ВКР Экологическое воспитание

Экологическое воспитание школьников в ходе реализации школьного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………….3

Глава 1. Теоретико-методологические основы экологического воспитания……………………………………………………………………….7 1.1. Содержание и принципы организации экологического воспитания в педагогической системе………………………………….7 1.2. Формирование экологического сознания учащихся……………..8

Глава 2. Теоретические подходы к применению метода проектов

в экологическом воспитании школьников……………………………………13

2.1. Понятие и сущность метода проектов……………………………13

2.2. Виды проектов и технология проектного обучения………….…22

Глава 3. Разработка школьного проекта «Биологическая

безопасность открытых водоемов»……………………………………………33

3.1. Экологическое воспитание при реализации разработанного

проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов» в

рамках исследования микробиологической безопасности

реки Клязьма………..….………………………………………………………33

3.2. Исследование биологической безопасности реки Клязьма в

рамках реализации проекта «Биологическая безопасность

открытых водоемов»…………………………………………………………37

Заключение………………………………………………………………63

Список использованных источников…………………………………..65

ВВЕДЕНИЕ

Социально-политические и экономические проблемы современного общества привели школу к пересмотру ряда педагогических позиций, к переосмыслению некоторых сторон научно-теоретической и практической системы воспитания. В Концепции общего экологического образования современное экологическое образование рассматривается как гуманитарно-естественнонаучное образование, направленное на формирование у учащихся основ экологической образованности: экологического мышления и опыта экологически ориентированных рефлексивно-оценочных и проектных действий, деятельностных средств вхождения в мир экокультуры и общественных ценностей, самоопределения в них, оценки своих возможностей по участию в решении экологических проблем, исполнения своих обязанностей в области охраны окружающей среды, здоровья человека, нерасточительного потребления природных ресурсов.

Актуальность проведения данного исследования обусловлена тем, что в настоящее время современная школа ориентирована на формирование у учащихся широкого научного кругозора, общекультурных интересов, утверждение в сознании приоритетов общечеловеческих ценностей. Одна из задач современной школы – создание необходимых и полноценных условий для личностного развития каждого ребенка и формирование его активной позиции. Возникает необходимость подготовки учащихся к такой деятельности, которая учит размышлять, прогнозировать и планировать свои действия, развивает познавательную и эмоционально-волевую сферу, создает условия для самостоятельной активности и сотрудничества и позволяет адекватно оценивать свою работу. Поэтому в настоящее время широкую популярность приобрела проектная деятельность.

Предоставляя личностную и профессиональную свободу педагогу, проект экологического воспитания школьников очерчивает основные направления и формы деятельности по формированию личности, обладающей экологической культурой и экологическим мышлением. Проект призван объединить все воспитательные структуры школы, обеспечивающие развитие детей, предусмотрев методическое обеспечение ее выполнения, а также преемственность в воспитании учащихся.

Анализ состояния практики экологического воспитания показал перспективность использования метода проектов как способа организации деятельности детей, построенной на основе их интересов, осуществляемой при активном участии школьников в ее планировании и во всех этапах реализации и направленной на формирование у них социально значимого опыта. В результате модернизации образование должно перейти на два основания – знаньевую и компетентностную парадигмы. Формирование ключевых компетентностей, к которым относится и проектная компетенция, должно стать одним из результатов общего среднего образования, а проектирование и проектная деятельность – новым содержанием.

В современной педагогике метод проектов рассматривают как одну из личностно-ориентированных технологий обучения, интегрирующую в себе проблемный подход, групповые методы, рефлексивные, презентативные, исследовательские, поисковые и прочие методики.

Учитывая актуальность решения данной проблемы, определена тема исследования: «Экологическое воспитание школьников в ходе реализации школьного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов»». Проект по экологическому воспитанию школьников «Биологическая безопасность открытых водоемов» включает систему мероприятий по вопросам охраны окружающей среды районного и областного уровней.

Анализ педагогической литературы и потребностей практики позволил сформулировать цель исследования – выявить потенциал метода проектов в экологическом воспитании школьников и условия его реализации.

Объект исследования: процесс экологического воспитания детей школьного возраста. Предмет исследования: метод проектов как способ экологического воспитания школьников.

Исходя из актуальности, цели, объекта и предмета исследования, выдвинута гипотеза: Применение метода проектов обеспечит повышение эффективности процесса экологического воспитания школьников, если будут созданы педагогические условия эффективного применения метода проектов: 1. Педагог будет следовать правилам и принципам организации проектного метода; 2. Если проект будет давать свободу творчества.

В ходе выполнения вкр нами были выполнены следующие задачи:

1. Изучены методологические и теоретические методы формирования экологического воспитания.

2. Разработан школьный проект «Биологическая безопасность открытых водоемов».

3. Проведены исследования на основании разработанного проекта.

4. Сделаны выводы по обозначенным вопросам.

Степень научной разработанности. Необходимость обновления содержания экологического воспитания в педагогической науке рассматривается в работах Н.Ф. Виноградовой, Н.С. Дежниковой, А.Н. Захлебного, Б.Т. Лихачева, В.И. Панова, И.Т. Суравегинаой, Л.В. Тарасова, И.В. Цветковой и др. Вклад в становление и развитие экологии внесли В.И. Вернадский, У. Кэнон, Н.Н. Моисеев, Э. Зюсс, Ю. Одум и др.

Сочетание теоретико-методологического исследования с решением задач практического характера обусловило выбор методов исследования: теоретические: а) теоретико-методологический анализ позволил определить исходное положение исследования; б) системный анализ являлся основой рассмотрения проблемы исследования; эмпирические: а) метод проектирования «Биологическая безопасность открытых водоемов»; б) анализ результатов экспериментального исследования.

Теоретико-методологической основой исследования послужили исследования, в которых рассматривается проектный метод обучения, типология проектов, таких ученых, как: Ш.А. Амонашвили, Л.И. Божович, Л.В. Занков, В.В. Давыдов, В.К. Дьяченко, Н.Б. Истомина, Н.Г. Казанский, В.Я. Полат, Л.Ф. Климанова, А.В. Хуторской, С.Ю. Курганов, С.Н. Лысенкова, Н.Г. Уткина, А.А. Люблинская, Н.А. Менчинская, Т.С. Назарова, В.А. Сухомлинский, Д.Б. Эльконин, П.М. Якобсон, В.В. Хуторской, О.О. Газман, А.И. Савенков и др. Содержание основных понятий проектной деятельности представлено в работах Е.С. Полат, И.Д. Чечель. Сущность проектной деятельности обозначили В.В. Гузеев, Н.В. Иванова, Н.В. Мятиш, Н.Ю. Пахомова и др. Главная идея и задачи проектной деятельности отражены у Е.Н. Землянской и др. Классификация проектов представлена в работах И.С. Сергеева и др.

База исследования: река Клязьма.

Основное содержание работы. Во введении обоснована актуальность работы; сформулированы предмет, объект, цель, задачи и основное противоречие исследования; раскрыты теоретико-методологические основания исследования; основы теоретической и практической значимости. Первая глава «Теоретико-методологические основы экологического воспитания» содержит анализ содержания и принципов организации экологического воспитания в педагогической системе и выводы по исследуемой проблеме. Дана характеристика формирования экологического сознания учащихся. Во второй главе «Теоретические подходы к применению метода проектов в экологическом воспитании школьников» определены понятие и сущность метода проектов; проанализированы классификация проектов и технология проектного обучения. В третьей главе «Реализация школьного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов»» охарактеризованы организация проекта и апробация содержания проектной деятельности и сделаны выводы по экспериментальному исследованию.

Структура работы: введение, три главы, заключение, список использованных источников, содержащий 53 источника литературы, из них 5 – электронных ресурсов. Объем работы: общее число страниц составило 69 страниц, в работе содержится 12 рисунков и 1 таблица.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ

1.1. Содержание и принципы организации экологического воспитания в педагогической системе

Целью экологического воспитания является формирование экологической культуры учащихся. В структуре экологической культуры как сложном личностном образовании выделяют экологические знания, экологическое мышление, умения и навыки природоохранной деятельности, экологическое мировоззрение, экологическую этику. Каждому компоненту соответствует определенный уровень экологической зрелости: от элементарных экологических знаний и представлений к их глубокого осознания и практической реализации на всех уровнях.

Формирование ценностного отношения к природе является важнейшим воспитательным задачам по становлению экологической культуры учащихся. Бережное отношение к окружающей природной среде не только экологическая и экономическая, но и этическая проблема. Необходима коренная переориентация морального сознания человека, «переоценка» моральных ценностей в отношении к природе.

В экологической культуре личности выделяют интеллектуальный, нравственный, эстетический и эмоциональный компоненты. В соответствии с тем как меняется отношение ученика к природе, экологических проблем планируется и организуется воспитательная работа, учитывая все аспекты и компоненты экологической культуры.

Успеху природоохранной деятельности способствует и исследовательская работа учащихся, во время которой они расширяют свой экологический кругозор, овладевают методами исследования природы, накапливают определенный опыт.

Эффективность природоохранного образования зависит от обеспечения продуманной целенаправленной комплексной системы в ее осуществлении, от широкого ознакомления учащихся со всеми основными аспектами охраны природы: естественно-научным, идеологическим, экологическим, юридическим, оздоровительно-гигиенические, морально-этическим и научно-познавательным.

Актуальным направлением воспитания является процесс формирования ответственного отношения к природе. Процесс формирования экологической культуры школьников опирается на принципы систематичности, непрерывности в содержании и организации экологического образования. В основе формирования бережного отношения к природе лежит единство интеллектуального, эмоционального восприятия окружающей среды и практической деятельности по ее улучшению.

Природоохранная деятельность включает в себя мероприятия:

- по защите природной среды;

- по предупреждению негативных поступков в природе и борьба с ними;

- по улучшению природной среды;

- по пропаганде и разъяснению идей охраны природы;

- по сохранению и использованию эстетических ценностей природы;

- озеленение городской территории, территории школы, классов.

1.2. Формирование экологического сознания учащихся

Экологическое воспитание должно помогать выработать экологический стиль мышления, экологическую культуру подрастающего поколения. Экологическая культура – это социально необходимое нравственное качество личности, система знаний, умений, ценностей и чувство ответственности за принимаемые решения в отношении с природой. Основными компонентами экологической культуры являются:

- знания человека о природе, ее взаимосвязях, взаимосвязях общества и природы, способах сохранения и оказания помощи природной среде;

- интерес к природе, к живым и неживым компонентам, к проблеме ее охраны;

- деятельность, направленная на сохранение и преумножение природы, достойное поведение в окружающей человека среде;

- мотивы, определяющие поступки людей в природе (познавательные, эстетические и т.д.).

Экологическая культура включает знания экологии и краеведения:

1. организации, движения и общества, которые занимаются природоохранной деятельностью: Всемирный фонд дикой природы, Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) Римский клуб, Гринпис, Каспий табигаты и др.;

2. знания природы родного края: • местные природные условия и особенности; • реки и водоемы, ландшафты, растения и животных, климат и т.д.; • охраняемые природные объекты; • животных, птиц местной фауны; • виды рыб местных водоемов; • лекарственные растения местной флоры; • памятники культуры и искусства.

Экологически культурная личность должна обладать экологическим мышлением, правильно анализировать и устанавливать причинно-следственные связи экологических проблем и прогнозировать последствия человеческой деятельности. Сластенин Ц.А. отмечает, что «экологическое образование – это не часть образования, а новый смысл и цель современного образованного процесса – уникальное средство сохранения и развития человека и продолжения человеческой цивилизации».

Цель экологического образования – формирование ответственного отношения к окружающей среде, которое строится на базе нового мышления, предполагает соблюдение нравственных и правовых принципов природопользования, активную деятельность по изучению и охране местности, защиту и возобновление природных богатств.

Чтобы эти аспекты превратились в норму поведения каждого человека, необходимо с детства воспитывать чувство ответственности за сохранность природы, вырабатывать активную жизненную позицию по восприятию проблемы сохранения окружающей природной среды. Школьное экологическое воспитание обладает возможностью целенаправленной, координированной и системной передачи знаний.

Этому способствует организация различных форм внеклассной и внеурочной работы для формирования у учащихся экологического мышления. Оптимальных результатов в осуществлении экологического и биологического образования, природоохранной, натуралистической деятельности возможно достичь лишь при условии комплексного подхода в реализации задач данных направлений работы. Проблемы экологического воспитания в период обучения в школе должны составлять органическую часть работы каждого участника учебно-воспитательного процесса и предусмотреть систему связанных между собой мероприятий, которые формируют экологическое мышление человека. Охрана природы, рациональное использования ее богатств – успех этого зависит от осознания важности задачи, от убежденности, умения и привычки оберегать природу. С природоохранной связана туристско-краеведческая работа с детьми, направленная на привитие им навыков правильного поведения в местах отдыха, в лесах, на водоемах и др.

В школах природоохранное образование учащихся осуществляется в различных направлениях: ♦ на уроках; ♦ во время проведения экскурсий; ♦ в проектной деятельности.

Значимым является природоохранное самообразование – средство углубления знаний учащихся, их творческих способностей, опытничества, формирование умений и навыков самостоятельно решать различные проблемы защиты природы. Лучше всего воспринимается и осмысливается та информация, которая обрабатывается самостоятельно, к которой учащиеся проявляют интерес. Она должна влиять на формирование целостной ориентации учеников. Чаще вопросы охраны природы рассматриваются учащимися в отрыве от сложных природных явлений. Школьники неправильно представляют нормы отношения людей к природной среде, противоречия в системе техника–общество–природа, что требует внимания и продуманной работы по вопросам охраны окружающей среды.

Эффективной формой организации природоохранной деятельности учащихся являются экскурсии, во время которых решаются программно-учебная цель и задачи по обязательным компонентам экологического образования и природоохранной деятельности.

К активным формам обучения относятся тренинги, способствующие формированию интеллектуальной активности личности. Конечным результатом обучения с использованием тренингов является направление на углубление и расширение экологической компетентности участников. В процессе тренингов дети осознают экологические проблемы ближайшего окружающей среды, анализируются возможные пути их решения. Возникает возможность привлечения родителей к осуществлению проектной деятельности учащихся в школе. Проведение тренингов дает возможность активизировать усилия участников по конструктивному решению экологических проблем благодаря объединению усилий отыскать эффективные и реальные пути решения местных (локальных) экологических проблем, скорректировать их видение участниками. Тренинг создает множество вариантов решения выбранной экологической проблемы, а сам процесс обучения делает интересным.

Следующая методика – это проектная деятельность, которая предполагает составление экологических проектов. Деятельность по составлению экологических проектов способствует активизации творческого потенциала школьника, предоставляет возможность свободного выбора в принятии решений. Составляя экологические проекты, ученики анализируют социальные отношения, различные виды отношений людей к природе, пытаются построить социальные отношения, которые будут способствовать решению определенной экологической проблемы, обобщают и систематизируют полученные знания. Экологические проекты воспроизводят различные жизненные ситуации в их желаемом развития. Решение проблемной ситуации, положенной в основу экологического проекта, требует комплексного подхода к различным сферам жизни человека, практического применения приобретенных знаний, умений и жизненного опыта, осознание себя в роли компетентного человека.

В педагогической практике различают исследовательские, творческие, игровые, информационные типы проектов. В процессе формирования экологической компетентности учащихся предпочтение отдается творческим и исследовательским проектам, которые больше всего побуждают личностное развитие учащихся. В творческих и исследовательских проектах школьник проявляет инициативу, учится самостоятельно приобретать соответствующие знания, предлагает свои идеи, деятельность учащихся подчиняется конечному результату.

Выводы к главе 1.

В результате анализа педагогической литературы по теме экологического воспитания определен широкий спектр форм и способов воспитания, которые можно применять в школьной практике. В частности, воспитательный эффект достигается от проведения экскурсий и экологических экспедиций, проектной деятельности.

В школе предполагается разнообразная природоохранная работа, включающая экспериментально-поисковые, исследовательские подходы. Формулируются задачи по выявлению местных источников загрязнения атмосферы, водоемов, почвы, леса; изучение рекреационного использования леса, лугов и т.д. Этим достигаются положительные результаты: учащиеся осознают, что экосистемы не должны испытывать негативных изменений под влиянием прямой или косвенной деятельности человека, что они подлежат контролю, который будет способствовать сохранению их равновесия; приобретают навыки научно-исследовательской работы.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА ПРОЕКТОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ ШКОЛЬНИКОВ

2.1. Понятие и сущность метода проектов

Федеральный государственный образовательный стандарт определяет основной результат образования как индивидуальный прогресс в основных сферах личностного развития, достигаемый путем освоения универсальных и предметных способов действий, ведущих идей и ключевых понятий, и достижения на этой основе способности к развитию. Реализация ФГОС требует использования в образовательном процессе технологий деятельностного типа, методов и приемов, которые формируют умения самостоятельно добывать новые знания, собирать необходимую информацию, выдвигать гипотезы, делать выводы и умозаключения. Проектная деятельность определяется стандартом как одно из условий реализации основной образовательной программы.

Проектная деятельность – это организованная познавательная творческая деятельность обучающихся, характеризующаяся целенаправленностью, мотивированностью и сознательностью, предметностью и активностью. Результатом ее является формирование познавательных мотивов, субъективно новых для обучающихся знаний и способов деятельности.

Метод проектов был разработан в начале XX века с целью ориентирования обучения на целесообразную деятельность детей с учетом их личных интересов. Первоначально его называли методом проблем и связывался он с идеями гуманистического направления в философии и образовании, разработанным американским философом и педагогом Дж. Дьюи, а также его учеником В.Х. Килпатриком.

В 1905 году русский педагог С.Т. Шацкий пытался использовать проектный метод в преподавании. В отечественной и зарубежной педагогике метод проектов получил распространение и развитие (особенно в 20–30-х годах прошлого столетия) в силу рационального сочетания теоретических знаний и их практического применения для решения конкретных проблем в совместной деятельности учащихся.

Теоретические положения, на которых базируется метод проектов, восходят и к ряду других образовательных идей конца XIX – начала XX века. В аналитических исследованиях этот период связывают с пересмотром теоретических основ образования. Такой поворот педагогической мысли привел к зарождению концепций «свободного воспитания», поднял волну создания «свободных», «открытых» школ, детских общин, экспериментальной педагогики. Авторов «новой школы», независимо друг от друга проводивших свои исследования во Франции (А. Бине), Германии (В. Лай, Э. Мейман), Швейцарии (Э. Клапаред), Бельгии (О. Декроли), США (Э. Торндайк) и др., объединяла убежденность в необходимости развивать творческие, природные задатки детей, предоставляя им возможность на собственном опыте активно познавать мир.

В последнее время этому методу снова уделяется пристальное внимание во многих странах мира. Основной тезис современного понимания метода проектов, который привлекает образовательные системы, заключается в понимании учащимися, для чего им нужны получаемые знания, где и как они будут использовать их в своей жизни. Основой метода проектов является развитие познавательных умений учащихся, обучение их умению конструировать свои знания.

В европейских языках слово «проект» заимствовано из латыни и означает «выброшенный вперед», «выступающий», «бросающийся в глаза». В новое время это слово время это слово понимают как идею, которой субъект может и вправе распоряжаться как своей мыслью. Проект – это специально организованный учителем и самостоятельно выполняемый учащимися комплекс действий, завершающихся созданием творческого продукта.

Метод проектов – совокупность учебно-познавательных приемов, которые позволяют решить проблему в результате самостоятельных действий учащихся с обязательной презентацией этих результатов. Метод проектов предполагает решение какой-то проблемы, предусматривающей, с одной стороны, использование разнообразных методов, с другой – интегрирование знаний, умений из различных областей науки, техники, технологии, творческих областей.

Дж. Дьюн трактует метод проектов как способ обучения через делание, когда учащийся непосредственным образом включен в познавательный процесс, самостоятельно формулирует учебную проблему, осуществляется сбор необходимой информации, планирует варианты решения проблемы, делает выводы, анализирует свою деятельность, формируя новое здание и приобретая новый учебный и жизненный опыт. В. Кильпатрик дал характеристику метода проектов: «Это метод планирования целесообразной (целеустремленной) деятельности в связи с разрешением какого-нибудь учебно-школьного задания в реальной жизненной обстановке»¹.

Е. Карпов определяет метод проектов как образовательную технологию, нацеленную на приобретение учащимися новых знаний в тесной связи с реальной жизненной практикой, формирование у них специфических умений и навыков посредством системной организации проблемно-ориентированного учебного поиска. А.С. Сиденко рассматривает метод проектов как систему обучения, при которой учащиеся приобретают знания и умения в процессе планирования и выполнения постепенно усложняющихся практических заданий проектов.

И.Д. Чечель под проектной деятельностью понимает деятельность, в основе которой лежит активизация познавательной и практической составляющих, в результате которой школьник производит продукт, обладающий новизной². По Чечелю, метод проектов – педагогическая технология, ориентированная не на интеграцию фактических знаний, а на их применение и приобретение новых.

Е.С. Полат считает, что проектная деятельность представляет собой форму учебно-познавательной активности школьников, заключающуюся в мотивированном достижении сознательно поставленной цели по созданию творческого проекта, обеспечивающую единство и преемственность различных сторон процесса обучения и являющуюся средством развития личности субъекта учения³ [24].

В.В. Гузеев видит суть данной технологии в том, что учитель ставит школьникам учебную задачу, представляя тем самым исходные данные и очерчивая планируемые результаты. Все остальное учащиеся выполняют самостоятельно: намечают промежуточные задачи, ищут пути их решения, действуют, сравнивают полученное с требуемым результатом, корректируют деятельность. Такого же мнения придерживается и Н.Ю. Пахомова.

В настоящее время проектная деятельность является самостоятельным видом деятельности, овладевать которым можно целенаправленно. В ее основу положена идея, составляющая суть понятия «проект», его прагматическая направленность на результат, который можно получить при решении той или иной значимой проблемы. Этот результат можно увидеть, осмыслить, применить в реальной практической деятельности. Чтобы добиться результата, необходимо научить детей самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая знания из разных областей, умения прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения, умения устанавливать причинно-следственные связи.

Проектная деятельность всегда ориентирована на самостоятельную деятельность обучающихся: индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. Проектная деятельность предполагает решение какой-то проблемы. Решение проблемы предусматривает, с одной стороны, использование совокупности, разнообразных методов, средств обучения, а с другой, предполагает необходимость интегрирования знаний, умений применять знания из различных областей науки, техники, технологии, творческих областей.

Если говорить о проектной деятельности как о педагогической технологии, то эта технология предполагает совокупность исследовательских, поисковых, проблемных методов, творческих по самой своей сути. В.В. Гузеев констатирует, что проектная деятельность это способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом⁴.

Определение содержания проектной деятельности позволяет задавать предметную область формирования новых элементов структуры личности в учебном процессе и рассматривать проектную деятельность как средство обучения и развития личности. Проектная деятельность школьников как метод и средство обучения реализует иной тип отношений между субъектами учебного процесса, и в связи с этим воздействие на ученика переходит на уровень развивающего в силу смены предмета профессиональной деятельности учителя. Цель проектной деятельности – реализация проектного замысла. Проект – организованный учителем и самостоятельно выполняемый детьми комплекс действий, завершающихся созданием продукта, и его представления в рамках устной и письменной презентации. Проект создает то, чего еще нет, он требует иного качества и показывает путь к его получению. Проект – это замысел, план, творчество по плану.

Н.Ю. Пахомова определяет проект как совместную учебно-познавательную, творческую или игровую деятельность учащихся, имеющую общую цель, согласованные методы, способы деятельности, и направленную на достижение общего результата деятельности⁵.

И.С. Сергеев констатирует, что проект – это «пять П»: Проблема – Проектирование (планирование) – Поиск информации – Продукт – Презентация⁶. Шестое «П» проекта – его Портфолио, т.е. папка, в которой собраны все рабочие материалы проекта, в т.ч. черновики, дневные планы и отчеты и др.

Итак, в основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического мышления. Результаты выполненных проектов должны быть «осязаемыми», т.е. если теоретическая проблема, то конкретное ее решение, если практическая – конкретный результат, готовый к внедрению.

Работа по методу проектов предполагает наличие и осознание какой-то проблемы, процесс ее раскрытия, решения, что включает планирование действий, наличие замысла или гипотезы решения этой проблемы, четкое распределение (если групповая работа) ролей, т.е. заданий для каждого участника при условии тесного взаимодействия. Метод проектов используется тогда, когда в учебном процессе возникает исследовательская, творческая задача, для решения которой требуются интегрированные знания из различных областей, а также применение исследовательских методик. Не владея исследовательскими, проблемными, поисковыми методами, умением вести статистику, обрабатывать данные, определенными методами различных видов творческой деятельности, трудно говорить о возможности успешной организации проектной деятельности учащихся.

Выбор тематики проектов в разных ситуациях различен. В одних случаях эта тематика формулируется специалистами органов образования в рамках утвержденных программ. В других – инициативно выдвигаться преподавателями с учетом учебной ситуации по своему предмету, естественных профессиональных интересов, интересов и способностей учащихся. В-третьих, тематика проектов может предлагаться и самими учащимися, которые ориентируются на собственные интересы, не только чисто познавательные, но и творческие, прикладные.

Тематика проектов может касаться теоретического вопроса учебной программы с целью углубить знания отдельных учеников по этому вопросу, дифференцировать процесс обучения. Чаще темы проектов относятся к практическому вопросу, актуальному для практической жизни и требующему привлечения знаний учащихся не по одному предмету, а из разных областей их творческого мышления, исследовательских навыков. Таким образом, достигается вполне естественная интеграция знаний.

Главная идея метода проектов – направленность учебно-познавательной деятельности школьников на результат, который получается при решении практической или теоретической проблемы. Этот результат называется проект, что в переводе означает замысел, план. Под проектом понимается обоснованная, спланированная и осознанная деятельность, направленная на формирование у школьников определенной системы интеллектуальных и практических умений. Технология организации проектной деятельности школьников включает в себя совокупность исследовательских, поисковых и проблемных методов, творческих по сути, направленных на самостоятельную реализацию школьником задуманного результата.

Проектная деятельность обучающихся – это совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата. Непременным условием проектной деятельности является наличие заранее выработанных представлений о ее конечном продукте и об этапах проектирования и реализации проекта, включая его осмысление результатов деятельности. Возможности метода проектов для развития личности и социализации школьников выявляются через анализ структуры деятельности учителя и школьника, которая отличается от структуры их деятельности при традиционной организации обучения.

Группы умений, на которые проектная деятельность оказывает наибольшее влияние:

а) исследовательские (разрабатывать идеи, выбирать лучшее решение);

б) социального взаимодействия (сотрудничать в процессе учебной деятельности, оказывать помощь товарищам и принимать их помощь, следить за ходом совместной работы и направлять ее в нужное русло);

в) оценочные (оценивать ход, результат своей деятельности и деятельности других);

г) информационные (самостоятельно осуществлять поиск нужной информации; выявлять, какой информации или каких умений недостает);

д) презентационные (выступать перед аудиторией, отвечать на незапланированные вопросы, использовать различные средства наглядности, демонстрировать артистические возможности);

е) рефлексивные (отвечать на вопросы: «чему я научился?», «Чему необходимо научиться?»; адекватно выбирать свою роль в коллективном деле);

ж) менеджерские (проектировать процесс; планировать деятельность – время, ресурсы; принимать решение; распределять обязанности при выполнении коллективного дела).

В современной педагогике проектное обучение используется наряду с систематическим предметным обучением как компонент образовательных систем.

Целевые ориентации проектного мышления:

► Стимулирование мотивации детей на приобретение знаний.

► Включение всех учащихся в режим самостоятельной работы.

► Самостоятельное приобретение недостающих знаний из разных источников.

► Развитие умений пользоваться этими знаниями для решения новых познавательных и практических задач.

► Развитие способности применять знания к жизненным ситуациям.

► Развитие способностей к аналитическому, критическому и творческому мышлению учеников и учителя.

► Развитие важнейших компетенций для современной жизни: брать на себя ответственность; участвовать в совместном принятии решения; регулировать конфликты ненасильственным путем; оценивать и анализировать социальные привычки, связанные со здоровьем, с окружающей средой; делать свой выбор; владеть устным и письменным общением; учиться всю жизнь.

► Развитие исследовательских умений: анализа (выявление проблем, сбор информации), наблюдения, построения гипотез, экспериментирования, обобщения.

Концептуальные позиции:

Принцип гуманизма: в центре внимания ученик, развитие его творческих способностей.

Принцип личной заинтересованности ученика в теме проекта. Образовательный процесс строится не в логике учебного предмета, а в логике деятельности, имеющей личностный смысл для ученика. Это повышает его мотивацию к учению.

Деятельностный подход. Процесс обучения для ученика – это процесс работы над проектом своего будущего. Индивидуальный темп работы над проектом обеспечивает выход каждого ученика на свой уровень развития.

Принцип сотрудничества учеников и учителя при решении проблем. Комплексный подход к разработке учебных проектов способствует сбалансированному развитию физиологических и психических функций ученика.

Принцип четкого осознания учителем и учеником, что они делают и зачем. Осознанное усвоение базовых знаний обеспечивается за счет универсального их использования в разных ситуациях.

Принцип уважения к иной точке зрения.

Принцип обеспечения ответственности за результат. Использование окружающей жизни как лаборатории, в которой происходит процесс познания.

По затратам времени метод проектов разделяют на: – мини-проекты могут укладываться в один урок или менее; – краткосрочные проекты требуют выделения 4–6 уроков; – среднесрочные (12–15 ч.); – недельные проекты выполняются в группах в ходе проектной недели, их выполнение занимает 30–40 часов при участии руководителя; – долгосрочные (четверть, полугодие, год) проекты, требующие времени для поиска материала, его анализа и т.д. и могут выполняться как в группах, так и индивидуально.

2.2. Виды проектов и технология проектного обучения

Основные требования к использованию метода проектов:

1. Наличие значимой в исследовательском, творческом плане проблемы задачи, требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения.

2. Практическая, теоретическая значимость предполагаемых результатов.

3. Самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность на уроке или во внеурочное время.

4. Структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов и распределения ролей).

5. Использование исследовательских методов: определение проблемы, вытекающих из нее задач исследования, выдвижение гипотезы их решения, обсуждение методов исследования, оформление конечных результатов, анализ полученных данных, подведение итогов, корректировка, выводы.

Е.С. Полат выделяет следующие типологические признаки⁷:

► Доминирующие в проекте метод или вид деятельности: исследовательский, творческий, ролево-игровой, информационный, практико-ориентированный и т.п.;

► Предметно-содержательная область: монопроект (в рамках одной области знания) и межпредметный проект;

► Характер координации проекта: с открытой, явной координацией (непосредственной) и со скрытой координацией;

► Характер контактов (среди участников одной школы, одного класса, города, региона, одной страны, разных стран мира): Внутренний, или региональный, и международный;

► Количество участников проекта (личностные, парные, групповые);

► Продолжительность проекта (краткосрочный, средней продолжительности, долгосрочный).

В соответствии с признаком доминирующего метода в проекте выделяют типы проектов:

● Исследовательские требуют продуманной структуры, обозначенных целей, обоснования актуальности темы исследования всех участников, обозначения источников информации, взвешенных методов; подчинены логике небольшого исследования и имеют структуру, приближенную к подлинно научному исследованию. Предполагают определения проблемы, предмета, объекта, целей и задач исследования. Обязательно выдвижение гипотезы исследования, обозначение методов исследования и проведение эксперимента. Заканчивается проект обсуждением и оформлением результатов, формулированием выводов и обозначением проблем на дальнейшую перспективу исследования;

● Творческие проекты предполагают соответствующее оформление результатов; не имеют детально проработанной структуры совместной деятельности участников. Подчиняются жанру конечного результата (газета, фильм, праздник), но результаты оформляются в продуманной завершенной форме (сценарий фильма или праздника, макет газеты). Строятся по логике «дизайн-петли»: определение потребности, исследование (дизайн-анализ существующих объектов), обозначение требований к объекту проектирования, выработка первоначальных идей, их анализ и выборочной, планирование, изготовление, оценка (рефлексия). Оформление результатов – видеофильм, драматизация, программа праздника, план сочинения, статья, репортаж, дизайн и рубрика газеты, альманах, альбом, экспедиция и т.д.;

● Приключенческие (игровые), или ролево-игровые – структура намечается или остается открытой. Участники принимают на себя определенные роли, обусловленные характером и содержанием проекта, особенностью решаемой проблемы. Ведущий вид деятельности учащихся в таких проектах – ролевая игра: имитации социальных и деловых отношений в ситуациях, придуманных участниками, литературные персонажи в исторических условиях или выдуманные герои и т.п. Обязательно намечается проблема и цели проекта. Результаты не всегда возможно наметить в начале работы, они могут определиться лишь в конце проекта, но необходима рефлексия участников и соотнесение полученных результатов с поставленной целью;

● Информационные проекты направлены на сбор информации об объекте, явлении; ознакомление участников проекта с этой информацией, ее анализ и обобщение фактов; требуют хорошо продуманной структуры, возможности систематической корректировки по ходу работы над проектом. Схожи с исследовательскими проектами и являются их составной частью, требуют презентации и ее разработки. Информационные проекты – это тип проектов, призванный научить учащихся добывать и анализировать информацию. Такой проект может интегрироваться в более крупный исследовательский проект и стать ею частью. Учащиеся изучают и используют различные методы получения информации (литература, библиотечные фонды, СМИ, базы данных, в т.ч. электронные, методы анкетирования и интервьюирования), ее обработки (анализ, обобщение, сопоставление с известными фактами, аргументированные выводы) и презентации (доклад, публикация, размещение в сети Интернет, телеконференция);

● Социально значимые – с самого начала четко обозначается результат деятельности, ориентированный на интересы группы людей; требуют распределения ролей участников, плана действий, внешней экспертизы. Особое место среди социально значимых учебных проектов занимают телекоммуникационные (информационные) проекты – совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся-партнеров, которая организована на основе компьютерной телекоммуникации, имеет общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленные на достижение общего результата. Специфика телекоммуникационных проектов в том, что они всегда социальны и межпредметны (межрегиональны). Решение проблемы, заложенной в любом проекте, требует интегрированного знания. Но в телекоммуникационном проекте, особенно международном, необходима более глубокая интеграция, предполагающая знание не только предмета исследуемой проблемы, но и особенностей национальной культуры партнера, специфики его мироощущения;

● Практико-ориентированные проекты – четко обозначенный результат деятельности участников проекта, который ориентирован на социальные интересы самих участников (документ, созданный на основе полученных результатов исследований, программа действий, проект закона, дизайн дома и т. п.). Предполагают практический выход. Результатом может быть изделие, удовлетворяющее конкретную потребность; определенный социальный результат, затрагивающий непосредственные интересы участников проекта либо направленный на решение общественных проблем и др. Здесь важны продуманная структура проекта, хорошая организация координационной работы по корректировке совместных и индивидуальных усилий, организации презентации полученных результатов и возможных способов их внедрения в практику, организации внешней оценки проекта.

▼ По признаку предметно-содержательной области проекта: монопроекты проводятся в рамках одного учебного предмета; межпредметные проекты – выполняются во внеурочное время: небольшие проекты, затрагивающие два-три предмета, а также достаточно объемные, продолжительные, общешкольные. И. Чечель выделяет и надпредметные проекты, которые выполняются в ходе факультативов, изучения интегрированных курсов, работы в творческих мастерских.

▼ По характеру координации: с открытой, явной координацией – координатор проекта участвует в проекте в собственной функции, направляя работу его участников, организуя отдельные этапы проекта, деятельность его отдельных участников; со скрытой координацией – координатор выступает как полноправный участник проекта.

▼ По характеру контактов: внутренние (региональные) проекты – организуются или внутри одной школы, на уроках по одному предмету, или междисциплинарные, или между школами внутри региона, страны (с помощью телекоммуникаций, Интернет-сети); международные проекты – участниками проекта являются представители разных стран.

▼ По количеству участников проекта: личностные – между двумя партнерами, находящимися в разных школах, регионах, странах; парные – между парами участников; групповые – между группами. Важно правильно с методической точки зрения организовать групповую деятельность участников проекта.

▼ По продолжительности проведения: краткосрочные – для решения небольшой проблемы или части более значимой проблемы: проводятся на уроках по отдельному предмету иногда с привлечением знаний из другой учебной дисциплины; средней продолжительности и долгосрочные – от одного-двух месяцев до года; являются междисциплинарными и содержат значимую проблему или несколько взаимосвязанных проблем, могут представлять собой целостную программу; проводятся во внеурочное время.

В реальной практике чаще приходится иметь дело со смешанными типами проектов, в которых имеются признаки исследовательских и творческих проектов, например одновременно практико-ориентированные и исследовательские. Каждый тип проекта имеет тот или иной вид координации, сроки исполнения, этапность, количество участников. Поэтому, разрабатывая проект, надо иметь в виду признаки и характерные особенности каждого из них. Знание учителем типологии проектов позволит ему не замкнуться на каком-то одном типе проекта и сделать работу по методу проектов более разнообразной.

В зависимости от темы проекта и интересов школьников состав учащихся может меняться. Что касается количественного состава группы, то наиболее успешно разрабатывает проект группа из 3-4 человек. Учащиеся предлагают свои темы проекта.

В теории и практике проектирования выделяются следующие технологии проектного обучения (этапы разработки проекта:

► Исходный этап: разработка проектного задания:

- определение проблемы: выявление затруднения, обоснование актуальности, анализ изученности, формулирование темы проекта («Что делать, чтобы преодолеть затруднение?»);

- формулирование гипотезы о результатах и путях их достижения («Что должно стать результатом моей работы, чтобы преодолеть затруднение, и как этого добиться?»);

- определение цели проекта и поэтапных задач;

- формирование творческих групп, распределение заданий между членами группы, работа над планом проекта.

► Этап разработки плана работы:

- определение сроков выполнения проекта, составление плана и графика промежуточной отчетности;

- выбор средств и методов выполнения;

- обсуждение критериев оценки качества проекта и способа оценивания;

- выбор способа оформления результатов и сценария презентации;

- выбор формы работы (индивидуальной, групповой), распределение обязанностей.

► Реализация проекта:

- сбор, анализ и обобщение информации из разных источников;

- проведение исследования, выполнение расчетов;

-подготовка наглядно-графического материала (графиков, диаграмм, таблиц, схем, фотографий, видеоматериалов и т.д.);

- оформление материалов для презентации (заключение, статья, доклад, компьютерная презентация, выставка и т.д.);

- контроль и коррекция промежуточных результатов.

► Завершение проекта:

- общественная презентация проекта;

- экспертиза проекта в соответствии с заданными критериями.

► Рефлексия: обсуждение процесса и итогов работы, групповых и личностных достижений.

Таким образом, работа над проектом предполагает создание максимально благоприятных условий для раскрытия и проявления творческого потенциала учащихся и для развития творческих способностей: развивает воображение, фантазию, мышление; формируется внутренний мотив говорения, возникает необходимость принять участие в общении.

Выполнение заданий проекта выходит за рамки урока и требует много времени, но при этом решается ряд важных задач:

▼ Занятия не ограничиваются приобретением учащимися определенных знаний, умений, навыков, а выходят на практические действия учеников, затрагивая их эмоциональную сферу, благодаря чему усиливается мотивация учащихся при изучении предмета.

▼ Учащиеся имеют возможность осуществлять творческую работу в рамках заданной темы, самостоятельно добывая необходимую информацию, не только из учебников, но и из других источников.

▼ В проекте реализуются различные формы организации учебной деятельности, в ходе которых осуществляется взаимодействие учащихся друг с другом и учителем, роль которого меняется: он становится равноправным партнером и консультантом.

▼ В проектной работе учебный процесс ориентирован на учащегося: здесь учитываются его интересы, жизненный опыт и индивидуальные способности.

▼ Усиливается индивидуальная и коллективная ответственность учащихся за конкретную работу в рамках проекта, т.к. каждый, работая индивидуально или в микрогруппе, должен представить всей группе результаты своей деятельности.

▼ Современная работа в рамках проекта учит школьников доводить дело до конца.

▼ Деятельность учащихся основывается на групповом взаимодействии, которое является не только формой обучения, но и естественным компонентом учебного процесса.

В процессе исследовательской деятельности расширяется образовательный кругозор, возрастает познавательный интерес к знакомству с разными отраслями научного познания, естественным становится участие в диалоге культур, формируется взгляд на мир как на единую культурную, экологическую среду обитания в масштабе всей планеты.

Данная форма организации учебной деятельности приносит результаты: работа над проектом вызывает интерес у учащихся, разнообразит урок, помогает развить способности, укрепляет межличностные отношения. Метод проектов обеспечивает развитие творческой инициативы и самостоятельности учащегося в процессе обучения, помогает найти пути развития самостоятельного мышления, учит применять знания на практике. При этом активность ребенка строится на основе свободы, а роль учителя сводится к руководству самостоятельной работой учащихся и пробуждению их пытливости. А в совокупности это способствует развитию креативности.

Для ученика проект – это возможность максимального раскрытия творческого потенциала. Это деятельность, позволяющая проявить себя индивидуально или в группе, попробовать свои силы, приложить знания, принести пользу, показать публично достигнутый результат; деятельность, направленная на решение интересной проблемы, сформулированной самими учащимися. Результат этой деятельности – найденный способ решения проблемы – носит практический характер и значим для самих открывателей.

Для учителя учебный проект – это интегративное дидактическое средство развития, обучения и воспитания, которое позволяет вырабатывать и развивать специфические умения и навыки проектирования: проблематизация, целеполагание, планирование деятельности, рефлексия и самоанализ, презентация и самопрезентация, а также поиск информации, практическое применение академических знаний, самообучение, исследовательская и творческая деятельность.

Выводы к главе 2.

Итак, метод проектов – это способ достижения цели через детальную проработку проблемы. Разработка должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом. Проектное обучение – комплекс дидактических, психолого-педагогических и организационно-управленческих средств, позволяющих сформировать проектную деятельность учащегося, т.е. научить школьника проектированию. Проектирование – процесс создания проекта – прототипа, прообраза предполагаемого объекта, состояния. Проектная деятельность школьников – это познавательная, учебная, исследовательская и творческая деятельность, в результате которой появляется решение задачи, которое представлено в виде проекта; это учебно-познавательная активность школьников, основанная на мотивационном достижении сознательно поставленной цели по созданию творческого продукта через выполнение последовательных действий с обязательной презентацией результата.

В основу метода проектов положены: идея, составляющая суть понятия «проект»; его прагматическая направленность на результат, который можно получить при решении той или иной практически или теоретически значимой проблемы. Этот результат можно увидеть, осмыслить, применить в реальной практической деятельности. Чтобы добиться такого результата, необходимо научить детей самостоятельно мыслить; находить и решать проблемы, привлекая для этой цели знания из разных областей; прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения.

Учебный проект позволяет организовывать целенаправленную деятельность учащихся, в процессе которой актуализируются полученные на традиционных занятиях знания, приобретается личный опыт их практического применения. Это способствует глубокому усвоению знаний, а опыт самостоятельного применения знаний составляет неотъемлемую часть любой компетенции (базовой, предметной, профессиональной и пр.). Формирование компетенций невозможно вне самостоятельной деятельности учащихся. Учебный проект позволяет сделать эту деятельность целенаправленной, содержательной и осмысленной. Для решения задачи формирования необходимых школьнику компетенций в рамках проектного обучения производится специальный подбор или разработка необходимых по содержанию и видам деятельности проектов.

Проектное обучение строится на принципах личностно-ориентированного развивающего обучения. Через осмысление и принятие проблемы проекта как своей личной учеником самостоятельно организуется его собственная мотивированная личностно значимой целью проекта работа, где происходит ревизия уже имеющихся знаний, выявление недостающих и добывание новых знаний. Возникает индивидуальный маршрут познавательной деятельности, приобретается личный опыт самостоятельного учения. Продвижение по маршруту познавательной деятельности происходит в результате (путем) личностной и групповой рефлексии на всех этапах работы над проектом.

Участие в проекте позволяет приобрести уникальный опыт (как школьникам, так и педагогам), невозможный при других формах обучения.

В ходе проектной деятельности происходит осознание учениками собственных возможностей, развивается способность к адекватной самооценки, задействуется внутренний механизм ответственности за реализацию экологического проекта; формируется способность к развитию и поддержки экологического партнерства. Эти признаки являются составляющими экологической компетентности учеников.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОГО ПРОЕКТА «БИОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ»

3.1. Экологическое воспитание при реализации разработанного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов» в рамках исследования микробиологической безопасности реки Клязьма

Проект по экологическому воспитанию школьников «Биологическая безопасность открытых водоемов» направлен на формирование экологического воспитания личности, которое рассматривается как целостная система, вовлечение учащихся в активную практическую деятельность по изучению своего края, создание основы любви к родной местности.

Цель проекта:

Оценка экологического состояния реки Клязьма, выявление источников загрязнения, а также разработка и проведение мероприятий по оздоровлению реки и благоустройства прилегающей территории. Создание условий для формирования экологической культуры и экологического сознания школьников.

Задачи проекта:

Обучающие:

- активизация практической деятельности школьников экологической направленности;

- содействовать формированию навыков экологически грамотного и безопасного поведения в природе;

- учить основам экологических знаний;

- знакомить с существующими в природе взаимосвязями водных и биологических ресурсов, растений, животных и человека;

- исследуя экологическое состояние реки, приобщить детей к научной работе, привить навыки оценки качества окружающей среды и заложить основы общественного мониторинга.

Воспитательные:

- воспитание экологической культуры и экологического сознания;

- формирование умений и желания беречь и защищать природу;

- содействовать воспитанию ответственного отношение к окружающей среде и водным ресурсам;

- формирование соблюдения человеком правил поведения в природе.

Развивающие:

- создавать условия для развития навыков правильного взаимодействия с природой;

- развивать способность оценивать состояние природной среды, водных ресурсов, принимать правильные решения по их улучшению;

- формирование и развитие коммуникативных навыков, умения работать в команде для достижения конкретных целей, расширение кругозора;

- формировать у обучающихся активную жизненную позицию, развивать духовно-нравственные и эстетические чувства.

Предполагаемые результаты работы по проекту:

Образовательные:

• эмоционально-ценностное отношение к водным ресурсам города и страны;

• возрастание познавательного интереса к общим законам природы, стремление приобрести экологические знания, ориентированные на практику;

• активизация познавательной деятельности учащихся;

• вовлечение учащихся в практическую деятельность;

• формирование творческой деятельности с развитым самосознанием;

• привлечение детей к социально-значимой деятельности, проектам, исследованиям.

Педагогические:

• использование новых технологий образовательного процесса, способствующих формированию системных знаний, экологического мышления, решению проблемных экологических вопросов;

• повышение научного уровня экологического образования, слияние обучения и воспитания в единый процесс; знаний и умений, приобретенных во время реализации проекта.

• взаимодействие участников проекта служит формированию гуманизации образовательного процесса;

• вовлечение всех групп учащихся в проектную деятельность, направленную на решение экологических проблем местного социума;

• привлечение внимания общественности к проблемам экологического состояния и благоустройства прилегающих территорий реки.

Подходы к экологизации:

Естественнонаучный – обучение через знания по предметам: природоведение, география, биология,

Натуралистический – изучение природы, в частности водных ресурсвов, в природе; углубление понимания природы.

Этический – пропаганда норм поведения, наносящих наименьший ущерб природе (экономия воды, вторичное использование ресурсов).

Этнический – стремление использовать опыт этносов, для которых свойственно бесконфликтное сосуществование с природой.

Гуманистический – решение экологических проблем невозможно без мира во всем мире, соблюдения прав человека.

Этапы проекта:

1 этап – подготовительный: постановка цели и задач, определение круга проблем (анкетирование), предварительная работа с учащимися, выбор оборудования и материалов.

2 этап – формирующий: практическая деятельность по реализации проекта.

3 этап – обобщающий: подведение общих итогов, их обсуждение, оформление отчетных материалов, презентаций, фото-отчетов; подготовка материалов для участия в научно-практических конференциях.

Заключительный. Рефлексивный этап.

Оценка результативности

Мониторинг (входящий, ежегодный и итоговый в течение года)

Рейтинговая система

Самооценка и рефлексия (отзывы детей, рефлексии)

Разные формы оценивания (метопредметные тестовые задания)

Практическая значимость проекта

Мероприятия по реализации проекта ориентирует учащихся включаться в практико-ориентированную деятельность по изучению региональной экологической ситуации своего района, выявлению источников загрязнения и улучшения среды обитания. Ребята на практике учатся давать эколого-экономическую оценку ресурсов района, области, находить пути решения проблем рационального природопользования. Учатся выявлять источники загрязнения и пути борьбы с ними.

Процесс интерпретации полученных результатов можно описать как анализ данных, цель которого – получение как можно большего объема информации о процессах, к которым данные имеют (или предположительно могут иметь) отношение. Интерпретация результата, как количественного, так и качественного, подразумевает ответы на вопросы:

• Каковы причины полученных результатов (почему получены именно эти результаты)?

• Вопросы о причинах, обусловивших наблюдаемые явления, если полученные данные достоверны. Каков источник зафиксированного загрязнения (естественный процесс, дачный поселок, предприятие)? Что можно сказать о применяемом производственном процессе на основании анализа сточных вод предприятия? Соответствуют ли полученные результаты тому, что ожидали? Если да (нет), то почему? Невнимание к этому вопросу приводит к обнародованию «сенсационных» данных, которые не подтвердятся впоследствии. Каковы следствия наблюдаемых явлений?

• Вопрос о том, что практически означает полученный результат – с точки зрения здоровья населения, состояния экосистемы и т.п.

Лишь получив ответы на все три вопроса, можно быть уверенным в том, что отнесся к интерпретации результатов должным образом.

3.2. Исследование биологической безопасности реки Клязьма в рамках реализации проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов»

Место проведения исследовательской работы: отрытый водоем реки Клязьма, расположенный в городе Орехово-Зуево Московской области.

Экологическая ситуация в городе Орехово-Зуево оставляет желать лучшего, т.к. существуют проблемы, связанные с повышенным загрязнением атмосферы, неудовлетворительным качеством питьевой воды, загрязнением поверхностных вод и почв, накоплением большого числа промышленных и бытовых отходов.

Целью исследований являются:

• оценка экологического загрязнения реки Клязьма биологическими объектами, выявление источников загрязнения

•определение общих колиформных бактерий методом мембранной фильтрации.

• определение бактериологического загрязнения реки Клязьмы и возможности использования воды этого водоема для нужд населения города Орехово-Зуева.

Задачи работы:

1) Познакомиться с методическими указаниями по микробиологическому анализу воды открытых водоемов.

2) Освоить метод бактериологического контроля воды.

3) Провести анализ проб воды в реке Клязьма, находящихся в рекреационных зонах города, на наличие бактерий группы кишечной палочки.

4) Проанализировать полученные результаты.

5) Сделать выводы о качестве воды в открытых водоемах города Орехово-Зуево.

Чтобы верно оценить ситуацию, мы рассмотрели ее с разных сторон. Экологическая ситуация является не самой благоприятной.

Выделяют следующие типы загрязнение вод:

• химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

• бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

• механическое – повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений.

Рисунок 1. Географическое положение города Орехово-Зуево на карте.

Для выполнения поставленных задач была сформирована группа школьников для проведения научно-исследовательской работы в рамках экологического образования в общеобразовательном учреждении.

Объектом исследования явилась река Клязьма в районе г. Орехово-Зуево.

В настоящее время существенные экологические изменения санитарного состояния водных объектов по большей мере вызваны антропогенными факторами. Так как проект направлен на исследование санитарного состояния водоемов, учащиеся рассмотрели их классификацию санитарно-показательных микроорганизмов и выяснили, что существуют две основные группы микроорганизмов, влияющих на загрязнение водных объектов: виды бактерий – кишечная палочка (лат. Escherichia coli) и сульфитредуцирующие колстридии (лат. Clostridium perfringens). Также необходимо было познакомить школьников с понятием общего микробного числа, которое является показателем для оценки общей бактериальной обсемененности.

Так как одной из задач проекта являлась самостоятельная деятельность учащихся, то было подготовлено к стерилизации лабораторное оборудование и приготовлены питательные среды для микробиологического посева:

• мясопептонный агар, который необходим для определения общего микробного числа;

• среда Эндо – для определения патогенных бактерий группы кишечная палочка.

Выполнение анализа и учет результатов проводился в соответствии с МУК 4.2.1884-04 «Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов».

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Для осуществления различных технологических процессов в сельском хозяйстве, промышленности и в качестве питьевой человеком используется вода открытых водоемов (рек и озер). Этот фактор обуславливает необходимость жесткого бактериального контроля воды открытых водоемов на наличие микрофлоры.

Водоем не может быть использован, в качестве рекреационного в летний период, для нужд сельского хозяйства и представляет реальную опасность для здоровья человека, если бактериологическое загрязнение воды превышает предельно допустимые нормы. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения химических, физических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них твердых, жидких и газообразных веществ, которые могут создать или причиняют неудобства, делая воду водоемов опасной для использования, нанося ущерб окружающей животной и растительной экосистеме, народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Основным методом индикации многих патогенных агентов является индикация микроорганизмов, присутствующих в организмах человека и животных в качестве индикаторов биологического загрязнения водоемов, а также показателей эффективности процессов очистки и обеззараживания воды. Наличие в пробах воды таких агентов указывает на присутствие патогенных микроорганизмов. Важнейшим индикатором микробиологического состояния воды является E.coli. место картинка

Рисунок 2. Бассейн реки Клязьмы.

Разработан доступный и достоверный титрационный метод или метод мембранных фильтров для количественного обнаружения индикаторных колиформных микроорганизмов. К ним относятся грамотрицательные палочки, обладающие способностью ферментировать лактозу при 35–37⁰С (общие колиформы) и при 44–44,5⁰С (термотолерантные колиформы) до кислоты и газа, оксидазоотрицательные, не образующие спор и включающие виды кишечной палочки: цитробактор, энтеробактор, клебсиеллу.

Методика организации мониторинговых наблюдений:

Цель программы мониторинга может быть направлена на: 1. Получение информации, связанной с конкретной проблемой. 2. Представление информации для различных типов аудитории (администрации предприятия, государственных органов, заинтересованной общественности) и ее распространение. Целесообразно провести предварительные исследования (сбор всей уже имеющейся информации по проблеме и ее анализ). Для водных объектов удобно устанавливать т.н. маркерные характеристики, позволяющие, не осуществляя полной программы измерений, составить представление об общем характере загрязнения.

После выбора контролируемых параметров, необходимо определить расположение мест и число проба отбора (наблюдения) и временной режим отбора (проведения наблюдений). Затем наступает стадия проведения измерений и наблюдений, включающая полевые операции (измерения, проводимые на месте, проба отбор, консервирование и обработка проб, идентификация и доставка в лабораторию) и лабораторные измерения/наблюдения (использование биотестов в лабораторных условиях, измерение концентраций загрязняющих веществ и т.п.).

Полевые измерения и лабораторные анализы должны проводиться со ссылкой на рекомендации и используемые методики. Осуществление контроля качества данных может проводиться с выполнением анализа шифрованных проб, применением статистических методов и т.д. Выбор средств и методов измерений параметров факторов окружающей среды и источников воздействия зависит не только от того, за каким параметром или компонентом вы намерены вести наблюдения, но и от задач вашей программы в целом.

Важный этап организации экологического мониторинга представляет собой стадия проба отбора. Необходимо обеспечить такие условия, при которых проба отражала бы реальное содержание определяемых компонентов в окружающей среде. Часто первоочередное внимание при изучении водных систем имеет смысл уделить донным отложениям, накапливающим многие загрязняющие вещества и отражающим долговременную картину загрязнения. Целесообразно проводить несколько параллельных определений, что ведет к увеличению минимального объема пробы, что нужно для уменьшения случайных погрешностей.

Первой ступенью аналитической фазы является стадия подготовки проб. Должны быть полностью исключены помехи от неизвестных факторов. Перевод определяемого компонента (и пробы) в форму, пригодную для анализа с помощью выбранного метода, удаление мешающих веществ или их маскирование, а в некоторых случаях – строго известное изменение концентрации (разбавление или концентрирование) так, чтобы предполагаемое содержание определяемого компонента было близко к середине рабочего диапазона используемого метода анализа и представляют собой цель подготовки пробы.

Важная составляющая экологического мониторинга – документирование результатов. Все стадии работы, начиная с отбора проб, необходимо документировать. Отбор проб оформляется протоколом. Результаты лабораторных исследований записываются в лабораторный журнал. Если полученный цифровой материал отражает реальное состояние исследуемого объекта в момент проведения наблюдений, достоверен и надежен, то необходимо его представлять в виде таблицы. Не менее, чем протоколы, проба отбора и описание источников воздействия, выступающих в качестве причин загрязнения окружающей среды, важны корректно оформленные таблицы результатов.

Фильтры. Мембранная фильтрация. Один из наиболее широко распространенных лабораторных и промышленных процессов – мембранная фильтрация. В качестве пористых перегородок в этих процессах используют полимерные пленки (мембраны) с развитой системой пор, размеры которых колеблются от нескольких микрон до тысячной доли микрона.

Мембранные фильтры имеют преимущества:

1. они не требуют какого-то особого обращения с ними, и их можно легко доставить в любое место;

2. вследствие высокой пористости через них можно пропускать жидкость с большой скоростью потока;

3. при помощи мембранного фильтра можно задерживать частицы размерами порядка размеров бактерий и меньше;

4. некоторые из них могут работать как сита, то есть разделять частицы разных размеров.

Рисунок 3. Мембранный фильтр из ацетата целлюлозы 11104 90 N.

В науке и технике мембранные фильтры получили широкое распространение. Их применяют в самых разных областях знания, при лабораторных исследованиях, для свободных от частиц, получения жидкостей. Мембранные фильтры изготавливают из большого множества исходных веществ, в том числе регенерированная целлюлоза, винил, акрилонитрил, поливинилхлорид, однако большинство получают из эфиров целлюлозы, главным образом из нитрата и ацетата целлюлозы.

Рисунок 4. Мембранный фильтр из ПТФЭ (политетрафторэтилена) 11803 47 N.

Ультрафильтрация – это старый, широко использовавшийся в химии и биохимии процесс с развитым промышленным применением. Микрофильтрация предназначена для выделения частиц, а ультрафильтрация – для выделения молекул и в первую очередь макромолекул. Диализ – еще один процесс мембранной фильтрации, предназначенный для отделения совсем небольших молекул с размерами порядка размеров ионов. В некоторых случаях проводят так называемый обратный осмос, представляющий собой диализ в обратном направлении.

Рисунок 5. Мембранный фильтр из нейлона 25006 293 N.

Существует четыре основных типа пористых перегородок: сеточный, глубинный, микро- и ультрафильтр. Наиболее простым является сеточный, или сетчатый фильтр. Одним из распространенных фильтрующих материалов являются проволочные сетки, из меди, латуни, бронзы, никеля и др. Фильтрующие элементы, выполненные из сеток, могут работать в широком диапазоне температур от 0 до 1000 К в агрессивных и неагрессивных средах. Тонкость очистки определяется размером ячейки сетки. Уменьшение размеров ячейки повышает тонкость очистки, однако ведет к повышению ее гидравлического сопротивления.

Сетки бывают тканного и саржевого плетений. Внешний вид металлических сеток из нержавеющей стали приведен на рис. 6.

Неметаллические сетки вырабатывают из различных синтетических полимерных материалов – капрона, лавсана, полипропилена, фторлона и т.п. Они имеют структуру, аналогичную структуре металлических проволочных сеток такого типа.

Рисунок 6. Сетки фильтровые тканые.

Наибольшее распространение сетчатые материалы получили для грубой очистки воды от механических примесей, водорослей, песка, волокон и пр. Основным предназначением фильтров, у которых в качестве фильтрующей перегородки используются сетки, является защиты системы водоподготовки от крупных посторонних механических включений.

Другим широко известным фильтром является глубинный фильтр, используемый для обычного осветления. Он представляет собой сделанный из бумаги, асбеста или стекловолокна волокнистый лист или мат, причем расположение волокон относительно друг друга является произвольным. Действие глубинного фильтра основано на том, что частицы по мере прохождения ими через него задерживаются в извилистых каналах, пронизывающих всю толщину фильтра.

Ультрафильтр используются для выделения частиц, которые на размерной шкале принадлежат области ультрафильтрации. Обычно это полимерные пленки, имеющие плотную структуру с размерами пор порядка размеров молекул, причем поры распределены регулярно и плотно. Такой фильтр оказывает большое сопротивление потоку жидкости. Микрофильтры, применяемые в обычных процессах фильтрации частиц, имеют очень сложную открытую структуру коллоидного типа.

Изотропными называют мембраны достаточно однородные по своей толщине, от верхней их стороны к нижней. В других случаях структура мембраны от одной их стороны до другой может сильно отличаться, и тогда ее называют анизотропной.

Отбор, хранение и транспортирование проб воды

Поверхностные пробы отбирают с глубины 10–15 см от нижней кромки льда или от поверхности воды. В случаях необходимости отбора проб на разных глубинах придонные пробы отбирают в 30–50 см от дна. В местах купания поверхностный слой воды отбирают, не заглубляя горлышко бутылки. Отбор проб следует проводить в местах, где глубина водоема не менее 0,5 м. Отбор проб недопустимо производить с берега.

Пробу воды отбирают с соблюдением правил стерильности: руки перед отбором проб должны быть обеззаражены, в стерильную посуду. Открывают посуду непосредственно перед отбором, удаляя пробку вместе со стерильным колпачком. Во время отбора горлышко и пробка не должны что-либо касаться. Не следует ополаскивать посуду.

Емкость после наполнения закрывают стерильной пробкой, обеспечивающей герметичность (ватной, резиновой, корковой, обернутой фольгой) и стерильным колпачком. 500 мл – объем пробы при анализе воды на индикаторные микроорганизмы.

Приготовление питательных сред и реактивов

Фуксин-сульфитную среду Эндо готовят из сухого препарата по прописи на этикетке. Состав среды Эндо: пептона – 1%, лактозы – 1 %, двузамещенного фосфорнокислого калия (К2НРО4) – 0,35%, агар-агара – 1,5%. За исключением лактозы все ингредиенты растворяют в воде в автоклаве или при кипячении. Лактозу дооавляют после растворения всех остальных компонентов среды, во избежание карамелизации сахара. Среда не должна содержать никаких других углеводов, кроме лактозы, поэтому при ее изготовлении можно применять любой пептон или гидролизат белков, однако не рекомендуется использование мясной воды.

В готовую и охлажденную до 60–70°С среду перед разливкой в чашки допускается прибавлять на 100 мл среды: 0,2 мл 10% спиртового раствора основного фуксина для повышения дифференцирующих свойств среды.

Чашки перед посевом необходимо подсушить, если на поверхности среды заметные следы влаги. Срок хранения чашек со средой не более двух-трех суток в темноте, раствора фуксина – не более одного месяца.

При исследовании методом мембранных фильтров воды чистой и средней степени загрязнения, где значительно преобладает водная микрофлора, вырастающая на среде Эндо, над бактериями группы кишечных палочек, для частичного подавления роста посторонних бактерий на 100 мл среды Эндо допускается (помимо фуксина) добавление 0,4–0,5 мл 5% водного раствора фенола и 1,8 мл этилового спирта.

Характеристика географического объекта

Клязьма – река в Европейской части России, протекающая по территории города Москвы, Московской, Владимирской, Ивановской и Нижегородской областей, левый приток Оки. Длина – 686 км, площадь бассейна – 42,5 тыс. км². Среднегодовой расход воды в 185 км от устья, у города Коврова, равняется 139–147 м³/с. Питание преимущественно снеговое. Замерзает в ноябре, вскрывается в первой половине апреля.

Рисунок 7. Бассейн реки Клязьмы.

Река берет начало в пределах Московской возвышенности, близ Солнечногорска. От истока течет на юго-восток, по территории Солнечногорского района, а затем по границе Молжаниновского района Москвы, где у села Черкизова круто поворачивает на восток. Берега в верхнем течении Клязьмы высокие, долина узкая. У впадения в Клязьминское водохранилище ширина реки достигает 12 м. Далее протекает через Клязьминское и Пироговское водохранилища, где смешивается с водами Волги. Ниже названных водохранилищ сток Клязьмы регулируется, ширина ее у платформы Клязьма Ярославского направления Московской железной дороги 20 м.

Течет в основном по Мещерской низменности. В пределах Мещеры правый берег реки значительно ниже левого. Ниже устья Тезы по низкому левому берегу начинается Балахнинская низменность, по правому – крутой берег (до 90 метров), относящийся к Гороховецкому отрогу Цнинского вала. Ширина в Ногинске – 50 м, во Владимире – 130 м. Кое-где Клязьма имеет ширину, превышающую 200 м. Максимальная глубина 8 м, преобладает небольшая (1–2 м). Местами река прорезает известняковые толщи. Дно глинистое, местами песчаное.

Рисунок 8. Бассейн реки Клязьмы.

Характеристика кишечной палочки

Колибактерия (Escherichia coli) – грамогрицательная бактерия, факультативный анаэроб, не образует эндоспор. Клетки палочковидные, со слегка закругленными концами, размером 0,4–0,8 х 1–3 мкм, объем клетки составляет около 0,6–0,7 µm³.

Вид эшерихия коли (е. coli) входит в род эшерихии (лат. escherichia), семейство энтеробактерии (лат. enterobacteriaceae), порядок энтеробактерии (лат. enterobacteriales), класс гамма-протеобактерии (лат. proteobacteria), тип протеобактерии (лат. proteobacteria), царство бактерии. Существует большое число разновидностей кишечной палочки (Escherichia coli), в том числе более 100 патогенных типов, объединенных в четыре класса: энтеропатогенные, энтеротоксигенные, энтероинвазивные и энтерогеморрагические.

Кишечная палочка может жить на разных субстратах. В анаэробных условиях Е. coli образует в качестве продукта жизнедеятельности лактат, сукцинат, этанол, ацетат и углекислый газ. Часто при этом образуется молекулярный водород, который мешает образованию указанных выше метаболитов, поэтому Е. coli часто сосуществует с микроорганизмами, потребляющими водород – например, с метаногенами или бактериями, восстанавливающими сульфат.

Оптимальный рост достигается культурами Е. Coli при температуре 37°С. Штамм – это совокупность особей внутри вида, которая обладает свойствами, отличными от свойств других особей. Часто такие отличия могут быть обнаружены только на молекулярном уровне, однако, имеют эффект на физиологию бактерии или жизненный цикл.

Рисунок 9. Кишечная палочка.

Рисунок 10. Электронограмма клетки кишечной палочки, напыленной платинопалладиевым сплавом: видны жгутики (1) и пили (2); х 6000.

Штаммы, имеющие жгутики, способны передвигаться. Жгутики расположены перитрихально. На конце жгутика расположен белок FimH, который прикрепляется к молекулам сахаров на поверхности, а сам жгутик состоит из цепочки взаимосвязанных белковых сегментов, закрученных в форме тонкой длинной пружины и упруго.

Разные штаммы Е. coli часто специфичны к определенным хозяевам, что делает возможным определение источника фекального заражения в образцах. Новые штаммы Е. coli появляются в результате мутаций и горизонтального переноса генов. На жидких средах Е. coli дает диффузное помутнение, на плотных средах ооразует S- и R- формы колоний. На основной для эшерихий среде Эндо лактозоферментирующие кишечные палочки образуют интенсивно красные колонии с металлическим блеском, не ферментирующие – бледно-розовые или бесцветные колонии с более темным центром, на среде Плоскирева – красные с желтоватым оттенком, на среде Левина – темно-синие с металлическим блеском. Существенные морфологические различия между патогенными и непатогенными кишечными палочками не обнаружены. Их дифференциация основана на изучении антигенных свойств.

Основные факторы патогенности диареегенных Е. coli.

1. Факторы адгезии, колонизации и инвазии, связанные с пилями, фимбриальными структурами, белками наружной мембраны. Они кодируются плазмидными генами и способствуют колонизации нижних отделов тонкой кишки.

2. Экзотоксины: цитотонины (стимулируют гиперсекрецию клетками кишечника жидкости, нарушают водно-солевой обмен и способствуют развитию диареи) и энтероцитотоксины (действуют на клетки стенки кишечника и эндотелия капилляров).

3. Эндотоксин (липополисахарид).

В зависимости от наличия различных факторов патогенности диареегенные кишечные палочки разделены на пять основных типов: энтеротоксигенные, энтероинвазивные, энтеропатогенные, энтерогеморрагические, энтероадгезивные.

4. Для патогенных кишечных палочек характерна выработка бактериоцинов (колицинов).

• Энтеротоксигенные Е. coli имеют высокомолекулярный термолабильный токсин, схожий по действию с холерным, вызывают холероподобную диарею (гастроэнтериты у детей младшего возраста, диарею путешественников и др.).

• Энтероинвазивные кишечные палочки способны проникать и размножаться в клетках эпителия кишечника. Вызывают профузную диарею с примесью крови и большим количеством лейкоцитов (показатель инвазивного процесса) в испражнениях. Клинически напоминает дизентерию. Штаммы имеют некоторое сходство с шигеллами (неподвижные, не ферментируют лактозу, обладают высокими энтероинвазивными свойствами).

• Энтеропатогенные Е. coli – основные возбудители диареи у детей. В основе поражений – адгезия бактерий к эпителию кишечника с повреждением микроворсинок. Характерна водянистая диарея и выраженное обезвоживание.

• Энтерогеморрагические кишечные палочки вызывают диарею с примесью крови (геморрагический колит), гемолитико-уремический синдром (гемолитическая анемия в сочетании с почечной недостаточностью). Наиболее частый серотип энтерогеморрагических кишечных палочек – 0157: Н7 вызывают тяжелые заболевания и даже приводят к смерти у пожилых людей, маленьких детей и лиц с ослабленным иммунитетом.

• Энтероадгезивные E.coli не образуют цитотоксины, слабо изучены.

Е. coli часто используют в качестве модельного организма в микробиологических исследованиях.

Определение числа лактозоположительных кишечных палочек

В качестве основного показателя степени фекального загрязнения воды водоемов определяют лактозо-положнтельные кишечные палочки (ЛКП), к которым относят грамотрицательные, не образующие спор палочки, ферментирующие лактозу до кислоты и газа при температуре 37°±0,5°С в течение 24 часов, с отрицательным окисдазным тестом. Число лактозоположительных кишечных палочек определяют методом мембранных фильтров.

Метод мембранных фильтров

Объем воды для посева. Объем воды выбирают в зависимости от степени ее предполагаемого загрязнения с таким расчетом, чтобы не менее, чем на двух фильтрах выросли изолированные колонии, среди которых не более 30 колоний относятся к бактериям группы кишечных палочек. При исследовании воды неизвестной степени бактериального загрязнения следует засевать не менее четырех десятикратных ее объемов.

Выполнение анализа. Для фильтрования используют мембранные фильтры со средним диаметром пор 0,5 мкм. Фильтрование воды выполняют с помощью специальных приборов с соблюдением правил стерильности. Фильтруют сначала меньшие, а затем большие объемы воды через один фильтровальный аппарат, меняя каждый раз фильтры. При фильтровании 1 мл воды в воронку наливают сначала 5–10 мл стерильной воды, а затем вносят анализируемую воду с последующим созданием вакуума.

После окончания фильтрования мембранный фильтр снимают при сохранении вакуума для удаления излишка влаги на нижней стороне фильтра. Фильтр переносят на среду Эндо не переворачивая и добиваются полного прилегания его к среде без пузырьков воздуха.

На одну чашку можно поместить несколько фильтров, но с условием, чтобы они не соприкасались. Если анализируемая вода содержит большое количество взвешенных веществ или клеток фитопланктона, то ее фильтруют сначала через фильтр со средним диаметром пор 4 мкм для удаления крупной взвеси, который помещают в фильтровальный прибор, накладывая на фильтр с диаметром пор 0,5 мкм. После окончания фильтрования фильтры переносят на среду Эндо раздельно и при выведении результатов анализа учитывают колонии, выросшие на обоих фильтрах.

Индикация посевов. Чашки с посевами помещают в термостат дном вверх и инкубируют при температуре 37°±0,5°С в течение 16–18 часов.

Учет результатов. Для учета выбирают фильтры, на которых выросли изолированные колонии, и число колоний, характерных для лактозоположительных кишечных палочек, не более 30.

Выполняют оксидазный тест. Мембранный фильтр с выросшими на нем колониями переносят на кружок фильтровальной бумаги несколько большего диаметра, чем на фильтр, обильно смоченный реактивом для определения оксидазной активности. Через 2–5 м после достаточно четкого проявления реакции (сине-фиолетовая окраска ободка или всей колонии оксидазоиоложительных бактерий) фильтр переносят обратно на среду и учитывают результат.

Среди колоний, не изменивших первоначального цвета, из учета исключают все колонии, которые приобрели сине-фиолетовую окраску:

Результаты исследования

Целью работы было определение общих колиформных бактерий методом мембранной фильтрации.

Общие колиформные бактерии (ОКБ) – грамотрицательные оксидазоогрицательные, не образующие спор палочки, способные расти на лактозных средах, ферментирующие лактозу до кислоты и газа при температуре 37°С в течение 24–48 часов.

Исследовалась вода открытого водоема реки Клязьмы.

Рисунок 11. Река Клязьма до города (в районе Желтая гора).

Рисунок 12. Река Клязьма после сброса (перед д. Войнова гора).

Отбиралась проба, объемом 500 мл в стерильную посуду. Для анализа методом мембранной фильтрации использовался объем 1 мл. Далее фильтры помещали на фуксин- сульфитную среду Эндо. Чашки Петри с фильтрами ставили в термостат дном вверх и инкубировали посевы при температуре 37°С в течение 24 часов.

Если на фильтрах не было роста или росли колонии пленчатые, губчатые, плесневые, прозрачные, расплывчатые, то результат отрицательный: отсутствие ОКБ в 100 мл исследуемой воды.

Если на фильтрах был обнаружен рост изолированных типичных лактозоположительных колоний: темно-красных, красных с металлическим блеском или без него или других подобного типа колоний, то подсчитывали.

Число колонии каждого типа отдельно и приступали к подтверждению их принадлежности к ОКБ.

Каждая выбранная колония исследовалась на: 1. наличие оксидазной активности; 2. принадлежность к Граму (микроскопия окрашенного по Граму препарата или постановка теста Грегерсена); 3. ферментацию лактозы до кислоты и газа.

Постановку оксидазного теста проводили как описано ранее. Реакция считалась положительной, если в течение 1 минуты появлялось фиолетово-коричневое или синее окрашивание штриха. Такие колонии из анализа исключались. При отрицательной реакции цвет в месте нанесения колонии не менялся. Эти колонии подвергались учету. Окраска по Граму нами была заменена тестом Грегерсена, не требующим использования оптики.

Тест Грегерсена. В капле 3% раствора КОП на предметном стекле эмульгируют бактерийную массу, взятую с плотной среды. После нескольких секунд перемешивания петлей взвесь ослизняется и за петлей тянутся слизистые нити, что указывает на принадлежность колоний к грамотрицательному виду.

У грамположительных бактерий слизистые нити не образуются – реакция отрицательная.

Определение ферментации лактозы. Оставшуюся часть оксидазоотрицательной грамотрицательной изолированной колонии засевали в пробирку с лактозной средой. Для подтверждения наличия ОКБ посев инкубировали при температуре (37° ± 1)°С в течение 48 часов.

При образовании кислоты и газа среда меняла цвет с зеленого на желтый и содержала пузырьки газа. При отсутствии кислоты и газа цвет питательной (оксидазоотрицательных) подсчитывают количество темно-красных и красных с металлическим блеском и без него, а также розовых слизистых крупных выпуклых, розовых с темно-красным центром (с отпечатками на обратной стороне фильтра до выполнения оксидазного теста).

При изучении проб, анализ может быть завершен на этом этапе. При отсутствии достаточно четкой дифференциации лактозоположительных колоний и некоторых других случаях анализ продолжают дальше. По 2–3 колонии каждого подсчитанного типа оксидазоположительных колоний пересевают в полужидкую среду с лактозой.

На мембранных фильтрах, на которых выросли изолированные колонии и число колоний кишечных палочек не более 30, подсчитывают отдельно каждый тип колоний, которые по морфологии и окраске можно предположительно отнести к ферментирующим лактозу кишечным палочкам (темно-красные с металлическим блеском, темно-красные без блеска, красные; розовые с красным центром,'розовые выпуклые слизистые и других оттенков с отпечатками на обратной стороне мембранных фильтров.

По 3–4 колонии каждого подсчитанного отдельного типа микроскопируют после окраски по Граму, пересеивают уколом до дна пробирки в полужидкую среду с лактозой. Посевы инкубируют в течение 5–6 часов при температуре 37°±0,5 °С. Через 5–6 часов учитывают результат. При наличии кислоты и газа исследуемую колонию относят к лактозоположительным кишечным палочкам, при отсутствии изменения среды – не учитывают. При наличии кислоты посевы оставляют в термостате и окончательный учет производят через 24 часа. В тех лабораториях, где учет результатов на полужидкой среде с лактозой не может производиться через 5-6 часов, следует применять лактозо-пептонную среду с поплавками. В этом случае учет результатов производят через 18–24 часа.

Учет результатов проводился по формуле:

х – число колоний в 100 мл;

V – профильтрованный объем воды через фильтры, на которых велся учет (1 мл);

А – число, подсчитанных на этих фильтрах колоний в сумме.

Результаты анализа выражают в виде числа лактозоположительных кишечных палочек в 1 литре воды (коли-индекс). Суммируют количество колоний лактозоположительных кишечных палочек на таких фильтрах, где выросли изолированные колонии и число кишечных палочек не превышает 30, и делят на объем воды, профильтрованный через эти фильтры, выраженный в литрах.

Таблица 1. Результаты исследования:

Дата	Объект	Оксидаз-ный тест	Окраска по Грамму	Ферментация лактозы до кислоты и газа	ОКБ КОЕ в 100 мл	Превышение ПДК (раз)
02.2018	р. Клязьма до города (в районе Желтая гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,27*105	270
	р. Клязьма после сброса (перед д. Войнова гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,19*105	190
06.2018	р. Клязьма до города (в районе Желтая гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,21*105	210
	р. Клязьма после сброса (перед д. Войнова гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,11*105	110
10.2018	р. Клязьма до города (в районе Желтая гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,18*105	180
	р. Клязьма после сброса (перед д. Войнова гора)	0-	Г-	К+ Г+	0,07*105	70

При отсутствии на фильтрах колоний кишечных палочек, коли-индекс будет меньше той величины, которая была бы определена в случае обнаружения в анализируемом объеме одной клетки кишечной палочки.

Перечень сокращений в таблице:

Группы колоний:

I – колонии темно-красные с металлическим блеском

II – колонии темно-красные

III – колонии красного цвета

IV – колонии розовые с красным центром

V – колонии розового цвета

VI – бесцветные колонии

0^- – оксидазоотрицагельный тест

0⁺ – оксидазоположительный тест

Г^-- грам отрицательные бактерии

Г⁺ – грам положительные бактерии

Л⁺,Г⁺ – наличие газа и кислоты в питательной среде

КОЕ – колониеобразующие единицы

ОКБ – общие коли формные бактерии

ЦДК – предельно допустимая концентрация

Выводы к главе 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

В результате проведения мониторинга загрязнения реки Клязьма в районе Орехово-Зуево установлено превышение ПДК в течение 2018 года: в феврале в 270 раз в районе Желтой горы и 190 раз в районе деревни Войново. В июне превышение составило 210 и ПО раз соответственно. Октябрь 2018 года характеризуется минимальными для 2018 года превышениями ПДК в 180 раз в районе Желтой горы и 70 раз в районе Войнова гора.

Превышение ПДК колиформных бактерий в пробах воды до города в течении 2018 года свидетельствуют о возможно недостаточной очистке бытовых сточных вод городов Павловский Посад и Дрезна, расположенных по течению реки, выше точек забора проб.

По результатам проведенного проекта стало известно, что наибольшая численность микроорганизмов сохраняется в летний период, когда температура воды комфортная для благоприятного развития бактерий. Наименьшее содержание санитарно-показательных микроорганизмов отмечено в зимний период и связано с низкой температурой воды, что негативно сказывается на размножении бактерий.

По окончании научно-исследовательского проекта и на основании полученных результатов группа школьников сделала заключение, что река Клязьма находится в критическом экологическом состоянии.

Из всего вышеперечисленного следует, что река Клязьма по-прежнему не может быть использована в качестве рекреационного водоема. Возобновление использования реки в вышеупомянутом качестве возможно только после снижения концентрации микробов до установленных санитарных норм в результате повышения эффективности работы очистных сооружений городов Павловский Посад и Дрезна, а также в результате полной самоочистки водоема.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проделанная работа привела к следующим выводам.

1. В настоящее время в учебный процесс средних общеобразовательных школ на основе Федерального государственного образовательного стандарта внедряется новое направление – проектно-исследовательская деятельность. Ее цель – приобщение учащихся к активному обучению, развитие учебно-познавательных умений и навыков, улучшение знаний по биологии и экологии. Проектная деятельность в экологическом образовании позволяет учащимся отвлечься от гаджетов и прочих технологий и насладиться природой. Но, обратив внимание на то, что их окружает, учащиеся понимают, что природа меняется не в лучшую сторону. Сегодня актуальны такие экологические проблемы, как вырубка лесов, деградация почв, загрязнение воздушного и водного бассейнов.

2. В своем проекте мы обратили внимание на экологическое состояние реки Клязьма, виды ее загрязнения. При разработке проекта учитывались факторы: ухудшение экологического состояния реки Клязьма в г. Орехово-Зуево.

3. В ходе проектной деятельности были решены следующие задачи:

• Знакомство с методическими указаниями по санитарно-микробиологическому анализу воды открытых водоемов.

• Освоен метод санитарно-бактериологического контроля воды.

• Проведен анализ проб воды в реке Клязьма на наличие бактерий группы кишечной палочки.

• Проанализированы полученные результаты.

• Сделаны выводы о качестве воды в открытых водоемах города Орехово-Зуево.

4. При проведении нашего эксперимента у школьников не только повысился уровень экологических знаний, но и в значительной степени изменилась мотивация поступков в природе, а также интересы учащихся.

5. Целенаправленная систематическая работа по экологическому воспитанию, проводимая в рамках школьного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов», способствует повышению экологической культуры школьников.

6. Таким образом, в ходе научно-исследовательского проекта группа школьников была ознакомлена с основными экологическими проблемами Орехово-Зуевского района и акцентирована на изучение санитарного состояния водоемов рекреационных зон города. Полученные в рамках проекта результаты и сформулированные на их основе рекомендации позволяют оценить экологическое состояние городских водоемов и мотивируют школьников на бережное отношение к водным объектам городской среды.

7. Мероприятия по реализации школьного проекта «Биологическая безопасность открытых водоемов» направляют учащихся включаться в практико-ориентированную деятельность по изучению региональной экологической ситуации своего района, выявлению источников загрязнения и улучшения среды обитания. Ребята на практике научились давать эколого-экономическую оценку ресурсов района, находить пути решения проблем рационального природопользования; выявлять источники загрязнения и пути борьбы с ними.

8. Результаты, полученные в ходе проектной деятельности:

- знания и умения, приобретенные во время реализации проекта.

- опыт взаимодействия с окружающей средой, общение с одноклассниками, принятие ответственных решений;

- повышение степени самостоятельности, инициативности учащихся и их познавательной мотивированности;

- развитие социальных навыков школьников в процессе групповых взаимодействий;

- приобретение опыта исследовательско-творческой деятельности.

9. Дальнейшее развитие проекта:

- продолжить работу по технологии проектной деятельности экологической направленности;

- распространять опыт по созданию экологического пространства;

- организовать сотрудничество с отделами по охране природы и совместных экологических десантов с другими организациями;

- продолжать исследования экологического состояния Орехово-Зуевского района.

10. Опыт работы с применением метода проектов позволяет утверждать, что метод проектов может широко использоваться в практике обучения любому предмету, на любой ступени обучения, т.к. способствует всестороннему развитию школьника. Обращение к проблеме организации проектной деятельности является в настоящее время актуальным в условиях обновления содержания образования. Проектная деятельность способствует формированию ключевых компетентностей учащихся, подготовки их к реальным условиям жизнедеятельности. Выводит процесс обучения и воспитания из стен школы в окружающий мир.

11. Полученные данные и сделанные выводы подтвердили правильность положенной в основу исследования гипотезы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Литература и учебные пособия:

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – Экономика – Биота – Среда: Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2018 – 496 с.

2. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника. – М.: Учебная литература, 2018. – 18 с.

3. Анализ воды. Справочник: Лео М.Л. Ноллет, Лин С.П. Де Гелдер (ред.) / пер. с англ. 2-го изд. под ред. И.А. Васильевой, Е.Л. Пролетарской – С.-ПБ., 2017. – 850 с.

4. Бабенко В.Г., Фадеева Е.О. Экология: учебник. – М.: КноРус, 2017. – 283 с.

5. Белозерова О.М. Организация и реализация проектной деятельности учащихся среднего звена и старшей школы // Управление современной школой. Завуч. – 2018. – № 8. – С. 89–95.

6. Бондаренко К.В., Куркина М.В. Исследование санитарного состояния водоемов как проектная деятельность школьников в рамках экологического образования средней школы // Инновации в науке: научный журнал. – № 1(62). – 2017. – С. 57–61.

7. Бурлакова И.В. Семинар-практикум по составлению и использованию организационной модели проектно-исследовательской деятельности обучающихся // Методист. – 2019. – № 3. – С. 25–28.

8. Васильев В. Проектно-исследовательская технология: развитие мотивации // Народное образование. – № 9. – 2018. – С.177–180.

9. Воробьев А.В., Быков А.С. и др. Микробиология: Учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 2016. – 336 с.: ил.

10. Высоцкая М.В. Биология и экология 10-11 классы. Проектная деятельность учащихся. – Волгоград: Учитель, 2017. – 203 с.

11. Гальперин М.В. Общая экология: учебник. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2017. – 336 с.

12. ГОСТ 31942-2012 «Вода. Отбор проб для микробиологического анализа» от 3 декабря 2012 г.

13. Дзятковская Е. Н., Захлебный А. Н. Государственный образовательный стандарт: новая функция экологического образования. //Экологическое образование. – № 4, 2019 – с. 6–10.

14. Заграничная Н.А., Добротина И.Г. Проектная деятельность в школе. Учимся работать индивидуально и в команде. – М.: Интеллект-Центр, 2018. – 196 с.
15. Зверев И.Д. Экология в школьном обучении: Новый аспект образования. М.: Академия, 2017. – 96 с.: ил.

16. Зыкин П.В. Экологическая безопасность жизнедеятельности человека: Учеб. пос. – М: Армпресс, 2018. – 77 с.

17. Кочуров Б.И. и др. Экология: учеб. пос. – М.: КноРус, 2017. – 258 с.

18. Лазарев В.С. Проекты учащихся: проблема, действия, план, оценка // Народное образование. – 2018. – № 4–5. – С. 133–142.

19. Леонтович А.В. Методика организации исследовательского проекта. – М.: Методист, 2017. – 52 с.

20. Либеров А.Ю. Экодидактика. Экосистемная методология проектирования обучения. – М.: Ин-т экономических стратегий, 2017 – 160 с.

21. Малков Я.В. Экология, мониторинг и рациональное природопользование. 4-е изд. – М.: Наука, 2016. – 263 с.: ил.

22. Микробиология: Учебник / О.Д. Сидоренко, Е.Г. Борисенко, А.А. Ванькова, Л.И. Войно. – М.: Инфа_М, 2017. – 287 с.

23. Моисеев Н.Н. Экология в современном мире //Энергия: экономика, техника, экология. – № 6, 2016 – с. 8–18.

24. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология: Учебник. – М.: Академия, 2019. – 352 с.

25. Никишов А.И. Теория и методика обучения биологии. – М.: КолосС, 2017. – 304 с.: ил.

26. Новикова Н.С. Проектная деятельность.- С-Пб.: Питер, 2017. – 91 с.

27. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. 3-е изд., испр. и доп. / Под ред. Е.С. Полат. – М.: Академия, 2016. – 272 с.

28. О Концепции общего экологического образования для устойчивого развития //Экологическое образование. – № 4. – 2018 – с. 3–8.

29. О проекте закона об образовании и его экологизации. //Экологическое образование – № 1. – 2019 – с. 1–15.

30. Общая и санитарная микробиология с техникой микробиологических исследований. Лабинская А.С. – М.: Медицина, 2016. – 576 с.

31. Панин В.Ф., Сечин А.И., Федосова В.Д. Экология: Учебник. – Томск: ТПУ, 2018. – 327 с.

32. Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательном учреждении. 3-е изд. – М.: АРКТИ, 2018. – 112 с.

33. Поливанова К.Н. Проектная деятельность школьников: пос. для учителя. – М.: Просвещение, 2018. – 192 с.

34. Пономарева И.Н. Общая методика обучения биологии: Учеб. пос. / И.Н. Пономарева, В.П. Соломин, Г.Д. Сидельникова. – М.: Академия, 2018. – 272 с.

35. Потапов А.Д. Экология: учебник. 2-е изд., испр. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2017. – 528 с.

36. Саруханова Л.Е., Волина Е.Г. Санитарно-микробиологическое исследование объектов внешней среды (почвы, воды, воздуха): Уч.-метод. пос. – М.: РУДН, 2017. – 17 с.

37. Семина М.И. Проектно-исследовательская деятельность в старшей школе как способ формирования исследовательских компетенций учащихся // Эксперимент и инновации в школе. – 2019. – № 1. – С. 4–17.

38. Светенко Т.В. Учебный проект в школе. – Псков, 2019. – 28 с.

39. Сергеев И.С. Как организовать проектную деятельность учащихся: Практич. пос. – М.:АРКТИ, 2018. – 80 с.

40. Система работы по экологическому воспитанию учеников средней школы / авт.-сост. П.Г. Федосеева. – Волгоград: Корифей, 2018. – 96 с.

41. Степановских А.С. Экология: Учебник. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2018. – 703 с.

42. Хмеляр И. Формирование экологического мышления учащихся // Химия. Биология. – 2018. – № 9. С. 2–5.

43. Чечель И. Метод проектов, или попытка избавить учителя от обязанности всезнающего оракула // Директор школы. – 2018. – № 3. – С. 11–16.

44. Чечель И. Метод проектов: субъективная и объективная оценка результатов // Директор школы. – 2018. – № 4. – С. 3–10.

45. Школьный экологический мониторинг: уч.-метод. пос. / под ред. Ашихминой Т.Я. 3-е изд., испр. и доп. М.: Академический проект, 2018. – 416 с.

46. Шустова И.Ю., Нуруллова А.Ю. Организация проектной деятельности школьников: этапы, содержание, рефлексия // Управление современной школой. Завуч. – 2018. – № 7. – С. 110–127.

47. Щербакова С.Г. Организация проектной деятельности в образовательном учреждении. – Волгоград: Корифей, 2017. – 96 с.

48. Яковлева Н.Ф. Проектная деятельность в образовательном учреждении: Учеб. пос. 3-е изд., стереотип. – М.: Флинта, 2018. – 144 с.

Электронные источники:

1. Дьюи Дж., Дьюи Э. Школы будущего. URL: http://jorigami.narod.ru/PP_corner/Classics/Dewey/Dewey_Schools_of_Future.htm (дата доступа: 18.03.2019)

2. Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу воды открытых водоемов. URL: http://www.alppp.ru/law/ okruzhayuschaja-sreda-i-prirodnye-resursy/ ispolzovanie-i-ohrana-vod/12/ metodicheskie-ukazanija-po-sanitarno-mikrobiologicheskomu-analizu-vody-poverhnostnyh-vodoe.pdf. (дата доступа: 26.03.2019)

3. Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов: методические указания МУК 4.2.1884-04. URL: https://rospotrebnadzor.ru/documents/details.php? ELEMENT_ID=4955 (дата доступа: 20.03.2019)

4. СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». URL: https://files.stroyinf.ru/Data1/8/8514/ (дата доступа: 01.04.2019).

5. Федеральные государственные образовательные стандарты. URL: https://fgos.ru/ (дата доступа: 16.03.2019).

1^ Школьный экологический мониторинг: уч.-метод. пос. / под ред. Ашихминой Т.Я.. С. 112.

2^ Чечель И. Метод проектов: субъективная и объективная оценка результатов. С. 3–10.

3^ Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. / Под ред. Е.С. Полат. С. 64.

4^ Заграничная Н.А., Добротина И.Г. Проектная деятельность в школе.. С. 48—49.

5^ Пахомова Н.Ю. Метод учебного проекта в образовательном учреждении. С. 24.

6^ Сергеев И.С. Как организовать проектную деятельность учащихся. С. 19—20.

7^ Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. Под ред. Е.С. Полат. С. 37—38.

70