СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО «ШКОЛА – ВУЗ» ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОБУЧАЮЩИМИСЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

Авторcтво: Голованова О.В., ГБОУ лицей № 389 «Центр экологического образования» Кировского района, Лебедева Н.В., ГБОУ школа № 412 Петродворцового района Санкт-Петербурга

      Сотрудничество школы и вуза – это реализация образовательных возможностей вузов, заключающихся не только в расширенной материальной и методической базе, но и широком кругозоре сотрудников – специалистов высокой квалификации, готовых делиться со старшеклассниками знаниями и опытом.
      На протяжении 12 лет наши образовательные учреждения сотрудничают с Санкт-Петербургским государственным технологическим институтом (техническим университетом) – СПбГТИ (ТУ).
Большое значение сотрудничество приобрело, когда в 9-й класс пришли ребята, осваивающие школьные программы по ФГОС ООО, что предполагает обязательность проектной и исследовательской деятельности в средней и старшей школах.
       В основных нормативных документах (ООП ООО и Положении о системе оценивания планируемых результатов) определены критерии оценивания: за выполнение итоговых контрольных работ по всем учебным дисциплинам; за выполнение итоговой комплексной работы на межпредметной основе; за выполнение и защиту индивидуального проекта; за работы, выносимые на государственную итоговую аттестацию (ОГЭ). Именно поэтому каждый выпускник 9-го класса обязан написать и защитить итоговый проект.
       Особая роль в современных условиях уделяется развитию системы поощрения и помощи способным детям, а исследовательская деятельность учащихся помогает не только основному образовательному процессу, но и проявлению таких черт личности как целеустремленность, добросовестность, работоспособность, умение распределять время, а также скорость усвоения материала, развитое пространственное воображение и другие качества, присущие одаренным детям.
       Результаты образования школьников в области информатики и владение навыками использования смартфона вносят вклад в проведение исследования, анализ и оформление результатов, значительно сокращая время на поиск информации, расчеты, заполнения графиков и диаграмм. Это позволяет подготавливать для защиты большое количество школьных проектов. Кроме того, оборудование кафедр вуза предполагает наличие навыков работы с электронными системами.
       В последнее десятилетие изменилась и форма представления ученических исследований на фестивалях и конкурсах, требования к регламенту: выступления должны быть информативными и компактными. Жюри ждет от участников вдумчивого отношения к теме, умения отвечать на вопросы, доброжелательности и контактности.
Современными технологиями могут считаться лишь такие технологии, которые значительно уменьшают энергозатраты в производственных и эксплуатационных процессах и оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Знакомство учеников на практике с современными технологиями проходило на нескольких кафедрах СПбГТИ (ТУ).
       Так на кафедре химической нанотехнолоогии и материалов электронной техники в рамках научного направления «Химия твердого тела и научные основы химической нанотехнологии» школьники в течение ряда лет выполнили работы «Перспективы химии фуллеренов», «Цветовой индикатор влажности и его свойства», «Перспективы использования ванадийсодержащего силикагеля для контроля сроков хранения продукции», «Газовый сенсор для детектирования кислорода, полученный методом молекулярного наслаивания», «Синтез титаноксидных наноструктур для совершенствования протезного материала», «Модифицирование полимеров с целью повышения термоокислительной стойкости», «Фосфорсодержащий сорбент для энергетических целей», «Исследование оптических волокон датчиков технологических процессов», «Цифровая модель и 3D печать медицинских инструментов».
        Каждое из перечисленных исследований имеет серьезные экологические новшества, прежде всего с точки зрения энергозатрат, а также минимального использования реагентов. Так в теме «Перспективы химии фуллеренов» показано не только то, что «фуллерен сделался одним из главных строительных блоков органической химии» (Ф. Дидрих), но и то, что фуллерены являются основой для получения фотоматериалов и материалов для преобразования электрической энергии в световую, преобразователей солнечной энергии, материалов для хранения водорода, а также магнитных нанокомпозитных материалов для записи и хранения информации [1].
        В Санкт-Петербурге городская среда с изобилием транспорта разрушает памятники архитектуры из мрамора и известняка. Астрофлекс – АКФ адгезив для увеличения эксплуатационного ресурса защитных органических и элементоорганических покрытий (подтверждённый срок эксплуатации вместо 2 лет – 9 лет, прогнозируемый – 15 лет). Этот материал с использованием фуллеренов применен при нанесении покрытий на поверхности Исаакиевского собора и Мраморного дворца, а также используется в специальных средствах ежедневного ухода за мраморными лестницами Эрмитажа.
Энергосистемы России преимущественно ориентированы на доступное углеводородное сырье и гидроэнергетику. К сожалению, в связи с огромным запасом природных ресурсов Россия неэкономична в их использовании в отличие от многих стран. Это одна из самых актуальных проблем нашей страны в настоящий момент, поэтому одно из актуальных исследований «Альтернативные виды энергии и нанотехнологии» содержит практическое подтверждение возможных решений проблем недостатка энергии и загрязнения окружающей среды.
        Тема «Применение сканирующей зондовой микроскопии при изучении биологических объектов» представляет результаты наблюдения биологического объекта (кисломолочных бактерий) с помощью АСМ (атомного силового микроскопа) и определение роли наблюдаемого объекта (молочнокислых бактерий) в сохранении витамина С в рассоле квашеной капусты (подтверждена гипотеза об увеличении содержания витамина в капусте с течением времени). В теме «Модифицированные кремнеземы с повышенной сорбционной активностью» оценивается влагоёмкость фосфорсодержащего кремнезёма, как результат - применение его для стабилизации внутренней газовой среды герметичных изделий, глубокой осушки газовых сред и консервации химического оборудования и упаковки произведений искусства. «Перспективы использования ванадийсодержащего силикагеля для контроля сроков хранения продукции» – подтверждение идеи визуального определения свежести мясных продуктов встретила серьезные возражения членов жюри, обосновавших отрицание доводами о токсичности соединений ванадия.
        Значительные результаты получили школьники при проведении исследований в оптической области нанотехнологий: «Исследование оптических волокон датчиков технологических процессов» и «Регулирование характеристик и свойств оптических волокон», кроме того эти работы были высоко оценены на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ имени Д.И. Менделеева обучающихся общеобразовательных организаций (победа на конкурсе). В связи с широким распространением оптоволокна в современных технологиях открываются новые возможности его использования для удалённого контроля различных процессов.
Тема «Создание единой городской системы обмена информацией об использовании отходов производства» была разработана школьниками и представлена не только на конкурсах городского и всероссийского уровня, но и предложена для рассмотрения и внедрения Законодательному Собранию Санкт-Петербурга.
         На кафедре общей химической технологии и катализа были выполнены исследования с существенным экологическим выходом: «Возможность использования переменного электрического тока для деструкции органических комплексов при очистке воды от радиоактивных отходов», «Расчет энергетического баланса электрохимического реактора на примере щавелевой кислоты» и «Влияние переменного тока на процесс разложения оксалат-ионов в реакторе двойного электрического слоя».
         Такие работы позволяют решать проблему, создающуюся при эксплуатации атомных электростанций (АЭС) и других объектов ядерного цикла. Значительное количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и других радиоактивно-загрязненных водных сред. ЖРО образуются в основном в результате дезактивации оборудования, использования моечных и обмывочных вод санпропускников. Эти отходы, как правило, направляются после нейтрализации на выпарку, а образующийся кубовый остаток передается на хранение. Ученические модельные исследования показали, что возможно обезвреживание кубового остатка. Работа «Влияние переменного тока на процесс разложения оксалат-ионов в реакторе двойного электрического слоя» была представлена на заключительном этапе Всероссийского конкурса Сименс в апреле 2017 года.
На кафедре инженерной радиоэкологии и радиохимической технологии были проведены исследования «Способ удаления примесей железа из воды с использованием ультрафиолета и ультразвука», «Обеззараживание воды с помощью ультразвуковой и ультрафиолетовой обработки».
         Некоторые работы получили высокие оценки на городском конкурсе «Поддержка научного и инженерного творчества учеников старших классов Санкт-Петербурга», организованном Комитетом по науке и высшей школе и Лицейских чтениях (лицея № 554 Выборгского района Санкт-Петербурга), Всероссийских конкурсах: Всероссийской научно-практической конференции школьников по химии, и Международной олимпиаде-конкурсе научных работ учащихся 5-11 классов школ, гимназий, лицеев и колледжей «Химия: наука и искусство» имени профессора Владимира Яковлевича Курбатова.
Главный итог учебно-исследовательской работы с учащимися школ – повышение осведомлённости о достижениях и состоянии науки учащихся, их одноклассников и родителей, а также актуализация потребностей и интересов юных исследователей в предлагаемой области знаний. Современные методы исследований, с которыми могут знакомиться учащиеся в рамках школьно-вузовского взаимодействия, позволяют актуализировать знания из смежных областей наук, предлагаемых школьной программой. У школьников возникает целостный взгляд на науку.
Знакомство учителей – руководителей работ с современными исследовательскими методами особенно актуально, так как в специальной литературе для учителей встречается большое количество повторов общеизвестных истин, что не может соответствовать образовательным перспективам современного педагога.
         Сотрудничество с вузами, оснащёнными современным оборудованием лабораториями и владеющими новыми методами исследования и преподавания, является одной из сфер школьной внеклассной учебно-исследовательской деятельности. Преподаватели высших учебных заведений в процессе общения с современными школьниками делают выводы об особенностях школьной программы для своего дальнейшего взаимодействия со студентами.
         Инновационные подходы для повышения исследовательской активности школьников как в области общей химической технологии и катализа, инженерной радиоэкологии и радиохимической технологии, так и нанотехнологии, наноматериалов, как одно из направлений учебной деятельности кафедр, позволяет увеличить возможности профильного школьного образования («для чего знания нужны»). Эта область тематических исследований учащихся ценна новыми идеями в области химии XXI века, отличающейся открытиями, происходящими на стыке наук, тогда как школьная программа по химии отражает состояние науки 200-летней давности.
          Развитие нашей страны во многом зависит от реализации возможностей образовательной системы. Использование образовательного потенциала вузов для приобщения учащихся к научной работе не только способствует раннему включению будущих научных кадров в профессиональную деятельность, но доказывает возможности реализации творческих возможностей молодежи на территории России в ближайшем будущем.

                                            Литература

         1. Фуллерены [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://mirznanii.com/a/324469-4/fullereny-4/

Поделиться: