В роли настоящих учёных попробовали себя школьники из США благодаря энтузиазму учителя и технической оснащённости родной школы
В июле этого года высокоцитируемый научный журнал «КемКом» (Chemical Communications), выпускаемый Королевским химическим обществом Великобритании, опубликовал небольшую статью, озаглавленную как «Синтез и свойства молекулярно импринтированных полимерных наночастиц для связывания цитотоксина мозамбийской плюющейся кобры».
И если специалистов заинтересовали в первую очередь многообещаюшие результаты, внимание СМИ привлек состав авторов этой работы – 9 старшеклассников школы «Лагуна Бич Хай Скул» (штат Калифорния, США) и их учитель химии Стивен Сого.
Как отмечали журналисты, «КемКом» известен «придирчивостью» своих экспертов-рецензентов, из-за чего редакция принимает к печати лишь один из трех присланных даже от «настоящих» ученых манускриптов.
«Открытую», в числе прочих, также заинтересовал факт публикации исследования школьников в престижном научном журнале, а потому мы решили поближе взглянуть как на саму статью, так и на обстоятельства, способствующие ее появлению.
Райский уголок
Население курортного, расположенного на берегу океана, калифорнийского городка Лагуна Бич, откуда родом авторы статьи, составляет всего около 23 тысяч человек. В отличие от России, где вместе обучаются, как правило, дети от 7 лет и старше, американская система среднего образования состоит из школ для учащихся младших (1-5), средних (6-8) и старших (9-12) классов.
Таким образом, наши герои, как и все 14-18-летние подростки Лагуны Бич, посещают одну на весь город государственную школу для старшеклассников «Лагуна Бич Хай Скул».
Свет знаний ее 970 ученикам несут 49 педагогов, которым помогает примерно столько обслуживающего и вспомогательного персонала (секретари, бухгалтеры, уборщики и т.д.). Учебники выдаются бесплатно, занятия длятся пять дней в неделю, с 7.30 утра до 2.30 пополудни, а учебный год разбит на два семестра, по 18 недель каждый.
Как и многие школы в США, «Лагуна Бич Хай Скул» имеет свой собственный стадион, бейсбольное поле, теннисные корты, плавательный бассейн, кафетерий (завтрак – $2,90, обед – $3,90).
Помимо спорта и учебы, учеников всячески поощряют участвовать во внеурочной активности, вступив в один из множества при школе существующих клубов по интересам. Школа входит в число лучших страны (358-е место) и штата (№68), и, по-видимому, как и сам город, наслаждается финансовым благополучием.
В то же время, будучи государственным учреждением, «Лагуна Бич Хай Скул» не есть некий элитарный клуб местной «золотой» молодежи. Ее успех скорее наглядное подтверждение того, как адекватное (достаточное) финансирование при разумном управлении ведет к созданию благоприятной городской среды, касается ли это организации дорожного движения, повседневного функционирования школ или поддержания чистоты на улицах.
Пластиковое противоядие
Что до идеи, лежащей в основе статьи старшеклассников из «Лагуны Бич», то она довольно проста. Подростки сперва синтезировали наночастицы акриламидного пластика, причем сделали они это в присутствии цитотоксина (яда) мозамбийской плюющейся кобры.
Последний был нужен как темплат (шаблон) для создания на поверхности микроскопических пластиковых шариков (наночастиц) своего рода парковочных мест для змеиного белка-токсина.
По окончании реакции юные ученые удалили остатки яда, охарактеризовали физико-химические свойства полученных полимерных наночастиц и, наконец, исследовали in vitro (в пробирке), насколько хорошо те связывают цитотоксин кобры в присутствии эритроцитов (красных кровяных телец) свиньи.
Другими словами, тинейджеры из провинциального американского городка пытались выяснить, возможно ли использовать их пластиковые микросферы в качестве антидота (противоядия) от укуса этой смертельной африканской змеи.
Напомним, что на сегодняшний день специальные вакцины, производство которых дорогостоящий и трудоемкий процесс, являются единственной действенной мерой против яда пауков, змей, медуз и пр.
С точки зрения научной новизны ничего особенного в этой идее нет, похожие исследования проводились и раньше. Удивление и восхищение здесь вызывает скорее уровень исполнения, та комбинация технической оснащенности и научной компетентности, не обладая которой школьники и их руководитель вряд ли смогли бы довести этот проект до «публикуемого» состояния.
Пропуск в будущее
Конечно, успехам старшеклассники «Лагуны Бич» обязаны, прежде всего, своему учителю химии Стивену Сого. Выпусник престижного Калифорнийского технологического института, он, по его словам, рано осознал низкую эффективность «книжного» преподавания научных дисциплин.
Как результат, за 22 года учительской карьеры Стивен Сого разработал более 140 лабораторных заданий, цель которых – дать студентам возможность на практике самим разобраться с теми или иными базовыми положениями химии. Начиная с 2007 года ученикам «Лагуны Бич», что выбирают углубленное изучение его предмета, Стивен предложил заниматься по специальной программе, получившей сегодня признание как самих школьников, так и коллег-профессионалов.
В этом году новаторский подход учителя калифорнийской школы отметила особой наградой Национальная ассоциация учителей-естественников.
Авторский курс от Стивена Сого рассчитан на весь учебный год и предполагает, что «продвинутая» химия будет постигаться старшеклассниками в процессе выполнения настоящего исследовательского проекта.
Для этого в течение первого семестра (18 недель) учащиеся знакомятся с основными приемами работы в химической лаборатории (колоночная хроматография, жидкостная экстракция, спектральный анализ и т.д.). У команды из 3-4 человек есть 6 недель, чтобы выполнить определенное тренировочное задание (выделить и очистить кофеин из стандартной банки «Кока-колы», синтезировать и охарактеризовать какой-либо сложный эфир), понять и изучить теорию, стоящую за этими процесссами, и после переключиться на новый проект.
Во втором семестре учащимся предлагается в группе работать уже над настоящей научной проблемой, как правило, «одолженной» у исследовательских лабораторий того или иного университета страны. Последние помогают своим подопечным старшеклассникам как советом, так при необходимости и делом (инструментальный анализ, реагенты, ознакомительные экскурсии и т.п.).
Вместе с тем, просматривая фотографии, а также анализируя объем и характер работ, выполненных подростками в стенах родной школы, нельзя не позавидовать технической оснащенности и обеспеченности их лаборатории, не уступающей учебным практикумам многих профильных университетов.
Дабы оценить эффективность своего курса, Стивен Сого анонимно опросил 124 выпусника этой программы (2007-2011). Как оказалось, порядка 60% из них поступили в университеты на естественно-научные или инженерные специальности, в то время как остальные выбрали путь, никак не связанный с химией или исследовательской работой. Вместе с тем, и те, и другие высоко оценили опыт, знания и навыки, полученные в ходе своего пребывания в роли «настоящих» ученых.
Пушки вместо масла
Согласно обнародованным недавно данным Минобрнауки РФ, пять школ Ставропольского края попали в число лучших 500 страны (№14, 1, 25 – Ставрополь, №2 – Георгиевск и №5 – Пятигорск).
Хотя отбор проводился по довольно формальным признакам (успешность сдачи выпусниками ЕГЭ, плюс количество призеров школьных олимпиад), по уровню подготовки старшеклассники этих учебных заведений не уступают.
А может, даже и превосходят своих сверстников из «Лагуны Бич Хай Скул» (номер 358 в национальном рейтинге школ США).
Даже в обозримом будущем лучшие ставропольские школы, как и любые другие в России, вряд ли смогут обзавестись столь же хорошо оснащенными школьными лабораториями и дать, тем самым, шанс своим учащимся прикоснуться к миру настоящих научных исследований.
Согласно опубликованному Минфином России проекту бюджета на 2014-2016 годы, правительство существенно сокращает в числе прочих (здравоохранение, наука, поддержка села и т.д.) расходы на образование (с 4,3 до 4,1% ВВП), одновременно наращивая ассигнования на национальную оборону (3,4-3,9% ВВП).
Александр ЛЕОНТЬЕВ
