 |
Астронет: А. Ю. Румянцев/МаГУ Методика преподавания астрономии в средней школе http://variable-stars.ru/db/msg/1177040/chapter3_1.html |
| << Предыдущая |
ОСНОВЫ АСТРОМЕТРИИ
(8 + 1 + 1 ч.)
Астрометрия – исторически первый раздел классической астрономии, основы которого были разработаны уже к II веку н.э., но не потеряли значимости до настоящего времени.
Астрометрия объединяет в себе сферическую астрономию, практическую астрономию и фундаментальную астрометрию. Основной задачей астрометрии является создание опорной инерциальной системы координат в пространстве и согласованного комплекса фундаментальных астрономических постоянных на основе измерения координат небесных объектов и изучения вращения Земли.
Сферическая астрономия изучает положение, видимое и собственное движение космических тел и разрабатывает математические методы решения задач, связанных с определением положений светил на небесной сфере, составлением звездных каталогов и карт, теоретическими основами счета времени.
Фундаментальная астрометрия ведет работу по определению фундаментальных астрономических постоянных и теоретическому обоснованию составления фундаментальных астрономических каталогов.
Практическая астрономия занимается определением времени и географических координат, обеспечивает Службу Времени, вычисление и составление календарей, географических и топографических карт; астрономические методы ориентации широко применяются в мореплавании, авиации и космонавтике.
Методика преподавания основ астрометрии – исторически наиболее подробно разрабатывавшийся раздел дидактики астрономии. Цели и задачи преподавания основ астрометрии в средних учебных заведениях России на протяжении ХХ века неоднократно и кардинально изменялись. Преподавание астрометрии в российской школе является примером диалектического развития процесса познания по спирали, согласно законам перехода количественных изменений в качественные, отрицания отрицания, единства и взаимодействия противоположностей.
Так, в начале нашего века на изучение основ астрометрии отводилось до половины учебного времени курса космографии средних учебных заведений. Основной акцент делался на углубленное изучение практических основ науки, формирование системы знаний, умений и навыков практического применения астрометрических сведений.
В первые годы Советской власти, в Советском Союзе 20-30-х годов объем изучаемого материала по астрометрии существенно уменьшился. Главной целью изучения астрометрического материала и всего курса астрономии стало формирование у школьников нового, научного, материалистического мировоззрения и антирелигиозная пропаганда.
В годы Великой Отечественной войны и первое послевоенное время актуальной вновь была практическая астрометрическая подготовка выпускников средних школ – будущих бойцов Советской Армии, формирование у них соответствующих умений и навыков.
В 50-80-е годы на преподавание основ астрометрии отразился процесс III Астрономической революции и бурное развитие астрофизики, космогонии и космологии, в результате чего 70-80 % объема школьного курса астрономии стали занимать сведения по основам этих наук. Общей тенденцией стало постепенное и неуклонное сокращение объема изучаемого материала и снижение требований к его усвоению учениками, вплоть до почти полного исключения его из учебных программ и учебников.
Реформа системы начального, среднего и высшего образования Российской Федерации кардинальным образом меняет тенденции в обучении и основные акценты в преподавании основ отдельных естественно-математических наук.
Цель преподавания астрономии в современных средних учебных заведениях - формирование научного мировоззрения и научной картины мира в сознании учащимся на основе генерализации учебного материала вокруг фундаментальных понятий науки и поэтапного формирования системы астрономических знаний о космических явлениях и их следствиях – небесных явлениях, космических объектах (космических телах и космических системах) и космических процессах определяет цель, задачи, принципы отбора и генерализации учебного материала и особенности его изложения сведений в каждом из разделов курса астрономии в выпускном классе средней школы. Рассмотрение материала в данной последовательности соответствует историческому принципу познания.
В применении к преподаванию основ астрометрии это означает:
Цель изложения астрометрического материала – объяснение повседневно (часто) наблюдаемых небесных явлений на основе сведений об их причинах – космических явлениях, связанных с движением космических тел с опорой на систему основных понятий астрометрии (небесное светило; небесная сфера, ее основные круги, линии и точки; системы небесных координат; способы измерения, счета и хранения времени и т.д.) и генерализацией учебного материала вокруг понятия "небесное явление".
Задачи обучения:
Общеобразовательные: формирование понятий:
1. О космических явлениях: вращении Земли (как и других космических тел) вокруг своей оси; обращении Луны вокруг Земли (и других спутников вокруг своих планет); обращении Земли и других планет Солнечной системы вокруг Солнца.2. О небесных явлениях - следствиях вышеперечисленных космических явлений: смене дня и ночи, восходе, заходе, суточном видимом движении и кульминациях светил (звезд) и об условиях видимости светил в различных регионах Земли; смене времен года, видимом годичное движение светил; изменении полуденной высоты Солнца над горизонтом в течение года; видимом перемещение Солнца по эклиптике в течение года; изменении продолжительности светового времени суток в течение года; смене фаз Луны, видимом движение Луны по небесной сфере; солнечных и лунных затмениях; покрытиях звезд и планет Луной; прохождениях Венеры и Меркурия по диску Солнца; явлениях в системах планет-гигантов; изменении блеска затменно-переменных звезд; видимом движении внутренних и внешних планет на небесной сфере и их конфигурациях.
3. Об основах классификации космических и небесных явлений.
4. О связи продолжительности отдельных космических и небесных явлений с единицами и способами измерения, счета и хранения времени, календарями и системами летоисчисления.
- Об основных понятиях сферической астрономии: небесных светилах и созвездиях; о небесной сфере, основных ее кругах, линиях и точках; системах небесных координат.
- Об основных понятиях астрофотометрии: блеске небесных светил, шкале звездных величин.
- Об основных понятиях практической астрометрии: принципах определения времени, ориентации и географических координат местности по данным астрономических наблюдений.
Воспитательные: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения причин и природы повседневно (часто) наблюдаемых небесных явлений; борьба с астрологическими предрассудками и суевериями; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения астрометрических знаний.
Развивающие: формирование умений выполнять упражнения на применение основных формул сферической астрономии при решении расчетных задач и применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники и Астрономический календарь, ориентации на местности, определения времени, географических координат и протекания небесных явлений.
Формирование понятий о космических явлениях осуществляется на основе обобщенного плана их изучения:
1. Внешние признаки (описание) и
геометрическая схема космического явления.
2. Условия протекания космического явления
и факторы, на них влияющие.
3. Сущность явления и механизм его
протекания (какие космические процессы или
взаимодействие каких космических объектов
порождают это явление, какие физические
явления лежат в его основе; объяснение этих
явлений с точки зрения современных
физических теорий).
4. Определение космического явления.
5. Количественные характеристики
космического явления.
6. Небесные явления, возникающие вследствие
данного космического явления.
7. Влияние космического явления на
геосферные процессы, техносферу и человека.
8. Использование космического явления
человеком.
9. Способы предупреждения вредного действия
явления на человека и техносферу.
Формирование понятий о небесных явлениях осуществляется на основе обобщенного плана – упрощенного варианта изучения космических явлений:
1. Внешние признаки (описание) и
геометрическая схема небесного явления.
2. Условия протекания небесного явления и
факторы, на них влияющие.
3. Сущность явления и механизм его
протекания (какие космические явления его
порождают, какие физические явления лежат в
его основе; объяснение этих явлений с точки
зрения современных физических теорий).
4. Определение небесного явления.
5. Количественные характеристики небесного
явления.
6. Использование небесного явления
человеком.
Формирование понятий о небесных явлениях осуществляется на основе простейших геометрических схем:
 |
| Рис. 3. |
1. Если небесное светило пересекает прямую, проходящую через два других небесных светила, или проходит вблизи нее на расстоянии, сравнимом с видимыми угловыми размерами этих светил (рис. 3) то, в зависимости от названий светил (А, В, С), угловых размеров и расстояний между ними, наблюдаются следующие небесные явления:
- затмения Солнца и Луны; затмения
в системах планет-гигантов; изменение
блеска затменно-переменных звезд;
- покрытия звезд и планет Луной; покрытия в
системах планет-гигантов; покрытия звезд
планетными телами;
- прохождения Меркурия и Венеры по диску
Солнца; прохождения спутников по диску
планет-гигантов;
- конфигурации планет: верхнее и нижнее
соединения, противостояния;
- фазы Луны: полнолуния и новолуния.
 |
| Рис. 4. |
- конфигурации планет: западная и
восточная квадратуры и элонгации
внутренних планет;
- фазы Луны: I четверть и III четверть;
- годичные параллакс и аберрация.
Ученики должны знать:
- доказательства сферичности
формы Земли, вращения Земли вокруг своей
оси и обращения Земли вокруг Солнца;
- причины повседневно (часто) наблюдаемых
небесных явлений, порожденных вращением
Земли вокруг своей оси, обращением Луны
вокруг Земли и обращением Земли и других
планет вокруг Солнца ( явления перечислены
в задачах изучения раздела);
- основные понятия астрометрии: небесные
светила, созвездия; небесная сфера, ее
главные плоскости, линии и точки; системы
небесных координат; шкалу звездных величин;
основные единицы и способы измерения и
счета времени, календари и системы
летоисчисления; принципы определения
времени, ориентации и географических
координат местности по данным
астрономических наблюдений; конфигурации
планет;
- астрономические величины: число созвездий,
названия зодиакальных и наиболее заметных
созвездий и наиболее ярких звезд; даты
равноденствий и солнцестояний;
географические координаты и часовой пояс
родного города.
Ученики должны уметь:
- анализировать и
систематизировать изучаемый материал,
классифицировать понятия,
- использовать обобщенный план для изучения
космических и небесных явлений;
- использовать звездные атласы, подвижную
карту звездного неба и Астрономические
календари и справочники для определения
положения и условий видимости небесных
светил;
- выполнять упражнения на применение
основных формул сферической и практической
астрономии при решении расчетных задач;
- находить на небе основные созвездия,
видимые в данное время года;
- ориентироваться на местности по небесным
светилам (Солнцу, Луне, Полярной звезде).
- готовить доклады и сообщения, выступать
перед аудиторией и отстаивать свою точку
зрения.
Основы астрометрии объединяют в себе материал из 2 разделов наиболее распространенных в современной российской школе школьных учебников астрономии:
1. Тему "Практические основы астрономии" и § 10 "Конфигурации и условия видимости планет" из темы "Движение небесных тел" учебника Б.А. Воронцова-Вельяминова.2. §§ 2-6 темы "Введение в астрономию" и § 7 "Видимое движение планет" темы "Строение Солнечной системы" учебника Е.П. Левитана.
3. Тему "Основы практической астрономии" и §§ 7, 8 (1-3) "Движение планет" и "Видимое расположение планет" темы "Законы движения небесных тел" учебника А.В. Засова, Э.В. Кононовича.
План изучения темы и краткое содержание каждого урока:
1. Основы астрометрии (Предмет астрометрии, методы и инструменты астрометрических исследований. История астрометрии. Гео- и гелиоцентрические системы мира. Доказательства сферичности Земли, ее вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Солнца. Начало формирования системы понятий о космических и небесных явлениях. Смена времен года).
2. Основы сферической астрономии (Основные круги, линии и точки небесной сферы. Созвездия. Небесные явления, порожденные вращением Земли вокруг своей оси и обращением Земли вокруг Солнца).
3. Вечернее занятие "Наблюдения звездного неба" (Основные круги, линии и точки небесной сферы. Ориентация на местности по Полярной звезде. Основные созвездия и наиболее яркие звезды осеннего неба. Знакомство с блеском небесных светил и шкалой звездных величин).
4. Блеск и координаты небесных светил (Блеск небесных светил, шкала звездных величин, формула Погсона. Системы небесных координат (горизонтальная, I и II экваториальные).
5. Время и календарь (Время. Связь продолжительности космических и небесных явлений с единицами и способами измерения, счета и хранения времени и календарями. Основные единицы, инструменты и способы измерения, счета и хранения времени. Формулы, выражающие связь времен. Календари. Летоисчисление).
6. Солнечные и лунные затмения (Небесные явления, порожденные обращением Луны вокруг Земли. Солнечные и лунные затмения, покрытия, прохождения. Затменно-переменные звезды).
7. Видимое движение и конфигурации планет (Небесные явления, порожденные обращением планет вокруг Солнца. Видимое движение, конфигурации и условия видимости внутренних и внешних планет).
8. Повторение материала раздела "Основы астрометрии". Решение задач Контрольная работа.
9. Внеклассное мероприятие: диспут "Астрология – наука или лженаука?".
Альтернативные варианты поурочного планирования, разработанные другими российскими астрономами-методистами, приводятся на с. 85-87.
Дополнительные сведения по истории астрономии учитель может почерпнуть из одноименного параграфа (с. 88).
Рекомендуемая литература:
1. Астрономический календарь.
Постоянная часть / Под ред. В.К. Абалакина. - М.:
Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. – 704 с.
2. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс
общей астрономии: Учебник для пед. вузов. - М.:
Наука, 1986.
3. Буткевич А.В., Зеликсон М.С. Вечные
календари. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит.,
1984. – 208 с.
4. Вуд Дж. Солнце, Луна и древние камни: Пер. с
англ. / Под ред. А.А. Гурштейна. – М.: Мир, 1981.
– 269 с.
5. Гурштейн А.А. Извечные тайны неба. М.:
Просвещение, 1990. – 272 с.
6. Дагаев М.М. Солнечные и лунные затмения. - М.:
Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. – 208 с.
7. Евсюков В.В. Мифы о Вселенной. -
Новосибирск: Наука: Сибирское отделение, 1988.
– 176 с.
8. Еремеева А.И. Астрономическая картина
мира и ее творцы. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат.
лит., 1984. – 224 с.
9. Зигель Ф.Ю. Сокровища звездного неба. - М.:
Наука, 1987. – 296 с.
10. Карпенко Ю.А. Названия звездного неба.
– М.: Наука, 1981. – 184 с.
11. Куликов К.А. Астрономия в народном
хозяйстве. - М.: Наука, 1981. –168 с.
12. Цибульский В.В. Календари и хронология
стран мира. – М.: Просвещение, 1982. – 128 с.
13. Хренов Л.В., Голуб И.Я. Время и календарь.- М.:
Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 128 с.
| << Предыдущая |