Февральская естественнонаучная образовательная программа

Участники программы во время конкурсного отбора выбрали приоритетное для себя профильное направление — физика, химия или биология — и содержания занятий подбиралось с учетом того, какое направление для школьников являлось приоритетным. Первым учебным модулем программы стала «Химия», вторым — «Биология», третьим — «Физика».

Образовательная программа включала в себя теоретические (лекции, семинары) и практические занятия в лабораториях по физике, химии и биологии, лекции и семинары ведущих преподавателей. Состоялись междисциплинарные лекции «Окислительно-восстановительные реакции», «Эксперимент — как физики смотрят на мир» и «Химия на стыке естественных наук», занятия в рамках модуля «Посмотри в телескоп», лекция-диалог «С чего нужно начинать, если хочешь заниматься исследованиями», лекции заместителя директора по науке Никитского Ботанического сада Короткова Олега Игоревича «Редкие растения» и «Наука и искусство — это ветви одного и того же дерева (А. Эйнштейн)», лекция сотрудника Института кристаллографии РАН Марченкова Никиты Владимировича «Большие вызовы и роль меганауки в их преодолении», лекция «Что такое масса и зачем ее измерять» и неформальная встреча с ученым-физиком, профессором, специалистом в области масс-спектрометрии Николаевым Евгением Николаевичем. 

Участники программы побывали на тематических экскурсиях, в том числе в электрическом музее Николы Теслы и механическом музее Леонардо да Винчи, в парке «Южные культуры» и конно-кинологическом центре, а также в лабораториях Научного парка.

Школьники знакомились с экспериментальными навыками и методами в области физики, химии и биологии, решали практико-ориентированные задачи (проекты). Проекты являлись логическим продолжением практикума и имели целью продемонстрировать учащимся возможность применения приобретенных знаний и навыков на практике. Проекты включали различные аспекты естественных наук, в том числе получение современных керамических материалов и изучение их свойств.

Материалы программы

Неделя химии

Тематика теоретических и практических занятий в лабораториях затрагивала различные аспекты области химии: неорганическая химия, аналитическая химия, органическая химия, физическая химия, биохимия.

Общие принципы химической стехиометрии. Расчетные задачи
Физическая химия. Растворы и гидраты
Практикум по неорганической и аналитической химии

Проводились консультации о проектных работах: преподаватели давали советы и рекомендации по их планированию и организации, выявляли и демонстрировали роль химии в междисциплинарных исследованиях.

Практические работы были направлены на отработку экспериментальных навыков школьников в области неорганического синтеза и анализа. Темы проектов включали различные аспекты биохимии и неорганического материаловедения:

− Сравнительный анализ путей стабилизации биокатализаторов
− Определение параметров, влияющих на эффективность очистки белка
− Имунноферментный анализ лекарственных препаратов в модельных системах
− Модификация как способ повышения трансмембранной проницаемости молекул
− Разработка составов и методов синтеза кристаллических глазурей
− Оптимизация методов нанесения кристаллических глазурей на изделия, подбор режимов обжига

Завершила неделю химии контрольная работа.

Неделя биологии

Теоретические лекции послужили основой для понимания результатов и оценивания данных, полученных в эксперименте, создали базу для усвоения и правильной интерпретации практических занятий, позволили понять, в чем заключается научно-исследовательская работа, и заложить основы научного стиля мышления. 

Для ведения научно-исследовательской деятельности необходимо уметь анализировать массивы данных, полученных в ходе реальных экспериментов, и определять достоверность полученных данных. Для этого в программу был включен блок статистики.

Поскольку проведение исследований в области биологии невозможно без проведения экспериментальной работы, наибольшее внимание было уделено практическим занятиям. Каждый практикум был подкреплен теоретическим материалом по предстоящей задаче.

Краткие основы статистического анализа. Лекция, тест
Основы зондовой микроскопии:
          − Лазерная интерференционная микроскопия. Лекция, тест
          − Оптическая микроскопия
Основы биологической спектроскопии и фотобиологии:
          − Спектроскопия комбинационного рассеяния биологических образцов. Лекция, тест
          − Спектроскопия поглощения и флуоресцентная спектроскопия;
          − Экологическая биофизика
          − Экспериментальная работа по проведению измерений с помощью спектрометра: получение спектров поглощения тканей листа, гемоглобина и др., работа со спектрофлуориметром, получение спектров флуоресценции от биологических веществ, включая оценку фотосинтетических мембранных систем по флуоресценции хлорофилла, а также регистрацию флуоресценции самого хлорофилла в качестве маркера состояния растения или окружающей среды, применение спектрометра комбинационного рассеяния, получение спектров комбинационного рассеяния от различных биологических веществ
Синтетическая биология:
          − Лекция
          − Экспериментальная работа с базами данных стандартных генетических элементов — «биологическим конструкторами», программами автоматизации биологического проектирования (bio-design automation), создание логических переключателей на основе генетических элементов, манипуляции с молекулами ДНК для составления генетических программ

Неделя физики

Были проведены 7 модулей по различным темам курса физики. На занятиях в рамках каждого модуля участники выполняли лабораторные работы, включающие сбор экспериментальных данных, численные расчеты, решение модельных задач, анализ данных и обсуждение полученных результатов. 

Оптический пинцет. Техника и методы
Модуль посвящен изучению явления оптического захвата микрочастиц и определению основных характеристик оптической ловушки. Участники определяли зависимость жесткости оптической ловушки от мощности лазерного излучения. 

Интерференция электромагнитных волн в тонких пленках
Модуль посвящен методам измерения удельной проводимости и концентрации носителей заряда в металлах. Участники решали задачи на закон Ома, знакомились с эффектом Холла и учились получать величину концентрации носителей, пользуясь этим эффектом. Объектами исследований были традиционные металлы, а также графен, сетки из углеродных нанотрубок. 

Вынужденные колебания пьезоэлектрических резонаторов
Модуль посвящен исследованию резонанса пьезоэлектрических пластин в средах с различными параметрами (вязкость, химический состав, температура, мелкодисперсные частицы и т.п.). Участники получали АЧХ резонатора, помещенного в раствор, и по параметрам резонансной кривой определяли вязкость среды, исследовали распространение коротких импульсов и вычисляли скорость звука в среде. 

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

Количественные измерения в сложных системах
Модуль посвящен экспериментальной работе по определению влияния различных комплексных факторов (свет различных длин волн, температура, интенсивность света) на интегральную активность биологических систем на примере фотосинтеза у зеленых растений. Проводилась серия экспериментов методом всплывающих дисков-высечек из листьев в растворе бикарбоната натрия с добавкой ПАВ.

Физика газового разряда
Модуль посвящен исследованию основных характеристик тлеющего разряда: пробойного напряжения и ВАХ в зависимости от давления и расстояния между электродами.

Колебания в механических системах
Модуль посвящен вопросам распространения волн в средах и явлению акустического и оптического резонанса. При изучении колебаний струны участники познакомились с явлением резонанса в струне. Явление резонанса было также проиллюстрировано на примере спектра отражения от тонких пленок оксила кремния и фоторезиста. Спектры снимались в видимом диапазоне, толщина пленок варьировалась от 300 до 700 нм. 

Видеолекции

Тихонов Артём Витальевич «Кислотность среды. Лекция 1»: Рассмотрены основы теории кислотности Бренстеда-Лоури и алгоритм решения задач на нахождение рН водных растворов. Решены задачи на нахождение рН растворов сильных кислот и оснований по общему алгоритму, оценены варианты упрощения решений данных задач.

Тихонов Артём Витальевич «Кислотность среды. Лекция 2»: Рассмотрены общие подходы к решению задач на нахождение рН водных растворов. Для растворов каждого типа веществ (слабые кислоты/основания, амфолиты, буферные растворы) были выведены и изучены упрощения алгоритмов решения в их области применимости.

Результаты второго отборочного тура
Результаты дистанционного тестирования
Список приглашенных к участию во втором туре

К участию в конкурсном отборе приглашаются учащиеся 9-х и 10-х классов образовательных организаций, реализующих программы общего и дополнительного образования, из всех регионов России.

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

Дистанционное тестирование будет проведено 30 ноября 2019 года. В ходе дистанционного тестирования каждому школьнику будут предложены задания по химии, биологии и физике.

Регламент проведения тестирования будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 25 ноября 2019 года. При подведении итогов учитываются результаты по всем трем предметам.

Видеоролик и описание идеи проекта необходимо загрузить не позднее 15 декабря 2019 года. 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 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.

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 или 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.

Примеры видеороликов

Лилия Журавлева, Москва «Сравнительная эффективность биодеструкторов углеводородов по совокупности факторов оздоровления экосистем»

Екатерина Слезко, Тюменская область «Получение пигментов из органического сырья – фотосинтезирующих растений Clerodendrum и корнеплода свеклы»

Виктория Бухарина, Орловская область «Использование микроорганизмов для разложения пластиковых отходов»

При отборе учитывается участие школьников в проектной и исследовательской деятельности. Необходимо представить краткое описание идеи проекта или выполненного одного исследования (не более 1 страницы текста). При оценке проектной (исследовательской) работы оценивается оригинальность и идея проекта, вклад школьника в его выполнение.

 Список школьников, приглашенных для участия в образовательной программе, будет опубликован на официальном сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 23 декабря 2019 года.

Ограничения на повторное участие в образовательных программах. В соответствии с п.11 Общих критериев допускается участие школьников с июля 2019 года по июнь 2020 года не более, чем в двух образовательных программах по направлению «Наука», не идущих подряд.
Дополнительно к опубликованным в общих критериях правилам, одновременное участие в данной программе и в следующих программах невозможно за исключением специального решения Экспертного совета Фонда:

Августовская химическая программа 2019
Сентябрьская биологическая программа 2019

Информационный плакат для доски объявлений

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 2020 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. Для предоставления более широких возможностей в образовательной программе участвует не более 30 школьников из одного региона.

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, 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.

2. Цели и задачи образовательной программы

2.1. Образовательная программа ориентирована на знакомство с экспериментальными навыками и методами в области физики, химии и биологии, а также решение 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 школьников межпредметных связей 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 навыков работы учащихся 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 9-х и 10-х классов образовательных организаций, реализующих программы общего и дополнительного образования, из всех регионов России.

3.3 Для участия в конкурсном отборе необходимо пройти регистрацию на сайте Образовательного центра «Сириус». Регистрация будет открыта с 7 по 28 ноября 2019 года.

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

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

3.5. Дистанционное тестирование будет проведено 30 ноября 2019 года. В ходе дистанционного 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 25 ноября 2019 года. При подведении итогов учитываются результаты по всем трем предметам.

3.6. Видеоролик и описание идеи проекта необходимо загрузить не позднее 15 декабря 2019 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 или 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

3.8. При отборе учитывается участие школьников в проектной и исследовательской деятельности. Необходимо представить краткое описание идеи проекта или выполненного одного исследования (не более 1 страницы текста). При оценке проектной (исследовательской) работы оценивается оригинальность и идея проекта, вклад школьника в его выполнение.

3.9. По итогам трех конкурсных испытаний в каждом из направлений (биология, физика, химия) формируется единый ранжированный список участников отбора. Учащиеся приглашаются на образовательную программу в соответствии с общим рейтингом по направлению.

3.10. Список школьников, приглашенных для участия в образовательной программе, будет опубликован на официальном сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 23 декабря 2019 года.

3.11. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, будут заменены на следующих за ними по рейтингу школьников.

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

3.13. Ограничения на повторное участие в образовательных программах. В соответствии с п.11 Общих критериев допускается участие школьников с июля 2019 года по июнь 2020 года не более, чем в двух образовательных программах по направлению «Наука», не идущих подряд.
Дополнительно к опубликованным в общих критериях правилам, одновременное участие в данной программе и в следующих программах невозможно за исключением специального решения Экспертного совета Фонда:

Августовская химическая программа 2019
Сентябрьская биологическая программа 2019

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 (физика для химиков, физика для биологов, химия для физиков, химия для биологов, биология для физиков, биология для химиков). 

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, в том числе получение современных керамических материалов и изучение их свойств. На программе будут проведены консультации по реализуемым школьниками проектам.

5. Финансирование образовательной программы

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