Наукограды нам помогут. Увлечь школьников исследованиями окружающего мира

Как заинтересовать современную молодежь такой сложной и вроде бы непрактичной материей, как фундаментальная наука? Ответ лучше всего искать в Московской области. Ведь именно в этом регионе России больше всего наукоградов. В одном из них, Дмитрове, состоялась конференция «Потенциал наукоградов – школам Подмосковья». Ее организаторы – Министерство образования Московской области, Управление образования администрации Дмитровского района и Международный университет природы, общества и человека «Дубна».

– У Советского Союза был огромный опыт, связанный с созданием вокруг детей особой среды. Они могли смотреть, каким образом профессионалы исследуют окружающий мир. Я сын поколения, которое было тесно связано с созданием оборонной промышленности, – вспоминает Петр Ширков, заведующий кафедрой математики и прикладной информатики дмитровского филиала университета «Дубна». – Многие передовые технологии создавались буквально у нас на глазах. Работало общество «Знание», нас возили в лектории. Через эту среду передавался опыт. Сейчас научные институты резко сократили шефство над школами. Если мы срочно не предпримем специальных мер по сохранению среды, в которой в течение многих лет выращивалось не одно поколение будущих исследователей, то потом восстановить эту среду будет достаточно сложно.

Петр Дмитриевич поблагодарил Министерство образования Московской области за то, что оно держит эту проблему «под пристальным вниманием». Как результат «совершенно неожиданно появился некий грант» на проведение конференции.

Мотивация, вернись!

Вадим Хозиев, доктор психологических наук, профессор Международного университета природы, общества и человека «Дубна», смело озаглавил свое выступление «Проектная форма обучения как светлое будущее человечества». Как выяснилось, он и дальше не собирался снижать градус категоричности:

– Проектная форма обучения – образовательная инновация двадцать первого века. Альтернативы ей нет. Можно делать вид, что ее не существует. Но я подозреваю, что так мы с каждым годом будем и дальше терять позиции. Кому сегодня нужно эффективное среднее образование? Университетам. Потому что работать со студентами стало невозможно: они приходят на первый курс, а с ними приходится повторять программу – по старым нормам – шестого-седьмого класса. Дальше падать некуда.

По мнению Вадима Борисовича, учеников в школе тормозит так называемая система традиционного обучения, введенная еще в XVIII веке. Беда не только в том, что она подавляет инициативу ученика. Само построение учебного материала виною тому, что «первой с поля боя бежит мотивация»:

– Все предметы в школе воспроизводят историю самой науки. Казалось бы, это не так плохо. На самом деле это совершенно ужасно. Посмотрите, история литературы начинается со «Слова о полку Игореве». Что там простого и доступного для шестиклассника? Так и отбивается интерес к великой русской классике.

Как вернуть мотивацию «на поле боя»? Только через проектную форму обучения. Но учитель, который возьмется ее осуществлять, должен быть настоящим подвижником. По словам Хозиева, в этой системе нет места привычным пятеркам, четверкам и прочим отметкам:

– Не этот щелкающий в воздухе бич должен стать источником мотивации детей, а ощущение своего роста, своей динамики, о которой вообще все давно забыли. Динамики, которая достигается решением актуальных задач на каждом уроке. Но если у учителя отнять этот бич, он остается со своей аудиторией лицом к лицу. Он будет отличаться от школьников только одним. Он профессионал, а они нет.

Подвижнику, который возьмется работать по проектной форме обучения, придется преодолеть «выученную беспомощность» своих учеников. Ведь наверняка он придет на смену авторитарному лидеру, который до сих пор вел ребят по принципу «повторяй за мной!».

Наука своими руками

В гимназии №8 наукограда Дубны проектную форму обучения внедряют с самых младших классов. В начальной школе ребята группами занимаются прикладным творчеством: из самодельных игрушечных деревьев и домиков собирают макеты парка или древнерусского города. Их учительницы Галина Попружная и Елена Суслова проработали в школе не один десяток лет. Проектную форму обучения они опробовали совсем недавно: год и пять лет назад соответственно, но уже очень довольны этой формой работы:

– В этом методе все из жизни и все для жизни, – говорила на дмитровской конференции Елена Суслова.

– Дети, которые на других уроках не могут даже слова сказать, охотно отстаивают свою точку зрения! – добавила Галина Попружная.

Вадим Хозиев, послушав доклад дубненских учительниц, тоже не смог удержаться от восхищения:

– Это недаром потраченное время! Не надо думать, что, мол, лучше бы в эти часы математику вложить, – обратился он к аудитории. – Дети в начальной школе совершенно дезориентированы в пространстве. У них феномен Пиаже: они путают понятия «право» – «лево», «вперед» – «назад». А когда есть вот такая возможность что-то делать своими руками, то этот феномен Пиаже преодолевается на три-четыре года раньше.

«Своими руками» творят науку и на физическом факультативе для школьников в Объединенном институте ядерных исследований Дубны.

– У нынешних подростков не просто слабый интерес к науке – у них вообще дефицит любознательности. С этим надо бороться, – заявляет руководитель факультатива, сотрудник ОИЯИ Иван Ломаченков.

Чтобы на первом этапе увлечь старшеклассников физикой, начинают с демонстрации опытов в духе Перельмана. Материал для них зачастую подыскивается среди домашнего мусора. И экономично, и удобно: тем самым школьнику показывается, что физика не замкнута в лаборатории, что она повсюду. Поплавок для демонстрации «Антиархимедово устройство» делается из пластмассового бочонка от «Киндер-сюрприза», маятник Максвелла – из грампластинки… Втянутся ребята в науку – станут сами проводить сложный эксперимент по изучению сонолюминесценции (порождения света звуком). Там «Киндер-сюрпризом» уже не обойтись: для таких взрослых игр нужны будут звуковой генератор, широкополосный аудиоусилитель, колба-резонатор, катушки с переменной индуктивностью, пьезокерамические преобразователи…

Петр Ширков посоветовал Объединенному институту ядерных исследований также оказывать методическую помощь учителям, которые занимаются исследовательской деятельностью в школах. Дмитровский филиал университета «Дубна», где работает Ширков, успешно шефствует подобным образом над Внуковской сельской школой.

– Я призвал бы всех, кто остается в науке и образовании, оказывать такую помощь школьникам, – сказал Петр Дмитриевич.

Физика и жизнь

Еще один хороший метод популяризации фундаментальных знаний – экскурсии по ведущим научным и производственным предприятиям Подмосковья. Доктор физико-математических наук Антон Балдин, заведующий сектором лаборатории высоких энергий ОИЯИ, часто приглашает школьников в лабораторию института – на «передний край» науки. А чтобы ребята окончательно убедились, что ядерная физика – вовсе не бесполезное увлечение оторванных от жизни чудаков, их приглашают побывать на предприятии «Трекпор текнолоджи». Оно занимается практическим применением новых технологий – производит, например, фильтры для плазмофореза (очистки крови). После таких экскурсий начинаются расспросы: а куда надо пойти учиться, чтобы потом прийти сюда работать?

Но получать первые практические знания о современной области науки можно было бы, не выходя из собственной школы. По мнению Георгия Шелкова, начальника отдела встречных пучков лаборатории ядерных проблем ОИЯИ и заведующего кафедрой МФТИ, одна из причин ослабления интереса школьников к фундаментальным знаниям – разрыв между тем, что преподается на уроке, и современными достижениями науки. И разрыв этот с каждым годом расширяется. Сократить его могло бы вовлечение школ в исследования космических лучей.

Космические лучи – потоки частиц, падающие из космоса на Землю, – были экспериментально обнаружены только в 1912 году. До сих пор непонятно, что является их источником. Каким образом космические частицы в этих лучах ускоряются во Вселенной до огромных энергий – в сотни миллионов раз превышающих энергию, до которой физики умеют разгонять элементарные частицы в ускорителях? Максимальная энергия космической частицы на 8 порядков (в сотни миллионов раз!) превышает ожидаемую энергию самого крупного ускорителя частиц, создаваемого сейчас в международном научном центре ЦЕРН в Женеве.

Согласно проекту, о котором говорил Шелков, «ловить» космические лучи в школе будет специальный сцинтилляционный детектор размером метр на метр, сделанный из сцинтиллятора. Сцинтиллятор – это пластик со специальными химическими добавками. При прохождении через него космической частицы пластик будет давать вспышку света, а очень чувствительный прибор – фотоэлектронный умножитель – будет ее фиксировать.

В комплект оборудования также должен входить приемник системы спутникового позиционирования. Он позволит определять точное время прохождения космической частицы через детектор. Все полученные данные будут постоянно накапливаться. Доступ к ним будет осуществляться через интернет с помощью школьного компьютера. Нужна будет и специальная информационная доска, на которой будут размещены плакаты с объяснением деталей проекта, а также прочая сопутствующая научная информация, призванная на конкретных примерах рассказать о последних результатах и нерешенных проблемах современной физики.

– Детектор может стоять в школе где угодно, – объясняет Шелков. – Не надо думать, что обязательно на крыше. Может и в подвале. Или в кабинете директора. Космическим частицам потолок не помеха! Самим школьникам доступ к нему иметь вовсе не нужно, они будут читать данные о динамике падения частиц с экрана компьютера.

По предварительным оценкам, один комплект будет стоить от семидесяти до ста тысяч рублей. «Необходимо целевое финансирование программы, – говорит Шелков. – Как нам кажется, этот проект может претендовать на высокий статус, вплоть до включения в Национальную программу развития образования в России». Технический контроль и обслуживание оборудования, разработку необходимых методических материалов и научное руководство проектом готов взять на себя Объединенный институт ядерных исследований.

– Если даже в школу поставить только один детекторный блок, то уже можно начинать изучать множество разных вещей, имеющих реальное отношение к науке. Вселенная и ее эволюция, элементарные частицы и их взаимодействия… – перечисляет Георгий Александрович. – Ребята научатся использовать компьютер не для того, чтобы просто лазать по интернету, а для того, для чего он в свое время и был создан, – для связи с коллегами и обработки научных данных. Используя полученную информацию, школьники смогут проводить наблюдения природных явлений, устанавливать между ними связь (скажем, между интенсивностью космических лучей и метеорными потоками, погодными изменениями, сменой дня и ночи). Словом, ученики (да и учителя, наверное) впервые увидят, что такое настоящий, современный физический эксперимент.

Если такие комплекты приборов поставить в нескольких соседних школах, то получится первый сегмент «распределенной установки». Он позволит, например, определять направление, с которого на Землю прилетела космическая частица, и многое другое. А если отдельных «школьных» детекторных блоков будет достаточно много (свыше ста), то проект станет по-настоящему научно значимым.

Подобные проекты уже реализуются в США, Канаде, Германии, Нидерландах и некоторых других странах. В Дубне создается (при поддержке коллег из США) экспериментальный образец такого распределенного детектора, состоящего из трех модулей. Этой весной ожидаются первые результаты.