От идеи до «Золотой дюжины»: выпускник технопарка «Альтаир» создал приложение для экспериментов
Разработка уже победила в конкурсе «Золотая дюжина» и получила приз заключительного этапа Всероссийского форума научной молодёжи «Шаг в будущее».
Для многих школьников физика выглядит как набор правил, а за формулами часто теряется сама суть явлений. Но цифровые технологии способны это изменить, если показать наглядный и понятный процесс. Как любопытство, поддержка наставников и стремление разобраться глубже помогают создавать полезные учебные инструменты, показывает проект выпускника Детского технопарка «Альтаир» РТУ МИРЭА Даниила Путилина, ученика физико-математического класса московской школы № 1520 имени Капцовых. Его разработка позволяет моделировать физические процессы, менять параметры и сразу видеть результат.
Опыт одним нажатием кнопки
Всё началось с интереса к сложной теме. Когда молодой человек разбирался в молекулярно-кинетической теории, ему казалось, что формулы слишком оторваны от реальной жизни. Ему хотелось увидеть, как этот закон работает на деле, и постепенно эта идея выросла в желание сделать среду, где любой опыт можно запустить одним нажатием кнопки. Так и появилось приложение на Python.
Сейчас в нём две крупные части: первая наглядно показывает движение молекул газа и считает давление и среднюю скорость частиц, а вторая посвящена баллистике. Там можно менять начальную скорость, угол, массу и даже силу тяжести, чтобы понять, как тело будет вести себя, например, на Марсе. За яркой анимацией при этом стоит точная математика, а разработчик вместе с научным руководителем не раз проверяли модели, сравнивая их результаты с расчётами вручную.
«Тестирование проекта шло рука об руку с разработкой: каждый эксперимент десять раз прогонялся с разными параметрами, а полученные значения сверялись с ручными расчётами на калькуляторе. Эта скрупулёзность позволила убедиться, что визуализация не искажает физику, а раскрывает её», – поясняет научный руководитель проекта, преподаватель Детского технопарка «Альтаир» Артём Борисов.
От «ФизБоя» до VR
Интерактивные инструменты могут быть не просто дополнением, а полноценной частью увлекательной соревновательной среды. Это наглядно показало появление в 2022 году в «Московской электронной школе» (МЭШ) лаборатории «Соревновательные механики. ФизБой». Она позволила тысячам школьников участвовать в турнирах с виртуальными опытами. Тогда в соревнованиях приняли участие более 4,9 тысячи учеников из 124 образовательных организаций.
В 2023 году НИЯУ МИФИ представил приложение MEPhI AR Lab. С его помощью студенты могли заранее, ещё до работы с реальным оборудованием, изучать объёмные модели настоящих физических установок в дополненной реальности. Руководитель лаборатории Виктор Байков заметил, что технологии AR активно внедряются в образование.
«В первую очередь это, конечно же, визуализация объектов или процессов в реальном времени. Более сложные решения предоставляют и возможность взаимодействия с ними. Причём плюсы от применения такой технологии достаточно очевидны. Во-первых, наглядность: объект интереса перед нами на столе, мы можем его вращать и рассматривать со всех сторон. Во-вторых, это концентрация на предмете исследования. В-третьих – безопасность. Виртуальную модель и сломать нельзя, и себе причинить вред невозможно».
А в 2024 году московские школьники получили возможность выполнять лабораторные работы онлайн в интерактивных тетрадях, встроенных в «МЭШ». Система сама проверяла ответы и охватывала темы от механики до термодинамики.
В 2025 году в Москве также стартовал пилотный запуск VR PhysicsLab. Пятьдесят школьников из школы «Интеллектуал» смогли выполнять практические задания в виртуальной реальности, а авторы проекта планировали продолжать его развитие. В мировом контексте подобные решения, такие как PhET Interactive Simulations, также подтверждают востребованность интерактивных моделей.
Разработка найдёт применение
Разработка Даниила Путилина может быть полезна в школах, кружках и при самостоятельной подготовке. Особенно она пригодится там, где нет настоящего лабораторного оборудования. В будущем автор собирается расширить набор опытов и добавить моделирование свободного падения, электрических цепей и законов сохранения импульса. Чтобы проект можно было действительно использовать в учёбе, нужны методические материалы, проверка на соответствие школьной программе и отзывы педагогов.
Эта история интересна не только тем, что школьник сделал приложение. Она показывает, как обучение может переходить от простого изучения темы к активному исследованию. Такие проекты хорошо демонстрируют, что программирование и математическое моделирование можно соединять для решения реальных учебных задач. В итоге это помогает готовить специалистов, которые умеют совмещать навыки в ИТ с глубокими знаниями в науке.
