Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

На первую страницу Методика преподавания астрономии
<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

СОЛНЦЕ И ЗВЕЗДЫ
(7 ч. + 2 ч. + 2 ч.)

Основу этой важнейшей и интереснейшей темы составляют сведения по астрофизике (физике Солнца, гелиобиологии, физике звезд, теоретической астрофизике), небесной механике, космогонии и космологии.

В теме изучается комплекс главных объектов познания астрономии: основные типы космических тел и космических систем – звезды и звездные системы, туманности и космическая среда; космические процессы их возникновения, существования и эволюции; космические явления, возникающие в результате их взаимодействия и космическо-земные связи. Данный астрофизический, космогонический и космологический материал обладает огромной важностью для понимания законов развития материи. Особую роль в формировании научной картины мира и научного мировоззрения учащихся играет изучение:

1) природы Солнца, как типичной, наиболее близкой и наиболее подробно исследованной звезды, центрального тела Солнечной системы;

2) характера солнечно-земных связей как наиболее подробно исследованной разновидности космическо-земных связей, играющей исключительно важную роль в геосферных процессах, существовании и развитии жизни на Земле;

3) физических характеристик звезд, звездных систем, туманностей и космической среды как наиболее распространенных и взаимосвязанных типов космических объектов;

4) космических процессов формирования, существования и эволюции звезд и звездных систем как наиболее распространенных и играющих важнейшую роль в химической и структурной эволюции материи во Вселенной.

Методы астрономических и космических исследований демонстрируются на примере применения к изучению вышеперечисленных космических объектов, явлений и процессов.

В начале ХХ века сведения о природе Солнца, звезд, звездных систем и туманностей занимали до 5 % объема дореволюционных учебников астрономии и носили в основном из-за недостатка научных данных, описательный характер; исключением были сведения об основных физических характеристиках (размерах, массе, температуре и основных деталей фотосферы) Солнца. В "Кратком учебнике космографии" К.Д. Покровского выделялись астрофизические понятия, подлежащие формированию у учащихся гимназий, реальных училищ и кадетских корпусов – те же, что в современных учебниках астрономии: "Солнце. Вращение Солнца. Грануляция. Пятна и факелы. Вещества на Солнце. Температура Солнца. Солнечная корона. Протуберанцы. Солнечная энергия. Число звезд. Яркость звезд. Расстояния звезд. Природа звезд. Двойные и кратные звезды. Переменные звезды. Новые звезды. Звездные скопления и туманности". Схожее содержание, но несколько меньший объем имели учебники С.П. Глазенапа и С.В. Щербакова. Уровень науки того времени еще не позволял серьезно рассматривать многие вопросы (внутреннее строение и энергетика Солнца и звезд, их происхождение и др.), отсутствовали сведения о спектральной классификации звезд, некоторые данные (отождествление галактик и туманностей) были ошибочными.

В 20-30-х годах в советских учебниках астрономии объем материала о физической природе Солнца и звезд значительно возрос, что объясняется первоочередностью задачи формирования научной картины мира и научного мировоззрения учащихся Советского Союза, и важностью атеистической пропаганды. Происходил постепенный отход от описательности природы Солнца и звезд. В учебник включались самые свежие научные данные, гипотезы и теории: учащихся знакомили с гипотезами о внутреннем строении и энергетике Солнца (А. Эддингтона, Дж. Джинса и, в конце 30-х годов, Г.А. Гамова и Г. Бете); уже в 1936 году (!) в учебник были включены сведения о теории А.Л. Чижевского и солнечно-земных связях.

Подлинный скачок в увеличении информации о Солнце и звездах в 50-60-х годах обусловили достижения III Астрономической революции, положившей начало познанию природы космических тел при помощи новых методов и инструментов астрономических исследований (радио-, ИК- и УФ-, рентгеновских и гамма-телескопов и т.д.). Материал соответствующих параграфов увеличился до 18-19 % общего объема учебника Б.А. Воронцова-Вельяминова (1986 г.), дальнейшему росту помешали ограниченность курса астрономии 34 часами учебных занятий. Свою роль сыграло личное отношение авторов учебников к данным вопросам астрономии: специалист по внегалактической астрономии академик Б.А. Воронцов-Вельяминов был профессионально знаком с физикой звезд, а Э.В. Кононович – один из крупнейших в России астрофизиков, специалист по физике Солнца.

По мнению авторов пособия "Методика преподавания астрономии в средней школе" [167], раздел учебника, посвященный Солнцу, тесно связан как с предыдущими, так и с последующими разделами курса астрономии. Философско-познавательное значение изучения Солнца состоит в том, что "На примере Солнца легко обосновать положение диалектического материализма о всеобщей взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в природе": воздействии Солнца на окружающую среду, взаимодействии вещества и излучения, плазмы и магнитного поля и т.д. При изучении темы важное значение имеет реализация межпредметных связей с курсом физики и осуществление преемственности знаний по астрономии.

Основные вопросы, с которые следует ознакомить учащимся:

а) показать, как определяют размеры, массу, лучистую энергию Солнца, изучают физическую природу внешних его слоев и морфологию наблюдаемых в них образований;
б) на базе известных учащимся законов физики (газовые законы, законы излучения, тяготения и т.д.) объяснить состояние вещества на Солнце как следствие физических процессов, происходящих в массе газа, равной солнечной;
в) на примере явлений, происходящих в атмосфере Солнца, проиллюстрировать свойства плазмы, ее взаимодействие с магнитным полем и излучением;
г) на земных проявлениях солнечной активности показать взаимосвязь и взаимообусловленность явлений в природе".

Основные положения, на которые нужно обратить внимание при изложении материала о звездах:

1. Звезды сходны с Солнцем по своей физической природе, но в ряде случаев сильно отличаются от него значением основных параметров.
2. Несмотря на огромные расстояния до звезд, существуют методы изучения их физических характеристик, строения и развития, основанные на законах физики, в том числе уже известных ученикам закон Всемирного тяготения или законы газового состояния.
3. Важнейшие характеристики звезд (размеры, температура, спектр и др.) определяются почти исключительно двумя параметрами – массой и возрастом".

Предлагалось два варианта изложения материала о звездах:

- соответственно плану учебника вначале рассматриваются характеристики звезд, определяемые без знания расстояний (спектр, цвет, температура, размеры), а затем рассказывается об определении расстояния –до звезд и единицах его измерения; это дает возможность последовательно перейти к таким физическим характеристикам звезд, как светимость и масса, которые нельзя определить без знания расстояний;

- звезды с самого начала рассматриваются как массивные самосветящиеся плазменные шары, т.е. постулируется их природа, одинаковая с Солнцем; определение характеристик звезд и расстояний излагается после рассказа об их физической природе. "Этот вариант хотя и страдает некоторой непоследовательностью изложения, но зато позволяет опереться на уже известные сведения о солнце и логично перейти к рассказу о целом классе объектов, для которых Солнце лишь типичный представитель".

По нашему мнению в современных учебниках астрономии нужно изменить структуру и объем содержания отдельных вопросов данного раздела, сменить акценты в их изучении. Мы считаем неоправданно высокой затрату времени на изучение материала о двойных и переменных звездах на 3 уроках из девяти, отведенных на изучение данной темы. Эти сведения можно изучить в течение 1 урока или, еще лучше, включить в содержание других уроков: материал о цефеидах - при рассказе о формировании звезд; Новые и Сверхновые звезды – при изучении эволюции звезд; двойные звезды как частный случай звездных систем и т.д. "Освободившееся" учебное время следует использовать для более подробного изучения материала о физической природе, происхождении и эволюции звезд – сведений, имеющих важнейшее значение в формировании фундаментального астрономического понятия "звезда" и научного мировоззрения учащихся. Нужно уделить побольше внимания вопросам, интересующим школьников: солнечно-земным связям, природе нейтронных звезд и черных дыр.

К сожалению, глубине изучения материала об энергетике и, отчасти, эволюции Солнца и звезд препятствует "опережающий" характер изложения этих сведений: ученики еще не знают строения атомного ядра, характеристик входящих в его состав элементарных частиц, природы, характерных особенностей и свойств ядерных реакций. В данном случае использование межпредметных связей несет в первую очередь пользу изучению завершающим разделам курса физики XI класса. Поэтому при изложении данных по ядерной физике следует, не вдаваясь в подробное объяснение механизма термоядерных реакций, ограничиваться в основном качественными (превращение ядер атомов одних элементов в ядра атомов других элементов) и количественными (данные о выделении энергии и т.д.) характеристиками процессов.

Изучение темы начинается с рассмотрения физической природы и основных характеристик Солнца - ближайшей и наиболее подробно и глубоко изученной звезды, типичного по своим характеристикам представителя звезд, находящихся на устойчивой стадии своего развития, центрального тела Солнечной системы. Возможен противоположный вариант изложения материала, когда мы вначале знакомим учащихся с физической природой, основными характеристиками, энергетикой, происхождением и эволюцией звезд, а материал о Солнце и солнечно-земных связях завершает изучение темы. Современная структура учебников делает более удобным первый вариант.

До середины ХХ века основным источником сведений о Солнце и звездах были наземные астрономические наблюдения. В настоящее время в изучении этих космических объектов все большую роль играют космические обсерватории, позволяющие вести исследования в недоступных с поверхности Земли диапазонах часто электромагнитного излучения и потоков элементарных частиц. При изложении сведений о природе Солнца и звезд следует упомянуть о важности этих новых способов и инструментов исследований, дополняющих и расширяющих традиционные методы наблюдений.

Результаты тестирования, проводившегося в начале 90-х годов, показали, что российские школьники по сравнению с учащимися Польши и Чехо-Словакии и ряда государств слабо знают ряд вопросов астрономии, изучаемых в теме "Солнце и звезды". Учителю рекомендуется уделить дополнительное внимание вопросам:

1) Применение III уточненного закона Кеплера.
2) Взаимосвязь между светимостями и температурой звезд.
3) Зависимость вида спектра от температуры звезды.
4) Химический состав и строение основных типов звезд.
5) Причины, определяющие скорость эволюции звезд.

Ученики должны усвоить, что процесс образования звезд является одним из закономерных этапов развития неживой материи. В настоящее время ученые могут наблюдать почти все стадии звездообразования в самых разных условиях и уголках Метагалактики, создавать и проверять компьютерные модели этого процесса. Процесс образования звезд подробно изучен, хотя полная его теория, ввиду сложности и многообразия, еще не создана.

К сожалению, описанию и, особенно, объяснению физики космических процессов в методических пособиях не уделялось должного внимания: в § "Заключительные уроки" [167 и др.] весь материал о звездообразовании уместился на полутора страницах, а материал о формировании планетных систем - на 2 страницах; об образовании галактик вообще не сказано ни слова! Отчасти это объясняется общим недостатком информации по исследуемым проблемам и неразработанностью соответствующих теорий в годы издания методических пособий (последнее из них увидело свет в 1985 г.), но ведь можно же было ознакомить учеников с основными гипотезами, что сделал в 1965 г. Е.П. Левитан - это содействует пониманию учениками путей научного познания.

Изложение материала об энергетике Солнца и звезд позволяет сформировать понятие о существовании звезд как проявлении космического процесса существования космических объектов. Работа над формированием понятия может начинаться при изучении материала об основных физических характеристиках и внутреннем строении Солнце и продолжиться (завершиться) при изучении материала об основных параметрах строения и эволюции звезд и звездных систем. При ограниченности учебного времени можно кратко описать данный космический процесс на уроке, посвященном рассмотрению физики звезд.

Необходимо ознакомить учащихся с методами расчета внутренних параметров Солнца и звезд на основе газовых законов. Методика изложения данного материала присутствует не только во всех учебниках астрономии и соответствующих методических пособиях, но и в некоторых учебниках физики для X-XI классов. В нашем пособии эти сведения содержатся в материале урока об эволюции звезд.

Заучивание отдельных сведений о Солнце и звездах малоэффективно, поскольку приводит к восприятию их природы как пестрой картины разнообразных фактов, ничем не обобщенных и не связанных. Нужно стараться, чтобы ученики, наряду с запоминанием основных физических характеристик этих объектов, осознали эти взаимосвязи и взаимообусловленности. В основе классификации звезд в сознании школьников должны лежать две их главные физические характеристики – масса как мера гравитационных и светимость как мера энергетических свойств космических объектов. Формированию понятия о классификации звезд по их основным физическим характеристикам нужно уделить основное внимание – тем более, что она понятнее для восприятия учащихся. Желательно также, чтобы ученики поняли, что выделение отдельных спектральных классов звезд является следствием "энергетической" классификации, поскольку различия в спектрах звезд объясняются прежде всего различиями их фотосферных температур, обусловленных звездной светимостью.

Нужно обязательно отметить обусловленность физической природы и современного состояния звезд условиями образования и предшествующего развития: это важно в свете знакомства школьников с одной из главных идей современной астрономии – идеей эволюции космических тел и всей Вселенной.

В классах со слабой подготовкой учащихся, классах педагогической поддержки и гуманитарного профиля учителю приходится самому систематизировать учебный материал и давать его учащимся в готовом виде; в "обычных" классах ученики посильно участвуют в разработке систематизирующих схем и таблиц; в "сильных" и физико-математических классах эта работа проходит более активно, поскольку "необходимо формировать у учащихся умение самостоятельно систематизировать и обобщать полученные знания", для них "полезны упражнения по определению рода и вида, нахождению родового понятия по известным видам" и т.д.

Желательно предложить ученикам задачи, в которых они по нескольким отдельным физическим параметрам звезды (массе, светимости и т.д.) должны были определять все остальные характеристики. В других задачах ученики "отслеживают" судьбу звезд на основе знания их основных характеристик, определяя их постепенное изменение, продолжительность отдельных этапов эволюции и конечные ее результаты.

В "обыкновенных" классах эти задачи можно предельно упрощать, делать их качественными, сводить до уровня программированных заданий; в физико-математических классах, для отдельных одаренных и заинтересованных учащихся они принимают расчетный и даже эвристический характер; можно, например, предложить им описать судьбу определенной звезды в специальном сочинении.

В число основных методических идей темы входят объективность методов изучения физической природы космических объектов, их эволюция и физическая обусловленность природы космических объектов, явлений и процессов. Ученики постоянно встречаются с философскими проблемами познаваемости материального мира, взаимосвязи и взаимообусловленности явлений природы (на примерах генетической связи между космической средой, туманностями и звездами, зависимости основных физических характеристик и эволюции звезды от ее массы, воздействии проявлений солнечной активности на геосферные процессы, биосферу и человека и т.д.) Принцип развития раскрывается двояко: при знакомстве с историей развития научных знаний о природе Солнца и звезд космических объектов и знакомстве с основами современных теорий о происхождение и эволюция космических объектов и систем. Закон перехода количественных изменений в качественные раскрывается при формировании понятий о космических процессах возникновения и эволюции звезд (зависимость типа, класса и группы образующихся объектов от начальной массы туманности; зависимость конечных стадий эволюции и типа образующихся объектов от массы звездного ядра и т.д.). Закон отрицания отрицания (развитие по спирали и обретение новых качеств объектов на новых витке эволюции т.д.) реализуется при изложении материала о круговороте космического вещества: межзвездная диффузная среда – звезды I поколения - межзвездная диффузная среда – ГМО и туманности - звезды II поколения - межзвездная диффузная среда – ГМО и туманности - звезды III поколения …

Обсуждение этих идей должно базироваться на фактическом материале: в пособии предложен ряд заданий по анализу физических характеристик изучаемых космических объектов, составлению классификационных таблиц и схем, объяснение физической сущности космических явлений и процессов.

Осознание приближенного характера знаний о звездах, звездных системах и туманностях не должно мешать пониманию их объективности и постоянного развития. На основе знакомства с историей исследования Солнца и звезд ученики должны видеть преемственность работы ученых и прогресс, неуклонное углубление и расширение понимания природы космических объектов, процессов и явлений.

Рекомендуется широчайшее использование межпредметных связей с курсами физики (механика: гравитация, закон Всемирного тяготения, динамическое равновесие сил в недрах звезд, существование звездных систем и т.д.; основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики описание состояния вещества в недрах Солнца и звезд, способы теплопередачи; электродинамика: магнитное поле Земли, ионизация атомов, движение заряженных частиц в магнитном поле, плазма и т.д.; оптика волновая и квантовая (шкала электромагнитных волн, спектры, рассеяние и излучение света, законы Стефана-Больцмана, Вина, световое давление и т.д.; физика атомного ядра и элементарных частиц: термоядерные реакции как основа энергетики звезд и т.д.), химии (образование тяжелых химических элементов в недрах звезд; химические реакции с образованием сложных органических соединений в ГМО и туманностях и т.д.), физической географии (формирование начальных понятий о солнечно-земных связях).

Цель изучения темы "Солнце и звезды": формирование понятийного аппарата, необходимого для усвоения информации о Солнце, звездах и звездных системах, туманностях и космической среде и знакомство учащихся с физической природой, образованием и эволюцией звезд.

Задачи обучения:

Общеобразовательные:

I. Формирование фундаментальных астрономических понятий о космических объектах - космических телах и космических системах как одном из главных объектов познания астрономии и ознакомление учащихся с основными результатами и методами исследования физической природы звезд и звездных систем:

1) О звездах как одном из основных типов космических тел:

- об основных признаках и свойствах данного типа космических тел;
- о классификации звезд по основным физическим характеристикам (массе и светимости);
- о характеристиках главных классов, групп и подгрупп звезд: сверхгигантов (ярчайших, ярких, средних и слабых); гигантов (ярких и слабых); субгигантов; нормальных звезд главной последовательности; субкарликов; карликов; звездоподобных объектах – продуктах звездной эволюции: белых карликах и нейтронных звездах; черных дырах;
- о классификациях звезд по спектрам: главных и дополнительных спектральных классах (W, O, B, A, F, G, K, M, R, N, S) и подклассах звезд;
- об основных закономерностях в мире звезд:
- о диаграмме Герцшпрунга-Рессела ("спектр – светимость") и диаграммах "масса – светимость"; "масса – возраст звезды"; "масса – температура" и т.д.
- о химическом составе звезд, протозвезд и звездоподобных объектов, структуре и основных параметрах их внутреннего строения, и о возможности их расчета на основе законов физики;
- о состоянии вещества в недрах Солнца, звезд и других изучаемых объектах, свойствах плазмы и ее распространенности во Вселенной;
- о термоядерных реакциях как основе энергетики Солнца и звезд, их основных циклах, условиях, особенностях и времени протекания;

2) О звездных системах как одном из основных типов космических систем и основах классификации космических систем по уровню сложности их структуры:

- об основных признаках и свойствах данного типа космических систем;
- об основных классах и группах звездных систем: планетных системах; двойных и кратных звездах; звездных О- и Т-ассоциациях; рассеянных и шаровых звездных скоплениях.
- об основных характеристиках двойных звездных систем и возможности их расчета на основе данных наблюдений и законов физики.

3) О космической среде как одном из основных типов космических объектов и о межзвездной среде как одном из классов космической среды, основных ее признаках и свойствах.

4) О туманностях как одном из основных типов космических объектов:

- об основных признаках и свойствах данного типа космических тел и о классификации туманностей по их основным физическим характеристикам (плотности), особенностям происхождения, внутреннего строения и состава.
- об основных классах, группах и подгруппах туманностей: галактических молекулярных облаках (ГМО); диффузных газопылевых светлых и темных туманностях; глобулах; протозвездных облаках; протозвездах; планетарных и волокнистых туманностях, их главных характеристиках, условиях образования и эволюции.

5) о космических объектах, возникающих в результате эволюции звезд:

- белых карликах, их основных характеристиках и внутреннем строении;
- нейтронных звездах, их основных характеристиках и внутреннем строении;
- черных дырах, их основных характеристиках( в рамках СТО);

II. Формирование астрономических понятий о космических процессах:

1) Формирования звезд и звездных систем при прохождением ГМО сквозь ветви галактической спирали и образования отдельных звезд, двойных и кратных звезд и планетных систем из вещества диффузных газопылевых туманностей.

2) Существования звезд и звездных систем:

- о термодинамическом равновесии в недрах и звезд;
- о динамическом равновесии сил гравитации и инерции в звездных системах.

3) Эволюции звезд и звездных систем:

- об основных путях эволюции звезд в зависимости от их массы;
- об изменениях основных физических характеристик и параметров внутреннего строения звезд при смене циклов термоядерных реакций в их недрах звезд;
- о завершающих стадиях эволюции звезд;
- об эволюционном характере диаграммы "спектр-светимость" и треках жизненного пути звезд;
- об основных путях эволюции звездных систем в зависимости от их общих характеристик (масс звезд и расстояния между ними), характера и степени взаимодействия компонент.

4) О возникновении тяжелых химических элементов в результате термоядерных реакций в недрах звезд на завершающих этапах их эволюции и образовании из этого вещества звезд II и последующих поколений и планетных систем, эволюции космической среды (общие сведения).

III. Формирование астрономических понятий о космических и небесных явлениях:

1) О небесном явлении изменения блеска (переменности) отдельных звезд;

2) Явлениях в тесных двойных системах: затменно-переменных звездах, причине и характере изменения блеска.

3) О космическом явлении изменения светимости звезд:

- об основных классах физических переменных звезд;
- о причинах изменения светимости молодых звезд: цефеидах, лиридах, эруптивных переменных и т.д., причинах пульсации цефеид, связи между периодом изменения блеска и светимостью цефеид и использовании этой зависимости для определения космических расстояний;
- о причинах изменения светимости звезд на поздних и заключительных этапах их эволюции: миридах и новоподобных звездах.

4) О космических явлениях, сопровождающих завершающие стадии эволюции звезд: вспышках Новых и Сверхновых звезд, их причинах и основных характеристиках;

IV. Формирование понятия о Солнце:

- об основных характеристиках Солнца (массе, размерах, плотности, светимости и солнечной постоянной, движении, вращении, химическом составе и состоянии вещества, магнитном поле, возрасте и т.д.);
- о внутреннем строении Солнца (ядре, зонах лучистого переноса и конвекции) и солнечной атмосфере (фотосфере, хромосфере, короне);
- об основных параметрах внутреннего строения (температуре, давлении, плотности газа и т.д.) и возможности расчета этих параметров на основе законов молекулярно-кинетической теории и термодинамики;
- об энергетике Солнца и механизмах переноса энергии из зоны термоядерных реакций в космическое пространство;

О космическом явлении солнечной активности:

- различных формах проявлений солнечной активности: коронарных дырах и коронарных конденсациях, солнечных пятнах, факельных полях, флоккулах, протуберанцах, хромосферных вспышках, блинкерах, солнечном ветре и т.д.;
- физических процессах взаимодействия солнечной плазмы и магнитных полей, обусловливающих возникновение вышеперечисленных проявлений солнечной активности;
- о цикличности солнечной активности.

О солнечно-земных связях:

- о роли солнечного излучения в существовании и развитии жизни на Земле;
- о взаимодействии солнечного ветра с магнитным полем Земли, возникновении магнитных бурь и полярных сияний;
- о результатах воздействия проявлений солнечной активности на атмосферные, климатические, биосферные процессы;
- о результатах воздействия проявлений солнечной активности на общее состояние и здоровье людей, социальные явления и технические объекты;
- о мерах защиты и профилактики вредного воздействия солнечной активности на здоровье людей и техносферу.

Воспитательные:

1) Формирование научного мировоззрения учащихся:

- в ходе знакомства с определенным типом космических объектов: звездами и звездными системами, туманностями и космической средой, их физической природой и основными физическими характеристиками;
- на основе раскрытия фундаментальных природных закономерностей (причинной взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов, перехода количественных изменений в качественные, единства и взаимодействия противоположностей) и философских положений о материальном единстве, познаваемости мира и объективности изучаемых законов природы при изложении астрономического материала о звездах, звездных системах, туманностях и космической среде;
- на основе раскрытия роли моделей в процессе изучения реальной действительности на примерах моделей внутреннего строения, возникновения и эволюции Солнца, звезд и звездных систем;
- при изучении материала о космических процессах эволюции звезд и звездных систем, их рождения, жизни и смерти, возникновения химических элементов в недрах звезд в ходе их эволюции с образованием из этого вещества новых звезд и планетных систем и космического процесса кругооборота и эволюции космической среды;
- при изучении и повторении материала об образовании и эволюции Солнца, Солнечной системы и Земли как частных проявлений вышеперечисленных космических процессов;
- при сообщении материала о различных проявлениях солнечной активности и механизмах их возникновения и в ходе знакомства с определенным типом космическо-земных связей – солнечно-земными связями, их воздействием на атмосферу, климат и биосферу Земли, общее состояние и здоровье людей, социальные явления и технические объекты;
- объяснения явлений "магнитные бури" и "полярные сияния";
- при борьбе с предрассудками, связанными с неверным пониманием физики солнечной активности, ее периодичности и воздействия на геосферные процессы и человека, в том числе связи магнитных бурь и здоровья людей, и при объяснении причин изменений блеска затменно-переменных и физических переменных звезд.

2) Политехническое образование и трудовое воспитание:

- при повторении и углублении знаний о методах и инструментах, применяемых для изучения звезд (спектральный анализ, астрофотометрия, астрофотография, космические исследования и т.д.);
- при знакомстве об использовании сведений, полученных при исследовании энергетики Солнца и звезд в земной энергетике (для создания термоядерных реакторов и т.д.);
- при знакомстве об использовании сведений, полученных при исследовании звездных атмосфер и туманностей, в науке и химической промышленности;
- при знакомстве с воздействием солнечной активности на технические устройства (ИСЗ, радио- и телесвязь, компьютерные сети, ЛЭП, трубопроводы и т.д.) и способами их защиты;

3) Патриотическое воспитание при ознакомлении с ролью российской науки и техники в исследовании Солнца и звезд, в том числе с работами: В.Я. Струве по измерению расстояний до звезд и природы межзвездной среды; А.Л. Чижевского и В.И. Вернадского в исследовании солнечно-земных связей; Л.Д. Ландау и Г.Л. Гамова в теоретических исследованиях природы звезд и т.д.

4) Эстетическое воспитание в ходе знакомства с легендами об основных созвездиях и видом звездного неба, наблюдения и демонстраций вида космических объектов (Солнца, одиночных и двойных звезд, звездных скоплений, туманностей и галактик).

Развивающие - формирование умений:

1) Анализировать информацию, объяснять наблюдаемые явления, процессы и свойства космических объектов на основе важнейших физических теорий, составлять классификационные таблицы и схемы, использовать обобщенные планы изучения космических объектов, космических процессов и космических явлений, делать выводы.

2) Решать задачи на расчет основных характеристик и параметров внутреннего строения Солнца, звезд, звездных систем, и проявлений солнечной активности с использованием изученных законов физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, электродинамики, оптики, ядерной физики), данных классификационных схем и диаграмм звездных характеристик ("спектр - светимость", "масса – светимость" и т.д.);

3) Применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости Солнца, звезд и других космических объектов;

4) Использовать телескоп и вспомогательные приборы для проведения наблюдений космических объектов (рассчитывать основные параметры телескопа, подбирать нужные окуляры и дополнительное оборудование); готовить телескоп к наблюдениям (с установкой дополнительного оборудования), наводить его на цель; проводить наблюдения Солнца с соблюдением правил техники безопасности, фиксировать полученные результаты и давать им верное объяснение.

Ученики должны знать:

- основные сведения о важнейших астрофизических методах и инструментах изучения природы Солнца, звезд и звездных систем;
- признаки фундаментальных астрономических понятий "туманность", "звезда", "звездная система" и "космическая среда" как отдельных типов космических объектов;
- принципы классификации звезд и звездных систем и важнейшие закономерности мира звезд, отраженные в диаграммах "спектр - светимость", "масса – светимость", "масса - продолжительность жизни" звезды;
- классы и группы звезд, выделяемые на основе их главных физических характеристик (сверхгиганты, гиганты, нормальные звезды главной последовательности; карлики);
- основные спектральные классы звезд (O, B, A, F, G, K, M) и их главные характеристики;
- основные классы и группы звездных систем (двойных и кратных звездах; звездных ассоциациях; рассеянных и шаровых звездных скоплениях), их главных характеристиках и возможности расчета параметров двойных систем на основе данных наблюдений и законов физики;
- принципы классификации и главные характеристики основных классов и групп туманностей (ГМО; диффузных газопылевых туманностях; глобулах, протозвездных облаках и протозвездах; планетарных и волокнистых туманностях) и межзвездной среде;
- о космических процессах формирования звезд и звездных систем, о механизме образования отдельных звезд, двойных и кратных звезд и планетных систем из вещества диффузных газопылевых туманностей;
- о космическом явлении изменения светимости молодых звезд, основных классах физически переменных звезд: цефеидах, причинах их пульсации и использовании зависимости "период - светимость" цефеид для определения космических расстояний;
- о космическом процессе существования Солнца и звезд: внутреннем строении, условиях термодинамического равновесия, основных параметрах состояния вещества (химическом составе, физическом состоянии, температуре, плотности, давлению в их взаимной обусловленности), и возможности расчета этих характеристик на основе законов физики;
- о космическом процессе существования звездных систем и возможности расчета их характеристик (масс двойных звезд и т.д.) на основе законов физики;
- основные сведения о термоядерных реакциях в недрах Солнца и звезд как основах их энергетики;
- о космическом процессе эволюции звезд и звездных систем, ее причинах и основных направлениях в зависимости от массы и других характеристик космического объекта, эволюционном характере диаграммы Герцшпрунга-Рессела и треках "жизненного пути" звезд;
- о завершающих стадиях эволюции звезд, причинах и характере их "смерти";
- о космическом явлении изменения светимости (вспышках) звезд на заключительных этапах их эволюции – Новых и Сверхновых звездах;
- о космических объектах, возникающих в результате эволюции звезд: планетарных и волокнистых туманностях; белых карликах, нейтронных звездах и черных дырах;
- о возникновении тяжелых химических элементов в результате термоядерных реакций в недрах звезд на завершающих этапах их эволюции и образовании из этого вещества звезд II и последующих поколения и планетных систем и эволюции космической среды;
- об основных физических характеристиках Солнца (приближенные значения соответствующих числовых величин);
-о внутреннем строении (ядре, зонах лучистого переноса и конвекции), Солнца, структуре и основных физических характеристиках солнечной атмосферы (фотосфере, хромосфере, короне);
- об основных формах проявлений солнечной активности: коронарных дырах солнечных пятнах, факельных полях, протуберанцах, хромосферных вспышках, солнечном ветре;
- о причинах возникновение вышеперечисленных проявлений солнечной активности в результате взаимодействия солнечной плазмы и магнитных полей;
- об основных циклах солнечной активности;
- о солнечно-земных связях: роли солнечного излучения в существовании и развитии жизни на Земле и взаимодействии солнечного ветра с геомагнитным полем;
- о сущности явлений магнитных бурь и полярных сияний;
- о воздействии проявлений солнечной активности на атмосферные, климатические, биосферные процессы, общее состояние и здоровье людей и технические системы;
- о мерах защиты и профилактики вредного воздействия солнечной активности на здоровье людей и техносферу;
- астрономические формулы и величины: массу и размеры Солнца в сравнении с земными, солнечную постоянную, температура фотосферы, температура и давление в центре Солнца, продолжительность основного (11-летнего) цикла солнечной активности, формулу для расчета чисел Вольфа.

Ученики должны уметь:

- анализировать и систематизировать учебный материал, использовать обобщенные планы для изучения и описания космических объектов, космических процессов и космических явлений, составлять классификационные схемы, делать выводы;
- применять важнейшие физические теории при объяснении природы Солнца и солнечно-земных связей, звезд, звездных скоплений и туманностей;
- использовать "Школьный астрономический календарь", справочную и научно-популярную литературу для подготовки докладов и сообщений, готовить рефераты, выступать перед аудиторией;
- решать задачи на расчет космических расстояний, характеристик Солнца и звезд (массы, размеров, плотности, температуры, светимости и т.д.), параметров их внутреннего строения, а также проявлений солнечной активности с использованием данных астрономических наблюдений на основе изученных законов физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, электродинамики, оптики и ядерной физики), описания спектра, данных классификационных схем и диаграмм звездных характеристик;
- использовать подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений;
- использовать телескоп и вспомогательные физические приборы для проведения наблюдений космических объектов.

Чтобы дополнить и уточнить имеющиеся в учебнике сведения о звездах, звездоподобных объектах и туманностях, целесообразно поручать учащимся подготовку коротких докладов и сообщений о результатах их исследования на основе материалов печати и телевидения.

Изложение нового материала желательно сопровождать краткими историческими справками по истории открытия и исследования физической природы Солнца, звезд (отдельных, наиболее известных космических объектов), закономерностей в мире звезд; сведениями об исследовавших их ученых и т.д. с использованием данных параграфа "История астрономии". Это тоже могут делать в виде кратких докладов и сообщений заранее подготовившиеся ученики.

Важную роль при изучении темы играет формирование наглядного образа изучаемых космических тел, осуществляемое в результате демонстрации фотографий, диапозитивов, кино- и видеофильмов, а также при собственных телескопических наблюдениях учениками Солнца, ярких цветных одиночных и двойных звезд, звездных скоплений, туманностей, Млечного Пути и галактик.

Краткие выводы, содержащиеся в учебниках, должны стать своеобразным итогом работы соответствующих уроков.

Тема включает в себя весь материал раздела "Солнце и звезды" и часть материала первых параграфов раздела "Строение и эволюция Вселенной" школьных учебников астрономии Б.А. Воронцова-Вельяминова (§§ 22-26; 27-28), Е.П. Левитана (§§ 18-27; 28, 31); материал раздела "Солнце и звезды" и почти весь материал раздела "Наша Галактики" школьного учебника астрономии А.В. Засова и Э.В. Кононовича (§§ 21-27; 28-31).

План изучения темы и краткое содержание каждого урока:

1. Солнце (основные физические характеристики, состав, внутреннее строение, энергетика).

2. Дневное занятие "Телескопические наблюдения Солнца".

3. Солнечная активность (Основные формы проявления солнечной активности (пятна, флоккулы, протуберанцы, вспышки и т.д.) и механизм их возникновения. Циклический характер солнечной активности. Солнечно-земные связи).

4. Звезды (Физическая природа звезд. Классификация звезд по основным физическим характеристикам и спектрам. Звездные диаграммы "спектр-светимость", "масса-светимость" и др.).

5. Рождение звезд (Космический процесс звездообразования. ГМО и диффузные газопылевые туманности. Двойные и кратные звезды. Звездные скопления. Физические переменные звезды).

6. Вечернее занятие "Телескопические наблюдения звезд" (Повторение материала о небесной сфере и ориентации на местности по Полярной звезде. Знакомство со звездным небом весны. Учебные телескопические наблюдения одиночных и двойных звезд, туманностей, звездных скоплений и галактик).

7. Жизнь звезд (Внутреннее строение и энергетика звезд. Возраст звезд. Космический процесс эволюции звезд).

8. Смерть звезд (Заключительные этапы эволюции звезд. Новые звезды, планетарные туманности и белые карлики. Сверхновые звезды, волокнистые туманности, нейтронные звезды и черные дыры. Эволюция звезд на диаграмме Герцшпрунга-Рессела).

9, 10. Внеклассные занятия "Жизнь и Разум на Земле и во Вселенной"

11. Решение задач. Контрольная работа.

Рекомендуемая литература:

  1. Агекян Т.А. Звезды, галактики, Метагалактика. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1981. – 416 с.
  2. Амнуэль П.Р. Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров. – М.: Знание, 1988. – 192 с.
  3. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии: Учебник для пед. вузов. - М.: Наука, 1986.
  4. Витинский Ю.И. Солнечная активность. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1983. – 192 с.
  5. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д., Происхождение галактик и звезд. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 192 с.
  6. Зигель Ф.Ю. Сокровища звездного неба. - М.: Наука, 1987. – 292 с.
  7. Киппенхан Р. 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд / Пер. с нем. – М.: Мир, 1990. – 293 с.
  8. Климишин И.А. Элементарная астрономия. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. – 464 с.
  9. Кононович Э.В. Солнце – дневная звезда: Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1982. – 112 с.
  10. Липунов В.М. Все нейтронные звезды: Книга для внеклассного чтения уч-ся 8-10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1988. – 63 с.
  11. Мирошниченко Л.И. Солнечная активность и Земля. – М.: Наука, 1981. – 144 с.
  12. Моше Д. Астрономия: Книга для учащихся. Пер. с англ. / Под ред. А.А. Гурштейна. – М.: Просвещение, 1985. – 255 с.
  13. Нарликар Дж. От черных облаков к черным дырам. / Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 141 с.
  14. Степанян Н.Н. Наблюдаем Солнце. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992. – 128 с.
  15. Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р.А. Сюняев и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1986. – 783 с.
  16. Цесевич В.П. Переменные звезды и их наблюдение. - М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1980. – 176 с.
  17. Шкловский И.С. Звезды их рождение, жизнь и смерть. -- М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. – 384 с.
<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

Публикации с ключевыми словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача
Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Мнения читателей [10]
Оценка: 3.6 [голосов: 432]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце


Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования