 |
Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1177124/50.html |
| << Предыдущая |
Школьная астрономия:
контуры нового учебника.
II. Cтруктура
Язев С.А.
Астрономическая обсерватория ИГУ, ИСЗФ
СО РАН, Иркутск,
uustar@star.isu.ru
Введение. В первой части работы приведены соображения о необходимых изменениях в школьном учебнике астрономии, связанных прежде всего с множеством новых экспериментальных данных и теоретических концепций, не отраженных в действующих пособиях. В последние годы введен в строй ряд новых наземных и внеатмосферных телескопов с богатыми возможностями, осуществлены успешные миссии автоматических зондов к планетам, кометам и астероидам Солнечной системы. Сделаны важные открытия: около 80 (на момент написания данной статьи) экстрасолнечных планет, сверхмассивные черные дыры в центрах ряда галактик, включая нашу собственную, пояс Койпера из занептунных ледяных тел. Открыты десятки новых спутников планет-гигантов, получены свидетельства наличия воды на Луне, подледного водного океана на Европе. В распоряжении человечества находятся снимки Марса, полученные с разных расстояний и с его поверхности. Здесь также присутствуют свидетельства наличия воды. Изменилась базовая парадигма в теории образования Луны, получены новые данные о том, как образуются и эволюционируют звезды. Подтвержден факт ненулевой массы нейтрино, обсуждаются данные, свидетельствующие в пользу существования космологического отталкивания галактик на больших расстояниях, постепенно вырисовываются свойства темной материи. Рассматривается идея множественности вселенных с различными физическими свойствами. Можно утверждать, что астрономы получили принципиально новые знания на всех направлениях астрономии, от космологии до планетологии. Преподавание астрономии без учета этих данных выглядит анахронизмом - подобным изучению ламповых триодов в курсе физики в век микросхем.
Перечисленные (и другие) разделы предлагается включить в новый учебник за счет сокращений ряда традиционных разделов школьного курса. Состав сокращений обсуждается в первой части работы. Не менее важной, чем содержательная компонента, является структура курса. Ее возможный вариант рассмотрен в настоящей работе.
Структура будущего учебника. Одним из вариантов структуры учебника может быть изложение истории Вселенной, начиная с Большого Взрыва (расширение и остывание Вселенной, формирование и эволюция галактик, туманностей, отдельных звезд и планетных систем). Затем следуют: многообразие планетных систем, Солнечная система, ее планеты, система Земля-Луна, эффекты, связанные с движениями Земли, проблема возникновения и эволюции жизни на Земле, проблема жизни во Вселенной в целом. Здесь уместно дать понятие об антропном принципе в форме принципа целесообразности И.Л.Розенталя [1]. Эволюция Вселенной, изменение ее химического состава вследствие термоядерных реакций, эволюционные изменения структуры различных типов небесных объектов и их систем должны способствовать формированию у учащихся представления о Вселенной как единой развивающейся системе, подчиняющейся физическим законам.
Темы, с которых обычно начинался курс астрономии, при таком рассмотрении оказываются подчеркнуто частными случаями. Такой подход применен, например, в [2].
Построение курса, который может быть назван "Эволюционная астрономия", связано с немалыми методическими трудностями. Традиционное рассмотрение предусматривает "восхождение" от Земли к планетной системе, Галактике и Вселенной в целом, повторяя исторический путь развития астрономии. При новом подходе порядок изучения понятий меняется на обратный. Возникает и ряд проблем. Так, в классическом курсе расширение Вселенной дается не только как следствие теоретических изысканий А.А.Фридмана, но как результат измерений Э.Хабблом допплеровских скоростей галактик. Если же курс начинается с расширения Вселенной, а понятие галактики появляется только на следующем этапе изучения курса, то становится неясным, на основании чего сделаны выводы о факте расширения. Это значит, что либо после изучения расширения Вселенной надо отдельно рассматривать эмпирические тому подтверждения, либо, забегая вперед, надо сразу вводить понятие галактик еще до детального их изучения. Таких примеров можно привести много. Одним из путей решения проблемы является краткое рассмотрение в начале курса списка основных понятий и объектов: звезды, галактики, планеты, кометы etc.
Еще один вопрос - в какой части курса поместить раздел об обсерваториях, телескопах, методах. Закон тяготения, как базовый закон Вселенной, очевидно, должен переместиться в начало курса, чтобы объяснить форму траекторий движений небесных тел. Эти изменения в порядке изложения непросты, и влекут за собой дополнительные методические проблемы.
Перечисленные (и иные) трудности могут поставить вопрос: а стоит ли переворачивать отработанный за столетие курс "с ног на голову"?
Автору представляется, что это целесообразно сделать, поскольку за столетие изменились приоритеты в самой астрономии. Изначально важной проблемой являлось умение описывать и предсказывать движения светил на небе (чему по-прежнему посвящены первые параграфы действующих учебников). Сегодня эта задача не выглядит актуальной, подобно тому, как стали неактуальными навыки пользования логарифмической линейкой. Достаточно качественно представлять причины изменения вида неба в течение суток и в течение года. Конкретные же приемы расчетов координат светил можно доверить компьютерным "домашним планетариям", которых сейчас появилось великое множество, а также справочникам и таблицам.
Возможный контрдовод еще несколько лет назад выглядел убедительным: в России мало число учебных заведений, оснащенных компьютерами, в большинстве деревенских школ единственным способом решения задач о видимости небесных тел было использование подвижной карты звездного неба (ПКЗН) из старого учебника. Однако ситуация изменилась, и предложение школьникам, работающим в "интернете", пользоваться ПКЗН, вызывает у них в лучшем случае недоумение.
Преимуществом новой структуры курса, адекватной сегодняшним представлениям, является вытекающее из его структуры изложение концепции эволюционирующей Вселенной как ключевой идеи, и перенесение Земли и Солнечной системы в разряд частного случая, который позволяет детально рассмотреть возможный пример устройства планетной системы. При этом особенности наблюдений светил с движущейся Земли и возникающие при этом эффекты (смена дня и ночи, времен года, годичное видимое движение Солнца, затмения, фазы Луны etc.) выглядят как частные детали, важные для жителей Земли, но не существенные в контексте изучения Вселенной в целом. Это позволит преодолевать в сознании геоцентризм, который в скрытом виде присутствует в концепции старой структуры курса. Такой подход, с точки зрения автора, дает психологическую основу для повышения уровня доверия к научной картине мира, включая дарвинистский подход к эволюции жизни, по сравнению с концепцией креационизма.
Новая структура дает естественные ответы на вопросы о происхождении химических элементов, планет, комет, астероидов, сложных химических соединений и в конечном итоге жизни, которая сама может влиять на глобальные характеристики небесных тел (на примере земной биосферы). Содержащие эту информацию параграфы действующих учебников, как правило, не успевают подвергнуться изучению в конце учебного года в выпускном классе, а в предыдущих разделах учебника Вселенная выглядит стационарной (неэволюционирующей). В итоге большинство людей с этой информацией в систематизированном виде не сталкиваются в своей жизни уже никогда. Для них картина Вселенной остается в лучшем случае соответствующей представлениям Дж. Бруно. При новом же подходе рассмотрение любого типа небесных тел начинается с вопроса о механизме их возникновения, и идея эволюции Вселенной и ее структурных элементов неизбежно должна быть усвоенной учащимися.
Создание будущего учебника. Целью настоящей работы являются ознакомление заинтересованных людей с концепцией нового учебника и призыв к конструктивной дискуссии. Здесь приведен лишь самый общий абрис учебника; критика и уточнения могут быть только полезны. Вероятно, имеет смысл подготовить на основе предлагаемой концепции экспериментальное пособие и предложить его астрономо-педагогической общественности одновременно с апробированием в каком-либо инновационном учебном заведении. Возможен и подход, когда Евро-Азиатское астрономическое общество после обсуждений ходатайствовало бы о выделение гранта на подготовку учебника. Вероятно, может быть сформирован творческий коллектив авторов, вопрос о составе которого остается открытым и также подлежит обсуждению.
На этом пути стоит большое количество организационных, методических и других проблем. Представляется, тем не менее, что первый шаг в этом направлении должен быть сделан.
Литература:
1. Розенталь И.Л. Последняя любовь. В кн.: И.Шкловский:
разум, жизнь, Вселенная.- М.: ТОО "Янус",
1996, - С. 213-221.
2. Голдсмит Д., Оуэн Т. Поиски жизни во
Вселенной: Пер. с англ. В.Д.Новикова/ Под ред.
и с предисл. М.Я.Марова.-М.: Мир, 1983, -488 с.
| << Предыдущая |