Біоінформатична підготовка майбутніх учителів біології: від аудиторного навчання до дослідницької та проєктної діяльності

Анотація

Метою дослідження є розроблення та теоретичне обґрунтування концептуальної моделі біоінформатичної підготовки майбутніх учителів біології, яка інтегрує аудиторне навчання, обчислювальний аналіз біологічних даних, самостійну дослідницьку діяльність, проєктування дослідницьких робіт і перенесення набутих компетентностей у керівництво учнівськими дослідженнями та проєктною діяльністю. Дослідження має теоретико-концептуальний характер і ґрунтується на компетентнісному, дослідницько-орієнтованому, науково-дослідницькому та системному підходах. Методи дослідження охоплювали структурований пошук і цілеспрямований добір релевантних публікацій, концептуальний, порівняльний і структурно-функціональний аналіз, класифікацію та систематизацію освітніх практик і концептуальне моделювання. Джерельну базу становили наукові публікації та міжнародні програмні документи, присвячені біоінформатичним компетентностям, обчислювальному мисленню в природничій освіті, дослідницько-орієнтованому навчанню біоінформатики, підготовці вчителів, біоінформатиці в середній освіті, освіті для сталого розвитку та відкритій науці. У дослідженні обґрунтовано професійний континуум біоінформатичної підготовки, що охоплює п'ять взаємопов'язаних функціональних ролей: здобувач освіти в аудиторному навчанні, дослідник під керівництвом із використанням обчислювальних методів, самостійний дослідник, розробник дослідницького проєкту та наставник дослідницької діяльності. Перехід між цими ролями визначається насамперед зростанням дослідницької автономії та відповідальності за формулювання біологічної проблеми, добір даних, прийняття аналітичних рішень, інтерпретацію результатів і проєктування дослідження, а не підвищенням обчислювальної складності. Модель інтегрує чотири взаємопов'язані компоненти професійної підготовки: біологічний, обчислювально-інформаційний, дослідницький і педагогічний. Експериментальні та обчислювальні підходи розглядаються як взаємодоповнювальні складові біологічного дослідження, а мови програмування, біологічні бази даних та аналітичні середовища добираються відповідно до біологічного питання, характеристик даних, освітніх цілей і рівня підготовки здобувачів освіти. Перехід від самостійного дослідника до розробника дослідницького проєкту та наставника дослідницької діяльності становить якісну зміну професійного розвитку: особиста дослідницька автономія стає ресурсом для підтримки дослідницької автономії іншого здобувача освіти. Наукова новизна дослідження полягає в концептуалізації біоінформатичної підготовки як безперервної професійної траєкторії, що поєднує аудиторне навчання, кероване дослідження із застосуванням обчислювальних методів, самостійне біологічне дослідження, проєктування дослідницьких робіт і наставництво в учнівській дослідницькій діяльності. У запропонованій моделі головною віссю професійного розвитку визначено дослідницьку автономію та відповідальність за прийняття рішень, а не обчислювальну складність; конкретизовано перехід від набуття власної дослідницької автономії до створення умов для дослідницької автономії учнів. Практичне значення одержаних результатів полягає в можливості застосування запропонованої моделі для проєктування біоінформатичної підготовки майбутніх учителів біології та організації дослідницької і проєктної діяльності учнів. Модель може слугувати орієнтиром для добору обчислювальних інструментів і біологічних даних відповідно до дослідницьких питань та рівня підготовки здобувачів освіти, забезпечувати поступове передавання відповідальності за дослідження від викладача до здобувача освіти, а також сприяти проєктуванню та наставницькому супроводу здійсненних учнівських дослідницьких проєктів. Запропонований підхід може бути особливо доцільним для підготовки учнівських робіт до дослідницьких конкурсів і роботи з обдарованими або високомотивованими учнями, зокрема в освітніх умовах, де відкриті біологічні дані та обчислювальні ресурси можуть доповнювати обмежену експериментальну інфраструктуру.