Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya| << Predydushaya |
Astronomicheskii praktikum v kurse "Koncepcii sovremennogo estestvoznaniya"
Sokolova I.I., Pronin V.P.,
Vasil'ev N.A.
RGPU im. A.I.Gercena
Ni u kogo ne vyzyvaet somneniya kraine slabaya astronomicheskaya podgotovka vypusknikov rossiiskih shkol. Etot fakt podtverzhdayut testy proverki znanii studentov razlichnyh fakul'tetov RGPU. Odnako, obsheizvestno, chto astronomicheskaya kartina mira yavlyaetsya vazhneishei komponentoi estestvennonauchnogo mirovozzreniya. Odnoi iz vozmozhnostei kompensirovat' etot nedostatok obrazovatel'noi sistemy yavlyaetsya rasshirennoe vklyuchenie astronomicheskih voprosov v kursy "Koncepcii sovremennogo estestvoznaniya", yavlyayushiesya v nastoyashee vremya obyazatel'nym komponentom vuzovskih obrazovatel'nyh standartov. Pri etom, kak pokazyvaet praktika, sushestvennoi problemoi pri realizacii kursov "Koncepcii sovremennogo estestvoznaniya" yavlyayutsya prakticheskie laboratornye zanyatiya, uroven' kotoryh dolzhen byt' adekvaten obshenauchnoi podgotovke.
V RGPU razrabotan kompleks prakticheskih rabot s astronomicheskim soderzhaniem, v ryadu drugih rabot podderzhivayushii kursy "Koncepcii sovremennogo estestvoznaniya". On vklyuchaet sleduyushie raboty:
1. Astronomiya i astrologiya - nauka i
psevdonauka. Rabota s kartoi zvezdnogo neba
2. Nablyudenie kak metod astronomicheskih
issledovanii, opticheskie teleskopy,
nablyudenie nebesnyh ob'ektov.
3. Solnechnaya aktivnost', solnechno-zemnye
svyazi.
Nastoyashaya stat'ya posvyashena poslednei iz ukazannogo cikla rabot, pozvolyayushei, s nashei tochki zreniya, reshat' seriyu didakticheskih zadach.
Uroven' nauchnyh issledovanii Solnca, ih otkrytost' predstavlyayut unikal'nuyu vozmozhnost' uchastiya v nih prakticheski lyubogo chlena mirovogo soobshestva cherez set' Internet. Osobennosti i shirota predstavlennogo v mirovoi seti materiala opredelyayut specifiku provedeniya laboratornoi raboty "Solnce, solnechnaya aktivnost', solnechno-zemnye svyazi".
Dlya realizacii ukazannoi laboratornoi raboty ispol'zuetsya v osnovnom dva otkrytyh astronomicheskih saita Internet: sait SOHO i sait Evropeiskogo Astronomicheskogo Obshestva ESA. V pervom sosredotochena vsya tekushaya i arhivnaya informaciya, poluchennaya astronomicheskoi kosmicheskoi stanciei SOHO c 1996 goda, vo vtorom - rezul'taty nazemnyh solnechnyh issledovanii i issledovanii ionosfery i magnitosfery Zemli, poluchennye na osnove dannyh sputnikovyh i nazemnyh stancii. Takim obrazom, ukazannye saity predostavlyayut neobhodimuyu bazu dannyh, obespechivayushuyu vozmozhnost' provedeniya na etoi osnove bol'shogo kolichestva uchebnyh, uchebno-issledovatel'skih i nauchno-issledovatel'skih rabot.
Perechislim voprosy, kotorye rassmatrivayutsya pri vypolnenii laboratornoi raboty "Solnechnaya aktivnost', solnechno-zemnye svyazi".
1. Chto takoe solnechnaya aktivnost' i kakovy
ee vneshnie proyavleniya (solnechnye pyatna,
protuberancy, vspyshki, vysokoskorostnye
potoki solnechnogo vetra).
2. Statistika solnechnoi aktivnosti, chisla
Vol'fa, dinamika chisel Vol'fa.
3. Harakteristiki solnechnyh pyaten: ploshad',
vremya zhizni, koordinaty.
4. Svyaz' vspyshechnoi aktivnosti s obshim
urovnem aktivnosti Solnca.
5. Izobrazhenie Solnca v razlichnyh
diapazonah elektromagnitnogo izlucheniya i
sposoby ih polucheniya.
6. Dinamika solnechnogo vetra.
7. Indeksy geomagnitnoi aktivnosti Ar i Kr.
Magnitnye buri, svyaz' magnitnyh bur' s
solnechnymi yavleniyami.
8. Polyarnye siyaniya i ih svyaz' yavleniyami na
Solnce.
Vozmozhnost' realizacii dannoi raboty obespechivaetsya v pervuyu ochered' tehnicheskimi vozmozhnostyami vuza. V RGPU eta vozmozhnost' opredelyaetsya otkrytym dostupom v Internet i nalichiem parka sovremennyh komp'yuterov.
Pri prakticheskoi realizacii raboty voznikayut nekotorye problemy, uchet kotoryh yavlyaetsya neobhodimym:
1. Epizodicheskie sboi Internet - svyazi. Eta
problema reshaetsya napolneniem minimal'noi
bazy dannyh v pamyati komp'yutera.
2. Nedostatok vremeni dlya vypolneniya raboty
kompensiruetsya vozmozhnost'yu
samostoyatel'noi raboty v lokal'noi seti
Universiteta.
3. Dlya obespecheniya raboty s angliiskimi
tekstami Internet v laboratornuyu rabotu
vvoditsya slovar' angliiskih terminov i
vyrazhenii, upotreblyaemyh v baze dannyh.
Laboratornaya rabota adaptirovana dlya ispol'zovaniya studentami razlichnyh specializacii i napravlenii - ot estestvennonauchnyh do gumanitarnyh. Pri etom rabota soderzhit invariantnuyu chast', vypolnyaemuyu nezavisimo ot urovnya predvaritel'noi podgotovki studentov, i variativnuyu, kotoraya opredelyaetsya urovnem podgotovki studentov i nalichiem uchebnogo vremeni. Tak naprimer, studentam matematicheskogo fakul'teta predlagaetsya, v chastnosti, reshat' zadachi na poisk korrelyacionnyh sootnoshenii mezhdu ryadami nablyudenii, studentam geograficheskogo fakul'teta predlagayutsya zadaniya na osmyslenie geofizicheskih processov.
Opishem proceduru vypolneniya nekotoryh zadanii raboty.
Solnechnye pyatna i statistika solnechnoi aktivnosti. Informaciya o harakteristikah solnechnyh pyaten, indeksah solnechnoi aktivnosti soderzhitsya v opisanii raboty, Na osnovanii etogo studentam predlagaetsya rasschitat' chislo Vol'fa po fotogeliogrammam Solnca na zadannyi prepodavatelem den'. Dlya vypolneniya etoi zadachi na ekran komp'yutera s pomosh'yu opisannoi v algoritme zadaniya procedury vyvoditsya odno iz zapisannyh v baze dannyh izobrazhenii v nepreryvnom spektre. Na obshem izobrazhenii vydelyayutsya i schitayutsya gruppy pyaten, po izobrazheniyam otdel'nyh oblastei rasschityvaetsya kolichestvo pyaten v gruppe i, nakonec, rasschityvaetsya obshee chislo Vol'fa W. Dlya proverki poluchennoe znachenie sravnivaetsya s soderzhashimsya v baze dannyh i obosnovyvayutsya rashozhdeniya, esli takovye sushestvenny.
Eshe dva zadaniya vypolnyayutsya pri nalichii uchebnogo vremeni. Predlagaetsya opredelit' koordinaty grupp pyaten. Dlya etogo na izobrazhenie Solnca nakladyvaetsya sootvetstvuyushaya setka koordinat i vizual'no opredelyaetsya otnositel'naya dolgota i shirota pyaten. Posle etogo predlagaetsya rasschitat' srednyuyu shirotu pyaten i ocenit' vremya, proshedshee s nachala cikla aktivnosti.
Predlagaetsya opredelit' otnositel'nye i absolyutnye razmery pyaten. Dlya etogo v prosteishem sluchae razmery diska i odnogo iz pyaten izmeryayutsya lineikoi, ili ispol'zuetsya kursor komp'yutera. Rezul'taty dayutsya v millionnyh dolyah vidimoi polusfery i v kvadratnyh kilometrah. Dlya vypolneniya etih zadanii vozmozhno takzhe ispol'zovanie laboratornogo komp'yuternogo praktikuma "Vselennaya v rukah".
Opredelenie skorosti vrasheniya Solnca. Iz bazy dannyh po zhelaniyu studenta vybirayutsya serii izobrazhenii v nepreryvnom spektre za neskol'ko dnei i izuchaetsya dvizhenie odinochnyh pyaten po vyvodimoi na ekran sootvetstvuyushei koordinatnoi setke. Izmeryaetsya raznost' otnositel'nyh dolgot za period 3-5 sutok i rasschityvaetsya sinodicheskii period vrasheniya Solnca. Sil'nym studentam predlagaetsya opredelit' sushestvovanie effekta differencial'nogo vrasheniya Solnca.
Opredelenie kratkovremennoi dinamiki
solnechnoi aktivnosti.
Iz bazy dannyh vyvodyatsya izobrazheniya v
nepreryvnom spektre za 30-40 sutok s
vychislennymi chislami Vol'fa W. Sostavlyaetsya
tablica dinamiki W i stroitsya
sootvetstvuyushii grafik libo v elektronnom
vide, libo na millimetrovke. Predlagaetsya
obosnovat' poluchennuyu dinamiku.
Opredelenie dolgovremennoi dinamiki solnechnoi aktivnosti. Iz bazy dannyh ESA. vyvoditsya grafik zavisimosti chisla W ot vremeni, nachinaya s pervogo cikla solnechnoi aktivnosti. Predlagaetsya opredelit' dlitel'nost' vseh dvadcati treh ciklov, vyyavit' naibolee korotkie i dlinnye, rasschitat' srednyuyu dlitel'nost' cikla (dlya sil'nyh studentov provesti fur'e-analiz).
Opredelenie vremeni zhizni pyaten. Iz arhiva SOHO vybiraetsya po zhelaniyu studenta opredelennyi nabor izobrazhenii. Na izobrazheniyah vybirayutsya 2-3 pyatna, zhelatel'no odinochnyh i raznyh po ploshadyam, i issleduetsya dinamika izmenenii ih ploshadi S (vybiraetsya iz sootvetstvuyushih tablic arhiva) so vremenem. Opredelyaetsya vremya zhizni pyaten.
Solnechno-zemnye svyazi. Odnim iz naibolee znachimyh proyavlenii solnechno-zemnyh svyazei yavlyayutsya geomagnitnye effekty, svyazannye s variaciei magnitnogo polya zemli. Indeksami vozmushennosti magnitnogo polya yavlyayutsya global'nye indeksy Ar i Kr. V rabote predpolagaetsya izuchit' solnechnye faktory, vliyayushie na dinamiku magnitnogo polya.
Studentam predlagaetsya prosmotret' arhiv dannyh Space Weather otnositel'no global'nogo indeksa Kr za rekomendovannyi prepodavatelem promezhutok vremeni (2-3 mesyaca). Pri etom neobhodimo naiti 2-3 sobytiya s dostatochno vysokimi indeksami Kr>5. Mogut byt' ispol'zovany takzhe dni s moshnymi polyarnymi siyaniyami. Dalee prepodavatel' rekomenduet opredelit' prichinu odnogo iz obnaruzhennyh sobytii. Dlya etogo na osnove dannyh iz arhiva SOHO sostavlyaetsya tablica indeksov solnechnogo vetra (skorosti i koncentracii chastic) za neskol'ko sutok do sobytiya. Iz arhiva SOHO vypisyvaetsya informaciya obo vseh vspyshkah, proshedshih za 3-4 predydushih dnya s ukazaniem koordinat i moshnosti vspyshki.
Prosmatrivayutsya rentgenovskie izobrazheniya Solnca i fiksiruyutsya koronal'nye dyry za neskol'ko predydushih sobytiyu dnei. Na osnovanii poluchennyh dannyh vydvigaetsya gipoteza o svyazannyh s solncem prichinah proizoshedshego sobytiya. Vydvinutaya gipoteza proveryaetsya na osnove izucheniya eshe odnogo-dvuh iz vybrannyh sobytii. Pri nalichii uchebnogo vremeni mozhno predlozhit' analogichnoe issledovanie sobytii za bol'shii vremennoi interval s ispol'zovaniem metoda nalozhennyh epoh.
Dinamika vspyshechnoi aktivnosti. Vspyshka na Solnce - odno iz samyh moshnyh proyavlenii solnechnoi aktivnosti. V opisanii privoditsya informaciya o klassifikacii vspyshek, o prichinah ih vozniknoveniya. Studentam predlagaetsya opredelit' dinamiku vspyshechnoi aktivnosti. Dlya etogo iz arhiva SOHO vybirayutsya neskol'ko vremennyh intervalov v oblasti min, max aktivnosti, na vetvi pod'ema i spada aktivnosti prodolzhitel'nost'yu primerno 30 sutok. Vypisyvaetsya informaciya obo vseh vspyshkah, proizoshedshih za etot interval vremeni, i ih klassah.
Sravnenie dannyh pozvolyaet sdelat' vyvod o zavisimosti chastoty vspyshek, ih moshnosti ot vremeni, proshedshego s momenta nachala cikla solnechnoi aktivnosti.
Opredelenie koordinat vspyshek i ih svyazi s solnechnymi pyatnami. Po predlozheniyu prepodavatelya studentam predlagaetsya vybrat' iz arhiva SOHO neskol'ko moshnyh vspyshechnyh sobytii (2-3). Vypisyvayutsya vremya i koordinaty vspyshek. Iz arhiva SOHO vyvodyatsya izobrazheniya Solnca v nepreryvnom spektre, sootvetstvuyushie vremeni sobytiya, i opredelyaetsya, s kakoi iz grupp pyaten svyazany dannye sobytiya. Na osnovanii poluchennyh rezul'tatov delaetsya vyvod, s kakimi pyatnami ili gruppami pyaten na Solnce mozhet byt' svyazana solnechnaya aktivnost', obosnovyvaetsya vozmozhnost' prognoza vspyshki. Rezul'taty raboty oformlyayutsya v vide kratkogo otcheta i obsuzhdayutsya s prepodavatelem.
Perechislim nekotorye principial'nye zadachi, kotorye reshayutsya v hode vypolneniya raboty.
1. Znakomstvo s vozmozhnostyami sovremennoi
astronomicheskoi tehniki.
2. Znakomstvo s konkretnym astronomicheskim
yavleniem - yavleniem solnechnoi aktivnosti i
ee geofizicheskimi sledstviyami.
3. Znakomstvo s metodologiei nauchnyh
issledovanii.
4. Znakomstvo s vozmozhnostyami sovremennyh
Internet tehnologii i ih primenenie na praktike.
5. Priobretenie elementarnyh navykov
issledovatel'skoi raboty.
6. Trening v izuchenii i primenenii v oblasti
estestvoznaniya angliiskogo yazyka.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
astronomiya - VUZ - konferencii - kurs astronomii - didaktika - didakticheskii material
Publikacii so slovami: astronomiya - VUZ - konferencii - kurs astronomii - didaktika - didakticheskii material | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
