Современные достижения биологической науки и их трансформация в биологическом образовании

Единственная ценность в мире, не знающая девальвации, — это образование.

Маргарет Тетчер

Динамично развивающаяся биология является одним из приоритетных направлений развития современной науки и производства. Современный курс биологии и методики ее обучения в вузе должен раскрывать перспективы развития биологических наук, направлений, смежных наук и областей знаний.

В решении современных экологических и биологических проблем важнейшее место принадлежит биотехнологии — использованию живых организмов и биологических процессов в производстве. Биотехнология призвана решать глобальные экологические проблемы человечества — ликвидацию нехватки продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшение системы здравоохранения и качества окружающей среды. Современная биотехнология возникла на стыке биологических и технических наук. Она неразрывно связана с молекулярной и клеточной биологией, молекулярной генетикой, биофизикой, биохимией и биоорганической химией.

На основе новых методов манипулирования с нуклеиновыми кислотами in vitro зародилась и начала бурно развиваться генная инженерия, связанная с конструированием не существующих в природе сочетаний генов. Генная инженерия основана на извлечении из клеток какоголибо организма гена, кодирующего нужный продукт, и на соединении его со специальными молекулами ДНК (векторами), способными проникать в клетки других организмов (главным образом микроорганизмов) и размножаться в них.

На современном этапе развития науки и общества биология приобретает возрастающее значение при решении актуальных задач в медицине, сельском хозяйстве, охране окружающей среды, образовании, физическом воспитании, спорте. По единодушной оценке экспертов.

XXI век — период расцвета биологии и биотехнологии. В «золотой век» биологии без биологического, экологического мировоззрения становится невозможным выживание человека и цивилизации.

В настоящее время приоритетными общенаучными направлениями и разработками в биологии являются: изучение организации и эволюции генетического материала, что позволит расширить арсенал методов целенаправленного преобразования интересующих человека видов растений, животных и микроорганизмов; изучение молекулярных основ психических процессов у человека; разработка новейших экологических направлений.

Важным в биологии является приоритет экологического знания, мышления и мировоззрения. Все биологические феномены экстраполируются к экологии. Очевидно, в центре экологического ядра должны сохраняться биологические знания и мировоззрение, иначе фундаментальность экологического направления исчезает.

Впереди у биологов исключительно заманчивые цели — реконструкция сначала клетки, а потом и живых организмов по заданной генетической программе и улучшение генофонда человечества с целью оздоровления, долголетия и процветания человека разумного. Современный глобальный экологический кризис — это не только загрязнение природной среды, ее сверхэксплуатация, перенаселенность планеты, истощение природных ресурсов и т. д., но и биологическая неграмотность, физическая, умственная и этическая деградация массы людей.

Центральное место, стержень биологии — теория эволюции. Она пронизывает, «пропитывает» всю биологическую науку, лежит в ее основе. Биологию невозможно отделить от эволюционных представлений. Теория эволюции придает смысл, логику и стройность всему гигантскому массиву накопленных биологией знаний. При этом она действует за пределами своей предметной области и проникла из биологии в астрономию, химию, физику и другие науки, сделав их эволюционными.

В XXI в. биология развивается очень интенсивно. Особенно важными оказались науки на стыке биологии и других наук. Например: биофизика, биохимия, математика, биокибернетика и др. В современном мире для человека очень серьезной оказалась задача сохранения природы как таковой. Поэтому на одно из первых мест (естественно, по развитию) выходит экология. Нельзя не заметить и достижения медицины (создание различной медицинской техники, новые способы исследования, эффективное лечение многих заболеваний, новые техники операций). Современная биология — это целая ассоциация различных дисциплин, главным предметом исследования которых являются общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах; активно развивающаяся система знания, включающая относительно самостоятельные области: специальные биологические дисциплины (зоология, ботаника, микробиология, микология и т. д.), а также и междисциплинарные науки и научные направления (биохимия, биофизика, социобиология, биоэтика, биоэстетика, биополитика и т. д.).

Благодаря революционным достижениям биологии XXI в. ее назвали многомерной биологией (.high dimensional biology). В нее входят: геномика — идентификация всех генов человека и нарушений в них, приводящих либо к наследственным заболеваниям, либо к предрасположенности к ним; транскриптомика; метаболомика и др. Именно эти направления, для краткости называемые «-омиками» (omics — genomics, transcriptomics и т. д.), считаются основой медицины XXI в.

Одну из лидирующих позиций в современной биологии занимает биоинформатика — использование вычислительной техники, математики и информационной теории для анализа и моделирования молекулярно-биологических систем, в особенности систем, состоящих из генов, РНК, белков и метаболитов и др.; создание баз данных. Отмечается тенденция к увеличению влияния системного подхода на процесс построения теоретической биологии, а также — его направленность на математизацию биологического знания, приводящую к использованию моделирования биологических объектов, процессов и явлений, построению системных познавательных моделей. Использование математических методов в экспериментальной и теоретической биологии создает возможность повышения степени обобщения и формализации биологического знания, его дальнейшей теоретизации.

Далее следует отметить «важное направление современной биологии — нанобиотехнологии, под которыми понимают область науки, которая занимается изучением и применением нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии; использованием биологических молекул для нанотехнологических целей. Процессы, в которые вовлекаются наноструктуры (наночастицы), получили название нанопроцессов. В живом организме главный нанопроцессор — биосинтез белка. Явления живой природы, протекающие с участием наноструктур, называют наноявлениями»¹.

Охарактеризуем, чем же отличается современное биологическое знание, и постараемся ответить на вопрос, с чем связано изменение места и роли биологии в системе наук в начале XXI в. Известно, что различные области естественно-научного познания описывают соответствующие «срезы» единой реальности (физическую, химическую, космологическую). В отношении биологической науки правомерно говорить об исследовании биологической реальности, которая включает в себя не только объективное существование мира живого, но и активность познающего субъекта на этом пути, иерархизированную в сложную социальную структуру познавательной деятельности. Данное обстоятельство предопределяет исторический характер и изменение предмета биологической науки. С середины XX столетия отме-^[1]

чается активный рост фундаментальных открытий во всем комплексе наук о жизни. По убеждению известного физика, президента английского Королевского общества П. Блэкетта, «молекулярная биология в такой же степени революционизировала науку о живом, как квантовая теория революционизировала физику сорок лет назад».

Отличительные характеристики, определяющие изменение места и роли биологии в системе современного постнеклассического естествознания: обращение к исследованию феномена жизни на всех уровнях его организации (микро-, макро-, и даже делаются попытки изучения жизни во Вселенной на мегауровне). В сферу биологического познания включаются надорганизменные образования (популяционновидовые, биогеоценотические, биосферные, антропобиогеоценотические) и системы взаимоотношений в них.

Общефилософский принцип целостности составляет методологическую основу определения сущности жизни. Понятие «жизнь» является теоретическим и наиболее общим в биологической науке, оно имеет сложный состав и интегративно по своей сущности. Системность реально существующих объектов определяет системность и структуру научного знания, влияющего, в свою очередь, на структуру и содержание биологического образования. Изучение систем дает возможность в дальнейшем управлять ими и решать глобальные экологические проблемы.

Несомненно, впереди у биологии множество фундаментальных и интереснейших открытий, связанных с познанием феномена жизни. Значение биологии как науки исключительно велико, так как познание исторического развития органического мира, закономерностей в строении и функционировании живых систем разных рангов, их взаимосвязей, устойчивости и динамичности играет важнейшую роль в формировании материалистического мировоззрения, составлении научной картины мира.

Очевидно, что в связи с бурным развитием биологической науки в XXI в. должна произойти трансформация новых знаний в сферу биологического образования. Все новейшие достижения должны быть отражены в программах биологических дисциплин в педагогических вузах, где готовят бакалавров и магистрантов — будущих учителей биологии. Теория и методика обучения биологии, являясь педагогической наукой должна разработать методологию и методику реализации нового междисциплинарного потока биологических знаний в системе непрерывного биологического образования. Биология как учебный предмет является производным от науки, отражением научного знания. Содержание этого учебного предмета тесно связано с развитием биологической науки и должно быть ориентировано на ее изучение. Школьный курс отбирает из науки основополагающий материал, систематизирует и методически объединяет его в целостную систему учебного содержания, адаптирует применительно к возрастным и психологическим особенностям учащихся.

Биологическое образование — важный компонент системы общего образования. Его нельзя рассматривать вне системы общего образования, вне самых различных сфер деятельности человека, вне целого ряда факторов, предпосылок, которые определяют его развитие. К числу наиболее важных факторов следует отнести: современные социальноэкономические условия и интеграция России в мировое образовательное и пространство; возрастание роли образования как важнейшего фактора обеспечения конкурентоспособности страны, повышения качества образования, его соответствия потребностям личности, общества, государства; использование наряду с традиционными информационными технологиями сетевого пространства как второй виртуальной реальности, возрастание роли дистанционного обучения. При этом важно оценить не только достоинства такого перехода, в частности, широкий доступ каждого человека к самой современной информации, но и связанные с ним негативные тенденции: отождествление знаний с информацией; отсутствие общения, диалога при работе с компьютером; появление компьютерной зависимости у учащихся, в частности, интернет-зависимости, характеризующейся стремлением школьников поколения Z к уходу от реальности, так как виртуальный мир создает некоторую иллюзию свободы и независимости от окружающих, от их мнений и действий.

Биологическое образование получило дальнейшее развитие в свете основных изменений в современном обществе. Развитие биологической компетентности человека должно быть поставлено на одно из первых мест в системе личностных представлений и убеждений. Это является одним из приоритетов современной школы.

Одна из наиболее актуальных проблем школьного образования — необходимость интеграции знаний — по-прежнему остается нерешенной. Вместе с тем в биологических науках все знание пронизано идеями уровневой организации живого, универсального эволюционизма, коэволюции природы и общества. Налицо явная предпосылка для интеграции биологических знаний с другими естественно-научными, социальными и гуманитарными знаниями, слагающими обобщенную их форму — научную картину мира. Она в условиях информационного бума позволяет учителю, а с его помощью и учащимся, не только ориентироваться в разнообразной информации, но и рационально ею управлять.

Использование научной картины мира для интеграции образования связано с изучением учащимися на уроках биологии, физики, химии и физической географии общих законов природы. Для учащихся содержание научной картины мира при этом включает законы сохранения (энергии, массы, электрического заряда и др.); законы, определяющие самопроизвольное течение естественных процессов к наиболее вероятному, равновесному состоянию (второй закон термодинамики, закон необратимости эволюции, законы наследственности, законы существования экосистем и др.); законы периодичности, повторяемости явлений в природе (периодический закон, закон биогенной миграции атомов, закон чередования направлений эволюции, биогенетический закон и др.).

В настоящее время отмечается тенденция гуманизации и гуманитаризации биологического образования. Включение человеческого фактора в число установок познания — это новая методологическая константа. Гуманитаризация содержания естественно-научного образования предполагает интеграцию знаний различных циклов учебных дисциплин вокруг проблем взаимодействия человека и природы. В конечном счете, это проявляется в изменении соотношения между специальными и общекультурными знаниями (в пользу последних) всех школьных дисциплин. Интеграция выступает как основной принцип гуманитаризации содержания естественно-научного образования.

• [1] Суматохин, С. В. Нанобиотехнологии в обновленном содержании биологическогообразования / С. В. Суматохин // Биология в школе. 2014. № 9. С. 9—17.