В статье рассматривается влияние содействия университета с учащимися школ на развитие способности к научному мышлению на примере Казахского национального университета.
Ключевые слова: школьники, эксперимент, наноматералы, фуллереновая сажа, биотестирование, кукуруза.
Современное мировое общество нуждается в формировании поколения с научно-исследовательским стилем мышления. Ведь именно данное мышление позволяет обрабатывать большие потоки нужной и ненужной информации, развивать познавательные способности, формировать логические выводы. Исследовательская деятельность «со школьной скамьи» содействует развитию познавательных способностей и самостоятельности учащихся.
В текущем учебном году преподаватели и магистранты КазНУ имени аль-Фараби приняли руководство школьными научными проектами учеников образовательной школы «Престиж» города Алматы по разным направлениям — проблемам экологии, физики, нанотехнологии и биологии.
Казахский национальный университет имени аль-Фараби является одним из ведущих вузов Казахстана. Университет неоднократно удостаивался всеобщего признания и занимал лидирующие позиции в мировых рейтингах. Высокие достижения отражают эффективную модель развития управленческой деятельности, высококвалифицированный уровень преподавания дисциплин, многоотраслевое научно-исследовательское направление, подготовку востребованных кадров.
Данный показатель отражает ключевую роль университета в формировании патриотического и научного мышления у юного поколения.
В Национальной нанотехнологической лаборатории открытого типа КазНУ им. аль-Фараби (ННЛОТ) начиная с 2013 года по настоящее время реализуется ряд научно-прикладных проектов, посвященных общей теме: разработке технологий синтеза углеродных наноструктурированных материалов (УНМ). В ходе выполнения этих проектов были разработаны технологии получения углеродных нанотрубок, технология получения фуллеренов и наноматериалов на основе фуллеренов, технология получения малослойного графена и графеновых материалов. Школьники на протяжении всего времени исследований посещали лаборатории университета и проводили эксперименты.
Изначально, после общего знакомства, школьники совместно с руководителями сформировали цель исследования и выделили задачи, которые необходимо было решить для достижения конечной идеи. На начальном этапе ученикам нужно было научиться рационально работать с различными источниками информации: сайтами сети Интернет, корреспонденцией, статьями в научных журналах, книгами, учебниками, чтобы среди обилия сообщений выделить нужные сведения. Школьники стали изучать, читать соответствующую литературу, посвященную разработкам в области нанотехнологий, методам получения и их практическому применению в мире. Вторым этапом было ознакомление с техникой безопасности в лаборатории, в частности при работе с источниками питания, газовыми баллонами и опасными химическими реактивами. Следующим этапом развития школьников было обучение работе с приборами и оборудованием, химическими реактивами и т. д. Тем самым ученики приобретали навыки лаборантов, развивали моторику и научное мышление.
Рассмотрим единичный случай, к примеру, научную работу учениц 10 класса, которые провели анализ воздействия наноматериалов на рост растений.
В настоящее время весьма актуальным направлением в мире является поиск эффективных методов применения и влияния новых углеродных нанокомпозитов многоцелевого назначения. Однако исследований, относящихся к растениям, не так уж и много. Поэтому целью научной работы являлось выявление характера воздействия углеродных наноматериалов на проростки семя растений.
Исходя из этого, предлагается использовать физический метод получения наноматериалов и биологические методы, в частности, биотестирование. Например, метод биотестирования позволяет наглядно определить воздействие, наносимое различными веществами на живые организмы. В качестве тест-систем возможно использование растений, отличающихся высокой энергией и быстротой прорастания семян, хорошей чувствительностью к различным веществам. Например, это могут быть редис, пшеница, кресс-салат, кукуруза и др.
Для достижения цели был разработан следующий план действий:
- Выбор видов углеродных наноматериалов для исследования;
- Выбор сорта растений для анализа;
- Оценка воздействия углеродных наноматериалов на рост растений методами биотестирования;
- Сравнение результатов экспериментов для определения общих признаков влияния наноматериалов на рост растений.
В качестве объектов исследования была отобрана фуллеренновая сажа, полученная путем сжигания в реакторе графитовых стержней в атмосфере инертного газа — гелия. Для исследования влияния фуллереновой сажи на растения были использованы семена кукурузы.
В данном научном исследовании школьниками были выполнены следующие задачи:
- Для анализа использовали фуллереновую сажу, полученную путем сжигания стрежней графита дуговым способом в реакторе синтеза фуллеренов, функционирующего в лаборатории ННЛОТ. Также использовали измельченный углеродный депозит, образовавшийся на графитовом электроде в процессе синтеза;
- Для исследования влияния фуллереновой сажи на растения были использованы семена кукурузы, являющегося хорошим биоиндикатором. Были подготовлены несколько образцов почв, содержащих фуллереновую сажу. В исследовании мы следили за ростом растений путем внесения семян непосредственно в образцы почв;
- По результатам исследования можно судить о том, что углеродные наноматериалы, в частности, нанотрубки за счет своих свойств стимулируют рост растений. Это объясняет широкий диапазон применения углеродных наноматериалов. Результаты данного эксперимента не подтверждают пока уникальные свойства фуллерена, но и не отражают их токсичные свойства;
- Результаты показали, что использование одного вида растения не дает пока полную объективную картину. Поэтому соискателями планируется дальнейшее развитие данного направления в других вариациях и условиях.
Результаты данного проведенного эксперимента были доложены школьниками на VIII Международном конкурсе научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке», проходившего г. Москве на базе МГУ имени М. В. Ломоносова. Учредителями Конкурса являются Российская Академия Естествознания, редакции школьных научных и литературных журналов «Международный школьный научный вестник», «Старт в науке», «Литературное творчество школьников».
Доклад ученицы НУ «Школа Престиж» г. Алматы на тему «Воздействие наноматериалов на рост растений» Струковой В. А. был выделен как самый лучший, а сама Валерия была признана победителем заключительного очного этапа. За руководство школьной научной работой старший преподаватель КазНУ имени аль-Фараби, кандидат технических наук Исмаилов Данияр Валерьевич был награжден медалью Исаака Ньютона, присваиваемой Европейским научно-промышленным консорциумом.
Таким образом, полученные результаты и научные признания характеризуют только положительные и взаимовыгодные стороны сотрудничества в сфере высшего и школьного образования. А само дополнительное обучение школьников в стенах университета поможет к формированию у них научной мысли, а также при выборе вуза и дальнейшего научно-исследовательского интереса в процессе получения будущей профессии.
Литература:
- https://school-science.ru/8/11/43318
