Методические особенности использования компьютерных мультимедийных энциклопедий и приложений на уроках астрономии и при проведении астрономических наблюдений

Методические особенности использования компьютерных мультимедийных энциклопедий и приложений на уроках астрономии и при проведении астрономических наблюдений.

Нестерова Т.А.,

МКОУ «Гончаровская СОШ»

Особенностью курса астрономии является то, что она немыслима без наблюдений и наглядных пособий, а так же то, что этот курс должен сообщать учащимся наиболее современные знания о Вселенной, знакомить их с основными идеями, усвоение которых будет способствовать последующему приобретению знаний в процессе самообразования, ориентируя выпускников в огромном потоке научной информации.

Компьютеризация школы позволяет вести многие предметы (особенно в старших классах) в компьютерном классе. Такое проведение уроков также упрощает задачу межпредметных связей.

Для усвоения тем по астрономии учителю достаточно часто приходится прибегать к наглядным пособиям: картинкам, схемам, картам звездного неба, фильмам и слайдам. Все это объединяют в себе компьютерные технологии. Разнообразие сайтов, посвященных астрономии, позволяет постоянно пополнять наглядные пособия и обновлять их. Всевозможные компьютерные программы, содержащие карту звездного неба, более эффективно обучают детей ориентироваться при поиске созвездий на небе. (Наиболее удачная в этом отношении программа Redshift.)

Использование компьютерных программ в процессе обучения астрономии позволяет проводить урок более экономично по времени, и при этом он становится более содержательным, интересным и наглядным, дает возможность учителю не ограничиваться рамками учебника и следить за новыми открытиями прямо на уроке. Применение новых информационных технологий значительно повышает эффективность учебного процесса.

Астрономия имеет целый ряд особенностей. Она отличается, во-первых, абстрактностью понятий, недоступностью явлений и процессов чувственному восприятию, различием видимого и действительного; во-вторых, необходимостью интегрирования знаний из разных областей и применения учащимися естественнонаучных законов и методов исследований к объектам и явлениям космоса. Поэтому одним из основных требований к содержанию учебного пособия является тщательный подбор наглядных иллюстраций, доступных моделей, использование межпредметных связей.

Цели использования электронных  материалов традиционны:

1.     Сделать урок более интересным и насыщенным;

2.     Развить у учащихся интерес к предмету.

Среди электронных учебных пособий можно выделить несколько типов программ, такие как электронные компьютерные учебники, мультимедийные энциклопедии, программы-планетарии, системы дистанционного образования (образовательные Интернет-сайты). Все эти программы отличаются по степени сложности разработки и создания, демонстрационным возможностям, способности к модернизации и донастройке.

Важной составляющей электронных средств обучения являются мультимедийные компьютерные энциклопедии, включающие в себя огромный массив справочной и иллюстративной информации по предмету. Особенностью астрономических электронных энциклопедий является встроенный планетарий, позволяющий моделировать на основе различных параметров вид звездного неба, астрономические процессы и явления. Астрономия не мыслима без проведения наблюдательных занятий, но они не могут быть достаточно длительными и регулярными, так как в наших широтах небо часто бывает затянуто тучами. Поэтому к моменту наблюдений дети должны быть подготовлены и должны знать, что они увидят на небе и где необходимо искать тот или иной объект. Эту задачу можно решить с помощью подвижной карты звездного неба и атласа звездного неба, но более наглядное и более приближенное к реальности представление может дать программа-планетарий. Разработано множество таких программ, необходимо не утонуть в этом море и подобрать такую программу, которая позволяла бы решать конкретные задачи.

Примером такого рода программных продуктов является известная отечественная разработка RedShift (правообладатель - компания Maris Multimedia). Популярная энциклопедия с функцией планетария.

Картина звездного неба достаточно близка к реальной. Для показа звезд используются новые звездные каталоги. Информация календаря позволяет быть в курсе всех событий, как прошлого, так и будущего. В фотогалерее собрано множество цветных фотографий самых различных астрономических объектов. В мультимедийных лекциях разъясняются астрономические понятия, излагаются особенности астрономических явлений, рассказывается об истории Солнечной системы, Галактики, Вселенной и т.д. Пока нет русской версии REDSHIFT 4, но есть русская версия REDSHIFT 3. (Недостатком программы является невозможность работы без диска, поэтому число компакт дисков должно быть равно числу рабочих мест.)

Интернет-ресурсы

• http://www.astronet.ru/

• http://www.sai.msu.ru/ ГАИШ МГУ

• http://www.izmiran.ru/ ИЗМИРАН

• http://www.sai.msu.su/EAAS/ АстрО

• http://www.myastronomy.ru/

• http://www.krugosvet.ru/ энциклопедия

• http://www.cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/ энциклопедия космонавтики

и другие

В статье представлен обзор компьютерных программ, способствующих лучшему усвоению предмета астрономии в рамках средней школы. Особое внимание в статье было уделено компонентам виртуальных телескопов «World Wide Telescope» и «Stellarium», позволяющих моделировать разнообразные астрономические процессы в режиме реального времени.

WORLD WIDE TELESCOPE

В программу по астрономии включено знакомство учащихся с виртуальными телескопами. Подобная работа может не только заменить учащимся подвижную карту звездного неба, но и расширить возможности для проведения наблюдений с использованием телескопов или без них. Приложения также могут быть установлены на все существующие мобильные платформы, помимо компьютеров.

Для моделирования работы оптических телескопов учитель может использовать любые доступные программные средства. Достоинством современных виртуальных телескопов является не только использование графики и баз данных астрономических объектов, но и построение изображений объектов по реальным фотографиям, полученным в разное время на Земле и за ее пределами. Рассмотрим пример виртуального телескопа «World Wide Telescope».

WWT – компьютерный планетарий, позволяющий изучать подробную фотографическую карту звездного неба, рассматривать рельеф поверхности многих тел Солнечной системы, путешествовать по Земле и Вселенной. В качестве источника фотографий выступают 10 земных телескопов и космический телескоп имени Хаббла. Для создания фотографической карты были использованы материалы Роскосмоса и Геологической службы США. Виртуальный телескоп WWT позволяет изучать астрономические явления в любой момент времени от 1 до 4000 года нашей эры. WWT включает несколько режимов работы:

Режим «Earth» предоставляет пользователям возможность просматривать подробную карту поверхности Земли.

Режим «Planet» предоставляет пользователям возможность рассматривать детальные изображения Луны, близжайших к Земле планет (Венера, Марс, Юпитер) и Галилеевых спутников.

Режим «Sky» включет в себя звездную панораму Terapixel, на основе снимков, сделанных различными телескопов в разнообразных диапазонах — от радиоволн до гамма-лучей. Высокое качество панорамы позволяет ее масштабировать в настоящем планетарии.

Режим «Panorama» позволяет пользователю просматривать панорамы поверхности Луны и Марса.

Режим «SolarSystem» предлагает пользователю изучить трехметрную модель известной нам части Метагалактики.

Еще одна, заслуживающая внимания, программа для работы со звездным небом, это, безусловно, виртуальный телескоп Stellarium.

STELLARIUM — это свободный планетарий для компьютера с открытым исходным кодом. Он отображает реалистичное небо в 3D таким, каким вы видите его невооружённым глазом, в бинокль или телескоп. Также позволяет проводить наблюдения за солнечными затмениями и движением малых тел солнечной системы.

Обратим внимание на некоторые возможности программы Stellarium.

На звездной карте можно показать:

• более 120 000 звёзд каталога Hipparcos;
• планеты солнечной системы и их спутники;
• астеризмы и изображения созвездий в различных культурах;
• изображения объектов каталога Мессье;
• реалистичную картину нашей Галактики Млечный Путь;
• реалистичные пейзажи на поверхности Земли.

Интерфейс программы включает в себя:

• стандартный, широкоугольный и сферический способы проектирования;
• возможность масштабирования изображения;
• управление временных масштаб с возможностью написания своих скриптов;
• управление виртуальным телескопом.

Визуализация включает в себя:

• выбора проекций;
• выбор сетки небесной сферы;
• выбор ландшафта места наблюдения и его отключение;
• учет эффекта рефракции и экстинкции;
• учет исторических вспышек сверхновых и новых звёзд;
• изменение очертаний созвездий с течением времени.

В качестве примера, учитель может рассмотреть шаги пользователя по определению условий наблюдения туманности М31 в созвездии Андромеды. Аналогичную задачу можно решить для любого места и времени наблюдения. Как раз такую задачу, ориентированную на условия наблюдения в данной местности, и нужно первоначально решать на уроке.

Знакомство школьников с программой Stellarium можно осуществить, используя учебные планшеты, мобильный компьютерный класс или просто класс стационарных компьютеров. Для внеурочной деятельности можно посоветовать учащимся установить программу на компьютере дома.

Виртуальный телескоп Stellarium также позволяет учащимся изучить такие объекты звездного неба, как экзопланеты и объекты далекого космоса.

Особенности:

небосвод

• стандартный каталог содержащий более 600,000 звёзд
• дополнительные каталоги с более чем 177 миллионами звёзд
• стандартный каталог содержащий более 80000 объектов глубокого космоса
• дополнительный каталог с более чем миллионом объектов глубокого космоса
• звёздные скопления и изображения созвездий
• созвездия более 20 различных культур
• изображения туманностей (полный каталог Мессье)
• реалистичный Млечный Путь
• очень реалистичная атмосфера, закаты и рассветы
• планеты и их спутники

интерфейс

• мощное масштабирование
• контроль хода времени
• многоязычный интерфейс
• проекция "рыбий глаз" для проецирования изображения на купол планетария
• сферическая зеркальная проекция для Вашего личного низкобюджетного купола
• новый графический интерфейс и развитая система управления с клавиатуры
• управление телескопом

отображение

• экваториальная и азимутальная сетки
• мерцание звёзд
• метеоры
• хвосты комет
• симуляция вспышек иридиумов
• симуляция затмений
• симуляция сверхновых и новых
• 3D пейзажи
• ландшафты с поддержкой скинов, теперь со сферической панорамной проекцией

настраиваемость и расширение

• система плагинов для добавления искусственных спутников, симуляции окуляра, управления телескопом и многого другого
• возможность добавления новых объектов солнечной системы из интернета...
• добавление собственных космических объектов, ландшафтов, изображений созвездий, сценариев...

Программа имеет удобный интерфейс, который позволяет демонстрировать обучающимся уникальные астрономические явления, которые были в прошлом или наступят через много лет: движение небесных тел на различных широтах, суточное движение Солнца и Луны, видимость планет, солнечные и лунные затмения. Она может быть использована педагогами при изучении тем «Практические основы астрономии», «Строение Солнечной системы и «Строение и эволюция Вселенной».

Рассмотренные программные средства позволяют разнообразить уроки астрономии, что очень важно, так как предмет астрономии в независимости от выбранного профиля изучается учащимися на базовом уровне. Это означает, что астрономия в школе должна рассматриваться в первую очередь как общекультурный и мировоззренческий предмет.

·         http://www.worldwidetelescope.org/webclient/  - World Wide Telescope [Электронный ресурс]: офиц. сайт, 2018.

·         http://stellarium.org/ru/  - Stellarium [Электронный ресурс]: офиц. сайт, 2018.

·         http://www.redshift-live.com/ext/en/  - RedShift [Электронный ресурс]: офиц. сайт, 2018.