 |
Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1197730/15.html |
| << Предыдущая |
ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСОВ АСТРОФИЗИКИ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
Матарцева Е.А.
РГПУ им. Герцена, С-Петербург
Происходящая в настоящее время модернизация образования направлена на повышение качества обучения физике. Одно из важнейших направлений в этой области - демонстрация универсальности физических законов и их справедливости для всех явлений природы во Вселенной - связано с новым подходом к проблеме межпредметных связей [1]. Особое положение и роль здесь отводится изучению вопросов астрофизики, существенно расширяющих и углубляющих наши представления о строении и свойствах окружающего мира.
В XXI веке - веке, без сомнения, космическом, выпускники школ недостаточно знакомы с достижениями астрофизики и космологии. Однако, по результатам исследования, проведенного в школах Петербурга, интерес к астрономии у ребят явно выше, чем к физике. Наличие такого интереса может стать мотивом к изучению физических процессов в космических масштабах. В анкетах одиннадцатиклассники, совсем не изучавшие до этого астрономию, отвечают, что хотят хоть немного знать об этой науке. Значение астрономии они видят в том, "чтобы изучать мир за пределами нашей Земли, перемещаться на другую планету, изучать космические объекты, расширять свои знания о мире и его устройстве, в развитии культуры и знаний человечества, понять кто мы и что мы такое, изучать физические явления в космосе, предсказать приближение какого-то тела к Земле" и т. д.
Существующие учебники физики требуют не только (и не столько) расширения их астрономического содержания, но и повышения эффективности усвоения того астрономического материала, что содержится в них уже десятки лет. Необходимы тщательная переработка и дополнение астрономического содержания учебников, изменение их структуры и, главное, разработка методики формирования астрономических знаний в курсе физики [2].
Следует отметить, что тенденция включения вопросов астрофизики в учебные пособия по физике получила широкое и устойчивое распространение в системе обучения физике в США. При этом соответствующие вопросы и темы излагаются как в виде самостоятельных разделов, так и включаются в качестве примеров при изложении традиционных вопросов физики. Отдельные вопросы астрофизики включаются и в отечественные учебные пособия [3].
При опросе учителей физики г. С-Петербурга выяснилось, что они используют астрономический материал на своих уроках в разделах "Механика", "Электромагнитное излучение", "Геометрическая оптика", "Тепловые явления", "Магнитное поле", "Атомная физика", "Квантовая физика". При более детальном исследовании этого вопроса становится ясно, что есть резерв для включения астрофизического материала в некоторых темах курса физики.
Не нарушая баланс времени школьного курса физики, надо внести доступный научный материал по астрофизике за счет не эффективно используемого материала - описания сложных технических устройств, знание которых не пригодится школьникам в жизни, а также формальных задач, не дающих новых знаний о мире. Отобранный материал по астрофизике должен отвечать следующим принципам: важность, научность, доступность.
Предлагаем внести вопросы физики мегамира в следующие темы курса физики в средней и старшей школе: [4, 5]
|
Кинематика |
-общее представление о строении и пространственно-временных масштабах Вселенной -время распространения света, световой год -видимое движение звезд -небесная сфера, горизонтальная и экваториальная системы координат, измерение времени -видимое движение и фазы Луны -суточное и годичное движения Солнца, солнечные и звездные сутки -движение Солнца среди звезд -видимое движение планет, его объяснение по Копернику -тангенциальная и лучевая скорости звезды -определение расстояний до тел Солнечной системы -расстояния до звезд и их светимости -расстояния до галактик |
|
Динамика |
-законы Кеплера -движение тел под действием взаимного притяжения -определение масс небесных тел -движение космических аппаратов -первая и вторая космическая скорости -закон всемирного тяготения и физика небесных тел -уникальность физических условий на Земле -взаимодействие галактик -гравитационный парадокс |
|
Законы сохранения |
-основное уравнение небесной механики (задача двух тел) |
|
Механические колебания и волны |
-эффект Доплера |
|
Магнитное поле |
-магнитосфера Земли и других планет Солнечной системы -магнитное поле Солнца -космические лучи и межзвездные магнитные поля -поведение вещества в сверхсильных магнитных полях (например, в пульсарах) |
|
Основы молекулярно-кинетической теории |
-межзвездный газ -области звездообразования -представления о возможных процессах возникновения звезд и планетных систем |
|
Основы термодинамики |
-размеры и температура звезд -диаграмма "Температура-светимость" -равновесие звезд и физическое состояние звездного вещества |
|
Электромагнитные колебания и волны |
-всеволновая астрономия -шкала электромагнитных волн -окна прозрачности атмосферы -радиоинтерферометры -радиогалактики -радиоизлучение пульсаров -УФ-телескопы -гамма-телескопы -реликтовое излучение |
|
Оптика |
-оптическая схема телескопа -увеличение или угловое расширение -солнечные и лунные затмения -законы излучения абсолютно твердого тела -спектры звезд |
|
Квантовая физика |
-фотометрический парадокс |
|
Ядерная физика |
-источники энергии звезд |
|
Элементарные частицы |
-нейтринная астрономия |
|
СТО |
-экспериментальная проверка положений общей теории относительности |
|
Физическая картина мира |
-космологические и космогонические проблемы (определение возраста Вселенной, Λ-член, проблема темной материи, закон Хаббла) |
Предложенный материал по физике мегамира актуализирует ранее изученные законы, подводит к обобщению изученного и, в результате, к осознанию естественнонаучной картины мира. Часть данного материала уже используется учителями физики на уроках, но, к сожалению, в большинстве случаев бессистемно. В результате теряется целостное представление о физике мегамира и вообще о физике. Наш развивающийся мир претерпевает изменения, и они более глобальны и значимы в космических масштабах. В школьном курсе должны своевременно отражаться такие изменения. Это условие современного образования является одной из важнейших мотиваций обучения. Учащихся на уроках необходимо знакомить с тем, что происходит в космосе, а также с перспективами на будущее, которые обозначаются современной наукой.
Литература:
1. А. С. Кондратьев, М. А. Крупнова, И. Я. Ланина. Современные проблемы реализации межпредметных связей при изучении физики. //Сб. "Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе". -СПб., 2003.2. Е.П. Левитан, А.Ю. Румянцев. Дидактика астрономии: от ХХ к ХХI веку. //Земля и Вселенная, № 4. 2002.
3. Е.И. Бутиков, А.С. Кондратьев. Физика (для углубленного изучения) ч. I, II, III. -М., 1994, 2000, 2001.
4. Максименко Е. В. Вопросы современной астрофизики в учебных курсах педагогического вуза и общеобразовательной школы. /Канд. дисс. пед. наук, спец. 13.00.02. -М., 2000.
5. Е.И. Бутиков, А.А. Быков, А.С. Кондратьев. Программа по физике; А.В. Засов, Э.В. Кононович. Программа по астрономии. //
| << Предыдущая |