Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya| << Predydushaya |
Metodicheskie aspekty ispol'zovaniya nablyudatel'nogo materiala v prepodavanii astronomii
Gusev E.B.
Ryazanskii gosudarstvennyi
pedagogicheskii universitet im. S.A. Esenina
geb@ttc.ryazan.ru
Astronomiya, kak i vse estestvennye nauki, baziruetsya na eksperimente, rol' kotorogo v astronomii v osnovnom, vypolnyayut nablyudeniya. Pryamoi eksperiment na kosmicheskih telah pri sovremennom sostoyanii nauki nevozmozhen ili ves'ma ogranichen. Astronomicheskie nablyudeniya pozvolyayut neposredstvenno issledovat' predmet nauki - Vselennuyu i izuchat' svoistva kosmicheskih tel, znakomit'sya s metodami i tehnologiei nauki.
Ideal'nym variantom organizacii uchebnyh astronomicheskih nablyudenii yavlyayutsya frontal'nye raboty v sostave uchebnoi gruppy ili podgruppy na polnocennoi nauchnoi baze. V kachestve primera takih nablyudenii mozhno privesti provodimye v svoe vremya astrometricheskie nablyudeniya sputnikov na baze opticheskih stancii pedagogicheskih vuzov i gosuniversitetov. Studenty v massovom poryadke veli nauchnye nablyudeniya sputnikov ili prohodili kratkovremennuyu praktiku nablyudenii po analogichnoi programme. Nedostatkom teh nablyudenii byla preimushestvenno ih astrometricheskaya napravlennost', togda kak astrofizicheskie napravleniya v izuchenii ISZ, v osnovnom, byli udelom studentov - entuziastov.
Poiski optimal'nyh form i metodov uchebnyh
astronomicheskih nablyudenii priveli avtora
k vyvodu, chto pri izuchenii fiziki
kosmicheskih tel mogut ispol'zovat'sya
raznoobraznye formy raboty. Ostanovimsya na
dvuh takih formah:
- demonstracionnoe nablyudenie;
- nestandartnoe ispol'zovanie rezul'tatov
nablyudenii.
Rassmotrim otdel'nye primery.
1. V laboratornyh praktikumah po
astronomii obyazatel'no predusmatrivaetsya
rabota po izucheniyu zvezdnogo neba, nebesnoi
sfery i sistem astronomicheskih koordinat.
Pomimo etih zadach v dannoi rabote mozhno
reshat' i drugie zadachi, nosyashie
propedevticheskii harakter dlya dal'neishego
izucheniya kursa:
- interpretaciya sutochnogo vrasheniya neba kak
dokazatel'stvo neinercial'nosti
topocentricheskoi sistemy otscheta, a,
sledovatel'no, i vrasheniya Zemli;
- yavlenie sohraneniya otnositel'nogo
raspolozheniya zvezd na nebe kak
dokazatel'stvo ih udalennosti ot zemnogo
nablyudatelya i odnovremenno kak
dokazatel'stvo ih fundamental'nogo
svoistva - dvizheniya v prostranstve pod
deistviem sil tyagoteniya;
- vvedenie kachestvennogo ponyatiya o zvezdnyh
velichinah s oporoi na fizicheskuyu sushnost'
etogo ponyatiya;
- fenomenologicheskoe ponyatie cveta yarkih i
slabyh zvezd i popytka ego fizicheskoi
interpretacii;
2. Nablyudeniya iskusstvennyh sputnikov Zemli, dazhe demonstracionnogo haraktera, nesut mnogo informacii ob etih interesnyh kosmicheskih ob'ektah. Bol'shoe chislo nizkoorbital'nyh sputnikov pozvolyaet uvidet' i proslezhivat' ih dvizhenie na nebe bez nalichiya efemerid, hotya v nastoyashee vremya vozmozhen i raschet ih efemerid neposredstvenno v punkte nablyudeniya pri nalichii parametrov ih orbit.
Napravlenie dvizheniya sputnikov s zapada na vostok podtverzhdaet tot fakt, chto ih orbity raspolozheny nizhe orbity geostacionarnyh sputnikov. Pri etom celesoobrazno obratit' vnimanie na vidimoe dvizhenie Luny. Ocenka uglovoi skorosti sputnikov, pri prohozhdenii vblizi zenita, pozvolyaet ocenit' ih vysotu po priblizhennoi formule:
V/ H = tg w => H = V/ tg w,
gde V - krugovaya skorost', kotoraya dlya nizkih sputnikov blizka k pervoi kosmicheskoi skorosti, w - uglovaya skorost' sputnika, H - ego vysota nad poverhnost'yu Zemli.
Harakter pul'sacii bleska, vspyshki harakterizuyut formu poverhnosti ISZ i orientaciyu ego osi vrasheniya. Polozhenie maksimuma bleska otnositel'no zenita pozvolyaet vyyavit' harakter pokrytiya. Pri zerkal'nom pokrytii poverhnosti sputnik imeet naibol'shii blesk na minimal'nom rasstoyanii ot nablyudatelya; esli zhe ego poverhnost' matovaya, to maksimum bleska budet nablyudat'sya pri fazovom ugle blizkom k nulyu. Ischeznovenie matovogo sputnika srazu posle maksimuma ego bleska pozvolyaet ocenit' polozhenie konusa zemnoi teni na nebesnoi sfere. Demonstracionnye nablyudeniya sputnikov, nosyashie kachestvennyi harakter, obychno predshestvuyut laboratornoi rabote po modelirovaniyu krivyh bleska ISZ i sposobstvuyut ee uspeshnomu vypolneniyu.
3. Iz zatmenii estestvennyh i iskusstvennyh kosmicheskih ob'ektov naibolee dostupnymi dlya nablyudenii i bolee informativnymi yavlyayutsya lunnye zatmeniya. Pomimo tradicionnyh izmerenii - opredelenie momentov i pozicionnyh uglov kontaktov, lunnye zatmeniya dayut vozmozhnost' kachestvennogo i kolichestvennogo analiza hoda zatmeniya s astrofizicheskoi tochki zreniya. Obychno otmechayut cvet zatmeniya v seredine polnoi fazy, chto prinyato svyazyvat' s fazami solnechnoi aktivnosti. Odnako predstavlyaet interes kachestvennoe ob'yasnenie raspredeleniya cveta po disku Luny, ishodya iz refrakcionnyh svoistv zemnoi atmosfery.
Sleduet takzhe provodit' fotometricheskie - kachestvennye ili kolichestvennye nablyudeniya polutenevoi fazy lunnogo zatmeniya, tem bolee, chto eta faza imeet mesto pri kazhdom lunnom zatmenii. Pri nablyudeniyah v teleskop s nebol'shim uvelicheniem otchetlivo proslezhivaetsya neodnorodnost' struktury zemnoi poluteni. Bliz teni Zemli na diske Luny stanovitsya otchetlivo zametnym umen'shenie yarkosti osveshennoi chasti poverhnosti sputnika, chto legko interpretiruetsya tem, chto na Lune v eto vremya proishodit chastnoe solnechnoe zatmenie. Fotometrirovanie ili mikrofotometrirovanie fotografii lunnogo diska v techenie vsei fazy polutenevogo zatmeniya pozvolyaet izuchit' izmenenie osveshennosti na Lune vo vremya zatmeniya.
Bol'shuyu poznavatel'nuyu rol' predstavlyayut nablyudeniya polutenevoi fazy zatmenii iskusstvennyh sputnikov. Pered vhozhdeniem v ten' Zemli blesk sputnika bystro umen'shaetsya. Ocenka vremeni prohozhdeniya sputnika cherez poluten' Zemli pozvolyaet opredelit' shirinu polutenevogo kol'ca vblizi Zemli v zavisimosti ot rasstoyaniya do planety.
4. Tradicionnye uchebnye nablyudeniya Solnca zaklyuchayutsya v izuchenii poverhnosti svetila v opticheskom diapazone - vyyavlenie pyaten, fakel'nyh polei, potemneniya diska k krayu, podschet chisel Vol'fa i izuchenie dinamiki etih yavlenii.
Hotya sharoobraznost' i Solnca i Luny davno dokazana, tem ne menee, poluchenie ih ob'emnyh izobrazhenii predstavlyaet znachitel'nyi poznavatel'nyi interes dlya uchebnogo processa. Principial'nym metodologicheskim prepyatstviem dlya stereoskopicheskih nablyudenii kosmicheskih ob'ektov yavlyaetsya chrezvychaino malyi bazis chelovecheskogo zreniya, v svyazi s chem, oba ob'ekta predstavlyayutsya ploskimi diskami. Ob'emnoe izobrazhenie Luny bylo polucheno eshe v proshlom veke blagodarya opticheskim libraciyam. Chto kasaetsya Solnca, to edinstvennym sposobom uvelicheniya bazisa yavlyaetsya peremeshenie Zemli po orbite. Vpervye takoi metod primenil angliiskii uchenyi De La Ryu v 1861 godu dlya polucheniya stereoskopicheskih izobrazhenii solnechnogo pyatna putem ego posledovatel'nogo fotografirovaniya s intervalom v 26 min, za kotoroe vid pyatna prakticheski ne menyaetsya. Poluchenie v usloviyah nebol'shoi observatorii kachestvennogo izobrazheniya pyaten okazyvaetsya slozhnym. Odnako mozhno sozdat' ob'emnoe izobrazhenie vsego Solnca, vospol'zovavshis' prekrasnymi fotografiyami Solnca, sdelannymi kosmicheskoi observatoriei SOHO s intervalom v neskol'ko chasov. Za eto vremya pri vybrannom masshtabe, pozvolyayushim videt' ves' disk Solnca na ekrane monitora, izmeneniya v forme pyaten prakticheski nezametny. Oba izobrazheniya Solnca mogut byt' izgotovleny v vide stereodiapozitivov i rassmatrivat'sya v stereoskop. Vozmozhno ispol'zovanie metoda cvetorazdeleniya, pri kotorom oba izobrazheniya sovmeshayutsya na ekrane komp'yutera i rassmatrivayutsya cherez vybrannye svetofil'try, krivye propuskaniya kotoryh ne perekryvayutsya. Naibolee interesny stereoskopicheskie fotografii Solnca v periody ego aktivnosti, odnim iz kotoryh byl mart 2001 goda, kogda byla prodelana podobnaya rabota. Sleduet zametit', chto bolee kachestvennymi okazyvayutsya pary fotografii, esli ih delat' v nachale iyunya ili nachale dekabrya, kogda sutochnye paralleli pyaten imeyut vid pryamyh linii.
5. Proshloe stoletie bylo bogato yarkimi kometami. Fotografii komet predstavlyayut soboi prekrasnyi naglyadnyi i nauchnyi material dlya izucheniya etih ob'ektov. Po snimkam komet mozhno opredelit' tip hvosta i ego uglovuyu i lineinuyu dlinu, vyyavit' aktivnye yavleniya v golove komety. Vidimost' zvezd cherez izobrazheniya hvosta ukazyvaet na maluyu plotnost' ego veshestva. Issledovaniya komety Heila-Boppa putem mikrofotometricheskogo skanirovaniya poperek i vdol' hvosta komety pozvolili sdelat' vyvod o zapolnennosti konusa hvosta veshestvom, chto imeet mesto ne u vseh komet. Komp'yuternyi analiz fotografii etoi zhe komety v 1995 godu pokazal, chto dazhe za orbitoi Yupitera kometa imela hvost, a diskoobraznyi vid komet na bol'shih rasstoyaniyah opredelyaetsya prezhde vsego malym uglom fazy.
Takim obrazom, sochetanie, kak demonstracionnyh metodov provedeniya nablyudenii, tak i issledovatel'skih metodov pozvolyaet reshat' v processe prepodavaniya astronomii dovol'no shirokii spektr astrofizicheskih zadach.
| << 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 >> | |
