Будь то за кухонным столом или в гостиной, ученики средней школы показывают, что им не нужна сложная лаборатория, чтобы творчески решать задачи.
Для большинства термин «научное исследование» вызывает образ формальной лаборатории с специализированным оборудованием и учёными в белых халатах. Но для Майлза Ву, победителя национального конкурса Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge (Thermo Fisher JIC) 2025 года, четырёх стен его семейной квартиры хватило в качестве лаборатории, когда он исследовал, как древнее искусство оригами может помочь решить современные инженерные задачи.
За небольшим столом в гостиной своей семьи в Нью-Йорке 14-летний Майлз собрал импровизированную испытательную станцию, используя пластиковые кирпичики в качестве ограничителей. Гантели, банки из-под супа и учебники закрепляли его эксперименты. Его основным инструментом был ещё проще — лист бумаги.
Майлз увлекается оригами. То, что началось как развлечение в семь лет, со временем превратилось в страсть к инженерной стороне оригами и к тому, как искусство и наука могут помочь решать реальные проблемы.
Одно складывание в особенности привлекло внимание Майлза в средней школе и в итоге принесло ему главный приз в 25 000 долларов на Thermo Fisher JIC 2025 — складка Миура-Ори. Его тщательные исследования и любопытство подтверждают мысль о том, что для инноваций не всегда требуются высокотехнологичные лаборатории и оборудование.
Майлз обнаружил, что легко сжимающийся повторяющийся узор параллелограммов у этой складки может быть применён в разных областях STEM. Прочитав истории о людях, лишившихся домов из‑за природных катастроф, он задумался, как прочность и сжимаемость этой складки однажды могли бы использоваться для создания лёгких переносных укрытий для нуждающихся. Для проекта на научной ярмарке в восьмом классе он решил определить, как оптимизировать соотношение прочности и веса.
Майлз изменял лишь несколько переменных одновременно — включая вес бумаги и крутизну каждого сгиба — чтобы понять, что делает конструкции более прочными.
«Во время испытаний я складывал сотни Миура-Ори и хранил их в старых коробках из-под обуви и бумажных упаковках из продуктового магазина, которые занимали почти все поверхности в гостиной моей семьи», — рассказал Майлз.
После 250 часов испытаний он выяснил, что самые лёгкие образцы Миура-Ори с самыми маленькими и наименее остроугольными панелями имели наилучшее соотношение прочности к весу, выдерживая более чем в 10 000 раз больший вес, чем их собственный.
Как и Майлз, многие финалисты Thermo Fisher JIC начинали свои исследования дома, используя бытовые предметы или недорогие материалы, доказывая, что научные открытия ближе, чем кажется.
«Когда ученики проявляют любопытство к своему окружению, они начинают задавать вопросы, проверять идеи и раскрывать свой потенциал, — сказала Мерон Матиас, вице‑президент по корпоративной социальной ответственности и устойчивому развитию компании Thermo Fisher Scientific. — Такие программы, как Thermo Fisher JIC, подпитывают это стремление к открытиям, признавая молодых людей из разных слоёв, которые исследуют мир, используя доступные им инструменты. Поддерживая их, мы обеспечиваем более инновационное и инклюзивное будущее для общества».
Кейс Тины Цзинь
У предыдущей победительницы Thermo Fisher JIC Тины Цзинь любопытство привело к вдохновению в очень знакомом и на первый взгляд непримечательном месте — за обеденным столом.
Тина узнала о глобальной проблеме нехватки чистой питьевой воды и искала возможные решения. Однажды вечером, поев суп с семьёй, она заметила, что пористая структура оставшихся костей напоминала материалы, используемые для фильтрации воды. Это наблюдение подтолкнуло её к созданию прототипа фильтра, полностью сделанного из натуральных и домашних материалов.
«Теперь, когда я смотрю на повседневные предметы, я думаю: «Каковы их свойства? И как эти свойства могли бы помочь решить реальную проблему?» — сказала Тина.
Такие конкурсы, как Thermo Fisher JIC, являются важной частью экосистемы обучения STEM, поскольку стимулируют любопытство и дополняют и ускоряют то, чему ученики учатся в классе.
«Thermo Fisher JIC — это не только про навыки в STEM. По мере прохождения конкурса учащиеся получают практический опыт, который расширяет их представление о возможностях, учит эффективно сотрудничать, повышает уверенность в себе и помогает развивать навыки, которые пригодятся им задолго за пределами недели финалов», — отметила Мерон.
Научные результаты и будущее
Практическое научное исследование тесно связано с более высокими показателями по науке. В последней оценке национального прогресса в образовании по науке (NAEP), проведённой в 2024 году, 63% восьмиклассников с высокими баллами по науке заявили, что они часто или всегда использовали доказательства из экспериментов на уроках науки, чтобы объяснить, почему что‑то происходит, по сравнению с 32% учащихся с более низкими результатами.
Спрос на кадры выше, чем когда‑либо: ожидается, что рабочие места в STEM будут расти в три раза быстрее, чем в не‑STEM секторах в США в период с 2024 по 2034 год. К сожалению, согласно оценке NAEP 2024 года, только 28% восьмиклассников в США сообщили о высоком уровне интереса и удовольствия от науки (по сравнению с 38% в 2019 году), и лишь 28% отметили высокую уверенность в своих знаниях и навыках по науке (вместо 34% в 2019 году). Это делает среднюю школу особенно важным периодом для вовлечения и поддержки учащихся в STEM.
«Средняя школа — очень важное время для взращивания любопытства у молодого человека, — сказала Майя Аджмера, президент и генеральный директор Society for Science и исполнительный издатель Science News. — Ученики начинают открывать, что их вдохновляет и на что они способны. Предоставление им значимых возможностей задавать вопросы, проверять идеи и испытывать восторг от открытия может помочь им увидеть себя учёными и перенести эту уверенность и чувство возможностей в старшую школу и далее».
Программа Thermo Fisher JIC
Программа Thermo Fisher JIC охватывает более 60 000 учащихся средней школы каждый год через примерно 300 ярмарок, связанных с Society for Science, по всей стране и в территориальных образованиях США. Ученики из 10% лучших проектов своих ярмарок могут подать заявки в Thermo Fisher JIC; независимая комиссия оценивает работы и отбирает 300 лучших участников, а затем 30 финалистов. Эти финалисты представляют свои исследования и участвуют в командных испытаниях в ходе финальной недели Thermo Fisher JIC в Вашингтоне, округ Колумбия.
«После того как ребята представляют свои исследования судьям, вы видите, как один ученик начинает объяснять то, над чем он работал месяцами, и внезапно трое его сверстников наклоняются вперёд и задают вопросы, — сказала Мерон. — Эти моменты отлично показывают, что происходит, когда вы собираете любопытных молодых людей и даёте им возможность учиться друг у друга».
«Мне нравится собираться с друзьями и учиться вместе, потому что это делает решение проблем более весёлым и игровым — именно так должен выглядеть STEM», — сказала Шаня Гилл, победительница первого конкурса Thermo Fisher JIC.
В шестом классе Шаня начала изучать пожарную безопасность после того, как ресторан позади дома её семьи в районе Бэй‑Эрия сгорел дотла. Она задавалась вопросом, почему пожар не был обнаружен раньше, и может ли тепло сигнализировать об опасности ещё до появления дыма.
Проверка этой идеи потребовала навыка, которого у неё ещё не было. Шаня научилась программировать, в конечном счёте запрограммировав тепловую камеру на распознавание людей, домашних животных и потенциальных источников пожара. После месяцев проб и ошибок на собственной кухне она разработала прототип, который мог обнаруживать оставшийся без присмотра горячий предмет и отправлять оповещение.
«Позволять детям работать за кухонным столом и не переживать из‑за беспорядка — это здорово, — сказала Шаня. — Я считаю, что родители должны позволять детям экспериментировать в чём угодно — готовке, рукоделии, лужах с грязью — потому что это запускает работу их мыслительных механизмов».
Финалисты Thermo Fisher JIC 2026 имеют между собой гораздо больше общего, чем просто наука.
Также: выпускники Thermo Fisher JIC исследуют науку за пределами класса; празднование Месяца наследия латиноамериканцев с выпускниками Thermo Fisher JIC.
