Особливості застосування культурологічного підходу при вивченню астрономії у школі №30

3.3 Особливості застосування культурологічного підходу при вивченню астрономії у школі №30

Специфіка астрономії і як науки, і як учбового предмету обумовлює особливі труднощі викладання її в школі. Ці труднощі мають деякий загальний характер і окремі особливості при засвоєнні що вчаться деяких питань. До таких питань відносяться, наприклад, пори року і їх пояснення, вимірювання часу, видимі і дійсні рухи планет і ряд інших. Труднощі тут є і у школярів в ясному розумінні матеріалу і у вчителів відносно методики його проходження [24, c.168].

Сприятливою обставиною, що полегшує справу засвоєння що вчаться астрономії в короткий термін, є те, що її викладання поставлене в останньому, XI класі, коли учні озброєні достатніми знаннями елементарної математики, фізики і інших предметів, а крім того, накопичили немало власних вражень, на які можна спиратися в процесі викладання астрономії.

При всьому цьому учні, приступаючи до вивчення астрономії, все ж таки зустрічають багато незвичних для них уявлень, зовсім інші масштаби, чим в інших дисциплінах, нові поняття, визначення і терміни. Утрудняють також і великі відмінності тим часом, що видно, спостерігається, і тим, як це відбувається насправді. Вбачивши навколишній світ із Землі, беручи участь разом з нею в русі і не помічаючи цього руху, людина тільки в уяві може уявити собі, як відбувається все насправді, в думках переносячись від нерухомого, що здається, свого положення в більш менш далеку точку простору поза Землею. При недостатньо розвиненому просторовому уявленні учні насилу засвоюють перехід від спостережуваного до дійсного руху. Історія астрономічних уявлень підтверджує труднощі, що є тут: впродовж тисячоліть люди знаходилися в помилці про місце Землі серед інших небесних тіл і про її рух [25, c.54].

Все це висуває необхідність, приступаючи до вивчення астрономії, добиватися того, щоб у учнів вийшло можливо ясніше уявлення і про самі явища, як вони спостерігаються, і про те, як вони пов'язані з положенням Землі і дійсними її рухами. Для цього при навчанні астрономії, з одного боку, треба ставити обов'язкові власні спостереження учнів над небом в різний час, з іншого боку, максимально використовувати наочну допомогу, що є під рукою, якось: географічний глобус, моделі і картини (стінні, друкарські діапозитиви, кінофільми і ін.)

Слідує частіше давати учням домашні завдання по самостійному спостереженню. Необхідно, щоб учні рахували систематичні спостереження над небом неодмінною частиною вивчення ними предмету астрономії. Добившись хорошого знання неба і явищ, як вони спостерігаються, вчитель значно полегшить собі і що вчиться подальше проходження астрономії.

Треба мати на увазі, що школярі зазвичай не відразу і не легко засвоюють спостережувані на небі явища, пов'язані з одночасно видимими, що відбуваються, добовим обертанням неба і річним рухом Сонця і Місяця. Тим часом достатня ясність в представленні цих явищ лежить в основі чіткого розуміння ряду подальших питань. Тому слід звернути серйозну увагу на те, щоб із самого початку учні добре розрізняли ті зміни на небі, які відбуваються унаслідок нашого постійного обертання разом із Землею протягом доби, і повільніші зміни день за днем, з місяця в місяць протягом цілого року.

Учні перш за все винні самі бачити, і не один раз, як відбуваються явища в природі, зіставляти їх, убачати природні зв'язки і правильно розуміти, а не запам'ятовувати сліпо. Щоб помічати зміни, що відбуваються, на небі, треба добре знати найголовніші сузір'я і їх взаємне розташування як в північній, так і в південній стороні неба, кожного разу звертати увагу на сузір'я, що піднімаються зі сходу і опускаються до заходу. Це знання легко утримується, якщо поставити перед учнями завдання спостерігати за небом всі ясні вечори і зіставляти спостереження із зоряною картою. При цьому не слід спочатку входити в подробиці побудови карти (це можна зробити декілька пізніше у зв'язку з вивченням координат), а треба користуватися нею як картиною неба. Дізнавшись характерні відмінності головних сузір'їв і яскравих зірок серед них, що вчаться більш охоче і частіше самі звертаються до безпосередніх самостійних спостережень, підвищується їх інтерес до вивчення неба, знання стають конкретнішими і міцнішими. Прівітіє учням навику знаходити на небі певні зірки допоможе їм легко придбати дуже важливе на практиці уміння орієнтуватися по небесних світилах [24, c.136].

Словесне, книжкове, абстрактне викладання не раз наголошувалося як серйозний недолік. Воно має місце і у викладанні астрономії, коли використовуються тільки розповідь вчителя, підручник, креслення. Таке викладання стає сухим, і інтерес, що є у молоді, що вчиться, до астрономії зазвичай пропадає. Потрібно остерігатися приділення дуже великої уваги математичній стороні справи, пов'язаній з небесною сферою, з її елементами (небесними координатами і ін.), особливо спочатку, коли учням ще неясна роль цих елементів у вивченні астрономії, коли все це виступає, як щось самодовлеющее, далеке від самих небесних світил. Теорії повинні передувати безпосереднє споглядання, спостереження самих небесних явищ, на чому і повинно бути зосереджено спочатку головна увага при навчанні.

Для кращого засвоєння культурологічного підходу при вивчені теми «Час та календар» була розроблена методика проведення уроку.

Мета уроку: формування системи понять практичної астрометрії про методи і інструменти вимірювання, рахунку і зберігання часу.

Завдання навчання:

Загальноосвітні: формування понять:

-       практичній астрометрії про: 1) астрономічних способах, інструментах і одиницях вимірювання, рахунку і зберігання часу, календарях і літочисленні; 2) визначенні географічних координат (довготи) місцевості за даними астрометричних спостережень;

-       про космічні явища: зверненні Землі навколо Сонця, зверненні Місяця навколо Землі і обертанні Землі навколо своєї осі і про їх следствиях - небесні явища: сході, заході, добовому і річному видимому русі і кульмінаціях світив (Сонця, Місяця і зірок), зміні фаз Місяця.

Виховні: формування наукового світогляду і атеїстичне виховання в ході знайомства з історією людського пізнання, з основними типами календарів і системами літочислення; развенчание марновірств, пов'язаних з поняттями "Високосний рік" і перекладом дат юліанського і григоріанського календарів; політехнічне і трудове виховання при викладі матеріалу про прилади для вимірювання і зберігання часу (годиннику), календарях і системах літочислення і про практичні способи застосування астрометричних знань.

Що розвивають: формування умінь: вирішувати завдання на розрахунок часу і дат літочислення і переведення часу з однієї системи зберігання і рахунку в іншу; виконувати вправи на застосування основних формул практичної астрометрії; застосовувати рухому карту зоряного неба, довідники і Астрономічний календар для визначення положення і умов видимості небесних світил і протікання небесних явищ; визначати географічні координати (довготу) місцевості за даними астрономічних спостережень.

Учні повинні знати:

1) причини повсякденно спостережуваних небесних явищ, породжених зверненням Місяця навколо Землі (зміна фаз Місяця, видимий рух Місяця по небесній сфері);

2) зв'язок тривалості окремих космічних і небесних явищ з одиницями і способами вимірювання, рахунку і зберігання часу і календарями;

3) одиниці вимірювання часу: ефемеридна секунда; доба (зоряні, дійсні і середні сонячні); тиждень; місяць (синодичний і сидеричний); рік (зоряний і тропічний);

4) формули, що виражають зв'язок часів: усесвітнього, декретного, місцевого, літнього;

5) інструменти і способи вимірювання часу: основні типи годинника (сонячні, водяні, вогненні, механічні, кварцові, електронні) і правила їх використання для вимірювання і зберігання часу;

6) основні типи календарів: місячний, місячно-сонячний, сонячний (юліанський і григоріанський) і основи літочислення;

7) основні поняття практичної астрометрії: принципи визначення часу і географічних координат місцевості за даними астрономічних спостережень.

8) астрономічні величини: географічні координати рідного міста; одиниці вимірювання часу: эфемероидную секунду; доба (зоряні і середні сонячні); місяць (синодичний і сидеричний); рік (тропічний) і тривалість року в основних типах календарів (місячному, місячно-сонячному, сонячному юліанському і григоріанському); номери часового поясу Москви і рідного міста.

Учні повинні уміти:

1) Використовувати узагальнений план для вивчення космічних і небесних явищ.

2) Орієнтуватися на місцевості по Місяцю.

3) Вирішувати завдання, пов'язані з перекладом одиниць вимірювання часу з однієї системи рахунку в іншу по формулах, що виражають зв'язок: а) між зоряним і середнім сонячним часом; би) Усесвітнього, декретного, місцевого, літнього часу і використовуючи карту часових поясів; у) між різними системами літочислення.

4) Вирішувати завдання на визначення географічних координат місця і часу спостереження.

Наочна допомога і демонстрації:

Фрагменти кінофільму «Практичні застосування астрономії».

Фрагменти діафільмів «Видимий рух небесних світил»; «Розвиток уявлень про Всесвіту»; «Як астрономія спростувала релігійні уявлення про Всесвіту».

Тест ««Час та календар».

Прилади і інструменти: географічний глобус; карта часових поясів; гномон і екваторіальний сонячний годинник, пісочний годинник, водяний годинник (з рівномірною і нерівномірною шкалою); свічка з діленнями як модель вогненного годинника, механічний, кварцовий і електронний годинник.

Малюнки, схеми, фотографії: зміни фаз Місяця, внутрішнього устрою і принципу дії механічних (маятникових і пружинних), кварцових і електронних годинника, атомного стандарту часу.

Завдання додому:

1. Вивчити матеріалу підручників:

Б.А. Воронцов-Вельямінова: § 6 (1), 7.

Е.П. Льовітана: § 6; завдання 1, 4, 7

А.В. Засува, Е.В. Кононовича: § 4(1); 6; вправа 6.6 (2,3)

2. Виконати завдання із збірки завдань Воронцова-Вельямінова Б.А. [28]: 113; 115; 124; 125.

Таблиця 3.3 План уроку «Час та календар»

Методика викладу матеріалу

На початку уроку слід провести перевірку знань, придбаних на трьох попередніх уроках, актуалізуючи призначений до вивчення матеріал питаннями і завданнями в ході фронтального опиту і бесіди з учнями. Частина учнів виконує програмовані завдання, вирішуючи завдання, зв'язані із застосуванням рухомої карти зоряного неба (аналогічні завданням завдань 1-3).

Ряд питань про причини небесних явищ, основні лінії і точки небесної сфери, сузір'я, умовах видимості світив і так далі співпадає з питаннями, що задавалися на початку минулих уроків. Вони доповнюються питаннями:

1. Визначите поняття "Блиск світила" і "зоряна величина". Що ви знаєте про шкалу зоряних величин? Від чого залежить блиск зірок? Запишіть на дошці формулу Погсона.

2. Що ви знаєте про систему горизонтальних небесних координат? Для чого вона застосовуються? Які площини і лінії є основними в цій системі? Що таке: висота світила? Зенітна відстань світила? Азимут світила? У чому переваги і недоліки цієї системи небесних координат?

3. Що ви знаєте про I екваторіальну систему небесних координат? Для чого вона застосовуються? Які площини і лінії є основними в цій системі? Що таке: відміна світила? Полярна відстань? Годинний кут світила? У чому переваги і недоліки цієї системи небесних координат?

4. Що ви знаєте про II екваторіальну систему небесних координат? Для чого вона застосовуються? Які площини і лінії є основними в цій системі? Що таке пряме сходження світила? У чому переваги і недоліки цієї системи небесних координат?

1) Як орієнтуватися на місцевості за сонцем? По Полярній зірці?

2) Як визначити географічну широту місцевості з астрономічних спостережень?

Відповідні програмовані завдання:

1) Збірка завдань Г.П. Субботіна [с.287], завдання NN 46-47; 54-56; 71-72.

2) Збірка завдань Е.П. Меткий [с.244], завдання NN 4-1; 5-1; 5-6; 5-7.

3) Страут Е.К. [с.276]: перевірочні роботи NN 1-2 теми «Практичні основи астрономії» (перетворяться в програмовані в результаті роботи вчителя).

На першому етапі уроку у формі лекції здійснюється формування понять про час, одиниці вимірювання і відліку часу, заснованих на тривалості космічних явищ (обертанні Землі навколо своєї осі, звернення Місяця навколо Землі і звернення Місяця навколо Сонця), зв'язки між різними «часом» і часових поясах. Ми вважаємо за необхідне дати учням загальне поняття про зоряний час.

Потрібно звернути увагу учнів:

1. Тривалість доби і року залежить від того, в якій системі відліку розглядається рух Землі (чи зв'язана вона з нерухомими зірками, Сонцем і так далі). Вибір системи відліку відбивається в назві одиниці відліку часу.

2. Тривалість одиниць відліку часу пов'язана з умовами видимості (кульмінаціями) небесних світил.

3. Введення атомного стандарту часу в науці було обумовлене нерівномірністю обертання Землі, виявленої при підвищенні точності годинника.

4. Введення поясного часу обумовлене необхідністю узгодження господарських заходів на території, визначуваній межами часових поясів. Широко поширеною побутовою помилкою є ототожнення місцевого часу з декретним часом.

1. Час. Одиниці вимірювання і відліку часу

Час - основна фізична величина, що характеризує послідовну зміну явищ і станів матерії, тривалість їх буття.

Історично всі основні і похідні одиниці вимірювання часу визначаються на основі астрономічних спостережень за протіканням небесних явищ, обумовлених: обертанням Землі навколо своєї осі, обертанням Місяця навколо Землі і обертанням Землі навколо Сонця. Для вимірювання і відліку часу в астрометрії користуються різними системами відліку, пов'язаними з тими або іншими небесними світилами або певними точками небесної сфери. Найбільшого поширення набули:

1. «Зоряний» час, пов'язаний з переміщенням зірок на небесній сфері. Вимірюється годинним кутом точки весняного рівнодення: S = t ; t = S - а

2. «Сонячний» час, зв'язаний: з видимим рухом центру диска Сонця по екліптиці (дійсний сонячний час) або рухом «середнього Сонця» - уявної крапки, що рівномірно переміщається по небесному екватору за той же проміжок часу, що і дійсне Сонце (середній сонячний час).

З введенням в 1967 році атомного стандарту часу і Міжнародної системи СІ у фізиці використовується атомна секунда.

Секунда - фізична величина, чисельно рівна 9192631770 періодам випромінювання, відповідного переходу між надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.

Всі вищеописані «часи» узгоджуються між собою шляхом спеціальних розрахунків. У повсякденному житті використовується середній сонячний час.

Визначення точного часу, його зберігання і передача по радіо складають роботу Служби Часу, яка існує у всіх розвинених країнах світу, у тому числі і в Україна.

Основною одиницею зоряного, дійсного і середнього сонячного часу є доба. Зоряні, середні сонячні і інші секунди ми отримуємо діленням відповідних доба на 86400 (24^h´60^m´60^s).

Доба стала першою одиницею вимірювання часу понад 50000 років тому.

Доба - проміжок часу, протягом якого Земля робить один повний оборот навколо своєї осі щодо якого-небудь орієнтиру.

Зоряна доба - період обертання Землі навколо своєї осі щодо нерухомих зірок, визначається як проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення.

Дійсна сонячна доба - період обертання Землі навколо своєї осі щодо центру диска Сонця, визначуваний як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями центру диска Сонця.

З огляду на те, що екліптика нахилена до небесного екватора під кутом 23њ 26, а Земля обертається навколо Сонця по еліптичній (злегка витягнутою) орбіті, швидкість видимого руху Сонця по небесній сфері і, отже, тривалість дійсної сонячної доби постійно змінюватиметься протягом року: найшвидше поблизу точок рівнодень (березень, вересень), найбільш поволі поблизу точок сонцестояння (червень, січень).

Для спрощення розрахунків часу в астрономії введено поняття середньої сонячної доби - періоду обертання Землі навколо своєї осі щодо «середнього Сонця».

Середня сонячна доба визначається як проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями «середнього Сонця».

Середня сонячна доба на 3^m55,009^s коротша за зоряну добу.

24^h00^m00^s зоряного часу рівні 23^h56^m4,09^s середнього сонячного часу.

Для визначеності теоретичних розрахунків прийнята ефемеридна (таблична) секунда, рівна середній сонячній секунді 0 січня 1900 року о 12 годині равнотекущего часу, не пов'язаного з обертанням Землі. Близько 35000 років тому люди звернули увагу на періодичну зміну виду Місяця - зміну місячних фаз. Фаза Ф небесного світила (Місяці, планети і так далі) визначається відношенням найбільшої ширини освітленої частини диска d¢ до його діаметру D: . Лінія

терминатора розділяє темну і світлу частину диска світила.

Місяць рухається навколо Землі в ту ж сторону, в яку Земля обертається навколо своєї осі: із заходу на схід. Відображенням цього руху є видиме переміщення Місяця на тлі зірок назустріч обертанню неба. Кожну добу Місяць зміщується на схід на 13њ щодо зірок і за 27,3 діб здійснює повний круг. Так була встановлена друга після доби міра часу - місяць (рис. 3.2).

Сидеричний (зоряний) місячний місяць - період часу, протягом якого Місяць здійснює один повний оборот навколо Землі щодо нерухомих зірок. Рівний 27^d07^h43^m11,47^s.

Синодичний (календарний) місячний місяць - проміжок часу між двома однойменними послідовними фазами (зазвичай молодиками) Місяця. Рівний 29^d12^h44^m2,78^s.

Сукупність явищ видимого руху Місяця на тлі зірок і зміни фаз Місяця дозволяє орієнтуватися по Місяцю на місцевості (рис. 3.3). Місяць з'являється вузеньким серпиком на заході і зникає в променях уранішньої зорі таким же вузьким серпом на сході. У думках приставимо зліва до місячного серпа пряму лінію. Ми можемо прочитати на небі або букву «Р» - «росте», «роги» місяця повернені вліво - місяць видно на заході; або букву «С» - «старіє», «роги» місяця повернені управо - місяць видно на сході. У повний місяць Місяць опівночі видно на півдні.

В результаті спостережень за зміною положення Сонця над горизонтом протягом багатьох місяців виникла третя міра часу - рік.

Рік - проміжок часу, протягом якого Земля робить один повний оборот навколо Сонця щодо якого-небудь орієнтиру (крапки).

Зоряний рік - сидеричний (зоряний) період звернення Землі навколо Сонця, рівний 365,256320…середньої сонячної доби.

Аномалістичний рік - проміжок часу між двома послідовними проходженнями середнього Сонця через точку своєї орбіти (зазвичай, перигелій), рівний 365,259641… середньої сонячної доби.

Тропічний рік - проміжок часу між двома послідовними проходженнями середнього Сонця через точку весняного рівнодення, рівний 365,2422... середньої сонячної доби або 365^d05^h48^m46,1^s.

Усесвітній час визначається як місцевий середній сонячний час на нульовому (Грінвічському) меридіані.

Поверхня Землі розбита на 24 ділянки, обмежених меридіанами - часові пояси. Нульовий часовий пояс розташований симетрично щодо нульового (Грінвічського) меридіана. Нумерація поясів дається від 0 до 23 із заходу на схід. Реальні межі поясів суміщені з адміністративними межами районів, областей або держав. Центральні меридіани часових поясів отстоят один від одного рівно на 15њ (1 година), тому при переході з одного часового поясу в іншій час змінюється на ціле число годинника, а число хвилин і секунд не змінюється. Нова календарна доба (і Новий рік) починається на лінії зміни дати (демаркаційній лінії), що проходить в основному по меридіану 180њ східної довготи поблизу північно-східної межі України. На захід від лінії зміни дат число місяця завжди на одиницю більше, ніж на схід від неї. При перетині цієї лінії із заходу на схід календарне число зменшується на одиницю, а при перетині лінії зі сходу на захід календарне число збільшується на одиницю, що виключає помилку у відліку часу при кругосвітніх подорожах і переміщеннях людей з Східного в Західне півкулі Землі.

Поясний час визначається по формулі: Tn = T0 + n, де Т0 - усесвітній час; n - номер часового поясу.

Декретний час - поясний час, змінений на ціле число годинника урядовим розпорядженням. Для України рівно поясному, плюс 1 години

Час - декретний час другого часового поясу (плюс 1 година): Tм = T0 + 3 (години).

Літній час - декретний поясний час, змінний додатково на плюс 1 година по урядовому розпорядженню на період літнього часу з метою економії енергоресурсів.

Далі слід коротко ознайомити учнів з астрономічними методами визначення географічних координат (довготи) місцевості:

Унаслідок обертання Землі різниця між моментами настання півдня або кульмінацій зірок з відомими екваторіальними координатами в 2 пунктах рівна різниці географічних довгот пунктів, що дає можливість визначення довготи даного пункту з астрономічних спостережень Сонця і інших світил і, навпаки, місцевого часу в будь-якому пункті з відомою довготою.

Географічна довгота місцевості відлічується на схід від «нульового» (Грінвічського) меридіана і чисельно рівна проміжку часу між однойменними кульмінаціями одного і того ж світила на грінвічському меридіані і в пункті спостереження: де S - зоряний час в крапці з даною географічною широтою, S0 - зоряний час на нульовому меридіані. Виражається в градусах або годиннику, хвилинах і секундах.

Щоб визначити географічну довготу місцевості, необхідно визначити момент кульмінації якого-небудь світила (зазвичай Сонця) з відомими екваторіальними координатами. Перевівши за допомогою спеціальних таблиць або калькулятора час спостережень з середнього сонячного в зоряне і знаючи по довіднику час кульмінації цього світила на грінвічському меридіані, ми без зусиль визначимо довготу місцевості. Єдину складність обчислень складає точний переклад одиниць часу з однієї системи в іншу. Момент кульмінації можна не «караулити»: досить визначити висоту (зенітна відстань) світила в будь-який точно зафіксований момент часу, але обчислення будуть досить складними.

На другому етапі уроку учні знайомляться з приладами для вимірювання, зберігання і відліку часу – годинами. Показання годинників служать еталоном, з яким можна порівнювати проміжки часу. Слідує увага учнів на те, що необхідність в точному визначенні моментів і проміжків часу стимулювала розвиток астрономії і фізики: аж до середини ХХІ століття астрономічні способи вимірювання, зберігання часу і еталони часу лежали в основі світової Служби Часу. Точність ходу годинника контролювалася астрономічними спостереженнями. В даний час розвиток фізики привів до створення точніших способів визначення і еталонів часу, які почали використовуватися астрономами для дослідження явищ, що лежали в основі колишніх способів вимірювання часу.

Матеріал висловлюється у вигляді лекції, що супроводжується демонстраціями принципу дії і внутрішнього устрою годинника різного типу.

Похожие работы

Дослідження теоретичної концепції системи освіти с позиції соціології

Скачать

86303

1

19

... ї держави і необхідністю радикального реформування системи національної освіти зросла актуальність проектування системи освіти та її складових з позицій наукового прогнозування. Активізувалися спроби побудови загальних концептуальних моделей соціології освіти, які б інтегрували різні напрями досліджень, а також вироблення проектниих моделей діяльності, кваліфікаційних характеристик спеціаліста. ...

Способи інтеграції змісту початкового навчання

Скачать

189661

3

1

... [63, 65]. Йдеться про конструювання і втілення способів інтеграції змісту освіти, на основі яких має розгортатися відповідний навчальний процес. Вчені виділяють такі способи інтеграції змісту початкового навчання: інтегровані курси; інтегровані підручники; інтегровані завдання; інтегровані уроки. Найбільш поширеними способами інтеграції змісту освіти в початкових класах є інтегровані курси. Для ...