 |
Астронет: Г.С. Яхно Содержание и методика проведения практических работ и моделирование астрономических явлений в курсе астрономии средней школы http://variable-stars.ru/db/msg/1173351/chapter21.html |
| << Предыдущая |
Глава II. Обоснование практических работ по астрономии.
2.1. Основные положения теории познания.
Познание окружающего нас мира есть сложной процесс, включающий различные формы отражения действительности в их определенной последовательности и взаимосвязи. Характеризуя процесс человеческого познания, В.И. Ленин писал: "От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике - таков диалектический путь познания объективной реальности" 1.
Процесс познания мира начинается с чувственного восприятия. Предметы внешнего мира, воздействуя на органы чувств человека, вызывают многообразные ощущения, которые и дают знания о свойствах этих предметов.
Ощущения В.И. Ленин называл "субъективным образом объективного мира", "превращением энергии внешнего раздражения в факт сознания". Значит, чувственное познание есть первая ступень процесса познания. Оно осуществляется в трех основных формах: ощущений, восприятии и представлений. Ощущения есть отражения в мозгу отдельных качеств, сторон материальных предметов и явлений. Но обычно на органы чувств действует не один раздражитель, и поэтому всегда одновременно возникает много ощущений. На основе этих ощущений в сознании создается новый чувственный образ - восприятие, в котором содержится знание о предмете в целом, а не только об отдельных его сторонах и свойствах.
Восприятие есть целостное отражение внешнего материального предмета, непосредственно воздействующего на органы чувств. Чем больше органов чувств участвуют в восприятии, тем полнее наши сведения об изучаемом объекте, тем прочнее эти сведения запечатлеваются в нашей памяти и служат источником для более высоких форм познания. Причем, глубина ощущений и восприятия в значительной мере зависит от предыдущего опыта и рода предшествующей деятельности человека. Чем богаче и разнообразнее его деятельность, чем шире его предыдущие познания, той полней и глубже он может воспринимать предметы и явления.
Например, солнечный спектр, показанный ученику, не имеющему представления о спектральном анализе, и специалисту по астрономии будет ими неодинаково воспринят, хотя органы зрения у них идентичны. Ученик не сможет отметить в спектре множества деталей (линий), которые несут информацию о солнечной атмосфере, а специалист это легко прочитает.
Неодинаковым будет у двух человек восприятие одного и того же участка звездного неба, если один из них уже имеет глубокие знания о нем, а второй ограничился только общим обозрением неба. Для него могут остаться незамеченными различия в цвете звезд, являющиеся важнейшей звездной характеристикой, двойные звезды, туманности и пр.
Так как внешнее явление есть чувственно доступное обнаружение внутренней сущности, то восприятие в какой-то мере отражает ее. Но внутренняя сторона явлений, их существенная общность в восприятии не выделены, не вскрыты, и в этом состоит ограниченность чувственных восприятий как нормы познания.
Вместе с тем, человек во всей своей практической и познавательной деятельности всегда стоит на почве чувственного восприятия окружающих явлений, исходит из чувственного восприятия и опирается на него.
Чувственное познание не ограничивается только непосредственными восприятиями предметов и явлений. В результате воздействий внешних предметов на органы чувств в мозгу человека сохраняются определенные следы. В дальнейшем эти следы могут оживляться и служить физиологической основой для возникновения конкретных образов тех предметов, которые ранее воспринимались человеком. Эти образы называются представлениями. Как и восприятия, - это конкретные, наглядные образы. Но они отличаются от восприятия тем, что воспроизводятся в сознании при отсутствии непосредственного воздействия предметов в данный момент и, естественно, не обладают той яркостью и отчетливостью, как восприятия. Вместе с тем, они в сравнении с восприятиями имеют более обобщенный характер. Представления играют решающую роль в формировании наших знаний об окружающем нас мире, позволяя переходить к следующей, более высокой - логической ступени познания, к раскрытию внутренних глубинных связей между явлениями.
Изучение астрономии (как и всех других наук) всецело опирается на чувственные образы, создаваемые в нашем сознании объективно существующими телами и явлениями. Представления о небесных телах создаются только на основе зрительных ощущений и восприятий (Солнце ощущается, кроме того, еще по тепловому действию). В этом своеобразие трудности наблюдений в телескоп или невооруженным глазом планет, звезд, туманностей и других небесных объектов по сравнению с изучением земных предметов или рассматриванием иллюстраций, которые их моделируют и создают в сознании учащихся устойчивые образы этих объектов.
Наблюдая с помощью телескопа Солнце, учащиеся могут заметить, что его диск неодинаковой яркости, к краям он темнее. Что по диску Солнца наблюдаются в некоторые периоды темные пятна. А если рассматривать проекцию Солнца на экран в хорошо затемненном помещении, то при достаточном увеличении наблюдается неоднородность светоносной поверхности Солнца (грануляция), а пятна представляются уже не черными, а темно-малиновыми. При наблюдениях солнечных пятен в последующие дни отмечается изменение их положения (видимое перемещение по диску с востока на запад). Таким образом, на основании этих зрительных ощущений, отражающих различные свойства Солнца и создается о нем определенное представление.
Также в результате зрительного восприятия, например, звезды b Персея (Алголь) школьники отмечают изменение ее блеска в некоторые периоды и получают на основании этого представление о переменных звездах.
В том случае, когда наблюдения отсутствуют, а формирование образа осуществляется словесно или с помощью иллюстраций, слабо отражающих основные признаки объекта, естественно, не может быть создано правильного и устойчивого представления об изучаемом предмете.
Качественная специфика восприятия природы человеком состоит в том, что он не ограничивается своими органами чувств, а в необходимых случаях присоединяет к ним искусственные орудия восприятия - различные инструменты и приборы. Благодаря этому значительно расширилась область воспринимаемых явлений. Например, если невооруженный глаз способен увидеть на небе около 6000 звезд, то с помощью современных телескопов их насчитывают более 100 миллиардов, не говоря уже об отдаленных галактиках.
До недавнего времени все сведения о Вселенной мы получали в земных условиях в виде той радиации (электромагнитной и корпускулярной), которая достигала поверхности Земли или приземных слоев атмосферы.
С запуском искусственных спутников Земли, космических ракет и космических кораблей наука получила новые возможности для изучения окружающего нас мирового пространства. Приборы, вынесенные за пределы земной атмосферы, регистрируют неискаженные атмосферой корпускулярные потоки и электромагнитные излучения. Только здесь представилось возможным наблюдать движение квантов света, возраст которых порядка ста миллиардов лет (в то время, как на земле жизнь кванта света исчисляется долями секунды!), отмечать потоки первичных космических лучей, сгустки плазменной материи с "вмороженными" в нее магнитными и электрическими полями и т.д.
 |
| Рис. 31. Солнечный спектр, полученный с помощью школьного спектроскопа и камеры "Зенит". |
Человек создал такие аппараты и приборы, посредством которых он не только достигает прямого усиления и обострения восприимчивости своих органов чувств, но и может косвенно воспринимать явления, которые не поддаются непосредственному восприятию. Эти аппараты передают нам воздействия этих явлений в другой форме, доступной нашему восприятию. Советские астрофизики, например, с помощью электронно-оптического преобразователя смогли сфотографировать в инфракрасных лучах центральную часть нашей Галактики и доказать существование ее ядра. Невидимые в спектре Солнца при визуальном наблюдении линий поглощения в фиолетовой и ультрафиолетовой части хорошо видны на фотографиях. Также легко обнаруживаются с помощью счетчиков ионизирующих частиц невоспринимаемые нашими органами чувств космические лучи, гамма-, бета-излучение и т.д. Все это в процессе формирования диалектико-материалистического мировоззрения учащихся на уроках астрономии находит свое конкретное отражение. Например, при изучении спектрального анализа, как научного метода познания, и при изучении физической природы Солнца мы производим фотографирование солнечного спектра с помощью школьного спектроскопа и зеркальной камеры "Зенит" (см. гл III). Невидимые в спектроскоп визуально интенсивные линии ионизованного кальция Н и К, находящиеся в ультрафиолетовой части спектра, отчетливо видны на фотографии (рис. 31).
При рассмотрении вопросов солнечной радиации и радиации, приходящей к нам из космического пространства, мы демонстрируем с помощью школьного демонстрационного счетчика ионизирующих частиц (имеющего световую и звуковую индикацию) восприятие нами космических лучей и других ионизирующих излучений.
Замечательным образцом опосредованных методов восприятия служит произведенное фотографирование обратной стороны Луны с помощью советских автоматических межпланетных станций "Луна-3" и "Зонд-3", а также передача изображения непосредственно с лунной поверхности автоматической станцией "Луна-9", которая совершила мягкую посадку на Луну 3 февраля 1966 г. Создание высококачественной приемо-передающей аппаратуры и применение особых методов обнаружения слабых сигналов позволило советским ученым не только произвести радиолокацию планет Меркурия, Венеры и Марса, но и осуществить радиосвязь через планету Венеру путем посылки радиотелеграфных сигналов. Радиосигналы прошли общий путь в космосе около 85 миллионов км и были зарегистрированы в виде четкой осциллограммы.
Но чувственные восприятия сами по себе еще недостаточны для познания действительности, ибо общие закономерные связи предметов и явлений непосредственно чувственными восприятиями не схватываются. Для этого необходимо к чувственному отражению мира присоединить деятельность мышления. Только в результате мышления осуществляется переход от непосредственно воспринимаемых явлений к рациональному (логическому) познанию внутренних, общих закономерностей.
Например, годичное изменение вида звездного неба, (которое доступно и восприятию учащихся) было объяснено Коперником только в результате логического мышления, установившего связь между этим изменением картины неба и обращением Земли вокруг Солнца. Также чувственно воспринимаемое изменение полуденной высоты Солнца, благодаря мышлению находит свое объяснение в том, что земная ось наклонена к плоскости эклиптики и при движении Земли вокруг Солнца угол и направление наклона оси сохраняется.
Следуя этим логическим построениям, мы убеждаем учащихся в правильности сделанных выводов, хотя ни собственного движения Земли по своей орбите, ни наклона земной оси мы не замечаем.
Другим примером того, как осуществляется переход от чувственного восприятия мира к раскрытию его внутренних, существенных сторон, является обнаружение проф. Б.А. Воронцовым-Вельяминовым так называемых взаимодействующих галактик. Для объяснения характера их взаимодействия оказалось уже недостаточно одних только гравитационных сил. Точно так же, только благодаря логическому мышлению удалось обнаружить и объяснить красное смещение в спектрах далеких звездных систем.
Опираясь на наблюдения, эксперимент, производя сравнения и обобщения, человек делает определенные выводы об изучаемом предмете или явлении, проникает в его сущность, вскрывает глубокие связи между явлениями, открывает законы, управляющие этими явлениями.
Весь процесс мышления происходит путем образования понятий, суждений, умозаключений, отражающих предметы и явления в их общих и существенных признаках. Основой образования понятий и других форм абстрактного мышления является общественная практика. Многократное повторение в процессе практической деятельности существенных признаков, свойств тех или иных предметов, приводит к закреплению этих признаков в сознании, к фиксированию их в понятиях, суждениях, законах, теориях. Но мышление, каким бы всесильным оно ни было, всегда опирается на чувственные восприятия и находится с ними в диалектическом единстве. Чувственная и логическая ступени представляют собой единый процесс научного познания объективной реальности.
Невозможно, например, непосредственно измерить температуру звезд и Солнца. Однако, опираясь на законы излучения абсолютно черного тела, сходного с излучением звезд и Солнца, а также зная распределение энергии вдоль спектра звезд, астрономы смогли теоретически вычислить их эффективные и цветовые температуры. И здесь основой для теоретических выводов служит чувственно воспринимаемая радиация, приходящая от звезд и Солнца. То же можно сказать и относительно их химического состава. Астрофизики, на основании изучения спектров Солнца и звезд и сравнения их со спектрами земных элементов, установили единство химического состава всей обозримой части Вселенной.
Сопоставляя светимости звезд и их температуры (спектральные классы), астрономам удалось установить определенную закономерность, существующую в мире звезд (диаграмма Герцшпрунга Рессела). Это дало возможность по их спектрам определять абсолютные звездные величины, а по ним и параллаксы (а значит и расстояния). В настоящее время диаграмма Герцшпрунга-Рессела получила всеобщее признание, как объективно верное отражение существующих связей в образовании и развитии звезд.
 |
| Рис. 35. Сравнение солнечного спектра со спектрами звезд. |
Сравнивая спектр Солнца со спектрами звезд (рис. 35), учащиеся могут наглядно убедиться в существовании этих глубоких связей между различными типами звезд и могут примерно установить, к какому спектральному классу относится наше Солнце.
Одним из крупнейших достижений современной астрономии является также открытие удивительных радиоисточников ЗС48, ЗС273, ЗС286 и др. 2 Когда была сфотографирована область одного из них, то оказалось, что на месте радиоисточника находится звезда 16-ой величины, окруженная слабой небольшой туманностью. Спектр ее не был похож ни на какой другой. Но когда голландский астроном М. Шмидт предположил, что в спектре самого яркого из таинственных объектов ЗС273 можно отождествить обыкновенную бальмеровскую серию водородных линий, допустив только, что она очень сильно сдвинута в красную сторону, как пришло неожиданное решение.
Соответствующая атому сдвигу скорости удаления источника составляет 0,16 скорости света (около 48000 км/сек.). В спектре другого историка (ЗС48) "краевое смешение" оказалось еще большим. Таких значений скоростей "убегания" можно было ожидать только у внегалактических объектов. Значит, обнаруженные радиозвезды находятся за пределами нашей Галактики. По красному смещению с помощью закона Хаббла нетрудно было найти их расстояния. Они оказались очень большими, а светимость этих объектов - чудовищно высокой. Так, ЗС48 и ЗС27З излучают в оптическом диапазоне в 50-150 раз больше энергии, чем вся наша Галактика и раз в десять больше, чем самые большие эллиптические галактики, больше, чем все известные нам объекты вселенной! Так чувственно воспринимаемые радио и оптические излучения привели к формированию понятия нового, ранее неизвестного типа космических тел - сверхзвезд.
Астрономия за последние годы добилась выдающихся успехов в познании безграничной Вселенной, начиная от элементарных частиц и кончая такими космическими образованиями, как сверхзвезды и галактики. Новые представления о небесных объектах и явлениях, полученные на основании многократных наблюдений, легли в основу новых астрономических понятий, законов, выводов и теорий, которые все более расширяют наши познания об окружающем мае мире.
Говоря о диалектическом единстве чувственной и логической ступеней познания, мы вместе с тем отмечаем и их различие. Мышление не только опирается на чувственные данные, но иногда и исправляет их, отделяет случайные черты от существенных причинных связей. Со времен Птолемея видимое петлеобразное движение планет на небосводе принималось за действительное. Логическое мышление позволило установить истинную причину этого явления и связать его с обращением планет и земли вокруг Солнца.
Учение И.П. Павлова о первой и второй сигнальной системах является естественнонаучным
обоснованней диалектического единства логической и чувственной ступеней познания.
У человека, по учению И.П. Павлова, дополнительно к первой сигнальной системе
выработалась вторая сигнальная система мышления, осуществляемая на основе словесного
выражения.
Из вышеприведенных положений диалектического материализма о познании следует вывод, что если источником всех наших знаний является окружающий нас внешний мир, то и в основе обучения должно лежать чувственное восприятие реального мира. Если же такое непосредственное созерцание невозможно (в астрономии ряд небесных объектов и явлений по многим причинам не может быть показан), то в этом случае следует использовать иллюстрации и модели, близко отражающие существенные стороны изучаемых предметов реального мира.
В силу возрастных особенностей школьников, их психики, ощущения и восприятия в познавательной деятельности для них играют первостепенную роль. Поэтому и необходимо обогащать прежде всего чувственный опыт учащихся, подготавливая их тем самым для более успешного овладения формами абстрактно-логического мышления - понятиями, гипотезами, теориями.
1 В.И. Ленин. Соч., т. 38, стр. 161.
2 Обозначения третьего Кембриджского каталога радиоисточников.
| << Предыдущая |