Новые направления в дисциплинах STEM (естественные науки, технологии, инженерия и математика)
Шу Жу учится на последнем курсе колледжа,
неожиданно поменяв свои планы в сфере
образования
Шу Жу приехала в Соединенные Штаты из китайского города Циндао шесть лет назад, как и многие другие иностранные студенты, планируя подготовиться к карьере в сфере бизнеса. Однако в Университете штата Северная Каролина она узнала об одном из признанных преимуществ американской системы высшего образования - о том, что студенты могут выбирать программы обучения и менять специализацию.
Вскоре она получила возможность работать в исследовательской лаборатории под руководством профессора инженерно-технических наук и совместно с аспирантами и научными сотрудниками, уже защитившими диссертации, проводить передовые химико-технологические и биомедицинские исследования.
Сменив основное направление обучения на специализацию в области химических технологий, Жу в настоящее время проходит подготовку для получения докторской степени в одном из университетов Лиги плюща - Пенсильванском университете в Филадельфии. По словам Жу, она очень рада, что у нее был шанс передумать и изменить направление своей образовательной траектории.
Она считает, что профессор инженерно-технических наук Майкл Дики поощрял ее стремления к успеху. Даже когда у Жу, по ее словам, появлялись «сумасшедшие идеи», профессор Дики «никогда не говорил: «У тебя не получится»; он говорил: «Тебе следует попытаться».
Дики, преподаватель факультета химических и биомолекулярных технологий, отмечен в 2012 году как один из выдающихся преподавателей штата Северная Каролина. Он постоянно привлекает студентов к работе в лаборатории над проектами, включая разработки новейших методов нанопроизводства и придания жидким металлам таких форм, при которых они могут сохранять устойчивость своей структуры при комнатной температуре.
У него есть настоящий талант объяснять сложные темы. Например, при обсуждении, почему алюминий и медь хорошо проводят ток, он сказал, что дело в их «хороших тепловых свойствах - сидя на металлическом сидении, человек быстро почувствует, что ему холодно, потому что металл очень быстро забирает тепло тела».
Один из его любимых металлов - галлий, жидкий металл густой консистенции, напоминающей краску. Дики выяснил, что из сплава галлия с индием можно изготовить электрические провода. Под его руководством исследовательская группа провела множество экспериментов с галлием: металлу придавали трехмерные формы, на него наносили покрытие из каучукоподобных материалов, галлий растягивали и скручивали, так что металл принимал различные конфигурации.
Исследовательская группа изготовила наушники, увеличив длину провода в десять раз. «Качество звука совсем не изменилось, потому что получился отличный проводник тока», - говорит Дики.
Научные интересы Дики сосредоточены в области разработки новейших материалов. Когда-то крупным прорывом в науке о материалах наряду с силиконом стал нейлон. Следующим крупным прорывом может оказаться разработанный профессором Дики сплав на основе галлия. Среди возможных сфер его применения - производство антенн, одежды, обоев и даже газет.
Деятельность лаборатории Дики, уже привлекшая внимание частного сектора, является типичным примером работы в рамках американских программ высшего образования в области естественных наук, технологий, инженерии и математики (дисциплины STEM).
Помимо разработки новейших материалов, среди студентов популярны такие направления исследований в области STEM, как компьютерные технологии, охрана окружающей среды и 3D-печать, а также направления, исследующие способы удовлетворения мировых потребностей в продовольствии и энергии.
Привлекательность для иностранных студентов
Согласно данным Национального совета США по вопросам науки, США являются самой привлекательной страной для иностранных студентов, заинтересованных в изучении естественных наук и инженерии в высших учебных заведениях.
Получая свои первые ученые степени, 32% иностранных студентов в рамках программ обучения специализируются на дисциплинах STEM. Среди иностранных студентов, продолжающих обучение в рамках аспирантских программ, на дисциплинах STEM специализируются около 60%. Две трети из них родом из Индии и Китая. По словам преподавателей, иностранные студенты стремятся поступить на американские программы: их привлекает высокое качество образования и серьезность научных исследований, проводимых в лабораториях, оборудованных по последнему слову техники.
Обучение в американском колледже предоставляет студентам возможности расширить круг своих научных интересов и пройти курсы по политологии, предпринимательству и гуманитарным наукам. «Глубокое изучение дисциплин STEM дополняют курсы по гуманитарным наукам», - говорит Чарльз Торп, проректор Университета Кларксон в Нью-Йорке. Жизнь в студенческом общежитии, руководство студенческими организациями, участие в спортивных состязаниях, по его словам, являются важнейшими составляющими американского образования.
В средней школе Жу, которой сейчас 22 года, приходилось много заниматься физикой и математикой, но ей это «не очень нравилось». Готовясь к сложным вступительным экзаменам в китайские вузы, студенты уделяют много времени решению задач и выполнению упражнений. «Это не было интересным научным знанием», - говорит она. Работа в лаборатории Майкла Дики помогла ей изменить не только свое отношение к этому научному направлению, но и вектор ее жизни в целом.
****
Передовые учебные заведения по дисциплинам STEM
Образование в США предлагает широкие возможности для изучения естественных наук, технологии, инженерии и математики. Представленные ниже университеты и колледжи- это лишь малая часть программ обучения дисциплинам STEM.
Колледж Св. Олафа
Колледж Св. Олафа (город Нортфилд, штат Миннесота) известен не только своим хором, но и потрясающей системой подготовки будущих инженеров и ученых. По числу выпускников, получающих в дальнейшем докторскую степень, он входит в первую десятку колледжей с четырехлетним обучением. 40% из 3 тыс. студентов колледжа специализируются в изучении математики, химии, биологии, теории вычислительной техники или психологии.
Наряду с дисциплинами STEM в Колледже Св. Олафа особое внимание уделяется охране окружающей среды. Все сферы деятельности колледжа, от организации питания студентов и строительства зданий до самого учебного плана, основаны на принципе уважения к науке и на стремлении снизить воздействие человека на нашу планету. Научные сотрудники колледжа работают над снижением объема токсичных отходов от лабораторий.
Предметом особой гордости в рамках мер по охране окружающей среды является здание Правления колледжа (Regents Hall) - здание современнейшего технического уровня, построенное в соответствии с самыми строгими требованиями, установленными Советом по экологическому строительству США.
В колледже требуют, чтобы каждый студент изучал по меньшей мере два курса в рамках дисциплин STEM. Недавно разработанная программа гарантирует, что, пройдя обучение, студенты, которые специализируются не на естественнонаучных дисциплинах, получат полное представление о естественных науках, выходящее за рамки наиболее обсуждаемых общественностью актуальных вопросов в этой сфере.
«У нас есть лучшее из обоих "миров"», - говорит Мэтью Ричи, помощник декана по естественным наукам и математике: элитная программа колледжа не только готовит будущих обладателей докторской степени, но и способствует более глубокому по сравнению с другими вузами пониманию математики и естественных наук студентами гуманитарных специальностей.
Калифорнийский университет в Сан-Диего
В лаборатории нанотехнологий под руководством профессора Даррена Липоми в Калифорнийском университете в Сан-Диего в составе исследовательской группы работают студенты из Беларуси, Таиланда и Мексики. Они проводят исследования в области солнечной энергетики, - в частности, разрабатывают более дешевые и прочные панели солнечных батарей.
По словам этого молодого инженера-химика, такого рода многообразие является нормой при проведении передовых исследований. «У людей, представляющих разные культуры, разные подходы к схожим проблемам, и если собрать их всех в одном помещении, у кого-нибудь обязательно появится решение», - говорит он.
Фотоэлемент стандартной солнечной батареи сделан из кремния, который легко разрушается в условиях сурового климата. Группа Липоми заменяет кремний более прочным пластиком, что еще и экономичнее.
Университет Кларксон
Расположенный близ границы с Канадой в городе Потсдам (штат Нью-Йорк), Университет Кларксон известен своими образовательными программами в сфере технических наук, а также тем, что его выпускники получают более высокие базовые зарплаты, чем ровесники из Гарварда.
В прошлом году из 3604 студентов университета 10% составляли иностранные студенты, многие из них учатся в рамках образовательных программ по дисциплинам STEM и наряду с проведением научных исследований изучают предпринимательство.
«Наш подход состоит в том, чтобы взять инновацию и провести ее коммерциализацию», - говорит Мэтью Дрейпер, заместитель директора Центра инноваций им. Шипли. Центр оказывает поддержку студентам в получении авторских прав, проведении маркетинговых исследований, брендинга, испытаний в производственных условиях, а также на этапе поиска источников финансирования и формирования доходов. По словам Дрейпера, данные этапы пугают ученых, им сложно с этим справиться.
С 2010 года центр оказал поддержку 57 стартапам, в стадии подготовки к реализации находится еще 158 проектов. Центр помог начать обувной бизнес Дами Адепожью, недавнему выпускнику родом из города Абуджа в Нигерии. Адепожью разработал застежку-молнию, которая движется в четырех направлениях, что позволяет людям, которые ограничены в средствах, иметь пару обуви трех разных стилей.
Специалисты Центра инноваций Шипли помогли Адепожью разработать 3D-модель его изобретения и выйти на рынок. Они помогли ему установить контакты с производителями обуви и изготовить застежку-молнию по его проекту, а также оказали поддержку на этапе предварительной регистрации предприятия и заключения партнерских соглашений. Сейчас Адепожью владеет компанией Fini Shoes в Нигерии и планирует вывести свою продукцию на мировой рынок.
Не забудьте также посмотреть наши публикации на Фейсбук и в Твиттере!