CC BY
51
УДК378.096
Л. Ю. Кошкина, С. А. Понкратова
СОЗДАНИЕ ВИДЕОКЕЙСА «ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОТЕХНОЛОГИИ»
Ключевые слова:видеокейс, биотехнология, образовательные технологии.
В статье рассматриваются этапы разработки видеокейса «Инженерные проблемы биотехнологии». Указаны рассматриваемые темы и используемые образовательные технологии. Представлена методика использования видеокейса в учебном процессе подготовки магистров по направлению 240700 «Биотехнология». Осуществлён выбор инструментального пакета для создания видеокейса.
Keywords:videocase, biotechnology, educationaltechnologies.
Stages of creation of a video case "Engineering problems of biotechnology" are given in work. The contents and educational technologies are defined. The technique of use of a videocase in educational process of training of magistrs of the direction 240700 "Biotechnology" is presented. The software choice for creation of a videocase is carried out.
В современном мире высшая школа, университеты находятся в состоянии постоянного изменения, меняется как внутренняя часть университетов, так и внешняя: требования потребителей (обучаемых и работодателей). Расширение парка компьютеров учебных заведений, организация лекционных занятий с использованием компьютерной поддержки, оснащение
мультимедийным оборудованием аудиторий поднимает планку требований к качеству производства обучающей электронной продукции и фактическому наполнению предметным содержанием. Качественное изменение ситуации в области информационных технологий требует соответствующих изменений в концепции использования этих технологий в образовании. Постоянное совершенствование - залог успешной работы на образовательном рынке.
На кафедре химической кибернетики ФГБОУ ВПО «Казанского национального исследовательского технологического
университета» создан видеокейс «Инженерные проблемы биотехнологии» в рамках магистерской программы «Технология, оборудование и автоматизация биотехнологических производств» в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 240700 «Биотехнология», (квалификация (степень) «магистр»), утвержденным Приказом Минобрнауки России от 22.12.2009 №808.
При разработке компьютерного средства обучения учитываются следующие этапы [1, 2].
1. Анализ потребностей и проблем.
2. Предварительное определение назначения продукта.
3. Построение профиля пользователей (обучаемых).
4. Определение задач, решаемых с помощью продукта.
5. Анализ содержания курса и выбор учебного материала, включаемого в продукт.
6. Построение карты курса.
7. Формирование концепции воплощения курса (эскиз продукта).
8. Выбор стратегии и дидактических приёмов и определение схем действий обучаемых при работе с продуктом.
9. Разработка макета продукта.
10. Разработка информационных компонентов, входящих в продукт.
11. Интеграция информационных компонентов и построение приложения.
12. Оценивание продукта.
Целями освоения видеокейса «Инженерные проблемы биотехнологии» являются:
совершенствование и развитие интеллектуального и общекультурного уровня в области современных проблем биотехнологии; стимулирование самостоятельного обучения новым методам исследования профессиональной деятельности; анализ состояния и перспектив развития биотехнологии, мировых достижений в области биотехнологии, проблем энерго- и биосбережения в биотехнологии и охраны окружающей среды.
Основная задача видеокейса как инструмента активного группового обучения - это формирование навыков. Использование видеокейса способствует овладению спецификой современной организации научных исследований с целью успешной реализации различных научных проектов, в том числе и в сфере биотехнологии. А также овладению способов самостоятельного приобретения при помощи информационных технологий и использования в практической деятельности новых знаний и умений. Применение видеокейса в образовательном процессе содействует выработке у магистрантов навыков выделения, оценки и критического осмысления проблемных областей научного мировоззрения науки, техники и технологии. Обучаемые приобретут навыки чтения дорожных карт развития: «красной», «белой», «серой», «зелёной», «синей» биотехнологий; навыки работы в междисциплинарной команде; навыки организации работы исполнителей, распределения полномочий, обязанностей в ней. Использование видеокейса способствует выработке у магистрантов комплекса компетенций, необходимых для реализации инновационных проектов.
Видеокейс «Инженерные проблемы биотехнологии» формирует у магистров по направлению 240700 «Биотехнология» в рамках программы «Технология, оборудование и автоматизация биотехнологических производств» набор следующих знаний и компетенций, необходимых для выполнения производственно-технологической, организационно-управленческой и проектной профессиональной деятельности.
ОК-1 - владение основами методологии научного познания при изучении различных уровней организации живой и неживой материи; способностью понимать и глубоко осмысливать философские концепции естествознания, место естественных наук в выработке научного мировоззрения.
ОК-2 - способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, получать знания в области современных проблем науки, техники и технологии, гуманитарных, социальных и экономических наук.
ОК-3 - способность к профессиональному росту, к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ОК-6 - способность находить творческие решения социальных и профессиональных задач, готовностью к нестандартным решениям.
ОК-7 - способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
ПК-2 - способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ПК-4 - владение навыками использования современных информационных технологий для сбора, обработки и распространения научной информации в области биотехнологии и смежных отраслей, способностью использовать базы данных, программные продукты и ресурсы Интернета для решения задач профессиональной деятельности.
ПК-28 - готовность осваивать и использовать современные образовательные технологии.
СК-1 - способность обеспечивать и анализировать устойчивость развития предприятия.
СК-3 - умение оценить социальный эффект от внедрения ресурсосберегающих технологий в биотехнологии.
СК-7 - способность анализировать ресурсы биологического сырья и оптимизировать процессы его переработки химическими и биохимическими способами.
СК-9 готовность участвовать в разработке и освоении новых инновационных технологий в биотехнологическом производстве (применительно к биотехнологическому кластеру региона).
За основу материала, включенного в видеокейс, взяли «Целевую программа развития биотехнологии в Республике Татарстан на 20102020 гг.», а именно, дорожные карты развития «красной», «белой», «серой», «зелёной», «синей» биотехнологий; форсайтный анализ развития биотехнологий в Российской Федерации; тенденции развития и проблемы биотехнологии в мире [3, 4].
Биотехнология как наука является важнейшим разделом современной биологии, которая, как и физика, стала в конце XX в. одним из ведущих приоритетов в мировой науке и экономике.
Биотехнология - производственное использование биологических агентов
(микроорганизмы, растительные клетки, животные клетки, части клеток: клеточные мембраны, рибосомы, митохондрии, хлоропласты) для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений.
Проникновение биотехнологий в экономику мирового хозяйства нашло свое отражение в том, что сформировались даже новые термины для обозначения глобальности данного процесса. Так, применение биотехнологических методов в промышленном производстве, стали называть «белая биотехнология», в фармацевтическом производстве и медицине - «красная биотехнология», в сельскохозяйственном производстве и животноводстве - «зеленая биотехнология», а для искусственного выращивания и дальнейшей переработки водных организмов (аквакультура или марикультура) - «синяя биотехнология».
Красная биотехнология (медицина) считается важнейшей сферой использования биотехнологий. Биотехнологический метод играет все большую роль для разработки новых медикаментов, например, для лечения онкологических заболеваний. Биотехнологии имеют большое значение также для осуществления диагностики (чипы ДНК, биосенсоры).
Зеленая биотехнология - используется в сфере современной селекции растений. С помощью биотехнологических методов разрабатываются эффективные средства против насекомых, грибков, вирусов и гербицидов. Особое значение для сферы зеленой биотехнологии имеет генная инженерия, создающая предпосылки для переноса определенных генов одного вида на другие растения и влияющая, таким образом, на развитие соответствующих устойчивых свойств и характеристик.
Серая биотехнология применяется в сфере экологии. Биотехнологические методы
используются для санации почв, очистки канализационных стоков, отработанного воздуха и газов, а также для переработки отходов.
Синяя биотехнология специализируется на техническом применении организмов и процессов морской биологии. В центре исследований находятся биологические организмы Мирового океана.
Белая биотехнология охватывает сферу применения биотехнологий в химической промышленности. В задачи белой биотехнологии входят эффективное и безопасное для окружающей среды производство таких субстанций, как алкоголь, витамины, аминокислоты, антибиотики и ферменты.
Видеокейс «Инженерные проблемы биотехнологии» состоит из двух частей. В первую часть входят доклады и описание «красной», «серой», «зелёной», «синей» биотехнологий. Вторая часть представляет доклады и описание «белой» биотехнологии.
Выбор видеороликов согласно цветовой классификации биотехнологий осуществляется интерактивно из корневого каталога (титульного слайда). Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно воспринимать предлагаемый материал. Появляется возможность совмещать теоретический и демонстрационный материалы [5].
По типу построения сюжета выделяют: описание проблемной ситуации (цель: анализ ситуации); иллюстрация неправильной/правильной модели поведения (цель: выработка оптимальных решений). В созданном видеокейсе обучаемым предлагается после просмотренного материала дать основные термины и определения, классификацию и характеристику направлений биотехнологии, перечислить проблемы биотехнологии, предложить пути решения проблем.
Сюжет документального видеокейса основан на фактическом опыте кафедр и лабораторий Казанского национального исследовательского технологического университета с участием реальных руководителей, сотрудников университета.А именно, видеокейс включает доклады декана факультета пищевых технологий, заведующего кафедрой промышленной биотехнологии, члена Всероссийского общества биотехнологов, профессора, д.т.н. Сироткина А.С., заведующего кафедрой химической технологии древесины, профессора, д.т.н. Башкирова В.Н., профессора кафедры химической кибернетики, д.т.н. Шулаева М.В., профессора кафедры химической технологии древесины, д.т.н. Грачёва А.Н.В видеокейсе «Инженерные проблемы биотехнологии» использованы материалы Международной школы «Энергоэффективность и энергосбережение производства и применения автомобильных и котельных топлив из возобновляемого сырья», прошедшей на базе ФГБОУ ВПО «КНИТУ» в 2011 году в Казани с привлечением ведущих учёных и специалистов мира.
Видео сопровождается методикой его эффективного использования на занятии.
Перед занятием проводится
организационная подготовка и содержательная подготовка. Непосредственно перед началом занятия: вступительное слово преподавателя, уточнение знаний по теме, постановка основных вопросов.
Далее следует работа с видеокейсом в аудитории.По ходу занятия происходит просмотр видеоролика. После просмотра следует распределение обучающихся по малым группам, работа малых групп, подготовка презентаций, выбор докладчиков, презентация ответов, групповая дискуссия.
В конце занятия следует выступление преподавателя, его анализ ситуации, подведение итогов, разбор ошибок и оценка работы обучающихся. Задача преподавателя не трансляция знания, а организация процесса их добывания. Преподаватель становится активным участником действия, может участвовать в анализе ситуаций, защищать, отвергать или поддерживать различные точки зрения, осуществлять подведение итогов.
Обучение с использованием видеокейса строится на основе цикла Дэвида Колба. Согласно которому процесс учебного познания включает: восприятие объекта, осмысление объекта; формирование знаний; активное воспроизведение субъектом воспринятых и понятых существенных свойств и отношений; преобразование знаний, связанное либо с включением вновь воспринятого знания в структуру прошлого опыта, либо с использованием его в качестве средства построения или выделения другого нового знания [6].
Преподаватель может использовать учебный видеокейс в удобном для него формате: групповое обучение, дискуссия во время занятия или предварительный просмотр, самостоятельный разбор темы, написание аналитической работы, экзамен. Технология направлена на включение различных каналов восприятия информации: аудиальный, визуальный, кинестетический.
Реализация компетентностного подхода предусматривает широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. Так, видеокейс «Инженерные проблемы биотехнологии» позволяет в учебном процессе использовать проектный метод, метод кейс-стади (case-study), метод групповой дискуссии, метод теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).
При использовании проектного метода обучающимся ставиться основной задачей разработка и осуществление проекта для решения конкретной проблемы. Соответственно
приобретаются необходимые знания, поиск и усвоение которых, в силу высокой личной значимости и мотивации, будет происходить с высокой эффективностью и качеством при значительной доле самостоятельности
обучающихся.
Кейс-метод обучения — метод активного обучения на основе реальных ситуаций. Преимуществом кейсов является возможность оптимально сочетать теорию и практику, что представляется достаточно важным при подготовке специалиста.
Метод групповой дискуссии -прием, позволяющий в процессе непосредственного общения путем логических доводов воздействовать на мнения, позиции и установки участников дискуссии.
Метод теории решения изобретательских задачнацелен на то, чтобы научить изобретать, опираясь на законы развития технических систем и используя инструментарий теории.
В качестве инструментальной среды созданиявидеокейса «Инженерные проблемы биотехнологии» выбранпакет Nero Vision 8.0. Nero Vision - профессиональный редактор видео с возможностями захвата, многодорожечного монтажа аудио и видео, создания слайд-шоу применения переходов и специальных эффектов. В программе имеются темы со встроенными заголовками, музыкой и специальными эффектами и трехмерными анимационными меню. В NeroVision содержатся современные средства редактирования видео (картинка в картинке, полный контроль с клавиатуры, мастер-фонограмма спецэффектов, различные спецэффекты и переходы), расширенные возможности работы с ключевыми кадрами, интеллектуальное кодирование для более быстрого получения результатов и создание DVD, AVCHD и Blu-ray дисков с дополнительными опциями разработки меню. Можно сохранять проекты в формате высокой четкости AVCHD на флэш-памяти USB, флэш-дисках и картах памяти для воспроизведения на экранах HTDV без необходимости использования оптических приводов для записи Blu-ray. Дополнительно с сайта разработчика можно скачать комплекты тем меню, фильмов и графических элементов [7].
При изучении видеокейса «Инженерные проблемы биотехнологии» необходимо следующее: процессор Pentium IV, 3000 МГц, операционная система MicrosoftWindows XP/Vista/7/8; 512 Мб оперативной памяти; 200 Мб свободного места на жестком диске; разрешение экрана 1024х768 с глубиной цвета 32 бит (Color); 32-скоростное устройство для чтения дисков DVD-ROM; звуковая карта. Занятия с видеокейсом проводятся в аудитории, оснащенной средствами
мультимедийного сопровождения, магистранты проходят обучение с использованием персональных компьютеров.
Знания, полученные при изучении видеокейса «Инженерные проблемы
биотехнологии», могут быть использованы при прохождении различных видов практик
(производственной, научно - исследовательской,
научно-производственной, педагогической), а также при выполнении научно-исследовательских работ магистров и написании магистерской диссертации по направлению 240700 «Биотехнология» в рамках магистерской программы «Технология,
оборудование и автоматизация биотехнологических производств».
Полнота и целостность системно организованного комплекта материалов видеокейса позволяет обучающемуся полноценно изучать курс в условиях сокращения очных контактов с преподавателем и отрыва от фундаментальных учебных библиотек [8]. Существенная интерактивность материалов предполагает и стимулирует активную самостоятельную работу обучаемых. А также следует отметить, значительную ориентацию на профессиональную деятельность обучаемых и постоянную актуализацию знаний.
Литература
1. Кошкина Л.Ю., Габитова А.Р. Проектирование компьютерной автоматизированной обучающей системы по технике безопасности работы в химической лаборатории / Вестник Казанского технологического университета: Т. 15. № 10; М-во образ.и науки Росси, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2012. - 436 с. (С. 235-240).
2. Алексеев Г.В. Основы разработки электронных учебных изданий: учебно-методическое пособие/ Г.В. Алексеев, И.И. Бриденко, Е.И. Верблоз, М.И. Дмитриченко. - СПб.: проспект науки, 2010. - 144 с.
3. Целевая программа «Развитие биотехнологии в Республике Татарстан на 2010-2020 гг.» - 184 с. - Режим доступа: http: // mpt.tatarstan.ru/
4. Общество биотехнологов России имени Ю. А. Овчинникова. // Рабочие материалы к стратегии развития биотехнологической промышленности до 2020 года. Электронное периодическое издание, 2009. -85 с.-Режим доступа: http://biorosinfo.ru/
5. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: Учеб. пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений / И.Г. Захарова - М.: Издательский центр «Академия», 2003.-192с.
6. Нурминский И.И., Гладышева Н.К. Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся.- М.: Педагогика, 1991. - 224 с.
7. Официальный сайт компании Nero. -http://www.nero.com/rus/
8. Зинурова Р.И., Тузиков А.Р. Мультимедийные модули в формате дистанционных образовательных технологий: проблема электронного контента / Вестник Казанского технологического университета: Т. 17. № 12; М-во образ.и науки Росси, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. -Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. - 388 с. (С. 243-247).
© Л. Ю. Кошкина, канд. техн. наук, доцент кафедры химической кибернетики КНИТУ, [email protected]; С. А. Понкратова, канд. техн. наук, доцент кафедры химической кибернетики КНИТУ ,[email protected].
© L. Y. Koshkina, Associate Professor of Department of Chemical Cybernetics, Kazan National Research Technological University, [email protected]; S. A. Ponkratova, Associate Professor of Department of Chemical Cybernetics, Kazan National Research Technological University, [email protected].
