Естественнонаучная образовательная программа (февраль)

Образовательная программа включает в себя теоретические (лекции, семинары) и практические занятия в лабораториях по физике, химии и биологии, лекции и семинары ведущих преподавателей. 

Материалы программы

Химия

Школьники были разбиты на две группы в соответствии с тематикой проектов. 

Наука-5

В эту команду были отобраны учащиеся, проектные работы которых были связаны с биологией и биохимией. На теоретических занятиях акцент делался именно на химические основы биологических процессов.

Типичные и нетипичные нуклеиновые кислоты

В практикуме проводились эксперименты по биохимии: получение конъюгата пероксидазы с антителами к тропониновому комплексу, обнаружение тропонинового комплекса ITC методом иммуноферментного анализа.

Наука-6

В эту команду были отобраны учащиеся, проектные работы которых были связаны с химией материалов, аналитической химией, синтезом. На теоретических занятиях акцент делался на изучение основ физической и аналитической химии. В практикуме школьники осваивали методы качественного и количественного химического анализа (тонкослойная хроматография, титрование, качественные реакции на ионы и органические вещества).

Неделя химии завершилась написанием итоговой олимпиады.

Видеолекции

Гладилин Александр Кириллович «Введение в биохимию. Часть 1»: Рассмотрен один из главных типов биологически важных молекул — белки. Основное внимание уделено строительным блокам белков — аминокислотам, включая состояние ионизации ионогенных групп, стереохимию и свойства боковых заместителей, и процессу образования пептидной связи. 

Гладилин Александр Кириллович «Введение в биохимию. Часть 2»: В лекции рассмотрены уровни структурной организации белков, начиная со вторичной, и невалентные взаимодействия, благодаря которым они реализуются.

Биология

Неделя биологии включала в себя теоретические и практические занятия по биологии и основам генетики, тренировочные туры олимпиады по биологии, лекции и семинары ведущих ученых и преподавателей, тематические экскурсии: «Страницы Красной книги. Западный Кавказ», в парк «Южные культуры», орнитологический парк, по аквариуму на Мацесте и на Мацестинскую чайную фабрику.

Основной упор делался на формировании у школьников целостного понимания биологических процессов на молекулярном и организменном уровне. 

На лекциях был проведен обзор теоретических материалов для понимания результатов экспериментальных данных, что создает базу для усвоения и правильной интерпретации полученных практических занятий, а также позволяет понять в чем заключается научно-исследовательская работа и заложить основы научного подхода к решению задач. Прошли семинарские занятия, дискуссии в группах и обсуждения с преподавателями. 

Наибольшее внимание в программе уделено практическим занятиям, поскольку проведение исследований в области биологии невозможно без проведения экспериментальной работы. Практические занятия сочетали в себе как объяснение материала и обсуждение его в группе, так и использование интерактивных средств (презентации или отдельные иллюстрации, видеолекции и аудиоматериалы, лабораторное оборудование и реактивы). Практикумы вырабатывают навыки работы в лаборатории, а также прививают исследовательское мышление.

В процессе реализации модуля «Биология» школьники провели следующие исследования и поставили следующие эксперименты:

Биохимия с основами иммунологии

Было проведено исследование эволюции белков тропонинового комплекса. Школьники выделяли белки тропонинового комплекса и изучали их сродство к моноклональным антителам на различные эпитопы. Функциональные эпитопы были предсказаны на основании биоинформатического анализа аминокислотной последовательности белков. В ходе выполнения задачи учащимися были применены такие экспериментальные приемы, как SDS-PAGE-электрофорез и Вестерн-блот. Также было проведено множественное выравнивание аминокислотных последовательностей и построено филогенетическое древо сердечных тропонинов.

Вводная лекция
Методическое руководство

Молекулярная биология с основами генетической инженерии

Участники путем рестрикции-лигирования клонировали генетический конструкт, содержащий ген флуоресцентного белка, и проводили трансформацию компетентных клеток с последующим посевом колоний.

Вводная лекция
Методическое руководство

Физиология и анатомия человека и животных

Учащиеся изучили принципы устройства и эволюции сердечно-сосудистой системы позвоночных животных, исследовали электрическую активность сердца человека и лягушки, научились интерпретировать информацию, содержащуюся в кардиограмме.

Вводная лекция
Образец отчета

Биология животных

Было изучено анатомическое строение костистых рыб на примере радужной форели (Oncorhynchus mykiss). После этого было проведено паразитологическое исследование — были выделены различные паразиты из жабр и внутренних органов рыбы. Отдельное внимание уделялось жизненным циклам паразитов.

Вводная лекция

Биология растений

Школьники познакомились с разнообразием взаимодействий между растениями и животными. Были исследованы структуры, развивающиеся у растений для защиты от фитофагов, а также для обеспечения взаимодействия с опылителями и животными, распространяющими плоды и семена. Отдельное внимание было посвящено механизмам формирования семян и плодов.

Завершилась программа написанием итогового тестирования.

Физика

1. Оптический пинцет: техника и методы

Модуль посвящен изучению явления оптического захвата микрочастиц и определению основных характеристик оптической ловушки. В ходе выполнения работы будет определена зависимость жесткости оптической ловушки от мощности лазерного излучения.

2. Автоматизация процесса измерения в экспериментальных установках

Модуль посвящен изучению основ планирования физического эксперимента, подбора экспериментального оборудования и проектирования экспериментальных установок. Предполагается, что в рамках занятий модуля учащиеся на примере экспериментальных установок, предназначенных для исследования особенностей движения объектов в магнитном поле познакомятся с основными элементами экспериментальных установок (датчики, элементы арматуры, источники питания и пр.) и способами управления или и согласования различных частей установок друг с другом.

3. Вынужденные колебания пьезоэлектрических резонаторов

Модуль посвящен исследованию резонанса пьезоэлектрических пластин в средах с различными параметрами (вязкость, можно химический состав, температура, мелкодисперсные частицы и т.п.). Необходимо получить АЧХ резонатора помещенного в раствор. И по параметрам резонансной кривой определить вязкость среды. Работа допускает переконфигурирование в исследование распространения коротких импульсов в среде и вычисление скорости звука в среде.

4. Светорассеяние в растворах наночастиц

Модуль посвящен исследованию размеров наночастиц и кинетике их электролитной коагуляции по светорассеянию и интенсивности броуновского движения, лежащих в основе метода динамического светорассеяния, DLS. В качестве объекта будут получены наночастицы золота различного размера. Исследование будет проведено с помощью эффекта Тиндаля на оптическом ультрамикроскопе при использовании лазеров, работающих на различных длинах волн. Результаты экспериментов будут сопоставлены с измерениями на анализаторе размеров наночастиц Photocor. 12

5. Количественные измерения в сложных системах

Модуль посвящён экспериментальной работе учащихся по определению влияния различных комплексных факторов (свет различных длин волн, температура, интенсивность света) на интегральную активность биологических систем на примере фотосинтеза у зелёных растений. В рамках занятия проводится серия экспериментов методом всплывающих дисков-высечек из листьев в растворе бикарбоната натрия с добавкой ПАВ.

6. Основы физики газового разряда

Модуль посвящён изучению явлений и подходов исследования процессов в сложных системах, на примере газового разряда. В рамках занятий модуля обучающиеся изучают подходы описания физических процессов с применением знаний о физических законах из разных областей физики – механики, молекулярной и химической физики, электростатики и электродинамики. Помимо этого, учащиеся знакомятся с устройством сложной экспериментальной установки, в которой присутствует элементы газовой техники, вакуумной техники, электрические измерительные устройства и источники питания. В рамках занятий модуля учащиеся решают практическую задачу – исследование ВАХ тлеющего разряда и построения кривой Пашена.

7. Интерференционные методы измерения размеров

Модуль посвящен вопросам распространения волн в различных средах и явлениям акустического и оптического резонанса. В рамках теоретической части модуля изучаются основы процессов распространения волн в различных средах – от механических волн до электромагнитных, обсуждаются общность законов и явлений в разных видах волновых процессов и их различия. На практике учащиеся знакомятся с явлением резонанса на примере механических волн в упругом объекте (струне или стержне). Затем явление резонанса будет проиллюстрировано на примере спектра отражения от тонких пленок оксила кремния и фоторезиста. Спектры будут исследуются в видимом диапазоне; толщина пленок варьируется от 300 до 700 нм.

На каждом занятии в рамках модуля «Физика» учащимися в составе группы выполнены лабораторные работы, включающие сбор экспериментальных данных, численные расчеты, решение модельных задач, анализ данных и обсуждение полученных результатов в группе. Лекционная и лабораторная части каждого модуля включали мероприятия по снижению вероятности травмирования обучающихся: инструктажи по ТБ, инструктажи по использованию оборудования, постоянное внимание со стороны педагогов и т.п.

Видеолекции

Николаев Евгений Николаевич «Что такое масса и зачем ее измерять»: В лекции речь идет о том, что такое масс-спектрометр и как и зачем ученые «взвешивают» молекулы.

Список участников собеседований

Рейтинг по итогам двух отборочных туров
Список участников второго отборочного тура
Результаты дистанционного тестирования

К участию в конкурсном отборе приглашаются учащиеся 10-х классов образовательных организаций, реализующих программы общего и дополнительного образования, из всех регионов России.

К участию в образовательной программе могут быть допущены учащиеся 9-х классов, прошедшие отбор по программе 10 класса.

Конкурсный отбор школьников включает следующие испытания:
– дистанционное тестирование;
– оценка видеоролика, демонстрирующего навыки экспериментальной работы конкурсанта в междисциплинарной области (химия, физика и биология) вместе с идеей проекта участника, с которым связан проводимый эксперимент;
– собеседование.

Дистанционное тестирование будет проведено 30 октября 2021 года. В ходе тестирования каждому школьнику будут предложены задания по химии, биологии и физике. 

При подведении итогов учитываются результаты по всем трем предметам. Список участников, приглашенных к следующему отборочному этапу, будет опубликован не позднее 3 ноября.

Видеоролик и описание идеи проекта необходимо загрузить не позднее 21 ноября. Экспертная комиссия рассматривает и оценивает работы школьников, успешно прошедших дистанционное тестирование (не более трехсот).

Видеоролик должен проиллюстрировать экспериментальную работу автора в междисциплинарной области (химии, физики, биологии – минимум 2 предмета). Все эксперименты проводит автор.

Каждый школьник прикрепляет к заявке ссылку на видеоролик, размещенный на канале YouTube.
Критерии оценки и требования к оформлению видеоролика

При отборе дополнительно учитывается краткое описание идеи проекта или выполненного одного исследования (не более 2 страниц текста), а также планов его дальнейшего развития. При оценке проектной (исследовательской) работы оценивается оригинальность, актуальность и идея проекта, поставленные задачи, вклад школьника в его выполнение.

По итогам оценки видеоролика, описания проекта и результатов тестирования формируется список участников, прошедших на индивидуальное собеседование. Список участников собеседований будет опубликован не позднее 7 декабря 2021 года.  Собеседования будут проведены в срок с 8 по 21 декабря.

По итогам оценки видеоролика, описания проекта и собеседования в каждом из направлений (биология, физика, химия) формируется ранжированный список участников отбора. 

Список школьников, приглашенных для участия в образовательной программе, будет опубликован на официальном сайте не позднее 23 декабря. 

К участию в образовательной программе не допускаются участники следующих программ:
Февральская естественнонаучная программа 2021 года
Химическая образовательная программа 2021 года
Сентябрьская биологическая программа 2021 года

Положение о Февральской естественнонаучной образовательной программе
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения
1.1. Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения Февральской естественнонаучной образовательной программы Образовательного центра «Сириус» (далее – образовательная программа), ее методическое и финансовое обеспечение.

1.2. Образовательная программа проводится в Образовательном центре «Сириус» (Образовательный Фонд «Талант и Успех») с 1 по 24 февраля 2022 года.

1.3. Для участия в образовательной программе приглашаются учащиеся 10-х классов из образовательных организаций всех субъектов Российской Федерации, успешно прошедшие конкурсный отбор.
К участию в образовательной программе могут быть допущены учащиеся 9-х классов, прошедшие отбор по программе 10 класса.

1.4. Общее количество участников образовательной программы: до 150 человек. Из них до 50 человек по профильному направлению «Химия»; до 50 человек по профильному направлению «Биология», до 50 человек по профильному направлению «Физика»

Координационный совет может своим решением перераспределить квоты по предметам.

1.5. В образовательной программе могут принять участие не более 30 школьников от одного субъекта Российской Федерации.

1.6. К участию в образовательной программе допускаются только граждане Российской Федерации.

1.7. Персональный состав участников образовательной программы утверждается Экспертным советом Образовательного Фонда «Талант и успех» по направлению «Наука».

1.8. Научно-методическое и кадровое сопровождение осуществляют химический и биологический факультеты МГУ имени М.В. Ломоносова, Федеральный Центр Мозга и Нейротехнологий, Институт биоорганической химии РАН, Московский физико-технический институт и Центр Педагогического мастерства г. Москвы.

1.9. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания обучающихся в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Экспертным советом Фонда.

1.10. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения решением Координационного совета участник образовательной программы может быть отчислен с образовательной программы.

1.10.1. Школьник может быть отчислен с программы в случае если им не усваиваются материалы образовательной программы, независимо от результатов отбора.

1.11. В случае обнаружения недостоверных сведений в заявке на образовательную программу  (в т.ч. класса обучения) участник может быть исключен из конкурсного отбора.

1.12. В течение учебного года (с июля по июнь следующего календарного года) допускается участие школьников не более, чем в двух образовательных программах по направлению «Наука» (по любым профилям, включая проектные образовательные программы), не идущих подряд.

2. Цели и задачи образовательной программы
2.1. Образовательная программа ориентирована на знакомство с теоретическими и экспериментальными подходами и методами в области физики, химии и биологии, а также формирования навыков решения школьниками практико-ориентированных задач (проектов).

Проект является логическим продолжением практикума и имеет целью продемонстрировать учащимся возможность применения приобретенных знаний и навыков на практике.

2.2. Цели образовательной программы:
— развитие у учащихся межпредметных связей в области естественных наук;
— освоение школьниками теоретической базы и принципов решения задач в области естественных наук; 
— развитие экспериментальных навыков в области естественных наук; 
— развитие практико-ориентированного мышления и умения работать в коллективе в процессе выполнения практико-ориентированных задач;
— совершенствование навыков школьников для создания научно-исследовательских и инженерных проектов, подготовка к участию во Всероссийском конкурсе научно-технологических проектов «Большие вызовы».

2.3. Задачи образовательной программы:
— развитие у учащихся навыков работы в области естественных наук и расширение их кругозора;
— развитие умений и навыков экспериментальной работы с объектами живой природы, веществами и материалами;
— развитие умений ставить перед собой задачи и самостоятельно их решать;
— формирование межпредметных связей путем реализации практико-ориентированных задач;
— популяризация науки.

3. Порядок отбора участников образовательной программы
3.1. Отбор участников осуществляется Координационным советом, формируемым руководителем Образовательного Фонда «Талант и успех», на основании требований, изложенных в настоящем Положении, а также общих критериев отбора в Центр «Сириус».

3.2. К участию в конкурсном отборе приглашаются учащиеся 10-х классов образовательных организаций, реализующих программы общего и дополнительного образования, из всех регионов России.

К участию в образовательной программе могут быть допущены учащиеся 9-х классов, прошедшие отбор по программе 10 класса.

3.3 Для участия в конкурсном отборе необходимо пройти регистрацию на сайте Образовательного центра «Сириус». Регистрация будет открыта до 28 октября 2021 года.

При регистрации школьник выбирает приоритетное направление обучения (физика, химия, биология).

3.4. Конкурсный отбор школьников включает следующие испытания: дистанционное тестирование, оценка видеоролика, демонстрирующего навыки экспериментальной работы конкурсанта в междисциплинарной области (химия, физика и биология) вместе с идеей проекта участника, с которым связан проводимый эксперимент и собеседования.

3.5. Дистанционное тестирование будет проведено 30 октября 2021 года. В ходе тестирования каждому школьнику будут предложены задания по химии, биологии и физике. 

3.5.1. Регламент проведения тестирования будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 27 октября. При подведении итогов учитываются результаты по всем трем предметам. Список участников, приглашенных к следующему отборочному этапу, будет опубликован не позднее 3 ноября.

3.6. Видеоролик и описание идеи проекта необходимо загрузить не позднее 21 ноября 2021 года. Экспертная комиссия рассматривает и оценивает работы школьников, успешно прошедших дистанционное тестирование (не более трехсот).

3.7. Видеоролик должен проиллюстрировать экспериментальную работу автора в междисциплинарной области (химии, физики, биологии – минимум 2 предмета). Все эксперименты проводит автор.

Каждый школьник прикрепляет к заявке ссылку на видеоролик, размещенный на канале YouTube.

3.7.1. Критерии оценки видеоролика:
– представление: наличие и содержание названия, комментариев автора;
– наглядность, научность, оригинальность;
– наличие и содержание вывода;
– соблюдение правил техники безопасности.

Не оцениваются сложность эксперимента, а также использование в нем современного научного оборудования.

3.7.2. Требования к оформлению видеоролика:
– видеоролик обязательно имеет название и сопровождается рассказом или комментариями автора, в промежутках между комментариями возможно (но необязательно) использование музыкального сопровождения;
– в конце видеоролика должен быть краткий вывод, произнесенный или зачитанный автором, а также указано место проведения эксперимента и перечислены все люди, принимавшие участие в его подготовке;
– длительность видеоролика не менее 3 минут и не более 10 минут;
– возможно проведение эксперимента в школьной или научной лаборатории, на открытом воздухе или в домашних условиях в присутствии родителей, педагогов/кураторов;
– проведение эксперимента в условиях, угрожающих жизни и здоровью человека, не допускается. В случае нарушения правил техники безопасности по решению Координационного совета программы участник может быть дисквалифицирован.
– видеоролик подается заявителем индивидуально, проведение эксперимента группой школьников не оценивается; в случае необходимости участия в подготовке роликов других школьников, автор ролика может быть только один, другие участники могут выполнять только функции ассистентов

3.7.3. При отборе дополнительно учитывается краткое описание идеи проекта или выполненного одного исследования (не более 2 страниц текста), а также планов его дальнейшего развития. При оценке проектной (исследовательской) работы оценивается оригинальность, актуальность и идея проекта, поставленные задачи, вклад школьника в его выполнение.

3.7.4. По итогам оценки видеоролика, описания проекта и результатов тестирования формируется список участников, прошедших на индивидуальное собеседование. Список участников собеседований будет опубликован не позднее 7 декабря 2021 года.

3.8. По итогам оценки видеоролика, описания проекта и собеседования в каждом из направлений (биология, физика, химия) формируется ранжированный список участников отбора.

3.9. К участию в образовательной программе не допускаются участники следующих программ:
Февральская естественнонаучная программа 2021 года
Химическая образовательная программа 2021 года
Сентябрьская биологическая программа 2021 года

3.10. Список школьников, приглашенных для участия в образовательной программе, будет опубликован на официальном сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 23 декабря 2021 года.

3.11. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, будут заменены на следующих за ними по рейтингу школьников. Внесение изменений в список участников программы происходит до 17 января 2022 года.

4. Аннотация образовательной программы
Все участники образовательной программы одинаковое число времени занимаются всеми тремя предметами, при этом будут учтены их профильные направления: будут подготовлены специальные программы. 

Образовательная программа включает в себя теоретические (лекции, семинары) и практические занятия в лабораториях по физике, химии и биологии, лекции и семинары ведущих преподавателей, по выбору – участие в выполнении проекта. Также предусмотрены спортивные и культурно-досуговые мероприятия, экскурсии по Олимпийскому парку и историческим местам города Сочи.

Помимо этого, в вечернее время школьникам предоставляется возможность посещать образовательные лекции, расширяющие их кругозор. Отдельно следует выделить лекции специально приглашенных ученых и представителей высокотехнологичных промышленных компаний и корпораций.
Экспериментальная работа предполагает ознакомление с экспериментальными навыками и методами в области физики, химии и биологии, а также решение школьниками практико-ориентированных задач (проект).

Проект является логическим продолжением практикума и имеет целью продемонстрировать учащимся возможность применения приобретенных знаний и навыков на практике. Проекты включают различные аспекты естественных наук. На программе будут проведены консультации по реализуемым школьниками проектам.

Участникам, прошедшим конкурсный отбор на программу, рекомендуется подать заявку на Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы».

5. Финансирование образовательной программы
5.1. Оплата проезда, пребывания и питания школьников – участников образовательной программы – осуществляется за счет средств Образовательного Фонда «Талант и успех».