Sovremennaya astronomiya i metodika ee prepodavaniya
| << Predydushaya |
METODIKA PREPODAVANIYa TEMY "VIDIMOE DVIZhENIE SVETIL" V KURSAH ASTRONOMII DLYa ShKOL I PEDVUZOV
Klykov D.Yu., Klykova V.V., Kondakova E.V., Romashova G.A.
GAISh MGU (1), shkola № 1903 g. Moskvy (1,
2, 4),
Eleckii gosudarstvennyi universitet im. I.A.
Bunina (3)
dyuk@sai.msu.ru (1), eloleg@yelets.lipetsk.ru
(3)
Shkol'nyi kurs astronomii nachinaetsya, kak pravilo, s izucheniya temy "Nebesnaya sfera", kotoraya sleduet neposredstvenno za vvedeniem, ili dazhe rekomendovana dlya izucheniya na pervom uroke. Pri etom teme "Vidimoe dvizhenie svetil" v bol'shinstve shkol'nyh programm astronomii otvodyat 1 chas na ob'yasnenie temy i 1 chas na reshenie zadach. V pedvuze vedushii prepodavatel' obychno otvodit po 2 chasa na lekcionnoe i seminarskoe zanyatiya.
Nesomnenno, ukazannaya tema yavlyaetsya ochen' vazhnoi v ponimanii i ob'yasnenii mnogih nablyudaemyh yavlenii i zakonomernostei. I hotya metodiku izucheniya dannoi temy sleduet schitat' dostatochno horosho razrabotannoi, vse zhe dlya uchashihsya ona ostaetsya maloprivlekatel'noi i trudno vosprinimaetsya. V kachestve podtverzhdeniya etogo tezisa privedem neskol'ko vyskazyvanii studentov odnogo iz pedvuzov, soglasivshihsya otvetit' na voprosy ankety: "... Moi vospominaniya svyazany s kakimi-to formulami, liniyami, tochkami (chistaya matematika)...", "Vospominaniya smutnye. Pomnyu, chto dolgo i nudno reshali kakuyu-to zadachu po vidimosti svetil...".
Mozhno vydelit' sleduyushie protivorechiya, nalichie kotoryh i privodit, po nashemu mneniyu, k otricatel'nomu opytu izucheniya vysheupomyanutoi temy.
1. V ryade uchebnyh programm tema "Nebesnaya sfera" stoit pervoi. Uchashiesya, tol'ko chto prishedshie na kurs astronomii, podsoznatel'no ozhidayut ot etoi nauki emocional'nyh, krasivyh i ochen' interesnyh znanii o stroenii mira, o zvezdah, planetah, a, vozmozhno, i o tom, "est' li zhizn' na Marse"! A vmesto etogo im predlagayut suhie formuly i sil'no otvlechennye ot obychnoi zhizni konstrukcii. Nalico razocharovanie!
2. Posledovatel'nost' izucheniya razdelov kursa astronomii udobno vystraivat' v sootvetstvii s istoricheskoi ocherednost'yu razvitiya znanii cheloveka o Nebe. Tak postroeno bol'shinstvo uchebnyh programm.
Neobhodimost' pervyh prosteishih nablyudenii za svetilami, po vsei vidimosti, byla prodiktovana potrebnostyami v orientirovanii i opredelenii sezonov sel'skohozyaistvennyh rabot. Nechetkie ponyatiya "kupol neba", "nebosklon" yavilis' prototipami nauchnoi modeli nebesnoi sfery.
Odnako eta istoricheskaya preemstvennost' v uchebnyh posobiyah ne izlagaetsya, i material prepodnositsya tol'ko s pozicii osnov sovremennoi teorii. Eto privodit k tomu, chto uchashimsya ostaetsya neyasen smysl vvedeniya ponyatii nebesnoi sfery, krugov i t.d., potomu chto ne ob'yasneny prichiny poyavleniya etih ponyatii v samoi astronomii.
3. Vidimye dvizheniya yarkih svetil nablyudayutsya nevooruzhennym glazom. Ochevidno, chto uchashiesya neodnokratno nablyudali sutochnye dvizheniya Solnca i Luny, rezhe - dvizheniya zvezd. Etot elementarnyi zhiznennyi opyt ispol'zuetsya ne v polnoi mere. Izlozhenie materiala, kak pravilo, opiraetsya lish' na ne vsem ponyatnyi snimok trekov zvezd i na izvestnyi fakt o nepodvizhnosti Polyarnoi zvezdy dlya stacionarnogo nablyudatelya. Kak sledstvie, uchashiesya prinimayut osnovnye ponyatiya nebesnoi sfery kak otdel'no vzyatye abstraktnye ponyatiya, ne otnosyashiesya k ih zhizni.
Takzhe posle izucheniya temy ne delaetsya chetkih vyvodov o primenimosti poluchennyh znanii dlya nablyudenii nevooruzhennym glazom, kotorye nevol'no sovershayutsya iz okna doma ili letom vo vremya otdyha. Poetomu chashe vsego vypusknik shkoly ili pedvuza sam ne v sostoyanii ob'yasnit' proishodyashie vokrug nego astronomicheskie yavleniya.
Metod takogo "ploskogo" izlozheniya, bez motivirovki vvedeniya kazhdogo ponyatiya, bez chetkoi logicheskoi, istoricheskoi, kul'turnoi svyazannosti, privodit, na nash vzglyad, k tomu, chto uchashiisya chasto ne ponimaet smysla izucheniya ukazannogo materiala, ne nahodit primeneniya etim znaniyam v svoei zhizni.
4. Dovol'no trudno obespechit' naglyadnost' pri izlozhenii dannoi temy. I delo zdes' sostoit ne tol'ko v rasprostranennoi nehvatke plakatov, slaidov i sredstv TSO. Bol'shinstvo lyudei ispytyvayut trudnosti, kogda prihoditsya imet' delo s trehmernymi ob'ektami.
Vse my hodim po Zemle, v nashem predstavlenii ploskoi. Dazhe esli spuskaemsya, k primeru, v metro, ili vzbiraemsya po lestnice, tut zhe zabyvaem o perehode na druguyu vysotu, i u nas opyat' otpadaet neobhodimost' v tret'ei koordinate.
Dvumernost' myshleniya otnositsya i k nebesnomu "kupolu". Chelovek ne v sostoyanii opredelit' rasstoyaniya do svetil i vosprinimaet ih, budto narisovannymi na vnutrennei poverhnosti gigantskoi sfery. Ispol'zovat' takoe dvumernoe vospriyatie, do nastoyashih vremen sohranivsheesya v podsoznanii lyudei, prepodavatelyu vygodno. No dlya etogo auditoriya dolzhna nahodit'sya vnutri modeli nebesnoi sfery, chto vozmozhno tol'ko v planetarii.
V uchebnom kabinete, pri reshenii zadach prihoditsya ispol'zovat' posobiya (armillyarnuyu sferu, zvezdnyi globus), gde auditoriya nahoditsya vne sfery. Takim obrazom, ucheniki vidyat model' nebesnoi sfery s tochki zreniya "bogov". Stereoskopicheskoe zrenie cheloveka pozvolyaet vosprinimat' takuyu, ne slishkom udalennuyu ot nego model', v treh izmereniyah. Odnako v etom sluchae trebuetsya predstavit' sebya vnutri etoi nebol'shoi modeli i vypolnit' myslennyi perevod trehmernoi modeli v svoyu privychnuyu dvumernuyu sistemu dlya vnutrennei poverhnosti sfery.
Risunki, vypolnyaemye liniyami (neobhodimye, v chastnosti, pri reshenii zadach), trebuyut aktivizacii ob'emnogo myshleniya. Zdes' uchashimsya neobhodimo vypolnit' snachala myslennoe preobrazovanie iz dvumernoi ploskosti bumagi (doski, ekrana) v trehmernuyu model'. Kolichestvo preobrazovanii udvaivaetsya.
Opyt pokazyvaet, chto v polnoi mere takie myslennye preobrazovaniya ne udaetsya vypolnit' prakticheski nikomu.
My predlagaem sleduyushuyu posledovatel'nost' izucheniya rassmatrivaemoi temy.
1. Prepodavanie temy "Nebesnaya sfera" udobno nachinat' ne rannee vtorogo zanyatiya kursa. Pervoe zanyatie sleduet posvetit' kratkomu ekskursu v istoriyu nauki, obzoru naibolee interesnyh novyh dostizhenii nauki, upomyanut' o vidimosti sozvezdii, mifologii. Imeet smysl podrobnee rassmotret' programmy, v kotoryh v nachale kursa takzhe rassmatrivayutsya takie obzornye i uvlekatel'nye temy, kak "Planety". Etim dostigaetsya luchshaya podgotovlennost' uchashihsya k vospriyatiyu bolee slozhnyh tem, v kotoryh neobhodimo primenenie matematiki.
2. Dlya ponimaniya uchashimisya prichin poyavleniya v astronomii ponyatiya "nebesnaya sfera" chrezvychaino poleznym byl by kratkii ekskurs v istoriyu nauki (sm., naprimer, [1-3]).
Drevnie lyudi razdelyali vidimuyu Vselennuyu na "niz" - zemlyu, i "verh" - nebo. Zemlyu oni schitali ploskoi, poskol'ku sferichnost' ee poverhnosti chelovek ne zamechaet. Eto predstavlenie do nastoyashego vremeni sohranilos' v nashem podsoznanii, nesmotrya na to, chto intellektual'no my schitaem ee sharom.
Chelovek v sostoyanii ocenit' rasstoyanie do blizlezhashih ob'ektov zemnoi poverhnosti blagodarya stereoskopichnosti zreniya. Odnako vse nebesnye svetila dlya nego udaleny na odinakovo dalekoe, "beskonechnoe" rasstoyanie. Poetomu kazhetsya, chto oni raspolozheny na vnutrennei poverhnosti ogromnoi sfery, a ne ploskosti. Drevnie lyudi schitali ee real'no sushestvuyushei i, k tomu zhe, tverdoi! Eto ponyatie do sih por prochno sushestvuet v nashem yazyke kak "nebosvod", "nebosklon" ("Kachnetsya kupol neba...", Yu. Vizbor).
Obrashenie k kul'turnoi pamyati naroda (sm. [4]) pozvolit obrazovat' prochnuyu svyaz' mezhdu ponyatiem "kupola neba", sushestvuyushim v glubokom soznanii kazhdogo, i novym, nauchnym ponyatiem "nebesnaya sfera".
3. V processe vvedeniya osnovnyh ponyatii sfericheskoi astronomii neobhodimo ih svyazyvat' s uzhe imeyushimisya znaniyami i zhiznennym opytom.
Tak, matematicheskii gorizont blizok k geograficheskomu v otkrytom more. Ploskost' matematicheskogo gorizonta, v pervom priblizhenii, identichna ploskoi zemle v predstavlenii drevnih (hotya pervaya dolzhna prohodit' cherez glaza nablyudatelya). Otvesnaya liniya imeet zamechatel'nuyu analogiyu so stroitel'nym otvesom. Vysotu svetila v zhizni my otmechaem lingvisticheskimi peremennymi "nad golovoi", "vysoko", "nizko".
Bol'shinstvo uchashihsya v zhizni zamechayut harakter sutochnogo dvizheniya svetil (obychno Solnca). Predstavit' raspolozhenie dugi nebesnogo ekvatora nad gorizontom proshe ishodya iz fakta, chto rassmatrivaemye treki parallel'ny emu. Severnyi polyus mira prochno associiruetsya s Polyarnoi zvezdoi (s ogovorkoi, chto oni nahodyatsya na blizkom rasstoyanii). Ekvatorial'naya sistema koordinat imeet chasto ispol'zuemuyu analogiyu s geograficheskoi, poetomu v processe ob'yasneniya temy udobno ispol'zovat' globus Zemli s prikreplennym lipkoi lentoi plastmassovym "nablyudatelem".
Verhnyuyu kul'minaciyu Solnca nablyudal kazhdyi. Odnako ne vse zamechali, chto ona proishodit nad tochkoi yuga dlya srednih shirot (eto povod dlya nebol'shoi diskussii). Obobshaya vyskazannye rezul'taty nablyudenii, sleduet vvesti ponyatiya kul'minacii i nebesnogo meridiana.
4. V processe ob'yasneniya uchebnogo materiala predlagaetsya ispol'zovat' tri tipa naglyadnyh posobii.
a) Vvidu otsutstviya kupola planetariya (v podavlyayushem bol'shinstve sluchaev) pri provedenii uroka predlagaetsya ispol'zovat' dlya etogo potolok i steny klassnoi komnaty. Svetilo, linii i tochki nebesnoi sfery mozhno izobrazit' pri pomoshi svetovogo pyatna turisticheskogo fonarya ili pribora iz komplekta oborudovaniya fizicheskogo kabineta - osvetitelya tenevoi proekcii.
 Ris. 1. Osvetitel' tenevoi proekcii ustanovlen v naklonennuyu os' (v modeli "os' mira"). Pri demonstracii povorachivaetsya vokrug etoi osi. |
 Ris. 2. Uchenik pokazyvaet vidimoe sutochnoe dvizhenie svetila pri pomoshi fonarya. |
Pered nachalom demonstracii neobhodimo sorientirovat' slushatelei po "storonam sveta" dannoi modeli. Naibolee udobno, esli tochka yuga nahoditsya v perednei chasti auditorii, so storony doski. Sleduet takzhe pered demonstraciei razvesit' v klasse tablichki s nadpisyami "sever", "yug", "vostok", "zapad".
V ryade sluchaev vozmozhno dopolnitel'no ispol'zovat' lazernuyu ukazku, naprimer, dlya illyustracii opredeleniya koordinat svetila.
Demonstracii vidimyh dvizhenii svetil na ekrane pri pomoshi komp'yutera, proektora i programmy "Starry Night" ("Red Shift", "SkyMap" ili dr.) takzhe pozvolyayut uchashimsya pochuvstvovat' sebya nablyudatelyami. Odnako nebol'shoi ekran ne pozvolyaet dobit'sya polnocennogo effekta prisutstviya uchashegosya pod "kupolom neba". Etot sposob mozhet ispol'zovat'sya v dopolnenie k opisannomu vyshe.
b) Dlya resheniya zadach trebuetsya ispol'zovanie modeli nebesnoi sfery nebol'shih masshtabov, kogda auditoriya nahoditsya izvne. Dlya luchshego predstavleniya raspolozheniya elementov nebesnoi sfery v trehmernom prostranstve sleduet ispol'zovat' trehmernuyu model'.
Armillyarnaya sfera ne schitaetsya avtorami udachnym variantom, poskol'ku zdes' izobrazheny vse ob'ekty odnovremenno. K tomu zhe ee razmery ne vsegda dostatochny dlya demonstracii v klasse ili lekcionnoi auditorii.
 |
| Ris. 3. Model' nebesnoi sfery iz akvariuma. |
Predstavlyayut interes sbornye modeli, v kotoryh ploskosti gorizonta i nebesnogo ekvatora sdelany iz negnushegosya prozrachnogo materiala (orgstekla), a osi i drugie bol'shie krugi - iz zhestkoi provoloki. Posobie mozhno izgotovit' silami uchashihsya ili laborantov, razmery ee mogut byt' dostatochno bol'shimi dlya pokaza. Udobno sdelat' model' legko razbirayusheisya, etim obespechivaetsya ne tol'ko ee kompaktnoe hranenie, no i poetapnaya sborka neposredstvenno v processe vvedeniya ponyatii.
V drugom tipe modelei ispol'zuetsya prozrachnyi shar, naprimer, kruglyi akvarium. Linii i tochki risuyutsya raznocvetnymi markerami, takzhe legko stirayutsya. Odnako nebol'shie razmery posobiya, svetovye bliki pozvolyayut ego ispol'zovat' lish' v nebol'shoi auditorii, kogda uchashiesya mogut nahodit'sya ryadom s model'yu.
v) Dlya samostoyatel'nogo izucheniya materiala i raboty s uchebnikom neobhodimo ponimanie togo, kak izuchennye ob'ekty izobrazhayutsya na risunke.
Pedagogicheskii eksperiment pokazal, chto nevozmozhno vypolnit' podrobnoe ob'yasnenie temy i vse demonstracii za odin shkol'nyi urok. Byli ispol'zovany demonstracii s ispol'zovaniem turisticheskogo fonarya (priznana kak naibolee effektivnaya), s globusom Zemli (smena dnya i nochi; analogiya s ekvatorial'noi sistemoi koordinat), s ispol'zovaniem komp'yutera i programmy Starry Night (sutochnye dvizheniya svetil na razlichnyh shirotah i teorema o vysote polyusa mira). Lekcionnoe zanyatie kursa astronomii pedvuza sposobno vmestit' vse demonstracii s ob'yasneniem metodiki prepodavaniya temy.
Vtoroi urok po dannoi teme (seminarskoe zanyatie) sleduet posvetit' oprosu i resheniyu zadach. Pedagogicheskii eksperiment pokazal, chto prakticheski vse oproshennye uchashiesya okazalis' sposobnymi samostoyatel'no pokazat' sutochnoe dvizhenie svetila pri pomoshi fonarya soglasno zadaniyu uchitelya. Otmechena vysokaya aktivnost' auditorii pri vozniknovenii u otvechayushego zatrudnenii ili netochnostei.
Reshenie zadach uchashimisya vyzvalo nemalo trudnostei, svyazannyh, v osnovnom, s geometriei i trehmernym voobrazheniem. Lish' sposobnye k etomu ucheniki spravlyalis' s zadaniyami. Bolee togo, znachitel'naya chast' predlagaemyh zadach vosprinimayutsya kak nenuzhnye, a situacii, opisannye v nih, po mneniyu uchenikov, daleki ot real'nyh, vstrechayushihsya v zhizni.
My schitaem, chto s odnoi storony, trebuetsya tshatel'nyi otbor zadach i, v nekotoryh sluchayah, ih pereformulirovka. S drugoi storony, sleduet bol'she ispol'zovat' samostoyatel'nyh zadanii s ispol'zovaniem nebol'shih ob'emnyh modelei, naprimer, kartonnyh [5], podvizhnoi karty neba i t.d.
Itak, na nash vzglyad, izlozhenie temy "Vidimoe dvizhenie svetil" ne trebuet principial'nogo peresmotra i izmeneniya kolichestva vydelennyh na nee uchebnyh chasov. Odnako trebuet peresmotra pohod k prepodavaniyu temy.
Materialy v pomosh' uchitelyu planiruetsya opublikovat' v gazete "Fizika", na saitah "Kniga neba" (www.uranometria.ru) i Astronet (www.astronet.ru).
Avtory blagodaryat vedushego nauchnogo sotrudnika GAISh MGU K.V. Kuimova za konsul'tacii i direktora shkoly № 1903 g. Moskvy G.I. Anikinu za sodeistvie v provedenii pedagogicheskogo eksperimenta.
Literatura:
1. Flamarion K. Istoriya neba. M.: 1994.
2. Van-der-Varden B. Probuzhdayushayasya nauka II. Rozhdenie astronomii. M: Nauka. 1991.
3. Pannekuk A. Istoriya astronomii. M: Nauka. 1966.
4. Klykov D.Yu., Kondakova E.V., Markova S.N. Principy sostavleniya uchebnogo materiala po kursu astronomii na osnove semioticheskoi teorii. Materialy III Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferencii 27-29 marta 2002 g. RPGU im. A.I. Gercena. Sankt-Peterburg. S. 179. http://www.astronet.ru/db/msg/1177124/60.html
5. Paper Plate Education. http://analyzer.depaul.edu/paperplate
| << 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 >> | |
