Otevřená věda II

Dlouhodobý pokles zájmu studentů o přírodovědné a technické obory pociťují mnohá vědecko-výzkumná pracoviště, jimž se nedostává mladých vědeckých pracovníků. Vzdělávací projekt Otevřená věda II
se snaží přilákat středoškolské studenty k přírodovědným oborům prostřednictvím stáží, jichž se od počátku roku 2010 na pracovištích Akademie věd ČR a vysokých školách pro celé České republice uskutečňuje více než 150.


Projekt s finanční podporou Evropského sociálního fondu a České republiky přispívá k zájmu studentů o přírodovědné a technické obory a umožňuje vědeckotechnickým institucím navázat kontakt se středními školami, aby i po ukončení projektu mohly spolupracovat při výběru talentovaných středoškoláků. Projekt je součástí rozsáhlého záměru AV ČR získat pro vědeckou a výzkumnou činnost talenty z mladé generace. Více informací naleznete na webové stránce www.otevrena-veda.cz.

Otevřená věda II navazuje na předchozí projekt, který nabídl stáže na vědecko-výzkumných pracovištích AV ČR pražským středoškolákům. Stávající projekt je určen studentům mimopražským. V první fázi jsme oslovili ústavy AV ČR a univerzitní pracoviště s nabídkou zapojit talentované středoškoláky do výzkumných záměrů. Na základě dvou výzev předkládajících více než 300 přírodovědných témat se přihlásilo téměř 400 studentů. Nejtalentovanější adepty si vybírali lektoři, kteří se jim věnují individuálně průměrně 12 hodin měsíčně. V letošním akademickém roce se koná 60 stáží z biologie, 27 z chemie a fyziky, z matematiky a informatiky 29 a devět z geologie a geografie; 78 stáží se koná v AV ČR, 74 na univerzitních pracovištích.

Do Otevřené vědy II se zapojilo 27 institucí. Koordinuje ji Odbor projektů a grantů Střediska společných činností AV ČR, v. v. i., který spolupracuje s 19 ústavy AV ČR, sedmi univerzitami a také se Společnou laboratoří chemie pevných látek Ústavu makromolekulární chemie AV ČR a Univerzity Pardubice. Většina stáží trvá dva školní roky (do ledna roku 2012) a každý absolvent zpracuje odbornou Studentskou vědeckou práci, aby se naučil pracovat s odbornými databázemi a osvojil si dovednosti potřebné k vědecké práci. Mladí lidé jsou motivováni i k účasti v soutěži SOČ – Středoškolská odborná činnost. Ti nejlepší se představí na studentských vědeckých konferencích v Praze a v Brně, někteří i v zahraničí. A všichni budou moci publikovat v odborných časopisech.


Foto: Archiv OPG SSČ AV ČR
Lektor Aleš Vítek (vlevo) spolupracoval se studentem Miroslavem Rapčákem na tématu Vlastnosti molekulových a atomových klastrů – počítačové modelování.

Mgr. Aleš Vítek vedl stáž Vlastnosti molekulových a atomových klastrů – počítačové modelování, jejíž název prozrazuje, že se jedná o počítačové modelování fyzikálně-chemických vlastností shluků (klastrů) několika málo atomů či molekul metodami Monte Carlo. Jedná se především o práci v základním výzkumu, přestože se již objevují i konkrétní aplikace.

Čemu se vaši studenti věnovali?
Zapojili se do programu studia atomových a molekulových klastrů, který realizujeme na katedře fyziky PřF OU ve dvou hlavních směrech – zkoumání vlastností klastrů při nízkých teplotách a sledování, jak se tyto nízkoteplotní vlastnosti mění při zvyšování teploty. V obou případech studenti využívali specializovaného softwaru (evoluční algoritmy, Monte Carlo). Zvolil jsem téma příbuzné s mou doktorskou prací.

Vaše stáž trvala pouze od ledna do června ­letošního roku, kdy jste ji musel uzavřít, protože váš student dokončil střední školu. Čeho za půl roku dosáhl?
Koncem roku 2008 k nám přišli studenti z gymnázia v Orlové, Miroslav Rapčák a David Pěgřímek, kteří se chtěli věnovat práci na nějakém fyzikálním problému. Nabídli jsme jim několik témat, z nichž se rozhodli pro klastry. Miroslav se zajímal spíše o fyziku, David o programování. Tím se doplňovali, protože k práci potřebovali obojí. Během konzultací v Ostravě jsem jim doporučil literaturu, prošel s nimi vybrané partie vysokoškolské matematiky, statistické termodynamiky, vybrané modely popisů mezimolekulových interakcí i základy metod částicových simulací. Doma sami vyvíjeli počítačový program na Monte Carlo simulaci atomových klastrů. Své výpočetně a časově náročné simulace spouštěli na superpočítačích Ostravské univerzity a Vysoké školy báňské, kde jsme jim zřídili konta a přístupová hesla. Práci završili účastí na přehlídce SOČ 2009, kde v sekci fyzika obdrželi první místo.

Stáž Otevřené vědy II, která začala v lednu 2010, byla pokračováním neformální spolupráce. Oficiálně se jí zúčastnil pouze Miroslav, který však s Davidem dále spolupracoval a na konzultace chodili většinou spolu. Vybrali si obtížnější téma – molekulové klastry a vliv vysokých tlaků na jejich fázové přeměny, jež také budou prezentovat na soutěži EUCYS 2010 v září 2010 v Lisabonu. Další výsledky shrnuli do příspěvku pro SOČ 2010. (Pozn.: Miroslav Rapčák obsadil s prací Úplný fázový diagram CO2 nanoklastrů 6. místo v celostátní přehlídce SOČ v oboru fyzika.)

Jak jste se o tomto projektu dozvěděl?
Informace jsem získal od vedení PřF Ostravské univerzity. Napadlo mne, že by se jí mohli „moji“ studenti zúčastnit. Sám jsem ještě studentem kombinovaného doktorského studia fyzikální chemie na VŠCHT a v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. Na katedře fyziky OU učím čtvrtým rokem, takže s vysokoškolskými studenty pracuji běžně, byť vedení stáže pro středoškoláky bylo pro mě něčím novým. Podílím se i na pořádání exkurzí studentů středních škol.

Čím byla pro vás stáž – resp. spolupráce se studentem – přínosná?
Projekt oceňuji, protože neoficiální spolupráci se studenty jsem se věnoval dobrovolně ve volném čase. Spolupráce přinesla pozoruhodné výsledky, zkušenost, jak formulovat fyzikální či matematické problémy, aby jim rozuměl středoškolák (byť velmi nadaný). Měl jsem radost, že existují studenti se zájmem o přírodní vědy, jimž jsou ochotni obětovat spoustu času. Jejich úsilí a nadšení mě velmi potěšilo a inspirovalo. Navíc mi byli věkově docela blízcí, takže se nám snadno komunikovalo.

Nyní plánujeme publikovat výsledky termodynamických simulací klastrů oxidu uhličitého v některém z mezinárodních vědeckých časopisů. Od září oba studenti nastupují na Matematicko-fyzikální fakultu UK, další spolupráci nevylučuji, rozhodne ale směr, kterým se vydají.

V čem mohou studentské stáže mladé lidi inspirovat či motivovat, aby se zajímali o vědu? Jak je přilákat k přírodovědným oborům?
Stále víc maturantů pokračuje na vysoké škole. Zdaleka ne všichni ale mají zájem a nadání pro obory, které studují. Vysoké školy jsou penalizovány za nízkou průchodnost studijních oborů a to je nutí k neustálému snižování požadavků na studenty. Tímto syndromem trpí nejen přírodovědecké obory, ale ze-jména talentovaní studenti. Stáže jim pomohou plně rozvinout jejich tvůrčí schopnosti.

Pro přírodní vědy nelze nadchnout každého. Přesto bychom měli zájem o ně podporovat už na základních a středních školách. I v matematice je potřeba jistého drilu a konkrétně např. úpravu algebraických výrazů se žák naučí nejlépe, když propočte velké množství příkladů. Pokud ale nepochopí podstatu jednotlivých matematických úprav, nemůže mít ze své dovednosti radost a nebude schopen ji použít k řešení jiných matematických úloh. Zkrátka: přírodní vědy by se neměly učit zpaměti, studenti by měli být vedeni zejména k jejich pochopení. Přál bych si, aby projektů typu Otevřená věda II existovalo více – aby motivovaly zájem studentů a – také vědce, aby tyto nadšené mladé talenty měli chuť vést a učit.

Je mnoho soutěží, konferencí a olympiád věnovaných přírodním oborům a kdo má opravdový zájem o konkrétní oblast, na vysokých školách či vědeckovýzkumných pracovištích jistě nalezne někoho, kdo se mu bude se zájmem věnovat.

Miroslav Rapčák ve studiu tématu klastrů nadále úspěšně pokračuje. Zvítězil v oboru fyzika v 31. ročníku celostátní přehlídky SOČ 2009, v celostátní soutěži SOČ 2010 obsadil 6. místo. V září svou vítěznou práci představí na EUCYS 2010 v Portugalsku.

Proč vás zajímá právě fyzika a jaké bylo vaše první setkání s vědou?
Už od dětství se zajímám o svět kolem sebe a zjistil jsem, že právě fyzika je nejelementárnější vědou, která se snaží pochopit a vysvětlit jevy, jež nám bohatý svět poskytuje. Hlouběji se o fyziku (ale také matematiku) zajímám od osmé třídy, kdy přišly první úspěchy v olympiádách, což mě motivovalo k systematičtějšímu studiu. Se spolužákem z gymnázia Davidem Pěgřímkem, který se zabývá informatikou a matematikou, nás lákala vědecká práce a chtěli jsme se zúčastnit soutěže SOČ. Učitelé nás proto zkontaktovali s katedrou fyziky OU, na níž pracuje i teoretická skupina fyziky klastrů. Ty se nám jako téma zdály ideální, protože kombinují fyziku s matematikou a informatikou. Klastry jsou nanosystémy s velkým množstvím unikátních vlastností. Je úžasné zjišťovat, jak se hmota chová na molekulární úrovni, jak jednotlivé atomy interagují a jaké zajímavé vlastnosti se na této škále objevují.

Pod vedením Mgr. Vítka jsme začali studovat a tvořit programy, které umožnily výpočet strukturních termodynamických a fázových vlastností klastrů. Na stáž jsem se přihlásil podzim roku 2009. Klastrům jsme s Davidem zasvětili i webovou stránku http://www.clusters.davpe.net, kde lze zhlédnout videa z našich simulací, nejvýznamnější výsledky a napsané práce.

Splnila stáž vaše očekávání? Co nového vám přinesla?
Za lektorem jsem chodíval na konzultace, na nichž jsme spolu probírali výsledky, částečně také teorii a literaturu ke studiu. Často jsme komunikovali elektronicky, protože k většině práce nebylo potřeba laboratoře, nýbrž dlouhé doby za psacím stolem. Každou práci jsem nejprve zkonzultoval s Davidem Pěgřímkem a potom s lektorem, se kterým jsme eliminovali formální nedostatky a opravili chyby.

Největším výsledkem je asi simulace málo prozkoumaných klastrů oxidu uhličitého a implementace tlakového působení vnějšího prostředí. Dosažené výsledky jsem představil také v ročníkové práci SOČ 2010 – Úplný fázový diagram CO2 nanoklastrů. Prostřednictvím stáže jsem získal mnoho znalostí a schopnost orientovat se ve světě vědy. Velmi jsem se zdokonalil nejen ve fyzice a matematice, ale především v programování. Naučil jsem se prezentovat výsledky jak písemně, tak ústně či spouštět náročné výpočty na superpočítačových centrech. (Pozn.: studenti pracovali také v Centru excelence IT4Innovations při VŠB-TU v Ostravě.)

Inspirovala vás stáž k dalšímu vědeckému bádání?
Vědou bych se chtěl živit; nejspíš bych pokračoval ve studiu na MFF UK i bez stáže. Ta mi ale potvrdila, že fyzika je vhodnou volbou. Ještě nevím, jestli zůstanu u chemické fyziky, protože mě lákají i jiné oblasti fyziky, každopádně bych se chtěl v budoucnu zabývat fyzikou teoretickou.

Když jsem pod vedením Mgr. Vítka studoval klastry, ani ve snu bych si nepomyslel, že se tak brzy stanu vědcem a dospěji k unikátním výsledkům, které budou publikovatelné v mezinárodním časopisu. Chtěl bych poděkovat nejen jemu, ale také členům celé skupiny fyziky klastrů, kteří mě uvedli do světa vědy, v němž snad už zůstanu. Věda se pro mě stala každodenním chlebem a jedním z pilířů života. Když přemýšlím nad nějakým problémem třeba měsíc a potom naleznu řešení, je to vždy obrovský úspěch.

Co byste vzkázal mladým lidem, kteří se podobně jako vy chtějí věnovat vědě a výzkumu?
Podle mě není kreativnější lidské činnosti. Vědec hledá pravdu o světě a posunuje lidstvo vpřed. Věda není jen popis reality, vyžaduje také velké množství představivosti a tvořivosti. Přemýšlejte nad problémy, hodně studujte a nelekejte se mnohdy deprimujících nezdarů. Chtěl bych podotknout, že pro vědeckou činnost je také nezbytná znalost angličtiny, protože většina materiálů neexistuje v češtině. Mnozí mí vrstevníci si to bohužel neuvědomují.

MICHAELA ŽALUDOVÁ,
Středisko společných činností AV ČR, v. v. i.