CC BY
2УДК 374. 71
ПРОЕКТЫ ГРАЖДАНСКОЙ НАУКИ КАК СРЕДСТВО ПОПУЛЯРИЗАЦИИ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ В
АСТРОНОМИИ И АСТРОФИЗИК
кандидат педагогических наук, доцент Кирюхина Наталия Владимировна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга);
студент Варюха Елизавета Сергеевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга);
студент Сорокина Дарья Андреевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калужский государственный университет имени К.Э. Циолковского» (г. Калуга)
Постановка проблемы. За последние десятилетия произошли существенные изменения в сфере массовых коммуникаций, что нашло отражение в обновлении форм и расширении арсенала средств научной популяризации. Согласно модели динамики исторических форм научно-популярного жанра, предложенной А.Г. Вагановым [1], с восемнадцатого века и до наших дней он проходит четыре стадии: «народная наука» - «промышленное просвещение» - «занимательная наука» -«научпоп», причем современная стадия характеризуется доминированием развлекательно-рекреационной и имиджевой функций. Изменения затронули как медийные, так и организационно-событийные формы. Телеканалы, специализирующихся на научно-популярной тематике, «научные шоу», «научный стендап», интерактивные музеи («Экспериментаниум», «Лунариум», «Лабиринтум»), фестивали науки пришли на смену статьям в научно-популярных журналах и лекциям общества «Знание». Но было бы ошибкой говорить, что все инновации сводятся только к потреблению научных развлечений. Новые формы и стимулированный ими общественный интерес создали питательную среду для тенденции, обозначившейся в последние десятилетия, феномене «citizen science», научного волонтерства. Мотивы участников этой деятельности лежат в более высокой сфере: желание помочь деятельным участием, внести свой вклад в развитие науки, пробрести новый жизненный опыт. Все чаще об этом движении говорят как о новой фазе процесса популяризации научных знаний [2].
Астрономия и астрофизика - это сферы науки, где «большие данные» играют решающую роль, ведь объем информации, приходящей от телескопов и датчиков, исчисляется петабайтами в секунду. Поэтому мотивация со стороны ученых-профессионалов к привлечению добровольных помощников очевидна: волонтеры могут «вручную» просеивать данные, создавая размеченные наборы для обучения алгоритмов искусственного интеллекта. Интерес другой стороны, широкой общественности, также вполне объясним: астрономические знания являются важнейшим компонентом мировоззрения и культуры каждого человека. Несмотря на сложную судьбу астрономического образования в нашей стране, интерес к этой области не утрачен. По данным ВЦИОМ [4], в 2021 году астрономия была на втором месте (после медицины) среди научно-популярных направлений, которыми интересуются россияне - ее указали 27% опрошенных. Проекты, в которых могут участвовать волонтеры, затрагивают самые волнующие проблемы и нашумевшие открытия: экзопланеты, черные дыры, темная энергия, гравитационные волны.
Цель данной работы: выполнить обзор проектов в области астрономии и астрофизики, размещенных на отечественных и зарубежных порталах «гражданской науки», с точки зрения возможности их использования для организации мероприятий, направленных на популяризацию научных знаний среди школьников и студентов.
Изложение основного материала исследования. Дословный перевод англоязычного термина «citizen science» на русский язык не передает всех оттенков смысла и может даже ввести в заблуждение, так как первая ассоциация -противопоставление «гражданский - военный». Но в данном случае речь идет об участии обычных граждан в сборе и анализе научных данных в рамках совместного проекта с профессиональными учеными. «Гражданским ученым» может стать любой член общества, независимо от возраста и образования - от школьника до пенсионера. От них не требуется специальных знаний или опыта работы - только интерес и стремление помочь в решении проблемы. В технологическом аспекте «гражданская наука» - это реализация концепции краудсорсинга, когда для решения задачи привлекается большая команда исполнителей, не связанных друг с другом напрямую, но организованная по сетевому принципу и координируемая с помощью современных средств коммуникации.
Проекты гражданской науки можно разделить на несколько типов в соответствии с формой участия и ролью добровольных помощников. Первый тип: «волонтер-испытуемый». Доброволец может выступать объектом исследования: наблюдать за самочувствием, выполнять психологические и дидактические тесты, заполнять опросники и анкеты, испытывать аппаратуру и гаджеты. Научные области, где востребованы такие сведения: медицина, биологические науки, психология, педагогика, социология. Второй тип: «волонтер-исследователь». Он включает в себя два подтипа: «волонтер-исследователь - сбор данных» и «волонтер-исследователь - анализ данных». В первом случае участник осуществляет наблюдение, проводит фото- и видеосъемку, выполняет простейшие измерения. Большая часть таких проектов связана с исследованиями в области биологии, экологии, медицины, физики Земли, метеорологии. Проект «волонтер-исследователь -анализ данных» означает более высокий уровень вовлеченности в исследовательский процесс, когда доброволец обрабатывает и анализирует данные полученные профессионалами: выявляет аномалии, классифицирует изображения. Именно такие проекты преобладают в исследованиях астрономической и астрофизической тематики.
На отечественном портале «Люди науки» [3], работающем с 2020 года, можно найти проекты всех описанных типов. В тематической рубрике «Космос» присутствует проект-опросник «Помогаете науке? Расскажите о себе» («волонтер-испытуемый»), проект по сбору данных «Наблюдение серебристых облаков», проекты с анализом данных «Ливни знаний» и «Открываем острова из космоса». Намного больше проектов представлено на одном из крупнейших международных порталов «Zooinverse» [5] (примерно два с половиной миллиона зарегистрированных пользователей), который «вырос» из первого краудсорсингового проекта НАСА по классификации форм галактик «Galaxy Zoo» (действует с 2007 года). На сегодня там активны около двух десятков проектов астрономической тематики.
Самая большая группа проектов связана с поиском экзопланет транзитным методом. Во время транзита планета «заслоняет» часть звездного диска, из-за чего снижается его светимость, фиксируемая фотометром. На графике (кривой
блеска) появляется характерный U-образный «провал». Обнаружить и правильно интерпретировать такой сигнал в массиве данных под силу только нейросети. Однако, велик шанс, что искомое событие будет пропущено. «Человеческий мозг отлично выявляет закономерности, которые могут пропустить автоматизированные процедуры, и именно поэтому нам нужна ваша помощь!», - говорится на страничке одного из проектов «Planet Hunters TESS». Он инициирован исследовательской миссией НАСА, осуществляемой с помощью спутника-телескопа TESS. «Гражданские ученые» обнаружили более 100 новых планетных систем в данных предшественника TESS, космического телескопа Kepler, и в новом проекте этот рекорд был побит. На сегодня активен еще один проект этой серии - «Planet Hunters NGTS», размещенный на Zooinverse коллаборацией Next-Generation - Survey (NGTS), где волонтеры анализируют кривые блеска, полученные от наземных телескопов.
Целью поиска могут быть не только планеты. В проекте «SuperWASP Variable Stars» участники классифицируют кривые блеска из фотометрического архива переменных звезд. Эту же задачу предлагает решать и проект «Citizen ASAS-SN», опирающийся на данные, полученные с помощью автоматизированного обзора всего неба для сверхновых (ASAS-SN). Ученые-добровольцы, анализирующие данные сети телескопов по всему миру, в этом году выявили 10 000 новых переменных звезд в Млечном Пути.
Организаторы «SuperWASP: Black Hole Hunters» надеются найти редкие признаки того, что скрытая черная дыра или нейтронная звезда вращается вокруг обычной звезды в двойной системе. Поиск основан на эффекте микролинзирования. До сих пор подобные сигналы не наблюдались, и тот, кто их обнаружит, войдет в историю астрономии. Поиск сверхмассивных черных дыр и звездообразующих галактик ведут и волонтеры проекта «Radio Galaxy Zoo: LOFAR», где анализируются изображения, полученные от крупнейшего на сегодня радиотелескопа, работающего низких частотах.
Проект «Dark Energy Explorers» ассоциирован с экспериментом по поиску темной энергии HETDEX. По данным, полученным с помощью телескопа Хобби-Эберли и системы спектрографов VIRUS, планируется создание трехмерной карты галактик и измерение скорости расширения Вселенной на разных этапах ее эволюции. Это важно для выяснения природы темной энергии, так как различные гипотетические модели отличаются значениями космологического ускорения. Волонтеры идентифицируют сигналы от далеких галактик, относящиеся к интересующей организаторов эпохе, отделяют реальные сингалы от шумов.
Недавнее (2015 год) прямое детектирование гравитационных волн стало одним самых долгожданных открытий в астрофизике - поиски длились более полувека. Стал доступным новый канал информации о Вселенной, появилась и бурно развивается гравитационно-волновая астрономия. Особенностью шумов, ограничивающих чувствительность «сердца» гравитационно-волновой обсерватории, лазерного интерферометра, являются так называемые сбои (glitches) - аномалии возникающие из-за инструментальных или внешних возмущений. Они могут маскировать реальные гравитационно-волновые сигналы, поэтому перед учеными стоит проблема их распознания и классификации. Работа волонтеров позволяет создать размеченные наборы данных для совершенствования алгоритмов классификации. Уже на первом этапе проекта «Gravity Spy» волонтерам, анализировавшим данные детектора LIGO, удалось обнаружить две новые морфологии сбоев, получивших названия «пара голубей (paired doves)» и «спираль» (helix). В аналогичном проекте GWitchHunters участники работают с информацией от детектора VIRGO Европейской гравитационно-волновой обсерватории EGO.
Кроме этих, наиболее масштабных и захватывающих проектов, на платформе Zooniverse есть предложения помочь отслеживать массивные всплески энергии в радиодиапазоне («Bursts from Space»), искать девятую планету и другие интересные объекты на окраине Солнечной системы («Backyard Worlds: Planet 9»). Присутствуют также проекты, связанные и с исследованиями соседа Земли - Марса. Волонтеры могут классифицировать марсианские ландшафты по изображениям с марсохода Curiosity («AL4MARS»), изучать другие особенности поверхности и климата четвертой планеты («Planet 4»). Есть задачи и на Земле - изучение и классификация изображений полярных сияний («Aurora Zoo»), исследование метеорных потоков по радиоволнам, отраженным от их ионизационных следов в атмосфере («Radio Meteor Zoo»).
Научные коллективы, представляющие проекты со стороны профессионалов, отчетливо представляют их значение для коммуникаций с общественностью. Об этом свидетельствуют привлекательные названия, почти в каждом из которых присутствует игра слов (не всегда доступная в переводе), удобный пользовательский интерфейс, подробные обучающие инструкции, продуманные каналы обратной связи, активное обсуждение на форумах. Несмотря на то, что от волонтеров не требуется специальных знаний, эффективное участие в невозможно без погружения в проблему, на решение которой направлен проект. Внешние ссылки, имеющиеся на каждом портале проекта, ведут на сайты организаций и коллективов, представляющих проект, позволяют ознакомиться не только с пресс-релизами и научно-популярными статьями по проблеме проекта, но и с публикациями в научных изданиях. Особое внимание уделяется статистике участников и представлению конкретных результатов, которых удалось достичь. Интерес к исследованиям со стороны пользователей портала демонстрируется количеством зарегистрированных волонтеров и числом сделанных ими классификаций. Так, завершенный на сегодня проект «Planet Hunters TESS» привлек 33 285 добровольцев, а далекий от завершения «Gravity Spy» уже насчитывает более 28 тысяч участников и это число ежедневно растет.
Все это позволяет использовать ресурсы этих платформ для организации мероприятий, знакомящих школьников и студентов с актуальными проблемами и достижениями современной науки с целью популяризации научных знаний. В КГУ им. Циолковского в рамках модуля «Проектирование в профессиональной деятельности», предусмотренного учебным планом бакалавров педагогического образования с профилем «Физика и математика», апробируется выполнение курсовых работ на основе проектов гражданской науки. Практическая часть этих исследований связана с участием в качестве волонтера в конкретном проекте. Астрономия и астрофизика входят в состав дисциплин предметной специализации будущих учителей физики, поэтому описанные выше проекты входили в число предложенных студентам. Профессионально-методическая часть работы предполагает разработку и проведение научно-популярного мероприятия для школьников, посвященного проблеме, на решение которой направлен проект гражданской науки. В текущем учебном году студентами были выбраны проекты «Gravity Spy», «GWitchHunters», «Dark Energy Explorers», по тематике которых разработаны два научно-популярных мероприятия. Одно из них под названием «Русский след в гравитационном поле», было реализовано в рамках Декады студенческой науки, проходившей с 8 по 18 февраля 2022 года в КГУ им. К.Э. Циолковского. Оно было посвящено вкладу советских и российских ученых в осуществление прямого детектирования гравитационных волн с помощью лазерного интерферометра международной коллаборации LIGO. Была проведена интеллектуальная игра для первокурсников, продемонстрирована модель слияния двух черных дыр (прообраз того события, которое зафиксировал детектор в 2015 году). Студенты - участники проектов «Gravity Spy» и «GWitchHunters» (входят в
число авторов данной статьи), поделились опытом научного волонтерства и личным вкладом в решение задачи совершенствования детекторов, отделением сбоев от гравитационно-волновых сигналов. Второе мероприятие «Загадка темной энергии» планируется провести в апреле 2022 года.
Выводы. 1. «Гражданская наука» - глобальный тренд во взаимодействии науки и общества, новая фаза процесса популяризации научных знаний. Интернет-порталы и платформы-агрегаторы предоставляют удобный пользовательский интерфейс, обучающие ресурсы (в том числе видеоинструкции), форумы для обмена мнениями, ссылки на внешние источники, позволяющие глубже вникнуть в проблему исследования. Участие в краудсорсинговых проектах, инициированных профессиональными учеными позволяет волонтерам - «гражданским ученым» оказать ощутимую пользу науке, внести личный вклад в изучение природы, общества, человека.
2. В области астрономии и астрофизики проекты научного волонтерства связаны с разметкой данных от регистрирующих устройств для последующего обучения компьютерных алгоритмов. « До сих пор нет замены человеческому глазу, когда дело доходит до распознавания тонких движений в астрономических изображениях» [5]. Публикации по итогам проектов демонстрируют впечатляющие результаты.
3. Ресурсы платформ гражданской науки можно целенаправленно использовать для организации мероприятий научной популяризации. Один из возможных апробированных сценариев: студенты, принимавшие непосредственное участие в волонтерской деятельности на порталах «гражданской науки», знакомят в игровой форме слушателей (студентов младших курсов, учащихся школ) с научной проблемой проекта, делятся опытом и результатами своей работы.
Аннотация. Статья посвящена феномену «гражданской науки» (citizen science), современного научного волонтерства, организованного по принципу краудсорсинга. Это движение может рассматриваться как новая фаза процесса популяризации научных знаний. Показано значение деятельности волонтеров для анализа больших данных в астрономии и астрофизике. Приведен обзор проектов астрономической тематики, размещенных на российском и международном порталах «гражданской науки». Подчеркивается мировоззренческая значимость проблем, на решение которых направлены проекты (поиск экзопланет, детектирование гравитационных волн, природа темной энергии и др.). Предлагается использовать эти ресурсы для организации научно-популярных мероприятий для студентов и школьников. Описывается опыт участия студентов - будущих учителей физики в проектах гражданской науки, размещённых на международном портале Zooniverse.
Ключевые слова: гражданская наука, астрономия, астрофизика, большие данные, научное мировоззрение, популяризация научных знаний.
Annotation. The article is devoted to the phenomenon of citizen science, modern scientific volunteering organized on the principle of crowdsourcing. This movement can be considered as a new phase of the process of popularization of scientific knowledge. The importance of volunteer activity for big data analysis in astronomy and astrophysics is shown. An overview of astronomical projects published on the Russian and international citizen science portals of is given. The worldview significance of the problems that the projects are aimed at solving (search for exoplanets, detection of gravitational waves, the nature of dark energy, etc.) is emphasized. It is proposed to use these resources to organize popular science events for students and schoolchildren. The article describes the experience of participation of students - future physics teachers in civil science projects posted on the Zooniverse international portal.
Key words: citizen science, astronomy, astrophysics, big data, scientific worldview, popularization of scientific knowledge.
Литература:
1. Ваганов, А.Г. Эволюция форм популяризации науки в России: XVIII-XXI вв. / А.Г. Ваганов // Наука. Инновации. Образование. - 2016. - № 3(21). - С. 64-77.
2. Железняк, В.Н. Наука без ученой степени / В.Н. Железняк // Технологос. - 2017. - №1. - С. 37-44.
3. Люди науки: сайт проектов гражданской науки: сайт. - 2020. - URL: citizen-science.ru/projects/filter/scientific_field-is-fizika/apply (дата обращения: 19.03.2022).
4. Научпоп в тренде: аналитический обзор // ВЦИОМ. Новости: [сайт], 2021. - URL: https://wciom.ru/analytical-reviews/analiticheskii-obzor/nauchpop-v-trende (дата обращения: 19.03.2022).
5. Zooniverse Logo: сайт - 2011. - URL: https://www.zooniverse.org/projects?discipline=astronomy&page=1&status=live (дата обращения: 19.03.2022).
УДК 373
АКТУАЛЬНОСТЬ МЕТОДИКИ МАРИИ МОНТЕССОРИ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ
студент Краева Ирина Андреевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (г. Нижний Новгород);
студент Гагарина Наталья Юрьевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (г. Нижний Новгород);
студент Большова Александра Сергеевна Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина» (г. Нижний Новгород)
Постановка проблемы. Несмотря на то, что школы Марии Монтессори известны во многих городах, при всех условиях доказанности эффективности ее методов обучения, труды Монтессори используются не широко и не в большом количестве школ. Можно заметить, что в данный момент их видят больше, как экспериментальный феномен. Так происходит из-за недостаточного одобрения со стороны родителей подрастающего поколения, дороговизны, а также нежелания переходить на новые типы обучения. Российское образование так же в большей степени строится на традиционных видах и методах обучения.
Ученые и критики выделяют, что основным останавливающим фактором для Монтессори-школ в России была и остается сложность легализации альтернативного подхода к обучению и упомянутая ранее дороговизна. Монтессори-школы
