КУРС «НАНОТЕХНОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ» В КОНТЕКСТЕ ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ СПЕЦИАЛИСТА

КУРС «НАНОТЕХНОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ» В КОНТЕКСТЕ ПРОФЕСИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ СПЕЦИАЛИСТА 

Немкова И.Н., Кузнецова Г.А.
Россиия, Тамбовский государственный университет имени Г.Р.Державина
irochka_n@mail.ru

Бурное развитие нанотехнологий и применение их достижений в промышленных масштабах уже в ближайшее десятилетие способно качественно изменить жизнь людей. Нанотехнологии широко используются в микроэлектронике, медицине, косметологии, фармакологии, энергетике, электронике, химической и нефтехимической промышленности, материаловедении, оптике, экологии при создании новых видов топлива, новых методов химической и биологической защиты. По оценкам экспертов потребность мировой промышленности, включая Россию, в специалистах по нанотехнологиям к2015 г. составит более 2 млн. человек, что соответствует прогнозируемому росту рынка.

Очевидно, что квалифицированные, конкурентоспособные специалисты, которые будут работать в этой сфере в ближайшей перспективе, должны получать образование, соответствующее вновь возникающим требованиям. В современных образовательных программах необходимо не только отражать достижения науки и технологий, но и ориентировать по приоритетным направлениям их развития. Не вызывает сомнений, что включение в учебные планы вопросов, связанных с нанонаукой и нанотехнологиями, является необходимым условием получения молодёжью образования, отвечающего нуждам социально-экономического развития и стимулирующего приток абитуриентов на соответствующие специальности, что в итоге будет способствовать насыщению рынка труда России специалистами высококвалифицированными в наукоёмких отраслях.

В настоящее время в нашей стране отсутствует программа организации сквозного образования в области нанотехнологий, охватывающая средние школы, профессионально-технические училища, техникумы, ВУЗы, аспирантуру и докторантуру. В сфере высшего образования подготовка по направлению «Нанотехнологии» начата в экспериментальном порядке в 2003 году. Сейчас в этом процессе задействовано несколько десятков ВУЗов, однако число выпускаемых специалистов очень невелико.

В Тамбовском государственном университете имени Г.Р.Державина просветительским аспектам нанонауки и нанотехнологий уделяется особое внимание. На базе университета созданы Центр «Нанотехнологии и наноматериалы» ТГУ, специализированная инновационно-образовательная лаборатория по изучению воздействия наноматериалов на окружающую среду и здоровье человека. Сотрудниками лаборатории проводятся эксперименты по биотестированию наноматериалов на организмах различных систематических групп.

Отмечая стремительное развитие нанонауки и нанотехнологий, следует подчеркнуть, в настоящее время становится очевидным противоречие между ведущей ролью и большими перспективами освоения нанотехнологий в современной науке и практике и отсутствием должного внимания к разработке методического обеспечения их преподавания. Учитывая актуальность и масштаб задачи, а также междисциплинарный характер предметного содержания, освоение нанотехнологий должно осуществляться непрерывно и системно на всех этапах высшего профессионального образования по естественнонаучному, физико-техническому и медико-биологическому направлениям.

Создание образовательных программ по направлению безопасности нанотехнологий вообще носит единичный характер. Это обусловлено тем, что специалистам, занятым в области нанотехнологий, необходимы комплексные естественнонаучные знания, умения владеть методами и приёмами различных научных дисциплин, что при существующем традиционном разделении специалистов на химиков, физиков, медиков, биологов и т.д., зачастую проблематично. Процесс интеграции, формирования целостной картины мира должен иметь место уже в школьном образовании, основываясь на базовых знаниях по естественным наукам, то есть осуществляться в старших классах, а затем, в расширенном формате продолжаться в вузовском обучении.

Увеличение разрыва между уровнем исследований в передовых научных и образовательных организациях и уровнем их преподавания в большинстве вузов и средних школ стало началом для работы над элективным курсом для школьников и апробации его в общеобразовательных школах города Тамбова.

Содержательная часть элективного курса «Нанотехнологии и безопасность» опирается на результаты разработок Центра «Нанотехнологии и наноматериалы» и специализированной лаборатории ТГУ (табл. 1) и делает попытку сформировать комплексное видение идейных основ нанотехнологий, базирующихся на самых общих системообразующих факторах.

Таблица 1 Тематический план курса «Нанотехнологии и безопасность»

С целью выявления имеющихся знаний, умений и навыков по проблемам нанотехнологий, мы ознакомили школьников с основами современной нанонауки и нанотехнологиями с учетом природоохранного аспекта. В исследовании приняли участие учащиеся 8 и 10 классов общеобразовательных школ № 11 и №30 города Тамбова.

Проведенное анкетирование исходного состояния знаний в этой области, интереса к поставленной проблеме позволило получить ответ на три группы вопросов:

а) информированность учащихся о теоретических основах нанотехнологий составила 33,67% учащихся 8 класса и 93, 33% 10 класса.

б) проблемы безопасности нанотехнологий волнуют 29,41% и 83,33% школьников 8 и 10 класса соответственно.

в) прогноз развития современных нанотехнологий стал предметом размышлений 38,13% учеников 8 класса и 73,33% учеников 10 класса.

По итогам каждой пройденной темы проводился контроль усвоения учащимися нового материала. Полученные результаты свидетельствуют, что мотивация к овладению знаниями существует у большинства учащихся и опирается на изложение общих представлений о нанотехнологиях в средствах массовой информации.

Однако вопросы безопасности наноматериалов учащиеся рассматривали впервые, и не имея теоретического и практического опыта в вопросах оценки, анализа и управления риском нанообъектов, усваивали материал этой темы в большей степени неудовлетворительно. Рассмотрение вопросов перспективы «Нанотехнологии в биологии и медицине» стала самой трудной для усвоения учащихся. Особенно ярко это отразилось на результатах учеников 8 класса, которые только начали знакомиться с химией и биологией человека в рамках учебной программы. Уровень усвоения темы составил 28,57%, что явилось самым низким показателем на протяжении всего эксперимента. Однако результаты итогового теста последнего блока тем показал, что высокая мотивация и познавательный интерес к изучаемым вопросам позволили дополнительно проработать вызывающий у учащихся трудность материал, и продемонстрировать удовлетворительные знания (58,82%).

Анализ результатов учащихся 10 класса демонстрирует достаточно высокое усвоение материала 83,34%-98, 33% при изучении всего элективного курса. Но следует отметить, что вопросы: источники поступления наночастиц в окружающую среду, пути поступления нанообъектов и их миграция в организме человека, механизмы проникновения нанообъекта внутрь живой клетки оказались новыми и для учащихся старших классов. Результат неудовлетворительных знаний составил 16,66%, что является самым высоким из всех пройденных тем.

Апробация элективного курса «Нанотехнологии и безопасность» показала, что он вызвал у школьников искренний интерес. Особенное впечатление произвела экскурсия в Наноцентр ТГУ и лабораторная работа с живыми системами. Особая ответственность учащимися была продемонстрирована при подготовке докладов и выступлении на студенческой конференции в Институте естествознания. Это свидетельствует о правильности выбранного направления разработки элективного курса для школьников.

Курс может также стать основой для разработки программы повышения квалификации преподавателей средних и высших учебных заведений, медиков, сотрудников, занятых в сфере экологического и санитарного контроля и экспертизы, специалистов в области производственной безопасности, а также работников высокотехнологичных производств.

Изучение курса «Нанотехнологии и безопасность» будет способствовать интеграции знаний в области химии, физики, биологии, экологии и медицины в свете последних достижений науки и технологии, формированию у слушателей целостной естественнонаучной картины мира. Вместе с тем, для преподавателей сохраняется возможность самостоятельного создания вариативных программ, учитывающих ключевые направления подготовки конкретных категорий слушателей, в зависимости от их специализации.

Внедрение в систему профильного обучения концепции опережающего образования, включающей новые элементы содержания о наномире и нанотехнологиях необходимо для генерации среды, способствующей инновационному развитию России.