Олимпиада НТИ — инженерные задачи и командная работа
НТИ — Национальная технологическая инициатива — программа глобального технологического лидерства России к 2035 году. Она включает в себя поддержку и развитие перспективных отраслей, которые в течение следующих 20 лет могут стать основой мировой экономики. Получению и отработке знаний и навыков, востребованных в рамках новых рынков, посвящена всероссийская инженерная олимпиада НТИ.
Олимпиада проводится с прошлого года. Организаторами соревнований выступают РВК и Агентство стратегических инициатив. Участниками могут стать ученики 7-11 классов. Главная особенность олимпиады — проектная направленность и отработка навыков в команде. Именно поэтому школьникам даются прикладные задания, а уже начиная со второго отборочного тура участники формируют команды, в которых начинают распределять между собой задачи и ответственность за результат.
Олимпиада НТИ проходит в три этапа: отборочный индивидуальный этап, где школьники решают задания по предметам (по математике, физике, информатике, химии или биологии в рамках выбранного профиля), отборочный командный, в течение которого участники уже формируют группы и решают прикладные задачи на стыке наук в онлайн-симуляторах и на MOOC-платформе, и финал, который в этом году пройдет в образовательном центре «Сириус» в Сочи и на нескольких площадках в Москве, а также в Екатеринбурге, Казани, Владивостоке, Томске и Петербурге. Как отмечают организаторы олимпиады, финалисты будут работать с реальным инженерным оборудованием, применяя на практике продемонстрированные на отборочных этапах знания.
В этом году соревнование впервые вышло за пределы России: помимо школьников из разных городов страны, в олимпиаде приняли участие ребята из Казахстана и Белоруссии. Участники могли выбрать один или несколько треков из 17 профилей олимпиады. В их числе — «Автономные транспортные системы», «Системы связи и ДЗЗ (космические системы)», «Большие данные и машинное обучение», «Интеллектуальные робототехнические системы», «Создание систем протезирования (нейротехнологии)», а также профиль «Наносистемы и наноинженерия», разработчиком которого выступил Университет ИТМО совместно с компанией «СТЕМ-ИГРЫ» и специалистами Московского Политеха.
Профиль «Наносистемы и наноинженерия»
Этот профиль построен на взаимосвязи физики, химии и биологии в условиях современного научного мира. На первом этапе участники решали задачи в рамках отдельных предметных дисциплин. Испытание по каждому предмету заняло двое суток. Второй этап представлял собой комбинированные задачи, требующие знаний в области нескольких дисциплин. Как подчеркивает Михаил Мухин, руководитель наноцентра лаборатории метаматериалов Университета ИТМО, на этом уровне участники выполняли задания, приближенные к реальным. При этом уже на втором этапе школьники должны были объединиться в команды, что позволяло им объединить знания и эффективно распределить время на работу по проекту. Задания второго этапа готовят к главному испытанию, которое школьникам предстоит пройти в финале. В этом году задание направлено на решение задач нанобиотехнологий.
«Задача второго этапа отбора — в полной мере погрузить ребят в предметную область. Именно поэтому был разработан симулятор, который позволяет провести диагностику, например, пробы на наличие или отсутствие маркеров по гепатиту С, придумать лекарство, разработать и протестировать его в этом симуляторе, понять, насколько эффективно оно будет взаимодействовать с клетками гепатита С. Этот симулятор был доступен на платформе Stepik. Ребята могли предложить сразу несколько решений, за каждое следующее, если оно было более успешным, они получали все больше баллов. Все проверялось автоматически, разработанный симулятор позволил эффективно оценить и проранжировать качество предложенных решений», — рассказывает Михаил Мухин.
При этом параллельно с выполнением заданий школьники могли получить дополнительные знания, необходимые для выполнения задач из междисциплинарных областей. Одновременно с олимпиадой на платформе Stepik.org были открыты онлайн-курсы, которые помогли выйти участникам за рамки школьной программы и познакомиться с требованиями современной инженерии.
Всего к первому этапу по профилю «Наносистемы и наноинженерия» приступили более 2400 школьников из России, а также Белоруссии и Казахстана, из них во второй тур вышли 382 участника, часть из которых еще до финала сформировали команды по 3-5 человек. В финал, который состоится в конце февраля в образовательном центре «Сириус», вышли 44 участника (12 команд; при этом 4, 8 и 9 места в общем рейтинге заняли «команды», состоящие всего из одного участника, самый младший из которых учится в 9 классе). Теперь им предстоит окончательно сформировать команды, которые приступят к выполнению главного инженерного задания олимпиады.
Финальный этап в «Сириусе»
В Сочи встретятся финалисты по девяти направлениям олимпиады НТИ (в том числе финалисты по направлению «Наносистемы и наноинженерия»), остальные победители отборочных этапов сразятся в опорных вузах в Москве, а также на площадках в Казани, Томске, Владивостоке, Екатеринбурге и Петербурге. В финал прошли 640 школьников со всей страны, а также ближнего зарубежья. Что характерно, в этом году у участников не было ограничений по выбору профиля, именно поэтому многие выполняли задания сразу по нескольким трекам соревнований. Как отмечает Михаил Мухин, с одной стороны, такой разброс сказался на общих результатах (и не всегда в лучшую сторону), но с другой — широкий выбор помог школьникам определить действительно интересующее их направление.
По данным организаторов, в этом году, в отличие от предыдущего, где превалировали победители из центрального региона страны, большинство финалистов пришлось на Сибирь — более 100 участников, прошедших на заключительный этап, представляют Новосибирскую область. Отличился в этом году и Петербург. Если в прошлом году школьники из Северной столицы не смогли пробиться даже в десятку, то в этом оказались сразу на втором месте по числу финалистов олимпиады — 50 прошедших в финал участников.
В рамках финала в «Сириусе» (состоится с 23 по 28 февраля в Сочи) победителям второго этапа по девяти профилям предстоит пройти как командное испытание, предполагающее решение прикладной инженерной задачи, так и индивидуальное испытание, в рамках которого будут объективно определены знания каждого конкретного финалиста по физике, математике, химии и биологии.
В этом году в рамках профиля «Наносистемы и наноинженерия» финалистам предложат задачу на стыке биологии и нанотехнологий. Участникам предстоит опробовать цепочку действий, применяющуюся для синтеза чистого белка из уже разработанного генетического материала.
Зачем это нужно? Благодаря полученным современным данным известно, что многие болезни, в том числе наследственные, определяются именно нарушением функционирования тех или иных белков и белковых комплексов. В современной медицине белки уже используются широко, например, инсулин или заменители пищеварительных ферментов. С совершенствованием методов доставки количество белковых лекарств будет увеличиваться, тем более, что в перспективе возможен синтез индивидуально подобранных вариантов белка для каждого пациента.
Предметно погрузиться в эту область смогут и финалисты в «Сириусе». Первый этап финального задания включает наработку плазмиды в культуре E. coli. Это один из вариантов получения материала для дальнейшей трансфекции (кроме него используются, например, системы бесклеточного синтеза). Похожим образом получают генетические материал в фармакологии, однако участникам предстоит найти баланс между количеством плазмиды и ее чистотой.
Второй этап в промышленности также проходит с использованием бактерий, однако разработчики задания предложат участникам попробовать использовать для этого распространенную лабораторную систему для получения белка — культуры НЕК (human embryonic kidney). Известно, что выход НЕКов заметно ниже, чем бактериальных систем, поэтому участникам предстоит оценить применимость таких культур для создания индивидуальных лекарств, а не только для лабораторных нужд.
«У Фонда инфраструктурных образовательных программ “Роснано”, который выступает спонсором профиля, есть большой портфель нанобиотехнологических компаний. Предварительно мы совместно с московскими коллегами сформулировали несколько проектных задач по физике, химии и биологии. В результате, обсудив проекты вместе с представителями “Роснано” и московскими коллегами, мы поняли, что в этом году интереснее всего предложить участникам попробовать себя в сфере нанобиотехнологий. Это не умозрительная задача, она имеет четкую потребность в решении. Поэтому, разрабатывая решение в симуляторе, тестируя свои наработки, проводя исследования, ребята смогли прочувствовать процесс разработки лекарств, который осуществляется на практике в высокотехнологичных компаниях», — комментирует Иван Мухин, научный сотрудник лаборатории метаматериалов.
Что получают победители
С 2017 года профиль «Наносистемы и наноинженерия» входит в перечень Российского совета олимпиад школьников (РСОШ) и приносит бонусы при поступлении в вузы. В этом году победители олимпиады получат 100 баллов ЕГЭ при поступлении в Университет ИТМО, а призеры олимпиады заработают 10 баллов к результатам ЕГЭ за индивидуальные достижения.
Как отмечает Михаил Мухин, школьники, приобретающие опыт в проектной деятельности в рамках олимпиады НТИ, получают не только бонусы при поступлении в Университет ИТМО. Уже в вузе они смогут продолжить практическую работу в рамках выбранных направлений. Например, на физико-техническом факультете вуза студенты уже с младших курсов могут попробовать себя в работе в лаборатории метаматериалов, а также начать работу в рамках проектов.
«Ребята, которые имеют не только сильную предметную подготовку, но и опыт проектной деятельности, обладают коммуникативными способностями, умеют работать в команде, проявлять инициативу и мыслить нестандартно. Именно поэтому они, безусловно, имеют преимущество в профессиональной деятельности. Ведь часто бывает, что, оканчивая вуз и имея набор фундаментальных знаний, выпускник не может их применить должным образом. Такие проектные олимпиады готовят полноценных инженеров, которые способны вести проектную деятельность, а также уже со студенческой скамьи могут применить свои навыки при выполнении более сложных задач», — говорит руководитель наноцентра лаборатории метаматериалов Университета ИТМО.
Перспективы
В будущем всероссийская олимпиада НТИ может не только расширить географию и количество направлений, но и число площадок. Если финал первой олимпиады 2016 года проходил только в рамках «Сириуса», то в этом году Сочи примет финалистов девяти направлений, а остальные площадки будут организованы в опорных вузах — кураторах по каждому из конкретных направлений — по всей стране. В будущем, как отмечает Михаил Мухин, количество таких опорных вузов планируется увеличить. Кроме того, университеты смогут принимать не только участников одного из профилей, но и стать полноценным аналогом «Сириуса», где можно будет организовать проектную деятельность для финалистов сразу нескольких направлений. При этом финальные испытания по одним и тем профилям можно будет одновременно проводить на разных площадках и в разных регионах страны, а объективная система оценки результатов позволит выявить лучших из лучших вне зависимости от их географического расположения.
