Особенности учебной программы «Инженерные биологические системы»
Содержание:
Программа обучения «Инженерные биологические системы» направлена на формирование у учащихся понимания, как можно использовать инженерные технологии для решения биологических задач.
Основные направления программы
- Проектирование и создание инновационных устройств и систем (автоматизированные сити-фермы, биореакторы, биосовместимые материалы).
- Разработка решений в области экологии, биотехнологии, микробиологии, сельского хозяйства, робототехники.
- Лабороторные аналитические навыки (химический анализ, микроскопия).
Цели программы
- Подготовка школьников к Национальной технологической олимпиаде по профилю «Инженерные биологические системы».
- Подготовка к новым профессиям в сфере инженерии.
- Формирование у школьников критического мышления, навыков проектирования, командной работы.
- Междисциплинарное обучение. Инженерно-биологические проекты позволяют объединить знания сразу из нескольких областей: физики (сенсоры), информатики (программирование), химии (удобрения) и экологии.
Примеры направлений ИБС для школьников
Биотехнологии в окружающей среде
Школьники могут познакомиться с темой очистки воды с помощью микроорганизмов или созданием «зелёных» фильтров для воздуха из растений. Это отличная возможность увидеть на практике пользу симбиоза природы и техники.
Пример задания: построить мини-болотофильтр для очистки воды из подручных материалов.
Роботы-инспираторы (роботы по образцу животных)
Вдохновляясь природой, инженеры создают роботов-пауков, рыбок-дронов или даже искусственных пчёл! На уроках можно попробовать собрать простого робота-жука из моторчиков и батарейки — отличный способ понять основы робототехники через призму биологии.
Пример проекта: создать модель шагающего механизма по принципу движения жука или паука.
Биосенсоры
Биосенсоры — устройства, которые используют живые организмы (или их части) для обнаружения определённых веществ. В школьной лаборатории можно рассмотреть простейшие сенсоры: индикаторы загрязнения воздуха на основе лишайников или бактерий.
Эксперимент: изучение реакции растений/микроорганизмов на изменение условий среды (например, уровня pH).
Умные экосистемы
Автоматизация ухода за растениями посредством датчиков влажности почвы или освещённости становится всё более популярной даже среди школьников! Такие проекты учат работать с микроконтроллерами (например Arduino), программированию и анализу данных.
Проект: создание мини-теплицы с автоматическим поливом под управлением датчиков влажности почвы.
Опыты в физиологии
Для изучения инженерно-биологических систем может использоваться, например, учебный комплекс «Битроникс». Он направлен на изучение взаимодействия технических систем с живыми организмами и разработан для подготовки специалистов в области биотехнологий, робототехники и смежных дисциплин.
