Астрономия
УМК, рабочие программы, тематическое планирование
Астрономические эксперименты. Методические рекомендации. Автор И.В. Галузо
Введение
Слово «эксперимент» происходит от латинского слова «ехреrіmentum», что переводится как «проба, опыт», то есть в узком смысле слова термины «опыт» и «эксперимент» являются синонимами.
В науке эксперимент используется для получения знаний, неизвестных человечеству. В процессе обучения (в школе) эксперимент применяется для получения знаний, еще неизвестных данному конкретному человеку (ученику). Поскольку закономерности проведения экспериментов взрослыми и школьниками во многом не совпадают, условимся в дальнейшем подразумевать в предстоящих астрономических экспериментах словосочетание «ученическое экспериментирование».
Как и большинство слов русского языка, «экспериментирование» является многозначным словом. Оно выступает как метод обучения, если применяется для передачи ученикам новых знаний, также оно может рассматриваться как форма организации педагогического процесса, наконец, экспериментирование является одним из видов познавательной деятельности учеников. Описанные нами эксперименты могут использоваться не только в повседневной деятельности учителя (на уроках и внеурочных занятиях), но и в качестве самостоятельных домашних заданий (с последующим обсуждением с учениками).
Рассмотренные эксперименты имеют схожую структуру. Для каждого из экспериментов указываются факты и наблюдения, являющиеся основанием для проведения эксперимента, цель эксперимента, приводится список необходимого простейшего оборудования и материалов, инструкции и иллюстрации по проведению экспериментов, ожидаемые результаты и их объяснение. Описание экспериментов сопровождаются дополнительными материалами, помеченным рубриками «Для сведения» или «Вопросы». В большинстве случаев описания и объяснения экспериментов снабжены ссылками с помощью QR-кодов на видеоролики, презентации, web-страницы и рисунки, позволяющими более подробно познакомиться с астрономическими явлениями, представленными в описаниях экспериментов.
Как выбрать и установить программу сканера QR-кодов на мобильное устройство рассматривается в приложении к данному изданию.
Дополнительный материал может служить стимулом для дальнейшего поиска сведений и расширения знаний ученика по теме.
Астрономические эксперименты позволяют обратить внимание школьников на следующие вопросы:
- методы астрономических исследований: астрономические наблюдения и измерения;
- классификация методов астрономических исследований в зависимости от их задач и используемых инструментов;
- условия проведения и особенности астрономических исследований;
- применение законов физики для определения основных физических характеристик космических объектов и взаимосвязь этих характеристик;
- рассмотреть астрономические формулы, позволяющие рассчитывать основные физические характеристики космических объектов на основе данных астрономических наблюдений;
- применение физических приборов в астрономических исследованиях, их назначение, устройство и принцип действия.
Примерные темы курса астрономии и связанные с ними эксперименты приведены в табл. 1.
Таблица 1
Темы курса астрономии и проводимые по ним эксперименты
| Темы | Эксперименты |
| Созвездия и яркие звезды | 1. Мерцание звезд 2. Звезды ночью и днем 3. Пространственные модели созвездий 4. Домашний планетарий |
| Движение Земли вокруг оси и по орбите | 5. Маятник Фуко 6. День и ночь 7. Земная ось 8. Прецессия земной оси |
| Небесная сфера | 9. Вращение небесной сферы 10. Высота светила |
| Измерение времени и определение географической долготы | 11. Гномон и полуденная линия 12. Экваториальные солнечные часы 13. Горизонтальные солнечные часы 14. Вертикальные солнечные часы 15. Где и когда начинаются сутки? |
| Летоисчисление и календарь | 16. Календарь для Марса |
| Системы мира | 17. Ретроградное движение Марса |
| Конфигурации и условия видимости планет | 18. Наблюдения Меркурия |
| Видимое движение и фазы Луны | 19. Сияние Луны 20. Почему мы видим только одну сторону Луны? 21. Либрация Луны 22. Фазы Луны |
| Солнечные и лунные затмения | 23. Солнечное затмение 24. Лунное затмение |
| Законы небесной механики | 25. Орбитальные кривые 26. Построение эллипса 27. Геостационарный спутник 28. Ракета |
| Определение размеров небесных тел и расстояний до них | 29. Радиус Земли 30. Сжатая Земля 31. Диаметр Луны 32. Горизонтальный параллакс. Расстояние до Луны 33. Уголковый отражатель |
| Особенности строения Солнечной системы | 34. Наклон орбит планет |
| Планеты земной группы | 35. Температура и тень 36. Зима и лето 37. Облака 38. Парниковый эффект 39. Земля — голубая планета 40. Почему Mapc красный? 41. Грязный снег |
| Луна как небесное тело | 42. Лунные кратеры |
| Планеты-гиганты | 43. Кольца Сатурна 44. Исчезновение колец Сатурна |
| Спутники планет-гигантов | 45. Ариэль и Умбриэль |
| Кометы | 46. Хвост кометы |
| Пропускание земной атмосферой различных видов излучения | 47. Ионосфера |
| Телескопы | 48. Главное свойство телескопов 49. Телескоп-рефрактор 50. Телескоп-рефлектор |
| Радиотелескопы | 51 Радиотелескоп |
| Общие сведения о Солнце | 52. Расстояние до Солнца 53. Размер Солнца |
| Строение солнечной атмосферы | 54. Солнце — абсолютно черное тело |
| Активные образования на Солнце | 55. Искажение солнечных пятен |
| Строение и эволюция Вселенной | 56. Расширение Вселенной |
Сейчас профессии, связанные с компьютерами, - одни из популярных среди молодежи. Многие выпускники вузов разных специальностей становятся программистами, благодаря хорошей физико-математической подготовке, включающей отличное знание компьютеров. В астрономии их привлекает обилие интереснейших компьютерных приложений. Сейчас нужны специалисты по обработке результатов астрономических наблюдений и изображений, по автоматизации наблюдений, по математическому моделированию. Без усвоения основополагающих принципов астрономической науки, перейти на более высокий уровень астрономических экспериментов практически невозможно. Простейшие астрономические эксперименты позволят школьнику наглядно дать ответы на такие вопросы, как например: Чем отличается геостационарная орбита спутника от геоцентрической? Как определили массу Земли или Солнца, их размеры? Как получается, что Луна всегда повернута к нам одной стороной? Почему кольца Сатурна прозрачные? Оказывается, можно дать ответы на эти и ряд других подобных вопросов без пространных объяснений (которые не всегда ученикам доступны и понятны), а только на основе простейшего эксперимента.
