|
В настоящее время во всем мире происходит быстрый прогресс в
накоплении знаний о молекулярных основах функционирования живых
систем. Эти знания имеют большой инновационный потенциал и быстро
переходят в новые технологии, формируя новый облик экономики
развитых стран. В Российской Федерации направление «Технологии живых
систем» отнесено к приоритетным направлениям развития науки и
технологий. Быстро идет развитие в сфере биотехнологий и
биоинженерии. С этими направлениями тесно связано и развитие ряда
областей в сфере нанотехнологий. Здесь ожидается серьезный прорыв и
в сфере производства.
Подготовка специалистов в этих наукоемких областях требует
определенных дополнительных усилий, связанных как с содержательной
частью естественно-научного и специального образования, так и в
реализации новых методических подходов для профессиональной
ориентации широких слоев учащейся молодежи в перспективных сферах
наукоемкого производства.
Одна из серьезных проблем здесь связана с традиционным подходом к
изучению молекулярных структур и процессов с их участием. Обычно это
подход требует серьезной математической подготовки на уровне
университетских курсов математики и физики, т.к. мир молекул не
доступен чувственному восприятию и познается через систему
абстрактных понятий. Вместе с тем развитие современных методов
компьютерного молекулярного моделирования, которые используются в
научных исследованиях и в прикладных областях позволяет подойти
по-новому и к методике образования в этой сфере.
Разработка научных и методических основ использования современных
средств молекулярного моделирования и молекулярной графики в
преподавании естественнонаучных дисциплин прежде всего в старших
классах, научных кружках для привлечения молодежи в сферу наукоемких
технологий и наукоемкого производства (биоинженерия, биотехнология,
нанотехнология, фармакология и молекулярная медицина и пр.)
основана на подробном изучении динамического поведения отобранной
серии молекулярных структур и процессов с их участием. При этом
предоставляемая информация основана на реальных силах, действующих
между атомами и молекулами и имеет статус вычислительного
эксперимента. Результаты вычислительных экспериментов наглядно, в
выбранном масштабе отображаются на мониторе, формируя
пространственные и временные образы процессов в мире молекул. Это
важно для выработки научной интуиции и ее дальнейшего использования
в наукоемких технологиях и не требует от учащегося развитых навыков
обращения с соответствующими абстрактными понятиями, что является
очень серьезным барьером при изучении молекулярных явлений и
использовании этих знаний при решении практических вопросов.
Быстрый прогресс в накоплении знаний о молекулярных основах
функционирования живых систем, трансформация этих знаний в
конкретные наукоемкие технологии и их коммерциализация требуют
определенных изменений в политике и методах подготовки кадров для
биоинженерии, биотехнологии и нанотехнологий. С одной стороны,
стандартное высшее университетское образование в ряде случаев
оказывается недостаточным для раскрытия творческого потенциала
работника в этой сфере. Это связано с большим объемом необходимой
мультидисциплинарной фундаментальной подготовки. Такие
образовательные усилия требуют от учащегося сильной мотивации уже на
ранних стадиях обучения, включая старшие классы средней школы.
Однако приемы и методы, формирующие эту мотивацию, разработаны
недостаточно. Необходимо сделать так, чтобы учащийся уже на ранних
стадиях получал моральное поощрение путем выработки чувства
причастности к изучению тайн природы и приложения этих знаний к
практически интересным задачам.
Есть и другая сторона проблемы. Развитие наукоемких отраслей
производства в обсуждаемых сферах деятельности требует не только
определенного числа высококвалифицированных и творчески одаренных
специалистов. Необходимо во много раз большее количество
специалистов средней квалификации, качественно выполняющих
конкретные задания. Известен классический пример архитектурной
проектной мастерской, в которой идеи ведущего архитектора реализуют
значительное количество инженеров. Эти работники рассчитывают
конструкции и еще большее число чертежников, переводящих эти идеи в
конкретный проект. Конечно, в современных наукоемких производствах
способы работы сильно отличаются от этого примера, но трудно
придумать что-либо иное с точки зрения принципиальной организации
дела. Поэтому остро стоит вопрос о подготовке среднего технического
персонала для современного наукоемкого производства. При этом
неизбежно придется перешагнуть серьезный психологический барьер,
связанный с отсутствием у учащихся фундаментальных научных знаний, а
часто и с отсутствием способности к приобретению таких знаний.
В этом плане, разрабатываемые ниже задачи и методы, обладая
достаточной фундаментальностью, не требуют значительных усилий
абстрактного мышления для восприятия происходящих процессов и
явлений. Проведение манипуляций с молекулами наглядно отображается
на мониторе. При этом реакция со стороны объекта является адекватной
внешнему воздействию, так как определяется реально действующими
межатомными силами. Предварительный опыт использования этого подхода
при работе с учениками московской школы №1326 в рамках
экспериментальной площадки в ЗАО г.Москвы показывает полезность и
реальность такого подхода. Вполне возможно, что такой подход
окажется полезным далее не только для профильных школ и лицеев, но и
в системе профтехобразования при подготовке технических кадров для
наукоемких производств. |
