Как привлечь детей к STEM-образованию, даже если его будущее неопределенно

Вините световые мечи. Именно они привели меня к профессорской карьере. В старших классах одной из моих главных жизненных целей было выяснить, как сделать настоящий световой меч. Это практически невозможно, поэтому не имело значения, буду ли я заниматься инженерией или наукой, но я всё равно выбрал STEM . К моменту поступления в бакалавриат я остановился на физике. После этого я поступил в аспирантуру, чтобы ещё глубже изучить физику, пока наконец не получил докторскую степень.

Никакого светового меча так и не появилось, но я преподаю естественные науки студентам более 25 лет. Неподдельный интерес к STEM (и, возможно, (опять же) к «Звёздным войнам» ) привлёк в мою аудиторию многих студентов, но со временем этот энтузиазм то нарастал, то угасал.

Особенно сейчас. Когда речь заходит об образовании и, в конечном счёте, карьере в STEM, сейчас гораздо больше неопределённости, чем 10 или 15 лет назад. Особенно это касается абитуриентов 2025 года. Во-первых, попытки администрации Трампа сократить финансирование исследований «пробуждения» привели к сокращению финансирования многих научных исследований. Во-вторых, существует искусственный интеллект , который часто рекламируют как инструмент, способный самостоятельно совершить следующий большой прорыв.

Что делать студенту? STEM больше не является ключом к карьере в сложной и увлекательной области? Да, но объяснить почему непросто. С наукой это редкость.

Самое главное, старшеклассникам, которые собираются изучать STEM, необходимо понимать сами эти дисциплины — и быть ими увлеченными. (Забавный факт: раньше аббревиатура была SMET. Не очень-то устоялась.) Чтобы изучать науку, нужно знать, как люди ею занимаются .

Короче говоря, наука — это процесс построения моделей. Что такое модель? Возьмём самый простой пример: глобус, модель Земли. Конечно, это не Земля , но он показывает некоторые свойства настоящей планеты (например, форму и расположение континентов). Но он не показывает размер, массу или местоположение ближайшего кафе — это вам придётся найти самостоятельно. Научные модели не обязательно должны быть уравнениями, они могут быть физическими или концептуальными.

Одна из моих любимых моделей — модель гравитационного взаимодействия. Она забавна, потому что она неверна. На поверхности Земли учёные могут моделировать силу гравитации, действующую на объект, как некоторую постоянную величину (g), умноженную на его массу. Это очень полезная модель. Она хороша для создания самолётов и мостов, и она проста. Но она неверна. На самом деле, по мере удаления от центра Земли сила гравитации уменьшается. Другая, более точная модель, полезна для расчёта орбит планет и таких объектов, как Международная космическая станция . Эта модель тоже неверна. Есть ещё лучшая модель, которая рассматривает гравитацию как искривление пространства-времени. Исследователи могут использовать её, чтобы объяснить, почему сталкивающиеся чёрные дыры создают гравитационные волны. Но она, вероятно, тоже неверна.

Однако, когда мы ошибаемся, наука становится увлекательным занятием, и это обещает, что работа всегда будет. Учёные — создатели моделей и исследователи Вселенной. Не нужно плыть по Амазонке, чтобы найти что-то новое. Можно собирать данные в лаборатории и строить новые научные модели, которые помогают людям понять Вселенную, даже если расчёты с первого раза неверны. Это важные вопросы для человечества. Что это за место и как оно устроено? Не думайте об этом как о получении учёной степени, а скорее как о развитии навыков, чтобы стать исследователем.

Быть исследователем — это хорошо, но вы, вероятно, также хотите зарабатывать, верно? Что ж, для вас есть хорошие новости. Изучение естественных наук на самом деле — хорошая подготовка для множества профессий, даже не связанных с STEM. Наличие диплома по физике не означает, что вам обязательно нужно быть профессором физики (хотя, я думаю, это интересная работа). Есть множество людей с дипломами по физике, которые занимаются другими вещами, и их научные степени дают им интересный взгляд на самые разные проблемы.

А как насчёт ИИ? Некоторые утверждают, что если искусственный интеллект захватит власть, то нет смысла изучать физику или любую другую науку. ИИ может выполнять половину вашей работы ещё до того, как вы получите диплом. Но этот аргумент игнорирует то, зачем люди вообще изучают науку. Чтобы открывать новое, чтобы задавать вопросы, которые нелюбопытным роботам и в голову не придут. Людям нравится сам процесс решения задач. Именно поэтому им нравится собирать кубик Рубика. Да, возможно, робот справится с этим быстрее, но суть не в этом. Наука — одна из вещей, которые делают людей людьми.

Второе, о чём стоит задуматься, — это то, что ИИ — это инструмент. Учёные уже некоторое время используют ИИ для понимания происходящего. Например, представьте себе гигантский ускоритель частиц (например, в ЦЕРНе в Швейцарии). Во время работы он генерирует колоссальные объёмы данных. Используя машинное обучение, учёные могут обрабатывать огромные объёмы информации , выявляя закономерности, на изучение которых человеку потребовалась бы целая вечность. Это идеальное сочетание работы людей и машин. ИИ делает скучную работу, а люди — всё самое интересное. Выигрыш для всех.

Теперь о финансировании. Очень распространено думать о науке как о способе получения чего-то. Если вы ничего не получаете от науки, то не следует ничего (деньги) ей давать. Политики часто поднимают темы научных исследований, которые кажутся ненужными, например, создание « трансгендерных мышей », пытаясь дискредитировать исследования и университеты, которые ими занимаются. Это ставит исследователей в положение, когда они говорят: «Ну, на самом деле мы этим не занимаемся» и «Вот почему это на самом деле полезно», но даже когда их слышат, часто оказывается, что ущерб уже нанесен. Такие комментарии подрывают веру в науку и приводят к прекращению грантов .

Но думать о науке с точки зрения окупаемости инвестиций упускает суть. Это не только глупо, но и часто неверно. Вспомните историю Генриха Герца . В 1886 году он использовал электрический осциллятор, чтобы создать искру в другом устройстве по другую сторону комнаты. Короче говоря, он показал существование электромагнитных волн. В то время его спросили, как это можно использовать, чтобы сделать общество лучше. Его ответ: «Это совершенно бесполезно». Это очень важный пример, потому что Герц делал это не для того, чтобы получить крутые вещи или заработать деньги для инвесторов, — но его открытия проложили путь для всевозможных очень ценных продуктов. А именно: Wi-Fi, Bluetooth, радио, телевизоров и многого другого. Я хотел бы отметить, что Герц в то время был профессором.

Суть в том, что STEM ничем не отличается от всех остальных специальностей. Вам стоит выбрать эти направления, потому что вы считаете их потрясающими. Возможно, вы создадите настоящий световой меч, а если нет, то просто найдёте новые способы включить телевизор.