 |
Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1177124/43.html |
| << Предыдущая |
Ключевые проблемы, рассматриваемые в школьном курсе астрономии
Попов С.Б.
(ГАИШ МГУ; школа 548, г. Москва)
E-mail: polar@sai.msu.ru ; URL: http://xray.sai.msu.ru/~polar
Введение
При преподавании любого предмета необходимо выделять наиболее важные проблемы, рассматриваемые в данном курсе. В случае школьной астрономии это может быть особенно важным, так как довольно часто не удается получить достаточное число часов. Тогда приходится ограничиваться небольшим числом лекций с тщательным подбором материала. Здесь важно выделить главное и посвятить основное время рассмотрению небольшого числа фундаментальных вопросов.
В сборнике [1] я приводил краткое описание курса из 9 лекций. В этой короткой заметке я попытаюсь обсудить 5 пунктов, которые, на мой взгляд, являются ключевыми в школьном курсе астрономии для 11-х классов. Фактически я хочу сказать, что при необходимости можно ограничиться этими 5 вопросами, так как многие другие моменты, традиционно включаемые даже в краткие астрономические курсы, так или иначе рассматривались в школе ранее, или же эту информацию школьники легко могут получить из других источников, или проблемы не носят фундаментального характера. Разумеется, столь краткое изложение не может заменить полноценного курса. Однако, как мне представляется, данное рассмотрение может оказаться весьма полезным, если по тем или иным причинам в школе отсутствует возможность проведения уроков астрономии в полном объеме.
Предлагаемый мною список
выглядит следующим образом:
1. Современная астрономия и современные
технологии.
2. Рождение науки: первые попытки построения
теории движения планет.
3. Синтез элементов во Вселенной.
4. Темная материя.
5. Возраст Вселенной, горизонт.
Данный список включает в себя как вопросы, посвященные важнейшим астрофизическим понятиям, так и вопросы, связанные с методами работы современного ученого и со становлением науки в целом. Таким образом, я ставлю целью дать ученику представление не только о результатах, полученных современной наукой, но и о методах, которые при этом были использованы, а также о том, как наука возникла.
В качестве литературы в первую очередь можно порекомендовать энциклопедию Аванта+ [2] и книгу [3], а также многочисленные материалы в сети Интернет.
Ниже я более подробно рассматриваю каждый из этих вопросов.
Современная астрономия и современные технологии.
Задача преподавания любой естественнонаучной дисциплины состоит не только в сообщении наиболее современных данных, полученных в этой области. Важно создать у учеников образ самой науки, а это невозможно без некоторого описания того, чем заняты ученые и какие методы они при этом используют.
В случае астрономии различие между реальной ситуацией и традиционным представлением, на мой взгляд, особенно велико. При слове "астроном" мало у кого возникает образ современного ученого, разрабатывающего оборудование для исследовательских спутников, или проводящего сложнейшие расчеты на мощнейших суперкомпьютерах [6]. Скорее перед мысленным взором возникает человек, поднимающийся по винтовой лестнице в башню небольшого телескопа, чтобы прильнуть глазом к окуляру.
Как мне думается, такое представление отпугивает от астрономии многих талантливых ребят, которые не понимают, что "звездная наука" - прекрасное место для приложения и их талантов программистов, и талантов экспериментаторов, и талантов теоретиков.
Рождение науки: первые попытки построения теории движения планет.
Сознание современного человека насквозь пронизано "научными образами" пусть и в очень вульгарном представлении (см. дискуссию в [1]). Недаром слово "формула" является столь частым в рекламных слоганах. Это приводит к тому, что мы редко задумываемся о том, как наука начиналась, о том, что было время, когда словосочетание "законы природы" не существовало, или, по крайней мере, не имело того очевидного смысла, который мы придаем ему сейчас.
Наука в современном смысле этого слова зарождается в Древней Греции в 6-4 вв. до н.э. Появление научного подхода связано с двумя областями: теорией музыки и астрономией [5]. Если касаться только второй части - астрономии, - то первая научная теория - работа Евдокса Книдского [2, 6]. Именно желание описать и понять движения небесных светил привело к замечательному синтезу наблюдений, математики и философии, который мы можем назвать наукой.
Крайне интересно обсуждать со школьниками сам факт существования законов природы. Почему нам удается так эффективно описать природу с помощью относительно несложной математики? Почему установленные законы столь неизменны? Есть ли альтернатива такому описанию мира?
Изучение астрономии дает редкий шанс обсудить самые фундаментальные законы природы: от зарождения науки до наших дней.
Синтез элементов во Вселенной.
Я думаю, что до сих пор в сознании многих людей мир стихийно разделен на "надлунный" и "подлунный". Все достаточно хорошо представляют себе круговорот вещей в земной природе (хотя наверняка не любят задумываться об этом за столом). Однако, круговорот вещества в масштабах Галактики уже малоизвестен. Тот факт, что "мы состоим из звездного вещества" является, на мой взгляд, одним из двух самых важных, рассматриваемых в школьном курсе (о втором - факте конечного возраста Вселенной см. ниже).
Одна из задач курса - показать мир в его эволюции и взаимосвязи различных частей. Описание появления в звездах в ходе их эволюции элементов тяжелее гелия и последующего выброса этого вещества в межзвездную среду, где оно может войти в состав нового поколения звезд и планет - прекрасная возможность показать насколько тесен наш мир, где все взаимосвязано.
Темная материя.
Эйнштейн говорил, что "здравый смысл - это предрассудки, которые человек усваивает до 18 лет". Реальный мир оказывается зачастую богаче и здравого смысла, и нашей фантазии. Именно благодаря науке мы узнаем настолько новые вещи, что приходится с некоторым усилием изменять свои представления о мире. Среди таких открытий - обнаружение факта существования темной материи.
Школьники слишком привыкли к готовым ответам. Некоторые из них просто полагают, что все ответы на все вопросы уже найдены. Поэтому, кстати, даже ученики 11-х классов плохо представляют себе работу ученого. Обсудить с учениками самую интересную загадку в современной астрофизике и интересно, и полезно. Традиционные курсы физики, химии построены так, что у преподавателя практически нет возможности много говорить о современном переднем крае науки. О том, что сейчас волнует ученых. О том, чем сами школьники смогут заниматься через несколько лет, если выберут карьеру ученого. В наши дни астрофизика является лицом современной фундаментальной науки, необходимо использовать эту возможность, чтобы поддержать или возбудить интерес к науке в целом.
Возраст Вселенной, горизонт.
Возможно, самыми важными естественнонаучными фактами, изучаемыми в средней школе, являются расширение Вселенной и связанные с этим проблемы.
Наибольшей проблемой при изложении этих феноменов является собственно их сложность. Фактически, сообразительный любознательный школьник может поставить в тупик своими вопросами даже профессионального астронома или физика, если последний не специализируется именно в космологии или очень близкой области.
Хорошее популярное изложение современной космологии можно найти в книгах [2] и [7] (хотя даже эти книги в некоторых аспектах уже немного устарели). Тем не менее, практика показывает, что у учеников возникают и вопросы, не рассмотренные в данных книгах. Если справиться с проблемой не удается, то возможно, что здесь, как и в других подобных случаях, можно посоветовать задать вопрос на одном из интернет-форумов, где есть специалисты космологи или кто-то, кто может непосредственно у них проконсультироваться. Это хорошо известный форум журнала Звездочет (http://www.astronomy.ru), форум Русского Переплета (http://www.pereplet.ru/nauka) и форум Scientific.ru.
На мой взгляд, изучение этой темы венчает школьный курс естественных наук. Она является важнейшей для формирования научной картины мира.
Заключение.
В заключение хочется подчеркнуть, что автор ни в коей мере не призывает к сокращению курса астрономии до вышеописанных проблем. Полноценный курс астрономии (и именно в выпускном классе) абсолютно необходим. Однако при его отсутствии важно найти возможность обсудить со школьниками хотя бы наиболее важные вопросы. Выше была предложена попытка выделить их.
Литература:
1. Материалы II Всероссийской
научно-практической конференции. Ред. Л.В.
Жуков и др. Из-во РГПУ им. А.И. Герцена, СПб.
1998.
2. Энциклопедия Аванта+. Том "Астрономия".
М. 1997.
3. Шевченко М.Ю. Путешествие по Вселенной. Из-ль
А.Д. Сельянов. М. 2000.
4. Попов С.Б..Вселенная в компьютере. Земля и
Вселенная N4. 2001.
5. Жмудь Л.Я. Пифагор и его школа. Из-во Наука,
Ленинград. 1990.
6. Астрономы. И.Г. Колчинский и др. Из-во
Наукова Думка. Киев. 1986.
7. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М. Наука.
1990.
| << Предыдущая |