Формиране на практически умения по биология в условията на неформално образование

Основания за избора на темата на проекта, описание и резултати

• В биологичен аспект

Корозията на металите в екологичен контекст е сериозен и предизвикателен проблем, пред който е изправена индустрията. Тя засяга почти всички отрасли в икономиката – от електрониката до здравеопазването, от енергетиката до инфраструктурата, и причинява прекомерни загуби.

Общите разходи за корозия включват дизайн, строителство или производство, разходи за поддръжка, ремонт и рехабилитация, свързани с корозията, и разходи за амортизация или замяна на конструкции, станали неизползваеми в резултат на корозия (Koch, 2017). Процесът на влошаване се отнася до всички материали – не само метали, но също и пластмаси, стъкло, бетон, дърво, кожа и хартия – чрез физични, химични или биологични реакции (Raja et al., 2016; Shah et al., 2008). Разрушаването на различни видове материали се определя като корозия от Американското общество (ASTM International), т.е. химическа или електрохимична реакция между материал, обикновено метал, и неговата среда, която води до влошаване на материала и неговите свойства (ASTM International, 2002). Hай-нежелана и забележима е корозията на металите, която е определена от ISO (Международната организация по стандартизация) като „физикохимичнo взаимодействие между метала и средата, което води до промени в неговите свойства, водещи до значително увреждане на функцията на метала, околната среда или техническа система, от която те са част“ (ISO, 2015). Същевременно направените анализи показват, че вредните последствия от корозията може да се намалят значително чрез прилагане на подходящи методи за антикорозионна защита (Alipour et al., 2017). Всичко това поставя извън всякакво съмнение обществената значимост на проблема, а от тук и обективиране на необходимостта от обогатяване на уменията на обучаваните в гимназиалния образователен етап по отношение на приложните аспекти на биологичната наука за решаване на икономически значими за обществото проблеми.

Целта на експеримента (като част от проекта) е чрез изследване на инхибиторните свойства на екзополизахаридите (EПЗ), продуцирани от вида Lactobacillus plantarum – K, отглеждани върху модифицирана MRS среда, съдържаща 4% захароза, да се формира група практически умения.

Съдържателно проектът е насочен най-общо към следното:

• Извеждане на причинно-следствени връзки между понятията „биокорозия“, „микроорганизми“, „екзополизахариди“.
• Надграждане на знанията по отношение на процеса корозия като замърсител на околната среда.
• Прилагане на конкретни методи за защита от корозия.
• Изясняване на значението на млечнокиселите бактерии като продуценти на екзополизахаридите и области на приложение.

Поради специфичността на темата на проекта в по-голямата си част експериментът е осъществен в микробиологичната лаборатория на Шуменския университет. С помощта на преподавател учениците участват в изследване на инхибиторните свойства на EПЗ, продуцирани от вида Lactobacillus plantarum – K, отглеждани върху модифицирана MRS среда, съдържаща 4% захароза (фиг. 1).

Получените резултати са представени на графика за растеж на бактериалната популация в условията на периодично култивиране (фиг. 2).

Учениците отчитат степента на защита от корозия и сравняват образци, обработени в разтвори с обезбелтъчена супернатанта и с необезбелтъчена супернатанта (фиг. 3).

В най-общ план, резултатите от съвместната дейност на учениците и преподавателя в хода на експеримента са следните:

• Установена е специфичната растежна скорост на шестте щама, според която те усвояват различните олигозахариди в различна степен (вж. фиг. 1).
• Установени са екзополизахаридите, синтезирани при култивиране на щам В5 на среди с 10 и 15% ГалОЗ, които имат антикорозионен ефект (вж. фиг. 2).
• При култивиране на щам В5 в среда с 4% захароза и 2% малтоза се наблюдава най-висока степен на защита от корозия (вж. фиг. 3).

Център в обогатяването на знанията на учениците в рамките на проекта е свойството на млечнокиселите бактерии да разграждат олигозахаридите и да ги използват като източник на енергия. Нови за учениците понятия са: хранителна среда и видове хранителни среди, култивиране на микроорганизми, обезбелтъчена и необезбелтъчена супернатанта.