Современная астрономия и методика ее преподавания
| << Предыдущая |
ДОСТИЖЕНИЯ АСТРОНОМИИ КАК ОДИН ИЗ ФАКТОРОВ ФОРМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Карташов В.Ф.
Челябинский государственный
педагогический университет
kartash@cspi.urc.ac.ru
Содержание программы образования и соответствующих учебников по астрономии с течением времени меняется: стоит сравнить учебники, например, Б.А. Воронцова-Вельяминова, изданные с промежутком времени в десятки лет. Отставание автора от достижений современной науки может служить причиной его замены на новый, более соответствующий принципу научности в обучении. Часто включение нового в содержание образования происходит интуитивно, исходя их личного опыта автора. Иногда содержание программы и учебника вырабатывалось на основе их широкого обсуждения. Практически нельзя найти научное обоснование содержанию той или иной программы или учебника.
Рассмотрим на конкретном примере, каким образом в содержании современного астрономического образования могут быть реализованы новые данные о метеоритах, полученные, например, за последние 6 лет, то есть с 1998 по 2003 год, перечень которых, к сожалению, не может быть приведен в рамках статьи.
Каждая новость характеризовалась как вид знаний и выяснялась целесообразность ее включения в содержание образования. Какие критерии были использованы для того, чтобы сделать вывод о целесообразности? Нами была сделана попытка разработать такие критерии. Рассмотрим два примера. Первый относится к обнаружению ударного кратера в Италии, который представляет новый факт, увеличивающий число многих кратеров, известных на Земле, еще на один, так что картина взаимодействия Земли и окружающего космического пространства существенно не меняется. Второй пример относится к результаты анализа содержания известняка в нескольких шведских карьерах, показавшие на существование в истории Земли весьма катастрофического события – падения крупного астероида около 500 млн. лет назад. Этот факт, несомненно, несет большую информационную нагрузку и научную значимость. Поэтому краткое упоминание о катастрофе, наряду с произошедшим 65 млн. лет назад, можно рекомендовать для включения в объем содержания астрономического образования.
Ниже приведены критерии отбора нового астрономического материала в программу образования.
1. Если новый элемент знания увеличивает лишь их число, то есть приводит, например, к увеличению объема понятия, то он не может быть включен в содержание образования, кроме как в качестве дополнительного примера или как компонента внеклассной работы.
Пример. Открытие нового кратера на поверхности Земли, находка нового метеорита интересны как объекты научного исследования для получения статистических закономерностей.
2. Если новый элемент знания увеличивает его содержание, то есть, например, представляет новый класс объектов данного типа, то он может быть включен в содержание образования.
Пример. Обнаружение нового типа звезд, называемых коричневые карлики; открытие первой черной дыры звездной и незвездной природы; обнаружение массивных планет вблизи других звезд, не вписывающихся в современные теории происхождения планетных систем, открытие на Солнце микровспышек, позволяющее объяснить высокую температуру короны и т.д.
3. Если открыта закономерность, носящая "локальный" характер, то есть объясняющая свойства лишь специфических объектов или явлений астрономии, то она не может быть включена в содержание образования, кроме как в качестве дополнительного примера или как компонента внеклассной работы.
Пример. Для определенного класса звезд был выявлена закономерность изменения свойств линии поглощения от светимости звезды, так называемый эффект Боппа. Использовать его для другого типа звезд нельзя, хотя он и важен для нахождения расстояний до системы, в которой изучены свойства звезд именно описываемого типа.
4. Если открыта закономерность, носящая эволюционный характер или проливающая свет на происхождение того или иного объекта, то она может быть включен в содержание образования.
Пример. Обнаружение расширения Вселенной с ускорением, позволяющее рассматривать наличие в ней "скрытой энергии" или сил отталкивания.
Перед тем, как выбрать из нового астрономического знания по метеорам то, что должно войти в содержание образования, следует проанализировать содержание нескольких учебников по астрономии, обучение по которым в настоящее время происходит в школах страны. Этот анализ проводился по выявлению фактов, понятий, определений и законов в материале соответствующего параграфа учебников: Засов А.В. и Кононович Э.В., Астрономия, [c. 89-90], Порфирьев В.В., Астрономия, [c. 68], Левитан Е.П., Астрономия.11, [с. 93-95], Воронцов-Вельяминов Б.А., Астрономия. 11, [с.81-82], Моше Д., Астрономия, [с.222-224].
Анализ содержания показал:
а) принцип историзма реализован только в одном учебнике (Е.П. Левитан);
б) нигде не говорится в явном виде, как отличить железный метеорит от земного железного самородка, каменный метеорит от земного камня, хотя сведения об этом приводятся;
в) необходимость изучения метеоритов не отмечается только в одном учебнике (А.В. Засов и Э.В. Кононович), но для чего их нужно изучать – нигде не отмечено;
г) практически ничего не говорится о происхождении метеоритов, кроме учебников Б.А. Воронцова-Веляминова и Е.П. Левитана, в которых присутствует по одной фразе;
д) ни в одном из учебников не реализован принцип мотивации в учении. Интерес к новому материалу может быть вызван и поддержан значимостью объекта для науки, а также сообщением, что за находку метеорита полагается премия, а имя человека, нашедшего метеорит, заносится в историю астрономии.
Сравнение анализа содержания учебников и новых данных о метеоритах, которые рекомендуются для включения в содержание обучения, показывает, что последние в значительной части исправляют погрешности некоторых учебников, а новости, связанные с иллюстрацией практической значимости изучения метеоритов,
На основе анализа содержания таблицы можно рекомендовать для включения в программу и учебники по астрономии следующий новый материал по теме "Метеориты":
1. В настоящее время метеоритная активность на Земле почти постоянна – приблизительно один метеорит за год на каждые 12500 кв. км. Но когда формировался известняк, она была в 100 раз больше.2. Древний метеорит упал на Землю 3,47 миллиарда лет назад. Геологические данные, собранные на двух континентах, говорят, что метеорит имел в диаметре почти 20 километров, что вдвое больше астероида, падение которого привело к вымиранию динозавров приблизительно 65 миллионов лет назад. В это время возраст Земли составлял миллиард лет, и единственными живыми существами на планете были одноклеточные бактерии
3. Приблизительно 500 миллионов лет назад колоссальное столкновение в поясе астероидов привело к интенсивным ударам метеоритов по поверхности Земли. Этот вывод сделан на основе анализа метеоритов и образцов известняка из пяти шведских карьеров, расположенных на площади диаметром 500 км. Этот известняк, сформированный из отложений на морское дно в течение 2 миллионов лет приблизительно 480 миллионов лет назад, запечатлел неповрежденные метеориты и следы минералов, раздробленных метеоритами.
4. Аризонский метеоритный кратер, представляющий впадина диаметром 1200 м и глубиной 180 м, образовался 50 тысяч лет назад. 30-метровая глыба весом 60 тысяч тонн влетела в атмосферу Земли со скоростью 20 км/с. До поверхности планеты он долетел практически нетронутым. От удара 85% метеорита расплавилась и разлетелась. Избежала плавления лишь передняя часть тела толщиной около 1,5 метра, которая при столкновении с горными породами раскололась на множество фрагментов, поэтому осколки, обнаруженные в самом кратере, богаты никелем-59. Общая мощность взрыва составила 20-40 мегатонн.
5. В образцах песчаника удалось обнаружить 18 сферул, упавших на Землю около 1,4 млрд. лет назад. Эти микрометеориты – самые древние неземные частицы, найденные на Земле. Каждый год на нашу планету выпадает около 40 тыс. тонн таких космических песчинок. В атмосфере их поверхность оплавляется и подвергается химическим изменениям. Сравнивая характер химических изменений в современных пылинках с аналогичными изменениями в более древних частицах, можно узнать, как изменялся со временем химический состав земной атмосферы. Все известные до сих пор сферулы были не старше 200 млн. лет. Ученые ждут результатов анализа космической пыли, полагая, что в сферулах скрыты важные сведения о химическом составе атмосферы Земли 1,4 млрд. лет назад, так как на это время приходится начало обогащения атмосферы кислородом.
6. Тщательно изучив 2500 снимков и 17 часов видеосъемки поверхности КТХ, инженеры обнаружили на ней около 800 следов соударений с микрометеоритами. В среднем размер "отметин" не превышает 1 см; самое сильное столкновение оставило след диаметром почти 5 см. В последнее время метеоритная бомбардировка Хаббла по каким-то причинам усилилась. За первые 44 месяца на орбите каждый квадратный метр Хаббла подвергся в среднем пяти ударам. За 38 месяцев между первой и второй миссиями количество следов учетверилось!
7. Большинство метеоритов, падающих на Землю, находились раньше в поясе астероидов. Изменения в поверхности метеоритов под действием солнечного ветра и космических лучей свидетельствуют, что небесные камни проводят в межпланетном пространстве не менее 10 млн. лет. В движении будущих метеоритов большую роль играет эффект Ярковского. Поверхность метеороида нагревается, когда ее освещает Солнце, и излучает накопленное тепло, когда вращение уносит ее в тень. Реактивная сила излучения слегка "подталкивает" обломок к Солнцу, иногда сталкиваясь с Землей.
8. Инклюзии и хондры – это миллиметровые объекты, обнаруживаемые в метеоритах. Они образовались, когда пылевые области протосолнечной туманности разогрелись до очень высоких температур. Точно определен возраст кальциево-алюминиевых включений (CAls) в 4,57 миллиарда лет. Хондры на 2-3 миллиона лет моложе CAls. Пыль плавилась, а после кристаллизовалась, формируя сначала инклюзии, а затем хондры.
9. Внутри метеорита, упавшего 22 марта 1998 года в американском штате Техас, который через 46 часов после падения оказался в руках ученых, обнаружены кристаллы каменной соли с внедренными в них крохотными капельками воды. Возраст техасского метеорита – около 4,5 млрд. лет, поэтому капельки в кристаллах соли несут в себе следы вещества, из которого образовалось Солнце и планеты. Размер капелек составляет одну десятую диаметра волоса человека.
10. Метеорит, упавший в январе 2000 г. в Канаде, имеет диаметр до 4 м и весит около 200 тонн. Он относится к углистым хондритам. Химические особенности метеорита заставляют предположить, что по возрасту он превосходит типичные метеориты этого класса. Содержание элементов в Тэгиш-Лэйк можно использовать в качестве эталона химического состава протосолнечной туманности.
Поэтому содержание соответствующего раздела программы может теперь иметь следующий вид:
Тема "Малые тела Солнечной системы".
Метеориты.
Исторические сведения о падении метеоритов. Явления, сопровождающие выпадение метеорита и физические процессы, происходящие с веществом метеорита при его пролете через атмосферу Земли. Группы метеоритов. Примеры падения и находок метеоритов (Сихотэ-Алинский 1947 года, Гоба). Ударные кратеры на поверхности Земли. Химический состав. Метеорит – посланец из космоса. Как получить премию за метеорит? Происхождение метеоритов. Причина попадания метеорита на Землю. Метеориты и история Солнечной системы. Метеориты и полеты космических аппаратов.
Предложено соответствующее содержание параграфа учебника по теме "Метеориты". Аналогичная работа была продела и по другим разделам астрономии.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - методические материалы - конференции - преподавание астрономии
Публикации со словами: методика преподавания - методические материалы - конференции - преподавание астрономии | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
