Два года назад в Университете ИТМО был объявлен конкурс среди образовательных подразделений на формирование потока студентов, которые будут усиленно изучать физику по специально созданной программе. Курс рассчитан на то, чтобы объяснить обучающимся фундаментальные принципы физических явлений, а не преподнести их как факт. Дело в том, что количество часов по физике очень мало, и иногда просто не хватает времени, чтобы рассказывать и объяснять студентам доказательства тех или иных законов и явлений. Таким образом, этот курс приближается к уровню университетских физико-математических факультетов, пояснил Александр Чирцов.
«В Университете ИТМО студентов-бакалавров поощряют участвовать в научных исследованиях, выступать на конференциях. В научной работе, помимо поиска новых решений и открытий, есть еще очень много аспектов: чтение специальной литературы, написание отчетов, презентация итогов работы. Именно на формирование этих навыков и была рассчитана мини-конференция для студентов-физиков. Такие исследования, как правило, не создают потрясений в мировой науке, но в ходе их выполнения ребята получают первый опыт поисковой работы и находят ответы на важные для понимания изучаемых разделов физики вопросы, которые из-за недостатка времени не затрагиваются в читаемых курсах. Как правило, на каждой из подобных мини-конференций всегда появляется 2−3 доклада, которые оказываются стартовыми для исследований, превращающихся в бакалаврские и магистерские квалификационные работы, и уже на этом этапе получают рекомендации для представления на официальных конференциях международного уровня или к публикации в научных журналах. Таким образом, решается задача привлечения обучающихся младших курсов к активным формам освоения учебного материала и одновременно — к научно-поисковой деятельности», — сказал он.
На конференцию было заявлено почти 25 докладов. Их особенностью было то, что студенты максимально использовали программные средства визуализации того, о чем рассказывали, и показывали работающие модели различных физических систем. В прошлом году авторы лучших работ из числа представленных на аналогичной мини-конференции создавали виртуальные модели изучаемых ими физических систем с помощью готовых программ-конструкторов. На этот раз большинство студентов-физиков предпочли использовать собственные программные разработки, многие из которых оказались весьма удачными.
Темы исследований ребята выбрали самостоятельно, согласовав их с координатором конференции. Молодые физики изучили физические явления в самых разных областях: смоделировали движение заряженных частиц, диффузию, приближенный к реальному эксперименту опыт Юнга, гравитационное взаимодействие точечных тел, гауссовые пучки и многое другое. При этом студенты использовали при подготовке не только классическую учебную литературу, но и научные статьи в журналах, применяли методики, которые ранее не изучали.
Например, по теме «Симуляция физики жидкости» была создана численная модель поведения «реальной» (описываемой уравнением Навье-Стокса) жидкости, выплескиваемой в прямоугольный стакан. Студент очень удачно выполнил работу не только потому, что отлично визуализировал моделируемый процесс, но и потому что использовал становящийся весьма популярным сегодня метод микромоделирования сложных систем, идеей которого является замена целого подансамбля из большого числа объектов одной частицей — «аватаром».
Команда первокурсников, выступающих по теме «Решение задачи Дирихле для двумерного уравнения Лапласа методом Монте-Карло», применили три разных и незнакомых для них методики для проведения расчетов конфигурации мыльной пленки, натянутой на контур произвольной формы. Ребята не только разобрались со сложнейшим уравнением Лапласа и Пуассона, но и освоили и реализовали в оригинальных программах несколько методов их численного решения. Теперь для работ в следующем семестре им может быть предложено на выбор численное моделирование конфигураций электростатических полей у электродов в нелокальной плазме газовых разрядов или расчет 3D-конфигурации векторного потенциала в системе «постоянный магнит + неодносвязный образец высокотемпературного сверхпроводника», демонстрирующего эффект гистерезиса левитационных сил, сообщил профессор Александр Чирцов.
Студенты, презентовавшие свое исследование по теме «Визуализация основных эффектов специальной теории относительности с помощью геометрии Минковского» решились на выбор популярной в «околофизических кругах» темы интерпретации идей релятивистского описания и раскрыли ее настолько корректно и взвешенно, что их профессиональную работу можно и нужно использовать для сопровождения научно-популярных лекций для непрофессионалов, уверен координатор конференции. Подготовленный блок демонстраций пока выполнен в технике проецирования четырехмерного псевдоевклидового пространства на двумерную плоскость экрана.
«Если не половина, то треть участвовавших в выполнении представленных на мини-конференции исследований, точно могут доработать свои результаты и выступить на более масштабных конференциях, в том числе международных. Также некоторые доклады вполне можно публиковать в научных журналах, что обязательно будет сделано. Багаж из 3−4 выступлений на конференциях и научных публикаций будет существенным плюсом для студентов, защищающих бакалаврские или дипломные работы. А пока участников ждут их первые награды — дополнительные „очки“ по физике за этот семестр», — подытожил Александр Чирцов.
