультетах и университетах, есть самые разные непрофильные предметы. Многие из них (химия, физика, математика), очевидно, крайне необходимы биологу. Но помимо них, на биофаке есть ряд предметов сомнительной нужности. К примеру, на первом курсе биологического факультета есть русский язык и история, на втором — безопасность жизнедеятельности (ОБЖ) и биоэтика.
Есть масса предметов, которые тащил за собой биофак, но которые были достаточно спорными, но есть безусловно удачные и супер правильные решения.
Студентам-биологам приходится тратить массу времени, готовясь к зачетам или экзаменам по этим предметам. И все бы ничего, если бы, даже несмотря на непрофильность этих предметов, из них можно было бы вытащить крупицы полезных знаний, но часто это категорически не так. Многих абитуриентов, естественно, такая ситуация отпугивает.
Мы, когда работали над этой статьей, спорили о нужности предметов типа ОБЖ и биоэтики (я, как редактор статьи, считаю, что они нужны), и пришли к такому выводу: это, безусловно, нужные и важные предметы, но преподаются они, мягко говоря, не очень хорошо. Например, как человек, прошедший курс ОБЖ на химфаке, может приходить в лабораторию и нюхать (!) реагенты в неизвестных ему баночках — или не знать, что делать в случае возгорания? А такое случается, и очень часто. Мне сложно сказать, что преподают на курсах по (био)этике биологам и медикам; на химфаке ее не было, но регулярная публикация исследований даже на людях с нарушениями этических норм в нашей стране как бы намекает.
Студент в поисках собственного пути в биологии
В итоге после извилистого и непростого бакалаврского пути от простого школьника к специалисту перед студентом не всегда открываются те самые «черные ящички» (изображенные на рис. 8), при взгляде накоторые ему откроется Путь. Для этого ему не всегда хватает знаний по другим разделам биологии; он не всегда видит цельную картину, но чаще — калейдоскоп частностей. Практически единственная возможность, которая ему остается — преодолевать препятствия в познании самостоятельно: копаться в статьях, искать что-то новое и интересное, приобретать навыки в лабораториях или на стажировках. Вероятно, такое неизбежно, потому что огромные и мощнейшие университеты неповоротливы и не готовы к динамичным изменениям.
Если эта ситуация не изменится, традиционно высокий уровень, которым обладают выпускники старейших и когда-то сильнейших вузов, неизбежно снизится, а студенты смежных специальностей конкурирующих факультетов и вузов (в том числе зарубежных) возьмут лидерство. Остается надеяться, что биофак и МГУ в целом успеют вскочить в уходящий поезд и всерьез возьмутся за реформирование биологического образования. В то же время надо признаться: система подготовки биологов уже разрушена во многих старейших вузах России — например, в КФУ или МСХА им. К.А. Тимирязева.
Действительно ли в «старейших» вузах ничего не меняется?
Конечно же, не все так плохо. Для примера снова обратимся к биологическому факультету МГУ. Сейчас программа для всех студентов бакалавриата 1 и 2 курсов одинаковая, а выбор кафедры происходит ближе к концу второго курса; при этом после выбора кафедры программа на 3 и 4 курсе отличается несильно. Однако еще несколько лет назад ситуация была иной: тогда было три отделения:
Программы отделений довольно сильно отличались уже с первого курса, а абитуриенты выбирали отделение с самого начала обучения. В целом отказ от разделения биологов по отделениям имеет свой смысл, особенно с точки зрения того, как развивается современная биология, когда, например, молекулярная биология проникает в самые разные полевые дисциплины, такие как зоология беспозвоночных или ботаника высших растений.
«Мне кажется, что в области беспозвоночных, в области низших растений происходит обратное сближение каких-то молекулярных технологий и этих дисциплин. И дети, они вполне идут на эти вот встречи», — отмечает Павел Купцов.
Пожалуй, в подобных условиях одна из основных задач перед биологом, идущим преподавать в вузе (да и вообще любым преподавателем) — не просто дать огромный объем теоретической базы, но заложить в нее видение, позволяющее применять полученные знания в реальной жизни. К сожалению, про эту цель часто забывают.
Прорыв в биотехнологическое будущее или попытка модифицировать систему образования прошлого?
Биология, как мы уже неоднократно говорили, сейчас развивается именно на стыке наук — как отдельных биологических дисциплин (вспомним молекулярную биологию, революционизировавшую зоологию и ботанику), так и в истинно междисциплинарном поле — на стыке с физикой, химией, автоматикой и информационными технологиями.
Для таких вузов, как Высшая школа экономики (ВШЭ), Московский физико-технический институт (МФТИ), Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) — их мы отнесли к «новичкам» в биологическом образовании — на фоне того, что происходит в МГУ и других вузах, складывается очень благоприятная атмосфера для развития.
Отличие зарубежного и российского образования
Принципиальное отличие программ многих зарубежных вузов от российских — это небольшой набор обязательных дисциплин и широкий ряд курсов по выбору. Такая же система практикуется в Сколковском институте науки и технологий, где на программе Life science обязательны всего три курса: молекулярная биология, биоинформатика и основные методы молекулярной биологии, а остальное — элективы [12]. Подобная гибкость программы дает возможность получать на выходе специалистов с уникальным набором специализированных знаний. Причем в силу самостоятельного выбора интересующих студента курсов, мотивация для их изучения гораздо сильнее, а значит, и усвояемость куда выше.
Такая система идеальна для подготовки востребованных по всему миру научных сотрудников, поскольку быть специалистом во всем невозможно, а лаборатории работают в тесных международных коллаборациях, в коллектив которых входят люди с самым разным образованием, специализирующиеся на своей достаточно узкой области.
В то же время стоит отметить, что Сколтех набирает только магистрантов и аспирантов, а значит, поступающие туда бакалавры и специалисты уже должны были получить базовое образование в других университетах. За рубежом такая система иногда действуют и для бакалавриата. И вопрос об эффективности изначальной подготовки узкого специалиста и необязательности многих курсов — спорный.
Такие вузы, как ВШЭ и МФТИ (см. спецпроект «Биология в Московском физтехе») на своих биологических направлениях стараются взять лучшее от биофака и других «старейших» вузов. Например, на факультете Биологии и биотехнологии ВШЭ, как и на биофаке МГУ, есть полевые практики после первого курса, физико-химические практикумы — после второго. Возможно, здесь не так много выдающихся профессоров, которые есть в МГУ (и которым, как говорилось выше, в основном все сложнее находится замена из молодежи), но здесь есть молодые специалисты, в том числе закончившие биофак. И именно они настроены создавать гораздо более гибкие курсы и программы, лучше вписывающиеся в меняющиеся условия как развития бизнес-идей, так и развития науки.
В целом, проблема развития биологических специальностей практически во всех вузах нашей страны упирается в своего рода борьбу интересов. Профессора биофака не хотят изменять программу, чтобы «втиснуться» в бакалавриат и согласовать с курсами других кафедр, а «новые» биологические направления в «небиологических» вузах должны уживаться с «классической системой» других направлений. Например, физтех сталкивается с нежеланием «тру» физиков отдавать часы под изучение биологии:
Мы очень четко столкнулись с лобби физиков и математиков, которые сказали, что биология на физтехе — never ever. Это то, что портит нашу науку. Мы были всегда физтех, мы были и будем физикой.
Получается, что успех как самих вузов, так и преподающих там биологов, будет напрямую зависеть от того, насколько быстро произойдет адаптация к стремительно развивающейся науке и связанным с ней технологиям — и насколько надежными проводниками станут они для студентов на этому заветном и непростом пути от общего школьного знания к переднему краю науки высоких специализаций.
Неужели «новые» биологические направления идеальны?
Стоит отметить особенность новых направлений в биологии: они практически полностью строятся на молекулярной биологии и биотехнологиях. Биотехнология и молекулярная биология, особенно связанная с медициной, — это очень хорошо финансируемые области. И очень здорово, если преподавателям подобных инновационных направлений в биологии удается совмещать педагогическую и научную деятельность. Но биология не заканчивается биотехом и молекуляркой, и не все биологические исследования можно довести до ума за год или два (например, экспедиции, без которых немыслима «полевая биология», могут длиться по полгода, не считая обработки результатов и написания статей).
Получается, некоторые области биологии попросту проигрывают в науке и финансировании, а поэтому не получают должного развития на новых биологических направлениях. Это сказывается и на уровне образования, порождая слишком узких специалистов: если проблемы поспевать за научными «новинками» тут нет, то вот с системностью подачи материала проблема налицо. К примеру, не на всех подобных «новых» направлениях есть полевые дисциплины, хотя в начале обучения биологии они довольно важны. А если полевые дисциплины и есть (например, на биофаке ВШЭ), все равно их ведут выпускники тех самых «старейших» вузов, в частности МГУ им. Ломоносова. Получается, без достойной подготовки специалистов в «старейших» вузах невозможен успех и этих новых направлений.
Что будет, если вдруг качественного образования на том же Биологическом факультете МГУ не будет — подумайте сами. Мы же коснемся вопроса не столько проблемы образования, сколько сложившейся экономической обстановки, благодаря которой уйти в «новейшие» факультеты других вузов для биологов стало перспективнее, чем преподавать в некогда родных стенах.
Вуз как корпорация — системная проблема или шанс для развития?
Вузы по всему миру все чаще переходят на принцип работы корпораций, то есть выстраивают свои программы и учебные курсы в зависимости от потребностей рынка, а не только за счет государственного финансирования. То есть, если система образования в таких корпорациях хоть немного начинает отставать от уровня современной науки и технологий, она попросту теряет финансирование и загибается. Многие критикуют такой подход, но у него есть свои плюсы. Зависимость от потребностей отрасли активирует запрос на развитие образования, привлечение молодых специалистов, обеспечивает выпускников работой, а кроме того создает конкурентную среду, не терпящую своего рода «болота», где программы и курсы совершенно зачерствели и уже не дают достойного результата.
Конечно же, правильные крупные университеты живут в логике корпораций. Они живут абсолютно в рыночной логике. Да, есть плата государства, социальная плата за то, что вы производите толковых ребят (так называемое госзадание), у вас остается огромная статья доходов НИР (научно-исследовательские работы) и ОКРа (опытно-конструкторские работы), остаются коммерческие программы, и так далее. И по факту университет — это трехколесный велосипед. Одно колесо — коммерческие студенты (или те, за кого заплатили компании), второе колесо — госзадание (бюджетники), и третье — наука (рис. 9). И если у вас эти три колеса не сбалансированы, вы не выдержите конкуренцию.
Рисунок 9. Вуз движется на трех колесиках: коммерческие проекты, государственное финансирование и научно-исследовательская работа.
1000 мощнейших университетов конкурирует за 1000 наиболее талантливых студентов. Вот то, что мы сейчас видим и то, что на себе ощущаем. Сейчас у университетов фантастический запрос на людей, которые готовы туда прийти и менять сложившуюся ранее, архаичную, неэффективную, косную, бюрократизированную структуру на то, чтобы это все переходило в рынок, потому что в основе рынка — конкуренция. И только конкурируя с другими, с внутренними, глобальными университетами, можно дать тот результат, за который будет не стыдно ни в плане рейтингов, ни в плане публикаций, ни в плане вообще того, кто выходит на выходе из бакалавриата, магистратуры или аспирантуры. Поэтому запрос на талантливых людей фантастический.
У таких университетов, живущих в логике корпораций, есть бюджет на развитие этих специальностей в самом университете, возможность закупить новейшее оборудование, организовать различные практикумы. На биологическом факультете МГУ подобное доступно, но далеко не на всех кафедрах. В первую очередь это связано с тем, что те самые три колеса финансирования (рис. 9) не сбалансированы.
Таким образом, среди биологических вузов возникает перераспределение сил. С одной стороны, alma-mater практически всех биологов был и остается биофак МГУ, но постепенно проблемы с программой и преподавателями начинают давать системный сбой. Такая же проблема есть и в других вузах страны, причем там ситуация порой плачевнее. С другой стороны, возникают факультеты и направления, заимствующие с биофака все лучшее и приглашающие туда молодых и талантливых преподавателей; действуя в связи с потребностями рынка, давая финансовые возможности как для развития самих факультетов (начиная от зарплаты преподавателей, заканчивая закупкой нового оборудования), так и для покидающих их стены специалистов.
Что, если ты захотел в биологи, уже будучи небиологом?
Стремительное развитие биологии ощущают далеко не только вчерашние школьники, избирающие себе путь, но и люди, уже успевшие поработать в других сферах. И в последнее время все больше и больше физиков, информатиков и математиков смотрят в сторону применения своих знаний в биологических науках. Мы уже упоминали курсы повышения квалификации для учителей. Этого своего рода замкнутый круг, где учителя приходят учиться, чтобы эффективнее учить школьников. Но есть и такие курсы, что позволяют уже сформировавшемуся специалисту фактически сменить профессию.
Вообще это очень радует, что у людей на стадии профессионального и зарплатного насыщения появляется идея делать что-то хорошее и учиться биологии.
Александра Пантелеева, куратор
образовательных программ Института биоинформатики
Например, на курсы Института биоинформатики приходят как люди с физико-математическим образованием, которые хотят научиться биологии, так и биологи, загоревшиеся программированием или биоинформатикой [13]. У таких курсов есть ряд преимуществ:
Перед биологом, вступающим на путь такого неординарного образования, также возникает ряд сложностей, связанных с подходом к разным специалистам, приходящим на такие курсы. Впрочем, для биоинформатики эта проблема решается довольно просто: есть курсы, обучающие биологов информатике, математике и биоинформатическим методам, а есть курсы, обучающие программистов и математиков биологии.
Это довольно интересный опыт: уже взрослых сформировавшихся людей заново учить биологии. Удивительным образом это оказывается проще, чем учить биологов программированию или там дискретной математике.
У математиков, информатиков и физиков, которые пришли учить биологию на подобные курсы, уровень биологического образования редко превышает школьный, так что перед специалистом-биологом прежде всего стоит задача научить их основам биологии (прежде всего, лабораторных дисциплин), объяснить основные механизмы молекулярной и клеточной биологии и рассказать о возможностях применения информатики в биологии.
Получается, что самой биологической науке нужны не только биологи, но и математики, физики, программисты. И получается, что сами же биологи могут поспособствовать тому, чтобы вовлекать специалистов из других областей в биологическую область.
Коли нет другой дороги, подавайтесь в педагоги
Путь обучения биолога сейчас похож не просто на многоступенчатую лестницу, но на многоуровневый лабиринт. Пройти его и создать из себя хорошего специалиста без помощи учителей и преподавателей практически невозможно, потому что биология — это океан знаний с сотней Марианских впадин. В то же время, потребность в таких специалистах растет и растет, поскольку биология продолжает внедряться во все новые сферы повседневной жизни и требуется для решения все более сложных и глобальных задач. Следовательно, растет потребность и в проводниках, которые укажут правильный путь в темных закоулках этого лабиринта.
Битва за будущее развернется именно на поле образования.
За школьным образованием и его уровнем стоят как подготовка будущих биологов, так и общебиологическая грамотность в России в массе. От этой базы зависят как жизнь и здоровье граждан, так и будущее наук о жизни в целом, их внедрение в обиход и биотехнологии. Готовить эту юную поросль в биологи можно самыми разными путями: начиная от обычной школьной биологии и биологических кружков и заканчивая олимпиадной подготовкой или обучением талантливых ребят в специализированных биологических школах. А еще написать первоклассный школьный учебник по всей биологии!
Биологи, идущие в образование, принимают на себя большую ответственность. Тут и новые логичные программы обучения; и расширение и углубление знаний учащихся; и актуализация специализированных знаний; и возможность их применения на практике. Их миссией также может стать повышение уровня биологической грамотности школьных учителей. И тут понимаешь, что упомянутый выше лабиринт — это не только путь обучения биолога, но и работа в образовании самих биологов, тоже изобилующая проблемами.
Так ли просто научить тому, что знаешь сам и что тебе интересно? Хотя вопрос этот риторический, ответим прямо — нет. Стоит ли идти в образование, когда в нем столько подводных камней? Если ты талантливый, инициативный и неравнодушный специалист, который не боится трудностей — определенно стоит!
Образование сейчас — это невероятно конкурентная и динамичная отрасль. Я готов биться об заклад, что даже IT сейчас не так претерпевает изменения, как образование. И с моей точки зрения, туда придут самые сильные, самые умные, самые шустрые, инициативные и творческие люди.
А еще образование — это своего рода долг перед учителями прошлого и ответственность перед поколениями будущего. Это поток, подхватывающий не только школьников и студентов, но и развитие как мыслей и идей, так и технологий. И в современном мире остановить этот поток невозможно.
То, что ты делаешь, определит тип мышления и профессиональную подготовку нескольких поколений. То, что сейчас ты закладываешь в фундамент, возможно, повлияет на несколько сотен людей, которые повлияют на кого-то еще.