Как мы формулируем тему работы для студента?

 Как мы формулируем тему работы для студента?

Действительно, как мы выбираем тему работы для пришедшего к Вам студента, желающего специализироваться на кафедре? Студент приходит, плохо представляя направления работы кафедры, и чем занимаетесь Вы. Время же «поджимает», надо дать название квалификационной работы, причем почти окончательное, которое как личный листок будет сопровождать студента до защиты на ГАК. Очень ответственный и тонкий момент. Надо «угадать» знания и способности студента. Отметки, которые он получил за пару лет обучения, мало о чем говорят. Прежде всего, угадать его интересы, так как интерес – это движущая сила познания и желания работать, узнать что-то новое. И попытаться выделить то, что у него получается хорошо. А то, что получается хорошо, легко и сразу усваивается – это и есть способность к предмету. Вот и в первых беседах пытаешься узнать, что же ему интересно и его основные 

способности. Понятно, что сделать это сразу по какой-то методике невозможно. Надо выбрать некий метод, путь, подход.

Как поступали великие ученые? Известен пример известного российского физика Игоря Евгеньевича Тамма. 
Тамм был не просто величайшим физиком, но и превосходным лектором. Лекции по отдельным  разделам физики он читал много лет подряд и шутил по этому поводу: «Я знаю свою книгу, как ученый еврей знает Талмуд: если проколоть книгу булавкой, то я могу сказать, какое слово будет проколото на каждой странице». И, несмотря на многолетний лекторский опыт, и огромное количество публикаций, на лекциях он зажигался, и читал их так вдохновенно, что студентов на его лекциях было счесть. 
Как он относился к тем студентам, которые хотели работать с ним по его теме и обсуждать свои проблемы? Как же он выбирал темы, формулировал задания для студентов и аспирантов? Сам ли он выбирал раздел физики по своему вкусу или давал свободу выбора студенту? По воспоминаниям Евгения Львовича Фейнберга, встречи Тамма с будущим воспитанником начиналась с того, что он приносил с вопросами по лекциям, либо с какими-то своими идеями или предложениями. 
 

 

Евгений Львович Фейнберг

Главным в дальнейших их отношениях была самостоятельность студента, умение его независимо мыслить. Тема рождалась «с подачи» самого студента, будущего коллеги, которому нужно всего лишь помочь своим опытом. Бывали случаи, когда молодые ученые работали самостоятельно над выбранной темой, а с Игорем Евгеньевичем обсуждали критические моменты работы и выводы. Бывали случаи, когда Тамм сам формулировал тему, далее лишь помогал её развивать и консультировал.
Но это Игорь Евгеньевич Тамм – один из величайших физиков нашего времени, который благодаря огромному обаянию личности, и умению работать со студентами, создал великолепную школу российских физиков. 
Как же мы пытаемся передать опыт и увлечения работой нашим ученикам, привить интерес к научному поиску – студентам и аспирантам? Как мы задаем темы их квалификационных работ и диссертаций? 
Вариантов несколько. Первый – дать будущему ученику тему в рамках той проблемы, которой «болеешь» и которая на данный момент кажется тебе перспективной, важной, захватывающе интересной. Вариант чрезвычайно эмоциональный, иногда он дает потрясающий результат. Но иногда, поскольку сам можешь оставить, казавшуюся вчера яркой и злободневной, тему. Да и к тому же интересы студента также могут измениться, а финальную работу надо представлять. И вот тут возникают трудности, для преодоления которых требуются характер и настойчивости, как руководителя, так и студента. Вариант нередко бывает сложным, даже тревожным.
Второй, – вариант «научной моды». Это научно модное направление, в котором сейчас работают твои коллеги, и ты обсуждаешь с ними возникающие проблемы. Вариант тоже эмоциональный, так как проблемы нередко оказываются не в русле твоих интересов, но тебе тоже важно иметь новые результаты в этом направлении. Это для того, чтобы ты сам и твой ученик были в «русле научных проблем» или, как сейчас говорят, в «мэйнстриме» науки. Вариант благодатный, так как в этом случае появляется довольно много новых литературных работ, методов и подходов – широкое поле для творческого поиска. Пожалуй, один из характерных примеров в нашей науке – это формулировка А.Д. Ворониным «гипотезы о секущих». Анатолий Данилович предложил особым образом разделить области на основной гидрофизической характеристике (ОГХ), рассекая её несколькими прямыми, названными в научной среде «секущими». Появилась масса работ с разными типами почв, которые оправдывали такой подход. 
 
Впоследствии гипотезу А.Д.Воронина можно было использовать как классический подход и применять его в дальнейших исследованиях. Главное же было в том, что работа шла не по указке руководителя (в то время А.Д. был деканом факультета и заведующим кафедрой), а при общей  заинтересованности сотрудников кафедральной темой. И студенты оказались в этом «мэйнстриме». Вариант образовательный, который способствует знакомству с современной литературой, модными научными направлениями, совместным обсуждениям и поддержке кафедральных научных школ, но рассчитанный не на каждого студента.
Третий – глубоко образовательный вариант. Он связан с получением, обработкой некоторого массива данных (полевых или лабораторных, неважно) и оценкой полученных результатов. Вариант более подходящий для квалификационных бакалаврских работ, когда студент знакомится с некоторым методом, обрабатывает и классифицирует результаты, на основании известных подходов и статистической обработки., Действительно, вариант глубоко образовательный – студент умеет проводить определенные эксперименты, имеет практические навыки, использует статистические методы, что необходимо для современной научно-исследовательской работы. Это практически беспроигрышный вариант – любой Совет и ГАК примут эту работу, имеющую все необходимые элементы квалификационной работы (эксперимент, статистика, классификации).
И четвертый вариант – практический, который в последнее время нередко появляется в естественных науках. Это освоение новых приборов и методов. Вариант безусловно необходимый, так как новые приборы, которые появляются в наших лабораториях работают нередко с иными физическими принципами. Такой вариант требует умения работать с современными приборами, проверки на разных почвах, найти границы применимости и соответствие с классическими методами. Он предполагает наличие у студента определенных способностей, которые в процессе освоения прибора должны превратиться в его навыки и умения. Вариант чрезвычайно полезный во всех отношениях для преподавателя, студента и для научно-педагогического сообщества.  В этом варианте самое главное – творчески оценить возможности прибора (метода), границы его применимости и обосновать достоверность, получаемых результатов в сравнении с классическими методами, принятыми в почвоведении. Заинтересованность членов ГАКа и других защитных комиссий к такому роду работ весьма высока и это справедливо – мы продолжаем наши исследования  новыми методами и приборами. И здесь бы не ошибиться с направлением развития. 
И все же, главными принципами в работе со студентами (смотри пример И.Е.Тамма) были и остаются – профессионализм и  доброжелательность научного руководителя, уважение к работам коллег, пример собственной неустанной работы и радости познания. 
 

Темы для бакалавра, магистра, аспиранта, – в чем принципиальное отличие?

Да, конечно, примеры из жизни. Бакалаврская работа. Это 4-й курс, они прошли основной курс профессиональных дисциплин и практик. Знают основы и практические приемы. Навыков пока нет. Следовательно, надо ставить соответствующую их знаниям и умениям задачу. Лучше – методическую. Например, сравнение метода анализа для разных почв. Или разных методов, подходов и гипотез. Здесь опорное слово – «сравнение». Естественно, пример из области физики почв. К настоящему времени известно множество гипотез образования агрегатов. Согласно одной из них, сначала образуется ядро (проагрегат), затем вокруг ядра формируется сам агрегат с соответствующей пористостью. Хорошо, если студент-бакалавр сам заинтересуется существующими гипотезами и предложит методы (из уже освоенного арсенала) их подтверждения. Лучше «напрямую», без особых схем и привлечения оборудования. Например, провести мокрое просеивание, а затем проанализировать гранулометрический состав распавшихся и нераспавшиеся агрегатов. Если у нераспавшихся он будет легче, значит, по-видимому, есть ядра, которые оказались более устойчивы и не распались под действием воды. Вывод, конечно, очень предварительный. Однако, сколько мы успели узнать: знаем гипотезы, придумали путь проверки (это завлекательно, так?), освоили методы и статистическую обработку результатов эксперимента. Это главные составляющие обучения: появление заинтересованности в получении новых знаний для достижения своей цели. Так когда-то, на заре современной химии, ученые были уверены, что мы никогда не узнаем, из чего состоят звезды на небе. Оптимисты говорили: «Зато мы узнаем столько нового на этом пути познания, из чего же состоят эти далекие объекты, сколько откроем новых методов и законов, сделаем неожиданных открытий!». Жизнь оказалась оптимистичнее. В 1814 году Йозеф Фраунгофер открыл спектральные линии, а затем Г. Кирхгоф и Р. Бунзен – спектральный анализ, и стало возможным по спектру излучения звезды говорить о её химическом составе.

Магистры. Вспомним, здесь на первый план выходят актуальность и новизна. Значит надо привлечь те темы, которые сейчас «на волне» мировой науки. Это должен сделать руководитель. Да-а-а, трудновато, особенно, когда не представляешь, на что способен (а) студент (ка). И если этот этап, этап «пробуждения заинтересованности и собственных способностей студента» не удается, приходится идти некоторым стандартным, но в итоге успешным путем. Тематика должна включать эксперимент–метод/прибор–обработку–статистику. Хотелось бы, чтобы перед каждой составляющей стояло определение «новый(-ая)». Не всегда удается. Поэтому приведу пример хорошего задания для магистра, опять из физики почв. Это педотрансферные функции (некоторые статистически подтвержденные закономерности), позволяющие по известным традиционным свойствам восстанавливать трудоемкие и сложно определяемые свойства и процессы. Например, задача рассчитать основную гидрофизическую характеристику (ОГХ) по данным гранулометрии, содержания органического вещества и плотности почв. Студент для своих объектов экспериментально определяет одно или несколько традиционных свойств почв (гранулометрический состав, содержание гумуса и пр.) и неизвестное свойство – ОГХ. Далее обрабатываем данные, строим графики и понимаем, что положение и форма ОГХ определяется, например, гранулометрией. Значит, это традиционное свойство может быть предиктором ОГХ. Применяем разные приемы статистического анализа и в результате получаем уравнение, которое может быть использовано для быстрого восстановлении ОГХ. Все этапы соблюдены. А главное, – студент познакомился с методами, получил экспериментальные навыки, знает новое направление и использует математические методы. Классический набор современного активного исследователя. Надеюсь, и заинтересованного.

Наши спиранты

(Раздумья после завершения курса «Современные методы и приборная база мониторинга окружающей среды». Февраль-апрель 2017 г. Аспиранты 2-го года обучения – 28 человек, 3-его года – 26 человек)

Курс читал с «чистого» листа. Хотя, когда сформулировали название и сроки, задумался: что именно надо нашим аспирантам, будущим высокопрофессиональным природоведам, почвоведам, экологам? Какие приборы им необходимы для работы? Они по идее аспирантуры уже сосредоточены на конкретном методе и получают результаты. В смысле устройства современных приборов они понимают лучше меня. Они современны, специализированы и «продвинуты». Кроме того, все они где-то подрабатывают. Молодые, возраст, когда все «стихии» захлестывают, и нужны деньги. Вполне нормально, так во всем мире.

Что и как читать нашим аспирантам – это первый и основной вопрос. Научные обзоры, достижения, современные проблемы? Нет, это вопросы научных подходов, школ, традиций, научных руководителей. Отличия современных методов от традиционных и перспективы использования нынешних приборов? Да, но в этом случае надо выяснить, знают ли они классические методы и их основы. Т.е. знают ли они фундаментальные основы экспериментальных приборных методов в почвоведении, экологии и пр. Вот на этом решил остановиться, начать с фундаментальных основ методов. Это, правда, скорее общегуманитарная задача нашего образования, ближе к курсу «современное естествознание», чем профессиональный курс. Но ведь мои слушатели – это выпускники Московского университета, наша будущая элита. Они должны быть компетентны в основах любой науки, знать историю ее возникновения, великих ученых, потребности общества в научных изысканиях. В общем, должны быть интеллектуально высоки! Сразу скажу, что в итоге не разочаровался, хотя представлял себе худшую картину. Учитывая, что они привыкли нажатием кнопки связывать задание с результатом. А вот что лежит «внутри», между нажатием кнопки и «выдачей» прибора, полагал их мало интересует. Ведь я и сам такой – нажал на кнопку мобильника, пожалуйста, слышу погоду на неделю вперед и пр. А что за «ведьма» сидит внутри этого мобильника, как она все это устраивает, не задумываюсь! Но принципы действия (как, когда и кто начал, придумал и осуществил) наша будущая элита знать должна.

Итак, несколько скованно я начал. Впрочем, с хорошо известной и неоднократно прокатанной темы «Гранулометрический состав природных дисперсных объектов». И после первых вопросов в аудиторию – Что такое лазер, лазерный луч? Как он возникает? – шумных, наперебой, ответов не услышал. Понял, что физических основ методов мои коллеги не знают, а если и знают, то весьма приближенно. Решено: буду строить свои лекции на основах современных методов (лазерные методы, спектроскопия, лидары, ЯМР и пр.), т.е надо окунуться в классическую физику. Конечно, физику они проходили, но в голове осталась в лучшем случае ньютоновская физика. А вот начала квантовой теории, электромагнитных явлений, к сожалению, не знают. Ну не устраивать же мне лекции по физике! Да и не знаю её в таком объеме, нет опыта классического университетского её преподавания. И тут мне помогло, что они заинтересовались историей науки. Кто открыл, как этого достиг, как получилось, что именно этот человек сделал открытие? Например, зачем нужна статистика, спросил я их. Конечно, любой почвовед-исследователь ответит – для обработки экспериментальных данных. А вот можно ли с её помощью сделать фундаментальное открытие? Вроде бы нет, это прикладная математика. Все были удивлены, что Нильс Бор сделал свое гениальное открытие дискретной структуры атома, энергетических уровней электронов на основании статистической обработки большого количества спектров. Так родились теоретические основы спектроскопии, спектрального анализа. Вот теперь им, заинтересованным жизнью и научным поиском великих ученых, можно было подробно рассказывать об атомной и молекулярной спектроскопии, флюоресценции, рентгеноструктурном анализе и пр. Получилось. Учитывая это, почти каждую лекцию начинал со шкалы электромагнитых волн, рассматривая их от гамма и рентгеновских лучей до радиоволн длиной до нескольких километров. Далее было легко обозначить на этой шкале и диапазон лазерных лучей и перейти к современным лидарам. Чтобы заинтересовать и сохранить внимание аудитории, рассказывал не просто о методе комбинационного рассеивания света газовыми молекулами на основе эффекта (открыт в 1928 г. советскими физиками Л.И. Мандельштамом, Г.С. Ландсбергом и индусским физиком Ч.С.Раманом), а о том, как и почему Нобелевскую премию получил индус Раман в 1930 году, хотя советские физики докладывали свою работу на два года ранее (ох, уж эта истинно российская интеллигентная скромность!). 

Жизнь с её психологией вносит свои коррективы даже в теоретическую физику).

А вот для того, чтобы в обучении аспирантов были полезные строгости, мы в самом начале договорились, что каждый аспирант должен написать реферат, являющийся частью его будущей диссертации, раздел «Объекты и методы». Они и должны были описать методы, их использование для решения научной проблемы. И написать так, чтобы реферат явился основой той самой главы «Объекты и методы», обязательной в любой диссертации. В результате, пусть медленно, несколько раз переваливая через «dead line», мне все же удалось получить вполне квалифицированные рефераты от 52-х аспирантов 2-го и 3-го годов обучения. Не ожидал, что смогу добиться от них толковых работ. Полагал, что в лучшем случае это будут «вырезки» из дипломов, статей или рефератов, написанных при поступлении в аспирантуру. К моей радости, я ошибся и получил широкий спектр факультетских рефератов. Не просто методических, но рассказывающих о научных поисках, проблемах и решениях. Я получил «скан» научных работ факультета и смог оценить направления работы всего нашего научного сообщества, пусть в методическом цвете, несколько однобоко, но вполне адекватно.

Что же получилось в результате такого «сканирования»? Прежде всего, меня поразило явное доминирование работ биологического направления – не только от кафедр биологии почв, агрохимии и биохимии растений. Вовсе нет, и от аспирантов кафедры общего почвоведения, радиоэкологов. Так, биологической тематике было посвящено 47% рефератов, приложениям почвенных технологий в сельском хозяйстве – 19%, инженерному почвоведению (выделил условно по наличию технических моментов) – 24 %, а собственно почвоведению (микроморфология, строение профиля и его эволюция) – всего 5%. Явная уклон биологическая направленность изучения почв, уклон в исследование почв как биологического объекта в биосфере. По-моему, весьма симптоматично!

 

Профессор, Е.В.Шеин