Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya
| << Predydushaya |
DOSTIZhENIYa ASTRONOMII KAK ODIN IZ FAKTOROV FORMIROVANIYa SODERZhANIYa OBRAZOVANIYa
Kartashov V.F.
Chelyabinskii gosudarstvennyi
pedagogicheskii universitet
kartash@cspi.urc.ac.ru
Soderzhanie programmy obrazovaniya i sootvetstvuyushih uchebnikov po astronomii s techeniem vremeni menyaetsya: stoit sravnit' uchebniki, naprimer, B.A. Voroncova-Vel'yaminova, izdannye s promezhutkom vremeni v desyatki let. Otstavanie avtora ot dostizhenii sovremennoi nauki mozhet sluzhit' prichinoi ego zameny na novyi, bolee sootvetstvuyushii principu nauchnosti v obuchenii. Chasto vklyuchenie novogo v soderzhanie obrazovaniya proishodit intuitivno, ishodya ih lichnogo opyta avtora. Inogda soderzhanie programmy i uchebnika vyrabatyvalos' na osnove ih shirokogo obsuzhdeniya. Prakticheski nel'zya naiti nauchnoe obosnovanie soderzhaniyu toi ili inoi programmy ili uchebnika.
Rassmotrim na konkretnom primere, kakim obrazom v soderzhanii sovremennogo astronomicheskogo obrazovaniya mogut byt' realizovany novye dannye o meteoritah, poluchennye, naprimer, za poslednie 6 let, to est' s 1998 po 2003 god, perechen' kotoryh, k sozhaleniyu, ne mozhet byt' priveden v ramkah stat'i.
Kazhdaya novost' harakterizovalas' kak vid znanii i vyyasnyalas' celesoobraznost' ee vklyucheniya v soderzhanie obrazovaniya. Kakie kriterii byli ispol'zovany dlya togo, chtoby sdelat' vyvod o celesoobraznosti? Nami byla sdelana popytka razrabotat' takie kriterii. Rassmotrim dva primera. Pervyi otnositsya k obnaruzheniyu udarnogo kratera v Italii, kotoryi predstavlyaet novyi fakt, uvelichivayushii chislo mnogih kraterov, izvestnyh na Zemle, eshe na odin, tak chto kartina vzaimodeistviya Zemli i okruzhayushego kosmicheskogo prostranstva sushestvenno ne menyaetsya. Vtoroi primer otnositsya k rezul'taty analiza soderzhaniya izvestnyaka v neskol'kih shvedskih kar'erah, pokazavshie na sushestvovanie v istorii Zemli ves'ma katastroficheskogo sobytiya – padeniya krupnogo asteroida okolo 500 mln. let nazad. Etot fakt, nesomnenno, neset bol'shuyu informacionnuyu nagruzku i nauchnuyu znachimost'. Poetomu kratkoe upominanie o katastrofe, naryadu s proizoshedshim 65 mln. let nazad, mozhno rekomendovat' dlya vklyucheniya v ob'em soderzhaniya astronomicheskogo obrazovaniya.
Nizhe privedeny kriterii otbora novogo astronomicheskogo materiala v programmu obrazovaniya.
1. Esli novyi element znaniya uvelichivaet lish' ih chislo, to est' privodit, naprimer, k uvelicheniyu ob'ema ponyatiya, to on ne mozhet byt' vklyuchen v soderzhanie obrazovaniya, krome kak v kachestve dopolnitel'nogo primera ili kak komponenta vneklassnoi raboty.
Primer. Otkrytie novogo kratera na poverhnosti Zemli, nahodka novogo meteorita interesny kak ob'ekty nauchnogo issledovaniya dlya polucheniya statisticheskih zakonomernostei.
2. Esli novyi element znaniya uvelichivaet ego soderzhanie, to est', naprimer, predstavlyaet novyi klass ob'ektov dannogo tipa, to on mozhet byt' vklyuchen v soderzhanie obrazovaniya.
Primer. Obnaruzhenie novogo tipa zvezd, nazyvaemyh korichnevye karliki; otkrytie pervoi chernoi dyry zvezdnoi i nezvezdnoi prirody; obnaruzhenie massivnyh planet vblizi drugih zvezd, ne vpisyvayushihsya v sovremennye teorii proishozhdeniya planetnyh sistem, otkrytie na Solnce mikrovspyshek, pozvolyayushee ob'yasnit' vysokuyu temperaturu korony i t.d.
3. Esli otkryta zakonomernost', nosyashaya "lokal'nyi" harakter, to est' ob'yasnyayushaya svoistva lish' specificheskih ob'ektov ili yavlenii astronomii, to ona ne mozhet byt' vklyuchena v soderzhanie obrazovaniya, krome kak v kachestve dopolnitel'nogo primera ili kak komponenta vneklassnoi raboty.
Primer. Dlya opredelennogo klassa zvezd byl vyyavlena zakonomernost' izmeneniya svoistv linii poglosheniya ot svetimosti zvezdy, tak nazyvaemyi effekt Boppa. Ispol'zovat' ego dlya drugogo tipa zvezd nel'zya, hotya on i vazhen dlya nahozhdeniya rasstoyanii do sistemy, v kotoroi izucheny svoistva zvezd imenno opisyvaemogo tipa.
4. Esli otkryta zakonomernost', nosyashaya evolyucionnyi harakter ili prolivayushaya svet na proishozhdenie togo ili inogo ob'ekta, to ona mozhet byt' vklyuchen v soderzhanie obrazovaniya.
Primer. Obnaruzhenie rasshireniya Vselennoi s uskoreniem, pozvolyayushee rassmatrivat' nalichie v nei "skrytoi energii" ili sil ottalkivaniya.
Pered tem, kak vybrat' iz novogo astronomicheskogo znaniya po meteoram to, chto dolzhno voiti v soderzhanie obrazovaniya, sleduet proanalizirovat' soderzhanie neskol'kih uchebnikov po astronomii, obuchenie po kotorym v nastoyashee vremya proishodit v shkolah strany. Etot analiz provodilsya po vyyavleniyu faktov, ponyatii, opredelenii i zakonov v materiale sootvetstvuyushego paragrafa uchebnikov: Zasov A.V. i Kononovich E.V., Astronomiya, [c. 89-90], Porfir'ev V.V., Astronomiya, [c. 68], Levitan E.P., Astronomiya.11, [s. 93-95], Voroncov-Vel'yaminov B.A., Astronomiya. 11, [s.81-82], Moshe D., Astronomiya, [s.222-224].
Analiz soderzhaniya pokazal:
a) princip istorizma realizovan tol'ko v odnom uchebnike (E.P. Levitan);
b) nigde ne govoritsya v yavnom vide, kak otlichit' zheleznyi meteorit ot zemnogo zheleznogo samorodka, kamennyi meteorit ot zemnogo kamnya, hotya svedeniya ob etom privodyatsya;
v) neobhodimost' izucheniya meteoritov ne otmechaetsya tol'ko v odnom uchebnike (A.V. Zasov i E.V. Kononovich), no dlya chego ih nuzhno izuchat' – nigde ne otmecheno;
g) prakticheski nichego ne govoritsya o proishozhdenii meteoritov, krome uchebnikov B.A. Voroncova-Velyaminova i E.P. Levitana, v kotoryh prisutstvuet po odnoi fraze;
d) ni v odnom iz uchebnikov ne realizovan princip motivacii v uchenii. Interes k novomu materialu mozhet byt' vyzvan i podderzhan znachimost'yu ob'ekta dlya nauki, a takzhe soobsheniem, chto za nahodku meteorita polagaetsya premiya, a imya cheloveka, nashedshego meteorit, zanositsya v istoriyu astronomii.
Sravnenie analiza soderzhaniya uchebnikov i novyh dannyh o meteoritah, kotorye rekomenduyutsya dlya vklyucheniya v soderzhanie obucheniya, pokazyvaet, chto poslednie v znachitel'noi chasti ispravlyayut pogreshnosti nekotoryh uchebnikov, a novosti, svyazannye s illyustraciei prakticheskoi znachimosti izucheniya meteoritov,
Na osnove analiza soderzhaniya tablicy mozhno rekomendovat' dlya vklyucheniya v programmu i uchebniki po astronomii sleduyushii novyi material po teme "Meteority":
1. V nastoyashee vremya meteoritnaya aktivnost' na Zemle pochti postoyanna – priblizitel'no odin meteorit za god na kazhdye 12500 kv. km. No kogda formirovalsya izvestnyak, ona byla v 100 raz bol'she.2. Drevnii meteorit upal na Zemlyu 3,47 milliarda let nazad. Geologicheskie dannye, sobrannye na dvuh kontinentah, govoryat, chto meteorit imel v diametre pochti 20 kilometrov, chto vdvoe bol'she asteroida, padenie kotorogo privelo k vymiraniyu dinozavrov priblizitel'no 65 millionov let nazad. V eto vremya vozrast Zemli sostavlyal milliard let, i edinstvennymi zhivymi sushestvami na planete byli odnokletochnye bakterii
3. Priblizitel'no 500 millionov let nazad kolossal'noe stolknovenie v poyase asteroidov privelo k intensivnym udaram meteoritov po poverhnosti Zemli. Etot vyvod sdelan na osnove analiza meteoritov i obrazcov izvestnyaka iz pyati shvedskih kar'erov, raspolozhennyh na ploshadi diametrom 500 km. Etot izvestnyak, sformirovannyi iz otlozhenii na morskoe dno v techenie 2 millionov let priblizitel'no 480 millionov let nazad, zapechatlel nepovrezhdennye meteority i sledy mineralov, razdroblennyh meteoritami.
4. Arizonskii meteoritnyi krater, predstavlyayushii vpadina diametrom 1200 m i glubinoi 180 m, obrazovalsya 50 tysyach let nazad. 30-metrovaya glyba vesom 60 tysyach tonn vletela v atmosferu Zemli so skorost'yu 20 km/s. Do poverhnosti planety on doletel prakticheski netronutym. Ot udara 85% meteorita rasplavilas' i razletelas'. Izbezhala plavleniya lish' perednyaya chast' tela tolshinoi okolo 1,5 metra, kotoraya pri stolknovenii s gornymi porodami raskololas' na mnozhestvo fragmentov, poetomu oskolki, obnaruzhennye v samom kratere, bogaty nikelem-59. Obshaya moshnost' vzryva sostavila 20-40 megatonn.
5. V obrazcah peschanika udalos' obnaruzhit' 18 sferul, upavshih na Zemlyu okolo 1,4 mlrd. let nazad. Eti mikrometeority – samye drevnie nezemnye chasticy, naidennye na Zemle. Kazhdyi god na nashu planetu vypadaet okolo 40 tys. tonn takih kosmicheskih peschinok. V atmosfere ih poverhnost' oplavlyaetsya i podvergaetsya himicheskim izmeneniyam. Sravnivaya harakter himicheskih izmenenii v sovremennyh pylinkah s analogichnymi izmeneniyami v bolee drevnih chasticah, mozhno uznat', kak izmenyalsya so vremenem himicheskii sostav zemnoi atmosfery. Vse izvestnye do sih por sferuly byli ne starshe 200 mln. let. Uchenye zhdut rezul'tatov analiza kosmicheskoi pyli, polagaya, chto v sferulah skryty vazhnye svedeniya o himicheskom sostave atmosfery Zemli 1,4 mlrd. let nazad, tak kak na eto vremya prihoditsya nachalo obogasheniya atmosfery kislorodom.
6. Tshatel'no izuchiv 2500 snimkov i 17 chasov videos'emki poverhnosti KTH, inzhenery obnaruzhili na nei okolo 800 sledov soudarenii s mikrometeoritami. V srednem razmer "otmetin" ne prevyshaet 1 sm; samoe sil'noe stolknovenie ostavilo sled diametrom pochti 5 sm. V poslednee vremya meteoritnaya bombardirovka Habbla po kakim-to prichinam usililas'. Za pervye 44 mesyaca na orbite kazhdyi kvadratnyi metr Habbla podvergsya v srednem pyati udaram. Za 38 mesyacev mezhdu pervoi i vtoroi missiyami kolichestvo sledov uchetverilos'!
7. Bol'shinstvo meteoritov, padayushih na Zemlyu, nahodilis' ran'she v poyase asteroidov. Izmeneniya v poverhnosti meteoritov pod deistviem solnechnogo vetra i kosmicheskih luchei svidetel'stvuyut, chto nebesnye kamni provodyat v mezhplanetnom prostranstve ne menee 10 mln. let. V dvizhenii budushih meteoritov bol'shuyu rol' igraet effekt Yarkovskogo. Poverhnost' meteoroida nagrevaetsya, kogda ee osveshaet Solnce, i izluchaet nakoplennoe teplo, kogda vrashenie unosit ee v ten'. Reaktivnaya sila izlucheniya slegka "podtalkivaet" oblomok k Solncu, inogda stalkivayas' s Zemlei.
8. Inklyuzii i hondry – eto millimetrovye ob'ekty, obnaruzhivaemye v meteoritah. Oni obrazovalis', kogda pylevye oblasti protosolnechnoi tumannosti razogrelis' do ochen' vysokih temperatur. Tochno opredelen vozrast kal'cievo-alyuminievyh vklyuchenii (CAls) v 4,57 milliarda let. Hondry na 2-3 milliona let molozhe CAls. Pyl' plavilas', a posle kristallizovalas', formiruya snachala inklyuzii, a zatem hondry.
9. Vnutri meteorita, upavshego 22 marta 1998 goda v amerikanskom shtate Tehas, kotoryi cherez 46 chasov posle padeniya okazalsya v rukah uchenyh, obnaruzheny kristally kamennoi soli s vnedrennymi v nih krohotnymi kapel'kami vody. Vozrast tehasskogo meteorita – okolo 4,5 mlrd. let, poetomu kapel'ki v kristallah soli nesut v sebe sledy veshestva, iz kotorogo obrazovalos' Solnce i planety. Razmer kapelek sostavlyaet odnu desyatuyu diametra volosa cheloveka.
10. Meteorit, upavshii v yanvare 2000 g. v Kanade, imeet diametr do 4 m i vesit okolo 200 tonn. On otnositsya k uglistym hondritam. Himicheskie osobennosti meteorita zastavlyayut predpolozhit', chto po vozrastu on prevoshodit tipichnye meteority etogo klassa. Soderzhanie elementov v Tegish-Leik mozhno ispol'zovat' v kachestve etalona himicheskogo sostava protosolnechnoi tumannosti.
Poetomu soderzhanie sootvetstvuyushego razdela programmy mozhet teper' imet' sleduyushii vid:
Tema "Malye tela Solnechnoi sistemy".
Meteority.
Istoricheskie svedeniya o padenii meteoritov. Yavleniya, soprovozhdayushie vypadenie meteorita i fizicheskie processy, proishodyashie s veshestvom meteorita pri ego prolete cherez atmosferu Zemli. Gruppy meteoritov. Primery padeniya i nahodok meteoritov (Sihote-Alinskii 1947 goda, Goba). Udarnye kratery na poverhnosti Zemli. Himicheskii sostav. Meteorit – poslanec iz kosmosa. Kak poluchit' premiyu za meteorit? Proishozhdenie meteoritov. Prichina popadaniya meteorita na Zemlyu. Meteority i istoriya Solnechnoi sistemy. Meteority i polety kosmicheskih apparatov.
Predlozheno sootvetstvuyushee soderzhanie paragrafa uchebnika po teme "Meteority". Analogichnaya rabota byla prodela i po drugim razdelam astronomii.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy - konferencii - prepodavanie astronomii
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy - konferencii - prepodavanie astronomii | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
