Маршрут №6: через участие в национальных и международных мероприятиях для талантливых детей
В марте 2021 года талантливые старшеклассники Санкт-Петербурга и Москвы были заняты поиском «странных» частиц во время международных мастер-классов ALICE. Для этого школьники работали с данными эксперимента по изучению столкновений тяжелых ионов на Большом адронном коллайдере (БАК), проводимого Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН).
Эти мастер-классы в России с 2017 года организует Лаборатория физики сверхвысоких энергий СПбГУ. Каждую весну более 13 000 школьников в 52 странах приезжают в один из 215 близлежащих университетов или исследовательских центров, чтобы поучаствовать в видео-экскурсии на БАК в шахту детектора глубиной 56 м, посмотреть на сеанс из центра контроля эксперимента ALICE и провести самостоятельную работу по поиску «странных» и «мультистранных» частиц на компьютере. Потом с помощью видеомоста ученики должны обменяться полученными результатами со сверстниками из других стран, участвующими в этом же мастер-классе при общей координации ЦЕРН.
«Мастер-классы ALICE – уникальная международная практика по привлечению талантливой молодежи в большую науку и в университеты. Поэтому мы впервые в России организовали такие мастер-классы для старшеклассников. У ребят загораются глаза, когда они прикасаются к науке и имеют возможность поработать с реальными данными, полученными на БАК. Они активно задают вопросы, порой весьма неожиданные и глубокие. Такое сотрудничество дает возможность узнать то, что не входит в школьную программу, почувствовать себя настоящими учеными, расширить кругозор и, может быть, дать старт карьере в физике элементарных частиц» – говорит Григорий Феофилов, заведующий Лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ. Лаборатория с 1992 года участвовала в разработке и создании самой центральной части детектора ALICE – внутренней трековой системы.
Фото: https://home.cern/, Beamline for Schools
Лаборатория, которой руководит Феофилов, уже более 10 лет работает со школами – читает лекции для старшеклассников, участвует в фестивалях науки, организует летнюю исследовательскую практику. Сотрудники лаборатории помогали ученикам петербургского физмат лицея, которые трижды подавали заявку на международный конкурс проектов школьных команд по физическому эксперименту Beamline for Schools. Лицеисты претендуют на выполнение проекта на пучках частиц одного из ускорителей в ЦЕРН. По итогам последней заявки лицей был отмечен в списке 25 лучших проектов из 250 школ-участников со всего мира.
Помимо мероприятий ALICE, Лаборатория проводит для школьников международные мастер-классы по адронной терапии – современному методу использования пучков ускоренных частиц при лечении онкологии. Дети на основе адаптированного профессионального пакета планирования облучения проводят оптимизацию дозовых нагрузок и выполняют сравнительный анализ эффективности применения трех типов ионизирующих излучений.
Сочетание лекционных и лабораторных занятий дает возможность школьникам попробовать силы в разных областях науки: теория, моделирование, программирование, говорит Феофилов. «Учащиеся проводят научные эксперименты на современном оборудовании, предназначенном для фундаментальных научных исследований, таких как сцинтилляционный гамма-спектрометр, детектор из сверхчистого германия (HpGe-detector) и GeLi детектор», – перечисляет ученый. Школьники определяют содержание радиоактивных элементов в различных пробах: почва, грибы, минералы, сгущенное молоко, консервы, бананы. Часть учеников подключается к выполнению задач моделирования процессов столкновений и соответствующих детектирующих систем, разрабатываемых в Лаборатории.
Препятствие: бюрократия
«Мешает бюрократия в организации, – признается Георгий Феофилов. – Проведение мастер-класса ЦЕРНа – международного мероприятия с жестким графиком, включающим телеконференцию, означает высокую ответственность и четкость по всем направлениям: нужно, чтобы университет организовал автобус для доставки школьников, выделил компьютерный класс с соответствующим скоростным каналом связи, обеспечил печать постеров и сертификатов участников. Очень важный момент – это питание учеников в течение 8-часового рабочего дня, которое необходимо организовать по российским нормам».
Маршрут №7: через работу энтузиастами от науки
В Иркутской области одна из самых сильных астрономических школ в стране: активно изучать звездное небо начали в 60-х годах прошлого века, когда на базе старейшей Российской магнитной обсерватории открылся Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн. В регионе сразу несколько крупных обсерваторий: Байкальская астрофизическая, Астрономическая Иркутского государственного университета, радиоастрономическая обсерватория «Бадары», Большой иркутский планетарий.
Экскурсии для школьников туда регулярно устраивает некоммерческая организация «Звездный десант», которая занимается популяризацией астрономии в Иркутской области, говорит ее соучредитель и научный руководитель Сергей Язев. Под эгидой «Звездного десанта» на базе строящегося нового здания иркутской школы №19 создали городской планетарий с горизонтальным куполом, он стал самым большим и современным школьным планетарием в России. Создатели «Звездного десанта» работают с комиссией по созданию концепции преподавания астрономии и вообще плотно сотрудничают со школьниками, стараясь проявлять интерес к астрономии в детях как можно раньше.
«Популяризация знания важна для общества, без энтузиастов не будет будущего», – рассуждает другой активист от науки, Григорий Феофилов из Лаборатории физики сверхвысоких энергий. «Работа со школьниками – наша давняя инициатива, – рассказывает он. – И, хотя перегрузка в Лаборатории полная, мы никогда не отказываемся принять у себя учеников на практику, прочитать лекции, провести мастер-классы. Физика развивает, заставляет думать, дает правильное ощущение картины мира, борется с лженаукой, невежеством. Так, например, школьники понимают, что не нужно бояться радиации».
Фото: из архива Прокопия Наговицина
Палеонтолог Геннадий Боескоров, доктор биологических наук и главный научный сотрудник Института геологии алмаза и благородных металлов Сибирского отделения РАН уже 25 лет работает со школьниками Якутии. «Я преподавал биологию в школе и увидел, что ученики получают крайне однобокие знания, ничего не знают о мамонтах и динозаврах, хотя Якутия – кладовая палеонтологии, – рассказывает он. – Я начал заниматься с любознательными школьниками, поддерживать их задатки исследователей. Ведь у нас не хватает кадров, мало молодых энтузиастов, нет даже кафедры палеонтологии в Северо-Восточном университете».
Уже много лет Боескоров сотрудничает с Малой академией наук, читает школьникам лекции, ездит с ними в палеонтологические экспедиции, помогает определить находки. В одной из экспедиций краеведа Прокопия Ноговицына, который с 1994 года водит школьников в научные походы, дети нашли фрагмент черепа ископаемого снежного барана, а Геннадий Боескоров выяснил, что тот был крупнейшей особью в мире. «Дети очень гордятся своими открытиями», – говорит ученый. С 2013 года на базе Научно-образовательного центра Академии наук Республики Саха проводится конференция «Научная палеонтологическая школа Боескорова» для учащихся 12-18 лет.
Бонус: Сократить разрыв между школой и фундаментальной наукой
Существуют программы по сокращению разрыва между школой и фундаментальной наукой и обучению педагогов, чтобы те становились непосредственными носителями передовых научных тенденций. Один из таких проектов – Научные школы для учителей физики, которые с 2009 года организует Учебно-научный центр Объединенного института ядерных исследований. Программы проводятся на базе крупнейших мировых научных центров – Объединенного института ядерных исследований и Европейского центра ядерных исследований (Женева). Такие школы бесплатны для учителей: чтобы принять участие, нужно пройти конкурсный отбор – кандидаты пишут мотивационное письмо. Педагогам-участникам таких школ позволяют взять с собой одного-двух учеников на весь срок мероприятия. Для школьников организуется отдельная программа, которая отчасти повторяет учительскую. Дети выполняют лабораторные работы, решают олимпиадные задачи, а по итогам выступают с собственными исследовательскими проектами.
Еще один проект «Биологическая спираль» – на этот раз для обучения учителей биологии – сделан педагогом-энтузиастом школы «Интеллектуал» Александром Доброчаевым. Биология последние несколько десятков лет развивается очень быстро, появились новые области – биоинформатика, медицинская генетика, биогеномика, митохондрии, гормоны растений, иммунология. Проект Доброчаева пытается сблизить «школьную» биологию с современной биологической наукой. Для прочтения лекций учителям приглашаются ученые из МГУ, Института молекулярной генетики, Сколтеха, Института Кюри.
Что в итоге?
Взаимодействие с учеными формирует у школьников научное мышление, делает проектно-исследовательскую работу более глубокой и дает возможность получить знания, которых нет в школьной программе. Вузам и НИИ работа с учениками помогает решить проблему будущего кадрового голода: число исследователей ежегодно падает.
Есть несколько инструментов, помогающих сделать связи между школой и наукой устойчивыми:
1/ Организация исследовательских практик в лабораториях вузов и НИИ, где школьники смогут работать на профессиональном оборудовании под руководством ученых. Это сможет стимулировать детей на выбор карьеры в науке, помогает понять, что представляет собой работа современного ученого. Практики позволяют познакомиться с потенциальным местом учебы и конкретными преподавателями, за которым студенты пойдут следующие 5 лет в вузе.
2/ Привлечение ученых для проектно-исследовательской деятельности школьников. Молодые ученые (аспиранты) могут вести уроки и кружки в школах в качестве практики или работая по трудовому договору.
3/ Участие школьников в конференциях и публикация статей для раннего включения в научную работу, формирования хорошего портфолио и льгот при поступлении в ВУЗ.
4/ Приглашение в школьные лектории ученых и популяризаторов науки, которые будут вдохновляющими примерами для учеников и смогут информировать их о последних научных тенденциях.
5/ Организация визитов школьников на научные установки, в обсерватории, исследовательские центры, проведение мастер-классов и дней наук с участием ученых.
6/ Создание научных школ для учителей, где те смогут получать знания с переднего края науки, чтобы затем передавать их ученикам.
