Klyuchevye problemy, rassmatrivaemye v sovremennom shkol'nom kurse astronomii
21.02.2002 17:04 | S. B. Popov/GAISh, Moskva

Klyuchevye problemy, rassmatrivaemye v sovremennom shkol'nom kurse astronomii.

S.B. Popov

(GAISh MGU; Centr obrazovaniya "Caricyno" N548)

Vvedenie

Pri prepodavanii lyubogo predmeta neobhodimo vydelyat' naibolee vazhnye problemy, rassmatrivaemye v dannom kurse. V sluchae shkol'noi astronomii eto mozhet byt' osobenno vazhnym, t.k. dovol'no chasto ne udaetsya poluchit' dostatochnoe chislo chasov ili net postoyannogo prepodavatelya astronomii. Togda prihoditsya ogranichivat'sya nebol'shim chislom lekcii s tshatel'nym podborom materiala. Zdes' vazhno, kak mne kazhetsya, ne pytat'sya govorit' "obo vsem po chut'-chut'", a vydelit' glavnoe, i posvyatit' osnovnoe vremya rassmotreniyu nebol'shogo chisla fundamental'nyh voprosov.

V materialah konferencii "Astronomiya v sisteme sovremennogo obrazovaniya" [1, str. 105] i v zhurnale Zemlya i Vselennaya [2] ya privodil kratkoe opisanie kursa iz 9 lekcii i vydelyal 7 problem, kotorym obychno udelyaetsya malo vnimaniya v tradicionnyh kursah. V etoi korotkoi zametke ya popytayus' obsudit' 5 punktov, kotorye, na moi vzglyad, yavlyayutsya klyuchevymi v shkol'nom kurse astronomii dlya 11-h klassov. Fakticheski ya hochu skazat', chto pri neobhodimosti mozhno ogranichit'sya etimi 5 voprosami, t.k. mnogie drugie momenty, tradicionno vklyuchaemye dazhe v kratkie astronomicheskie kursy, tak ili inache rassmatrivalis' v shkole ranee, ili zhe etu informaciyu shkol'niki legko mogut poluchit' iz drugih istochnikov, ili informaciya ne nosit fundamental'nogo haraktera. Razumeetsya, stol' kratkoe izlozhenie ne mozhet zamenit' polnocennogo kursa. Odnako, kak mne predstavlyaetsya, dannoe rassmotrenie mozhet okazat'sya ves'ma poleznym, esli po tem ili inym prichinam v shkole otsutstvuet vozmozhnost' provedeniya urokov astronomii v polnom ob'eme, i edinstvennaya al'ternativa - neskol'ko lekcii, na kotoryh mozhno ostanovit'sya lish' na nebol'shom chisle problem.

Vydelennyi mnoyu nabor vyglyadit sleduyushim obrazom:

1. Sovremennaya astronomiya i sovremennye tehnologii.
2. Rozhdenie nauki: pervye popytki postroeniya teorii dvizheniya planet.
3. Sintez elementov vo Vselennoi.
4. Temnaya materiya.
5. Vozrast Vselennoi, gorizont.

Predlagaemyi spisok vklyuchaet v sebya kak voprosy, posvyashennye vazhneishim astrofizicheskim ponyatiyam, tak i voprosy, svyazannye s metodami raboty sovremennogo uchenogo i so stanovleniem nauki vcelom. T.o. ya stavlyu cel'yu dat' ucheniku predstavlenie ne tol'ko o rezul'tatah, poluchennyh sovremennoi naukoi, no i o metodah, kotorye pri etom byli ispol'zovany, a takzhe o tom, kak nauka voznikla i razvivalas'.

Tema "temnaya materiya" byla vklyuchena kak naibolee udachnyi, na moi vzglyad, primer sovremennoi nereshennoi fundamental'noi astrofizicheskoi zadachi. Eto naibolee sub'ektivnyi vybor v spiske. Imenno ee proshe vsego zamenit', esli uchitel' polagaet, chto est' bolee udachnyi variant. Naprimer, mozhno pogovorit' o gamma-vspleskah ili o chernyh dyrah. Vyshe ne byli upomyanuty voprosy, svyazannye s zhizn'yu vo Vselennoi, t.k. na moi vzglyad pri nedostatke vremeni eta tema mozhet (i dolzhna) rassmatrivat'sya v kurse biologii i/ili estestvoznaniya.

V kachestve osnovnoi literatury mozhno porekomendovat' enciklopediyu Avanta+ [3] i knigu "Puteshestvie po Vselennoi" [4], a takzhe mnogochislennye materialy v seti Internet (v pervuyu ochered' - Astronet). Nekotorye drugie ssylki budut privedeny v tekste.

Nizhe ya bolee podrobno rassmatrivayu kazhdyi iz etih voprosov.

Sovremennaya astronomiya i sovremennye tehnologii

Zadacha prepodavaniya lyuboi estestvenno-nauchnoi discipliny sostoit ne tol'ko v soobshenii naibolee sovremennyh dannyh, poluchennyh v etoi oblasti. Vazhno sozdat' u uchenikov obraz samoi nauki, a eto nevozmozhno bez nekotorogo opisaniya togo, chem zanyaty uchenye, kakie metody oni pri etom ispol'zuyut.

Zachastuyu predstavlenie o toi ili inoi nauke formiruetsya na osnove vozzrenii bolee ili menee dalekogo proshlogo. V sluchae astronomii razlichie mezhdu real'noi situaciei i tradicionnym predstavleniem, na moi vzglyad, osobenno veliko. Pri slove "astronom" malo u kogo voznikaet obraz sovremennogo uchenogo, razrabatyvayushego oborudovanie dlya issledovatel'skih sputnikov, ili provodyashego slozhneishie raschety na moshneishih superkomp'yuterah, ili obraz teoretika, vooruzhennogo vsem arsenalom sovremennoi fiziki i matematiki. Skoree pered myslennym vzorom voznikaet chelovek, podnimayushiisya po vintovoi lestnice v bashnyu nebol'shogo teleskopa, chtoby pril'nut' glazom k okulyaru. Kak mne dumaetsya takoe predstavlenie otpugivaet ot astronomii mnogih talantlivyh rebyat, kotorye ne ponimayut, chto "zvezdnaya nauka" - prekrasnoe mesto dlya prilozheniya i ih talantov programmistov, i talantov eksperimentatorov, i talantov teoretikov. Krome togo roditeli chasto ne osoznayut, chto sovremennoe astronomicheskoe obrazovanie - eto prekrasnoe fiziko-matematicheskoe universitetskoe obrazovanie, dayushee vysokii uroven' podgotovki. Poetomu dazhe esli vypusknik astronomicheskogo otdeleniya kakogo-libo universiteta ne stanovitsya professional'nym uchenym, on legko mozhet naiti rabotu, t.k. obladaet sovremennym shirokim obrazovaniem. Ne ponimaya etogo, roditeli chasto otgovarivayut (ili pryamo zapreshayut) detei ot kar'ery uchenogo (v tom chisle astronoma), polagaya, chto uchenye - eto bespomoshnye v zhizni lyudi, "ne ot mira sego", otorvannye ot real'nosti, ne umeyushie naiti svoe mesto v zhizni, esli chto-to vdrug protekaet negladko. Obo vsem etom nuzhno pomnit' uchitelyu i ne pytat'sya sozdat' chrezmerno romantizirovannyi obraz astronoma i astronomii. Deistvitel'nost' dostatochno krasiva i interesna, chtoby ne bezhat' ot nee ili ne priukrashivat' ee bolee neobhodimogo.

Materialov, posvyashennyh sovremennym teleskopam, kosmicheskih proektam i t.p. ochen' mnogo (sm., naprimer, [3] i stat'i v zhurnalah Zemlya i Vselennaya i Zvezdochet). Huzhe obstoit delo s opisaniem primenenii sovremennyh komp'yuternyh tehnologii. Populyarizatoram sledovalo by udelyat' bol'she vnimaniya etoi teme (sm., naprimer, stat'yu [5] ili [5a], posvyashennuyu nekotorym primeram matematicheskogo modelirovaniya v astronomii). Vo vremya rasskaza o primenenii sovremennyh tehnologii v astronomii mozhno obsudit' naibolee vazhnye voprosy metodov nablyudeniya i obrabotki dannyh, osobenno spektral'nyi analiz.

Rozhdenie nauki: pervye popytki postroeniya teorii dvizheniya planet

Soznanie sovremennogo cheloveka naskvoz' pronizano "nauchnymi obrazami" pust' i v ochen' vul'garnom predstavlenii (sm., naprimer, diskussiyu v [1, str. 92]). Nedarom slovo "formula" yavlyaetsya stol' chastym v mnogochislennyh reklamnyh syuzhetah. Eto privodit k tomu, chto my redko zadumyvaemsya o tom, kak nauka nachinalas', o tom, chto bylo vremya, kogda slovosochetanie "zakony prirody" ne sushestvovalo, ili, po krainei mere, ne imelo togo ochevidnogo smysla, kotoryi my pridaem emu seichas.

Nauka v sovremennom smysle etogo slova zarozhdaetsya v Drevnei Grecii v 6-4 vv. do n.e. Poyavlenie nauchnogo podhoda svyazano s dvumya oblastyami: teoriei muzyki i astronomiei 6. Esli kasat'sya tol'ko vtoroi chasti - astronomii - to pervaya nauchnaya teoriya - rabota Evdoksa Knidskogo [3, 7]. Imenno zhelanie opisat' i ponyat' dvizheniya nebesnyh svetil privelo k zamechatel'nomu sintezu nablyudenii, matematiki i filosofii, kotoryi my mozhem nazvat' naukoi.

Ochen' vazhno dat' uchenikam osoznat' pochemu i dlya chego voznikaet nauka. Kraine interesno obsuzhdat' so shkol'nikami sam fakt sushestvovaniya zakonov prirody. Pochemu nam udaetsya tak effektivno opisat' prirodu s pomosh'yu otnositel'no neslozhnoi matematiki? Pochemu ustanovlennye zakony stol' neizmenny? Est' li al'ternativa takomu opisaniyu mira?

V poslednie neskol'ko desyatkov let (v pervuyu ochered' blagodarya progressu astrofiziki) my imeem vozmozhnost' proveryat' fizicheskie zakony ne tol'ko na Zemle i v ee okrestnostyah, no i na ogromnyh rasstoyaniyah ot nas i dazhe v dalekom proshlom! Izuchenie astronomii daet redkii shans obsudit' samye fundamental'nye zakony prirody: ot zarozhdeniya nauki do nashih dnei.

V processe obsuzhdeniya etoi temy umestno kratko pogovorit' o sostave i obrazovanii Solnechnoi sistemy, a takzhe o planetah u drugih zvezd.

Sintez elementov vo Vselennoi

Ya dumayu, chto do sih por v soznanii mnogih lyudei mir stihiino razdelen na "nadlunnyi" i "podlunnyi". Vse dostatochno horosho predstavlyayut sebe krugovorot veshei v zemnoi prirode (hotya navernyaka ne lyubyat zadumyvat'sya ob etom za stolom). Odnako, krugovorot veshestva v masshtabah Galaktiki uzhe maloizvesten. Tot fakt, chto "my sostoim iz zvezdnogo veshestva" yavlyaetsya, na moi vzglyad, odnim iz dvuh samyh vazhnyh, rassmatrivaemyh v shkol'nom kurse (o vtorom - fakte konechnogo vozrasta Vselennoi -- smotri nizhe???).

Kogda rebyata uznayut, chto sostoyat iz veshestva, kotoroe milliardy let nazad pobyvalo v "termoyadernoi pechke" massivnoi zvezdy, ih otnoshenie k astronomii izmenyaetsya. Oni oshushayut, chto vse eti problemy ne beskonechno daleki ot nih, a vse vokrug i sami oni nesut v sebe chastichki veshestva zvezd. "Nebo stanovitsya blizhe".

Izlozhenie osnov sinteza elementov tesno svyazano s kosmologiei, poetomu pri obsuzhdenii etoi problemy uzhe prihoditsya govorit' o vozraste Vselennoi (v etoi korotkoi zametke ya ne obsuzhdayu raznicu mezhdu ponyatiyami "Vselennaya" i "Metagalaktika", polagaya ih dlya prostoty ravnoznachnymi). Potomu esli situaciya s prepodavaniem astronomii sovsem kriticheskaya, to eti dve temy, kak i problemu temnoi materii, mozhno (i nuzhno) ob'edinit'.

Odna iz zadach kursa - pokazat' mir v ego evolyucii i vzaimosvyazi razlichnyh chastei. Opisanie poyavleniya v zvezdah v hode ih evolyucii elementov tyazhelee geliya i posleduyushego vybrosa etogo veshestva v mezhzvezdnuyu sredu, gde ono mozhet voiti v sostav novogo pokoleniya zvezd i planet - prekrasnaya vozmozhnost' pokazat', naskol'ko tesen nash mir, gde vse vzaimosvyazano. Poskol'ku astronomiya izuchaetsya v 11-m klasse, to odnoi iz zadach kursa yavlyaetsya integraciya razlichnyh oblastei znaniya. Tema "sintez elementov" pozvolyaet dostatochno kompaktno pokazat' svyazi mezhdu raznymi chastyami fiziki.

Imenno pri izlozhenii etoi temy mozhno obsudit' naibolee vazhnye aspekty fiziki i evolyucii zvezd.

Temnaya materiya

Blagodarya nauke my uznaem nastol'ko novye veshi, chto prihoditsya s nekotorym usiliem izmenyat' svoi predstavleniya o mire. Sredi takih otkrytii - obnaruzhenie fakta sushestvovaniya temnoi materii.

Shkol'niki na urokah slishkom privykli k gotovym otvetam. Nekotorye iz nih prosto polagayut, chto vse otvety na vse voprosy uzhe naideny. Poetomu, kstati, dazhe ucheniki 11-h klassov ploho predstavlyayut sebe rabotu uchenogo i celi nauki. Obsudit' s uchenikami samuyu interesnuyu zagadku v sovremennoi astrofizike i interesno, i polezno. Tradicionnye kursy fiziki, himii postroeny tak, chto u prepodavatelya prakticheski net vozmozhnosti mnogo govorit' o sovremennom perednem krae nauki, o tom, chto seichas volnuet uchenyh, o tom, chem sami shkol'niki smogut zanimat'sya cherez neskol'ko let, esli vyberut kar'eru uchenogo. V astronomii - naprotiv: mozhno govorit' o sovremennyh nauchnyh problemah i nereshennyh voprosah.

Rassmatrivaya dannuyu problemu, ne stoit pytat'sya dat' okonchatel'nyi otvet. Vazhno imenno rassmotret' vse vozmozhnye varianty, vklyuchaya dovol'no ekzoticheskie. Mozhno predlozhit' uchenikam svoi gipotezy. Veroyatno, oni smogut predlozhit' uzhe izvestnye gipotezy, kak otbroshennye, tak i do sih por imeyushie pravo na sushestvovanie. Vse eto dast shkol'nikam vozmozhnost' v kakoi-to stepeni oshutit' vkus nauki.

V nashi dni astrofizika yavlyaetsya licom sovremennoi fundamental'noi nauki. Neobhodimo ispol'zovat' vozmozhnost' obsuzhdeniya samyh sovremennyh voprosov i otkrytii, chtoby podderzhat' ili vozbudit' s pomosh'yu astronomii interes k nauke vcelom. Pri izlozhenii etoi temy mozhno obsudit' svoistva galaktik i ih skoplenii.

Vozrast Vselennoi, gorizont

Vozmozhno, samymi vazhnymi estestvenno-nauchnymi faktami, izuchaemymi v srednei shkole, yavlyayutsya rasshirenie Vselennoi i svyazannye s etim problemy. Naibol'shei problemoi pri izlozhenii etih fenomenov yavlyaetsya sobstvenno ih slozhnost'. Fakticheski, soobrazitel'nyi lyuboznatel'nyi shkol'nik mozhet postavit' v tupik svoimi voprosami dazhe professional'nogo astronoma ili fizika, esli poslednii ne specializiruetsya imenno v kosmologii ili ochen' blizkoi oblasti.

Odnako, znanie (i ponimanie) hotya by naibolee prostyh kosmologicheskih faktov absolyutno sovremennomu cheloveku, esli on pretenduet na obrazovannost'. Horoshee populyarnoe izlozhenie sovremennoi kosmologii mozhno naiti v knigah [3] i [8] (hotya dazhe eti knigi v nekotoryh aspektah uzhe nemnogo ustareli), ozhidaetsya vyhod nauchno-populyarnoi knigi M.V. Sazhina, posvyashennoi sovremennoi kosmologii. Tem ne menee, praktika pokazyvaet, chto u uchenikov voznikayut i voprosy, ne rassmotrennye v dannyh knigah. Esli spravit'sya s problemoi ne udaetsya, to vozmozhno, chto zdes', kak i v drugih podobnyh sluchayah, mozhno posovetovat' zadat' vopros na odnom iz internet-forumov, gde est' specialisty kosmologi ili kto-to, kto mozhet neposredstvenno u nih prokonsul'tirovat'sya. Eto horosho izvestnyi forum zhurnala Zvezdochet, forum Russkogo Perepleta i forum Scientific.ru.

Poslednie dva sozdany professional'nymi fizikami i astrofizikami, poetomu na nih mozhno popytat'sya naiti otvety na ochen' shirokii krug voprosov, kasayushihsya sovremennoi nauki. Forum Zvezdocheta, kak i forum na saite Starlab.ru, soderzhat mnogo poleznoi prakticheskoi informacii dlya astronomov-lyubitelei.

Na moi vzglyad, imenno izuchenie etoi temy venchaet shkol'nyi kurs estestvennyh nauk. Ona yavlyaetsya vazhneishei dlya formirovaniya nauchnoi kartiny mira. Ee izlozhenie otkryvaet massu vozmozhnostei dlya obsuzhdeniya samyh raznoobraznyh voprosov, rassmatrivaemyh vo mnogih shkol'nyh kursah (fizika, biologiya i t.d.). Izbegat' ee nedopustimo.

Zaklyuchenie

V zaklyuchenie hochetsya podcherknut', chto avtor ni v koei mere ne prizyvaet k sokrasheniyu kursa astronomii do vysheopisannyh problem. Astronomiya ochen' obshirnaya nauka, ee izlozheniyu mozhno posvyatit' mnogo uchebnogo vremeni (osobenno poleznymi mogut byt' fakul'tativy, sm. naprimer [9]). Polnocennyi kurs astronomii (i imenno v vypusknom klasse) absolyutno neobhodim. Odnako, pri ego otsutstvii vazhno naiti vozmozhnost' obsudit' so shkol'nikami hotya by naibolee vazhnye voprosy. Vyshe byla predlozhena popytka vydelit' ih.

Literatura

[1] Materialy II Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferencii.
Red. L.V. Zhukov i dr. Iz-vo RGPU im. A.I. Gercena, SPb. 1998.
[2] Shkol'nyi kurs lekcii po astronomii. S.B. Popov. Zemlya i Vselennaya N5. 1996.
[3] Enciklopediya dlya detei. Tom "Astronomiya". Iz-vo Avanta+. M. 1997.
[4] Puteshestvie po Vselennoi. M.Yu. Shevchenko. Iz-l' A.D. Sel'yanov. M. 2000.
[5] Vselennaya v komp'yutere. S.B. Popov. Zemlya i Vselennaya N4. 2001.
[6] Pifagor i ego shkola. L.Ya. Zhmud'. Iz-vo Nauka, Leningrad. 1990.
[7] Astronomy. I.G. Kolchinskii i dr. Iz-vo Naukova Dumka. Kiev. 1986.
[8] Evolyuciya Vselennoi. I.D. Novikov. M. Nauka. 1990.
[9] Sistema fakul'tativov po astronomii i kosmonavtike. E.P. Levitan. Zemlya i Vselennaya N2 1994.

Publikacii s klyuchevymi slovami: astronomicheskoe obrazovanie Publikacii so slovami: astronomicheskoe obrazovanie
Sm. takzhe: Otkrytyi distancionnyi metodicheskii seminar uchitelei astronomii i astropedagogov Zhurnal "Nebosvod" za dekabr' 2024 goda Zhurnal dlya lyubitelei astronomii "Nebosvod" Zhurnal Nebosvod "Astrodistant" priglashaet Zhurnal "Nebosvod" za sentyabr' 2024 goda Zhurnal "Nebosvod za avgust 2024 goda Vse publikacii na tu zhe temu >>