Приемы и подходы к формированию представления о научном методе познания на уроках астрономии.

Приемы и подходы к формированию представления о научном методе познания на уроках астрономии.

1. Что такое научный метод познания.

Научными методами называется совокупность практических и мыслительных действий, обеспечивающих получение, систематизацию и обоснование научных знаний. Методы – «технология выработки» научных знаний. В любой сфере деятельности технологическое знание является необходимым условием успеха.

Научный метод никогда не может гарантировать истину, но он может быть использован для того, чтобы делать выводы с гораздо более высокой степенью надежности, чем другие системы знаний. Научный метод является более надежным отчасти из-за усилий, предпринимаемых для сбора доказательств.

2. Существенные этапы научного познания.

Первый этап - это сбор наблюдений или данных. Второй - это анализ данных, который обычно включает в себя процесс интерпретации полученных результатов. И третий этап научного познания - разработка объяснения результатов анализа. Ввиду того, что человеческая цивилизация не способна влиять на происходящие с небесными телами процессы, людям остаётся осуществлять изучение систем астрономических наук путём постоянного наблюдения и мониторинга космического пространства, при помощи приборов.

3. Наблюдения – это основы астрономии. Особенности наблюдения в астрономии.

Астрономия знакомит учащихся с современными представлениями о строении и эволюции Вселенной и способствует формированию научного мировоззрения

Наблюдения в астрономии имеют свои особенности:

1)Говоря о пассивности, я имею в виду то, что наблюдения иногда требуют очень длительных сроков. Мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты.

2) Пространственные перемещения являются наиболее простой, и в то же время очень важной формой движения. Овладение их закономерностями, понимание всеобщности их - первый, а поэтому очень ответственный шаг в формировании

3)Все светила так далеки от нас, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из них ближе, какое дальше. Все они кажутся одинаково далекими. Мы говорим, что на небе две звезды близки друг к другу, если близки друг к другу направления, по которым мы их видим. 4. Астрономия в средней школе. Пространственные перемещения являются наиболее простой, и в то же время очень важной формой движения. Овладение их закономерностями, понимание всеобщности их - первый, а поэтому очень ответственный шаг в формировании представлениями о строении и эволюции Вселенной. Вопросы сферической и практической астрономии в средней школе в плане задач, стоящих перед этими частями курса и в плане объёма материала и времени, отводимого на его изучение – тяжело решаемые. Изложение основных вопросов сферической и практической астрономии происходило по почти неизменным программам и по достаточно стабильной методике их изложения, причем на их изучение отводилось значительное количество часов. Это привело к тому, что сложилась очень стабильная методика преподавания этих разделов курса астрономии.

5. Логико-дидактический анализ раздела «Практические основы астрономии».

a. Планируемые результаты освоения курса (раздел астрометрия) «Практические основы астрономии».

Планируемые результаты Личностные

Планируемые результаты Метапредметные

Планируемые результаты Предметные

формирование умения управлять своей познавательной деятельностью,

выполнять познавательные и практические

воспроизводить определения терминов и понятий:

ответственного отношения к учению

задания

созвездие;

ориентация на местности

формирование познавательной и информационной культуры

находить проблему исследования, ставить вопросы, выдвигать гипотезу, предлагать альтернативные способы решения проблемы и выбирать из них наиболее эффективный,

воспроизводить горизонтальную и экваториальную системы координат;

иметь представление о подвижной карте звездного неба;

объяснять наблюдаемые невооруженным глазом движения звезд на различных географических широтах

формирование познавательной и информационной культуры, в том числе навыков самостоятельной работы с книгами и техническими средствами информационных технологий

анализировать наблюдаемые явления и объяснять причины их возникновения

воспроизводить определения терминов и понятий: высота и кульминация Солнца, эклиптика;

объяснять наблюдаемые невооруженным глазом движения Солнца на различных географических широтах

b. Учебно-методическое обеспечение. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс. Учебник (авторы: Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут.М.Дрофа-2017 год) Астрономия. Базовый уровень. 11 класс. Методическое пособие (автор М. А. Кунаш) -М.Дрофа-2017год.

c. Содержание учебного раздела «Практические основы астрономии».

Звезды и созвездия. Звездные карты, глобусы и атласы. Видимое движение звезд на различных географических широтах. Кульминация светил. Видимое годичное движение Солнца. Эклиптика. Движение и фазы Луны. Затмения Солнца и Луны. Время и календарь.

d. Тематическое планирование раздела «Практические основы астрономии» с указанием основных видов деятельности.

№

Тема (кол-во часов)

Основные виды деятельности учащихся

2

Практические основы астрономии (5 часов)

Звездная величина как характеристика освещенности, создаваемой звездой.

Согласно шкале звездных величин разность на 5 величин, различие в потоках света в 100 раз.

Применение знаний, полученных в курсе географии, о составлении карт в различных проекциях.

Экваториальная система координат: прямое восхождение и склонение. Использование звездной карты для определения объектов, которые можно наблюдать в заданный момент

Работа со звездной картой при организации и проведении наблюдений.

времени.

Высота полюса мира над горизонтом и ее зависимость от географической широты места наблюдения.

Небесный меридиан. Кульминация светил.

Определение географической широты по измерению высоты звезд в момент их кульминации.

Эклиптика и зодиакальные созвездия. Наклон эклиптики к небесному экватору. Положение Солнца на эклиптике в дни равноденствий и солнцестояний. Изменение в течение года продолжительности дня и ночи на различных географических широтах…

Характеристика отличительных осо-бенностей суточного движения звезд на полюсах, экваторе и в средних широтах Земли, особенностей суточного движения Солнца на полюсах, экваторе и в средних широтах Земли.

Контрольная работа № 1 по теме «Практические основы астрономии»

Тема проекта или исследования: «Определение скорости света по наблюдениям моментов затмений спутника Юпитера».

Наблюдения (невооруженным глазом): «Основные созвездия и наиболее яркие звезды осеннего, зимнего и весеннего неба. Изменение их положения с течением времени» …

…

Подготовка и выступление с презентациями и сообщениями.

e. Требования ФГОС раздел «Практические основы астрономии».

Знать/понимать:

что такое созвездие; названия некоторых созвездий, их конфигурацию, альфу каждого из этих созвездий; основные точки, линии и круги на небесной сфере: горизонт, полуденная линия, небесный меридиан, небесный экватор, эклиптика, зенит, полюс мира, ось мира, точки равноденствий и солнцестояний; теорему о высоте полюса мира над горизонтом; основные понятия сферической и практической астрономии: кульминация и высота светила над горизонтом; прямое восхождение и склонение; величины: угловые размеры Луны и Солнца; даты равноденствий и солнцестояний; угол наклона эклиптики к экватору; соотношения между мерами и мерами времени для измерения углов; продолжительность года; число звёзд, видимых невооружённым взглядом; принципы определения географической широты и долготы по астрономическим наблюдениям; причины и характер видимого движения звезд и Солнца, а также годичного движения Солнца

Уметь:

использовать подвижную звёздную карту для решения следующих задач:

а) определять координаты звёзд, нанесённых на карту;

б) по заданным координатам объектов (Солнце, Луна, планеты) наносить их положение на карту;

в) устанавливать карту на любую дату и время суток, ориентировать её и определять условия видимости светил.

решать задачи на связь высоты светила в кульминации с географической широтой места наблюдения; определять высоту светила в кульминации и его склонение; географическую высоту места наблюдения; рисовать чертёж в соответствии с условиями задачи; Полярной звезде и полуденному Солнцу;

Уметь:

отыскивать на небе следующие созвездия и наиболее яркие звёзды в них: Большую Медведицу, Малую Медведицу (с Полярной звездой), Кассиопею, Лиру (с Вегой), Орёл (с Альтаиром), Лебедь (с Денебом), Возничий (с Капеллой), Волопас (с Арктуром), Северную корону, Орион (с Бетельгейзе), Телец (с Альдебараном), Большой Пёс (с Сириусом)

6. Связь теории и практики в процессе моделирования астрономических явлений.

В большинстве школьных учебных предметов (ботаника, зоология) изучаются объекты, хорошо знакомые учащимся по их повседневным наблюдениям или доступные показу при помощи инструментария, посильного для школы (пр. микроскоп). Не так обстоит дело с объектами астрономии, которые в своей большей части недостаточно знакомы учащимся и наблюдения которых для них часто недоступны. Показ рисунков и фотографий и выводы, делаемые на их основе, не убедительны для учащихся, если они не будут иметь ясного понятия о самом методе, с помощью которого были получены эти рисунки и фото. Показывая только результаты мы подрываем основы обучения, т.к. ученики вынуждены принимать на веру излагаемое учителем. Отсюда вытекает задача изложения: дать понятие о главном, основном методе науки астрономии – наблюдении и показать связь теории с практикой, а также значение астрономии. Идя от фактов наблюдений небесных светил, приводить учащихся к выводу о шарообразности Земли и её вращении; также поступать и при изложении сведений о Солнечной системы.

Стремление сначала изложить всю формальную сторону, а потом подача объяснения в виде учения о шарообразности и вращении Земли ведёт к тому, что элементы сферической астрономии, не оживленный объяснением

сущности дела, становятся очень тяжелыми для понимания и усвоения, отрывают от понимания их причин и обоснований.

7. Небесная сфера – модель звездного неба.

Изучая раздел «Практические основы астрономии» я активно использую в своей работе модель звездного неба – небесную сферу. «Что понимают под небесной сферой и как происходит её вращение? Назовите основные элементы небесной сферы». Эти и ряд других заданий направлены на достижение требований ФГОС.

8. Теорема о высоте полюса мира над горизонтом.

Земной шар и небесная сфера изображены в сечении плоскостью небесного меридиана места наблюдения. Наблюдатель из точки О видит полюс мира на высоте РОN = hP. Направление оси мира ОР параллельно

земной оси. Угол при центперпендикулярен плоскости истинного горизонта, а ось мира перпендикулярна плоскости географического экватора, то угол РОN и OO’q равны между собой, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами.

Таким образом, угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения:

hP = . С другой стороны, из рисунка следует, что угол QOZ определяет собой величину склонения зенита Z. Поэтому можно записать, что

 = Z или  = hP = Z

Доказательство этой теоремы на уроке я обязательно рассматриваю и применяю в решение задач на уроке. Именно эта теорема объясняет ряд явлений. Например: Полярная звезда, находящаяся вблизи северного полюса мира, остаётся почти на одной высоте над горизонтом на данной широте при суточном вращении звёздного неба. При перемещении наблюдателя с севера на юг, где географическая широта меньше, Полярная звезда опускается к горизонту, т. е. существует зависимость между высотой полюса мира и географической широтой места наблюдения.

9. Подвижная карта звездного неба.

Многие учащиеся при изучении астрономии слабо усваивают астрономические понятия, без понимания смысла которых осложняется усвоение изучаемого материала. Для уяснения используемых астрономических понятий почти всегда требуется визуализация.

9.1. Основные точки и линии небесной сферы на ПКЗН.

а) точка "северный полюс мира" - центр звездной карты. В настоящее время полюс мира лежит вблизи Полярной Звезды - α-Малой Медведицы. Учащиеся должны знать, что угловое расстояние между ними порядка 1 градуса. б) линия небесного экватора - жирная синяя линия, проходящая через 0 градусов по склонению. Звезды в созвездия внутри этой окружности находятся на поверхности северной полусферы. Остальная часть звездной карты изображает часть южной полусферы до δ = - 45⁰

в) линия эклиптики - жирная красная линия, проходящая эксцентрично по отношению к линии небесного экватора. г) точки весеннего и осеннего равноденствий — точки пересечения линии небесного экватора и линии эклиптики. д) точки зимнего и летнего солнцестояний - точки пересечения эклиптики с кругами склонений, проходящими через 6 и 18 часов. ж) точки "севера", "юга'', "запада", ''востока" - проставлены на накладном круге. з) небесный меридиан - мысленная прямая, проходящая через точки "север" и "юг" накладного круга. Для более удобной работы с картой небесный меридиан можно обозначить шнурком, натянутым между названными точками. и) точка "зенита" - примерно находится как центр выреза накладного круга. Более точно "зенит" находится как точка небесного меридиана , имеющая склонение, равное географической широте места положения наблюдателя.

9.2. Астеризмы на ПКЗН.

Карта позволяет познакомить учащихся с характерными конфигурациями, которые образуют яркие звезды в созвездиях и с взаимным расположением созвездий. Такие упражнения являются хорошей тренировкой перед последующим изучением звездного неба на вечернях занятиях и хорошим средством проверки знаний учащихся. При этом необходимо подчеркнуть, что в силу законов проекции (а звездная карта есть проекция части небесной сферы на плоскость) относительные размеры созвездий южной полусферы сильно увеличены по сравнению с созвездиями северной полусферы.

9.3. Экваториальная СК на ПКЗН.

Карта позволяет определять экваториальные координаты звезд. Для того, чтобы определить прямое восхождение звезды (или другого, нанесенного на карту объекта звездного неба) - a - необходимо провести прямую линию через интересующую нас звезду и северный полюс мира до пересечения с линией небесного экватора или с краем звездной карты. На основании нанесенных деления производится отсчет величины прямого восхождения. Карта позволяет определять экваториальные координаты звезд. Для того, чтобы определить прямое восхождение звезды (или другого, нанесенного на карту объекта звездного неба) - a - необходимо провести прямую линию через интересующую нас звезду и северный полюс мира до пересечения с линией небесного экватора или с краем звездной карты. На основании нанесенных деления производится отсчет величины прямого восхождения. Для определения склонения звезды - δ - с помощью линейки или циркуля измеряем расстояние от звезды до линии небесного экватора. Откладываем эту величину на нулевом круге склонений в соответствующем направлении от небесного экватора. Нанесенная градусная шкала дает возможность произвести отсчет величины склонения. Например, определяя экваториальные координаты Веги (a Лиры), находим, что прямое восхождение Веги a =18h 35m , а склонение δ = + 39 ⁰.

9.4. Положение Солнца на ПКЗН.

Карта позволяет определить приблизительно экваториальные координаты истинного Солнца в интересующую нас дату. Для этого на эклиптике находим точку с интересующей нас датой. В найденной точке находится Солнце. Определяем экваториальные координаты этой точки так, как мы ранее определяли экваториальные координаты звезд.

9.5. Вид звездного неба на ПКЗН в данный момент времени.

Карта позволяет определять вид звездного неба в интересующий нас момент времени и дату. Например, нужно определить вид звездного неба 5 марта в 21 час по местному времени. Находим на внешнем крае карты дату 21 марта, а на накладном круге 21 час. Вращаем карту до тех пор, пока эти две цифры не встанут друг против друга. В вырезе накладного круга получим вид звездного неба в интересующий нас момент времени. В

южной части неба видны созвездия Б. Пса, М. Пса, Ориона и т. д., в северной части - Лиры, Лебедя, Геркулеса и т. д

10. Сравнение горизонтальной и экваториальной систем координат.

Одной из форм организации самостоятельной работы учащихся, является работа по выполнению практических работ на уроке. При изучении темы «Видимое движение небесных тел» познавательно выполнение работы с использованием ПКЗН. В дальнейшем эти знания помогут лучше ориентироваться на звёздном небе при проведении астрономической экскурсии, ориентироваться на местности в темное время суток. Для этих целей я использую папки-комплекты, содержащие: ПКЗН, тексты практических работ (вариант 1,2) для изучения положения звезд относительно экваториальной системы координат.

Горизонтальная система не лишена недостатков. Обе координаты (высота, азимут) каждой звезды в ней меняются ежесекундно. Поэтому она мало подходит для описания, расположения звёзд в созвездиях.

Оси экваториальная система неподвижны относительно удалённых космических объектов. Склонение (δ) - угол между линией, направленной на светило, и плоскостью небесного экватора (плоскость, перпендикулярная оси мира – линии направления на Полярную звезду) – для неподвижных объектов неба, таких как звёзды, всегда остаётся неизменной.

Вторая координата - прямое восхождение (угол между двумя линиями, лежащими на плоскости небесного экватора и пересекающимися в точке его пересечения с осью мира, где первая линия прокладывается до точки весеннего равноденствия, вторая – до точки проекции светила на небесный экватор) – также неизменна.

Практическая работа содержит задания: по определению экваториальных координат светил и определение светил по их координатам; принадлежность точек небесной сферы созвездиям; определение положения Солнца по дате и экваториальным координатам; экваториальные координаты Солнца на заданную дату по эклиптике; соотнесение положения Солнца и созвездий по экваториальным координатам Солнца; определение положение созвездий относительно эклиптики; определение времени восхода и захода Солнца и продолжительности дня и другие. Задания из практических работ можно использовать на протяжении всего времени изучения астрономии для закрепления знаний учеников.

Учитель Зазнобина Ю.Ю.

МБОУ СШ «Гимназия №4»г.Кстово, 30.01.2019г.