Мультимедиа-библиотекой по астрономии

Методика обучения основам астрономии с
использованием диска «Мультимедиа-библиотека по
астрономии»
Рекомендации по использованию мультимедийного
диска «Мультимедиа библиотека по астрономии»
Данный мультимедийный диск можно использовать различными способами.
Первый и основной способ – при преподавании астрономии на уроках в основной и старшей
школах для объяснения нового материала, на уроках обобщения и закрепления знаний. Для
удобства учителя созданы 33 презентации, которые по структуре повторяют строение
учебника Левитана Е. П. «Астрономия». Данные презентации учитель может использовать
как полностью, так и добавляя (изменяя) иллюстрации, фотографии, вписывая собственный
текст.
Поскольку каждый научно-методический комплект состоит из планирования, методических
рекомендаций и задачника (сборника тестов) для контроля знаний, умений и навыков, то мы
вставили в данный мультимедийный диск и карточки индивидуальных заданий по
астрономии (тематические контрольные работы).
Рекомендации по поурочному распределению материала с моделями уроков и описанием
составлены по учебнику Левитана Е. П. «Астрономия», а в каждом конкретном случае
рекомендуется соответствующий материал по учебникам: Засов А. В., Кононович Э. В.
Астрономия 11 класс, Порфирьев В. В. Астрономия 11 класс, Воронцов-Вельяминов А. Б.
Астрономия 11 класс (подготовлен к изданию Страутом Е. К.).
Но в арсенале современной методики преподавания астрономии не только лекции учителя,
но и использование новых педагогических технологий.
Поэтому, в данных методических рекомендациях мы постарались осветить также различные
пути использования мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по астрономии»
для:






создания тестов, например, в виде дифференцированных тестов;
создания моделей уроков;
подготовки рефератов;
итоговой аттестации учащихся в различных формах;
создания самостоятельных учебных сайтов по астрономии с целью итоговой
аттестации по информатике и астрономии;
создания учебных презентаций учащимися.
Существующие методические пособия по астрономии предлагают либо способы
организации деятельности учителя, либо методический комментарий к учебникам
астрономии. В основе всех ныне существующих методических пособий лежит
иллюстративно-объяснительный метод. Всего вышло семь фундаментальных методических
пособий по преподаванию астрономии в средней школе, рассматривающих процесс
обучения в целом (список соответствует годам издания):
1.
Набоков М. Е. Методика преподавания астрономии в средней школе. – М.: 1955. –
212 c.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Шишаков В. А. В помощь учителю астрономии в средней школе. Методическое
пособие. – М.: 1960. – 168 с.
Левитан Е. П. Методика преподавания астрономии в средней школе. – М.:
Просвещение, 1965. – 227 с.
Методика преподавания астрономии в средней школе. Пособие для учителя. Б. А.
Воронцов-Вельяминов, М. М. Дагаев, А. В. Засов, Э. В. Кононович и др. – М.:
Просвещение, 1973. – 254 с.
Левитан Е. П. Преподавание астрономии в средних профессионально-технических
училищах. – М.: Высшая школа, 1977. – 152 с.
Методика преподавания астрономии в средней школе. Пособие для учителя. Б. А.
Воронцов-Вельяминов, М. М. Дагаев, А. В. Засов, Э. В. Кононович и др. – М.:
Просвещение, 1985. – 254 с.
Левитан Е. П. Основы обучения астрономии. Методическое пособие для сред. ПТУ –
М.: Высшая школа, 1987. – 136 с.
Как видно из данного списка, самое последнее методическое пособие было издано 15 лет
тому назад.
Основная задача авторов всех методических пособий – помочь учителю разобраться в
содержании курса астрономии. В результате методические пособия для учителей, по сути,
представляют учебники для учителя, с тем различием, что материал разбит не по темам, а по
урокам.
Примеры презентаций в мультимедийном диске «Мультимедиа библиотека по астрономии»
составлены по учебнику Левитана «Астрономия 11 класс». Именно поэтому, в настоящих
методических рекомендациях по использованию мультимедийного диска «Мультимедиа
библиотека по астрономии», основываясь на поурочном распределении учебного материала,
созданном Левитаном, приведены различные модели уроков, при этом полностью сохранен
авторский стиль методического пособия «Основы обучения астрономии». В настоящее
время Левитаном Е.П. подготовлена к изданию большая современная книга по методике
преподавания астрономии.
Учитель, основываясь на представленных моделях уроков, может создать свои собственные
поурочные разработки курса, модели уроков. При этом рекомендуем обратить внимание на
авторскую конструкцию моделей уроков, даваемую Левитаном Е.П.:








Цель урока
Основная воспитательная идея
Комплексные задачи урока
Структура урока
Межпредметные связи
План урока
Задание на дом
Анализ дидактического материала.
За последние годы вышло в свет несколько вариантов учебников для школ. В основу
данного примерного поурочного планирования по астрономии легло содержание 4 из них:
Левитан Е. П. Астрономия 11 класс. – 8 изд. – М.: Просвещение, 2002., 8 изд. – 224 с.
Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия 11 класс. – 3-е изд. – М.: Просвещение, АО
«Московские учебники», 2001. – 160 с.
3.
Порфирьев В.В. Астрономия 11 класс. М.: Просвещение. 1997. – 142 с.
1.
2.
4.
Воронцов-Вельяминов А.Б. Астрономия 11 класс (подготовлен к изданию Страутом
Е.К.). – 2 изд. – М.: Дрофа. 2000. – 224 с.
В рекомендациях по поурочному распределению в задании на дом указываются
соответствующие цифры из этого перечня учебников.
Гомулина Н. Н. Модель проведения урока «Связь между физическими
характеристиками звезд»
Модель проведения урока «Связь между
физическими характеристиками звезд»
Тип урока: Урок изучения нового учебного материала.
Вид учебных занятий: комбинированный
технологий обучения.
урок
с
применением
информационных
Цель урока: Закрепление знаний учащихся о разнообразии звезд по температуре, спектру и
светимости. Формирование системы основных понятий: главная последовательность,
диаграмма «спектр–светимость», взаимосвязи характеристик звезд.
Образовательные задачи: закрепление, обобщение и систематизация знаний о звездах, о
путях эволюции звезд в зависимости от их массы, об изменении физических характеристик
звезд в зависимости от их возраста.
Воспитательные задачи: формирование научного мировоззрения, системы взглядов на
мир.
Развивающие задачи: формирование умений по анализу информации. Формирование
способности наблюдать, делать выводы о том, что треки звездной эволюции, весь
жизненный путь звезд зависят от первоначальной массы звезд.
Оборудование к уроку: Мультимедийный диск «Мультимедиа библиотека по астрономии»,
видеопроектор, экран, телевизор, видеомагнитофон, видеофильм «Астрономия», часть 2,
курс «Открытая Астрономия».
Этапы урока
№
Задачи этапов урока
Время,
мин.
Действия учителя
Планируемые действия
учащихся
1 Организация
начала
урока, объявление темы и
цели урока
1
Обсуждение хода урока
Внимательно
прослушать,
подготовиться к уроку
2 Проверка знаний по теме
«Физическая
природа
звезд», актуализация
10
Фронтальный опрос
Ответы учащихся
3 Изучение
25
Объяснение
нового
нового Запись
в
тетрадях.
материала.
Компьютерное
моделирование
материала
4 Подведение итогов урока.
Задание на дом
2
Заполнение таблицы
Дает
указания
к Записать индивидуальное
индивидуальному
домашнее задание
домашнему
заданию.
Подводит итоги урока.
Ход урока
1. Организация начала урока, объявление темы и цели урока
2. Вопросы для краткого фронтального опроса на этапе проверки домашнего задания по теме
«Физическая природа звезд»:
















В каких пределах заключены радиусы и массы звезд?
В каких пределах заключены светимости звезд?
Какие звезды самые горячие?
Какие звезды самые холодные?
Какие звезды называются гигантами?
Какие звезды называются карликами?
Какую температуру имеют красные карлики?
Какую температуру имеют желтые карлики?
Какую температуру имеют голубые гиганты?
Что называется светимостью звезды?
Можно ли выразить светимость звезды в ваттах?
Правильно ли говорить, что светимость звезды – это мощность ее излучения?
Какова светимость Солнца в ваттах?
Почему светимости звезд обычно определяют в светимостях Солнца?
Какие спектральные классы звезд вам известны?
К какому спектральному классу звезд относится Солнце?
3. Изучение нового материала.
В начале объяснения необходимо обратить внимание учащихся на взаимосвязи
характеристик звезд. Температуры и светимости звезд заключены в очень широких
пределах, но эти параметры не являются независимыми.
Рекомендуется еще раз записать на доске (или показать запись на экране) абсолютную
звездную величину Солнца и светимость Солнца:
МV = + 4,82m, LV = 3,58·1026 Вт
Светимости других звезд определяют в относительных единицах, сравнивая со светимостью
Солнца.
Звезда
Светимость
Сириус
22 L
Канопус
4 700 L
Арктур
107 L
Вега
50 L
Среди звезд имеются звезды в сотни тысяч раз более яркие, чем Солнце, например звезда в
созвездии Золотая Рыба S Dor (MV = – 8,9m).
Рис. Сравнительные размеры Солнца и гигантов
Среди звезд есть карлики, в сотни тысяч раз более слабые, например, одна из самых
ближайших к Солнцу звезд Вольф 359 (MV = + 16,5m).
Рис. Сравнительные размеры Солнца и карликов
Рис. Сравнительные размеры Земли и белых карликов
Акцентировать внимание учащихся на то, что звезды, имеющие маленькую светимость,
называются карликами, а большую светимость – гигантами.
При повторении характеристик спектральных классов рекомендуется воспользоваться
таблицей спектральных классов по Гарвардской классификации.
Рис. Характеристики спектральных классов
Рис. Диаграмма спектр–светимость
Рис. Фотографии спектров различных звезд
Хорошим индикатором температуры наружных слоев звезды является ее цвет. Горячие
звезды спектральных классов О и В имеют голубой цвет; звезды, сходные с нашим Солнцем
(спектральный класс которого G2), представляются желтыми, звезды же спектральных
классов К и М – красные. Зависимость между показателем цвета и спектральными классами
для звезд главной последовательности такова:
Спектральный класс
Цвет звезды
Температура, К
О5
Голубоватый
40 000
В5
Бело-голубой
15 500
А0
Белый
10 000
F5
Желтовато-белый
6 600
G5
Желтый
5 500
K5
Оранжево-красный
4 000
M5
Красный
3 000
Таким образом, мы установили зависимость между спектральным классом, цветом звезды и
ее температурой.
При объяснении истории открытия зависимости «спектр–светимость» рекомендуется
вначале открыть параграф 6.2.1. «Диаграмма Герцшпрунга–Рассела», а затем открыть в
новых окнах одновременно I.5.7. «Эйнар Герцшпрунг», I.5.4. «Генриетта Ливитт».
Рис. Диаграмма Герцшпрунга–Рассела
Рис. Модель «Эволюция звезды»
При изучении данной темы модель «Эволюция звезды» оказывается совершенно
необходимой, при этом данная модель обладает такими качествами, которых нет в других
иллюстрациях
по
данной
теме:
1.
Можно
изменять
первоначальную
массу
звезды.
2. Все эволюционные треки звезд можно показывать несколько раз.
Вначале рекомендуется продемонстрировать эволюцию голубого гиганта, обращая
внимание учащихся на то, что слева показывается время эволюции звезды от того момента,
как после стадии протозвезды в ней начнутся ядерные реакции.
Затем рекомендуется показать эволюцию звезд с массой 1 М. Поскольку для демонстрации
эволюции звезд данной массы требуется намного больше времени, а фаза красного гиганта и
трек в сторону фазы белого карлика проходит практически мгновенно, что отражает
реальные этапы в жизни звезд, рекомендуется вначале акцентировать внимание учащихся на
время прохождения каждого этапа эволюции.
Под эволюцией звезды понимают изменение ее внутренней структуры, физических
характеристик и источников излучения с момента рождения до прекращения существования
как звезды.
Обсуждение вопросов:




Какой смысл имеет диаграмма Герцшпрунга–Рассела?
Какие объекты называются звездами в конечной стадии эволюции?
Сколько лет Солнце будет находиться на главной последовательности?
Сколько лет существует наше Солнце? На какой стадии эволюции находится в
настоящее время?
Решение задачи
В конце своей эволюции Солнце начнет расширяться и превратится в красный гигант. В
результате, температура поверхности понизится вдвое, а светимость увеличится в 400 раз.
При таких условиях поглотит ли Солнце при этом какие-либо из планет?
Решение.
По закону Стефана–Больцмана светимость звезды связана радиусом R и температурой
поверхности Т формулой:
L = 4πR2 · σТ4.
Радиус
звезды
пропорционален
Тогда для Солнца в эпоху красного гиганта получим:
R
~
T -2L½
Это чуть меньше радиуса орбиты Меркурия (0,387 а. е.). Поскольку орбита Меркурия
достаточно вытянутая, а в перигелии планета подходит к Солнцу на расстояние 0,31 а. е.,
Меркурий будет проглочен.
Проверочный тест
Проверочный тест (раздается всем учащимся одновременно), тест можно сформировать из
контрольных вопросов, входящих в главу 6.
1. Если звезды нанести на диаграмму спектр-светимость (Герцшпрунга–Рассела), то
большинство из них будут находиться на главной последовательности. Из этого вытекает,
что:
А. На главной последовательности концентрируются самые молодые звезды.
Б. Продолжительность пребывания на стадии главной последовательности превышает
время
эволюции
на
других
стадиях.
В. Это является чистой случайностью и не объясняется теорией эволюцией звезд.
Г. На главной последовательности концентрируются самые старые звезды.
2. Диаграмма Герцшпрунга–Рассела представляет зависимость между:
А.
Массой
и
спектральным
Б.
Спектральным
классом
В.
Массой
и
Г. Светимостью и эффективной температурой.
классом
и
звезды.
радиусом.
радиусом.
3. Область белых карликов на диаграмме Герцшпрунга–Рассела расположена:
А.
В
верхней
Б.
В
верхней
В.
В
нижней
Г. В нижней правой части диаграммы.
левой
правой
левой
части
части
части
диаграммы;
диаграммы;
диаграммы;
4. Область красных сверхгигантов, куда в процессе эволюции сдвигаются на диаграмме
Герцшпрунга–Рассела массивные звезды, расположена:
А.
В
верхней
Б.
В
верхней
В.
В
нижней
Г. В нижней правой части диаграммы.
левой
правой
левой
части
части
части
диаграммы.
диаграммы.
диаграммы.
5. Звезда на диаграмме Герцшпрунга–Рассела после превращения водорода в гелий
перемещается по направлению:
А.
Вверх
по
главной
последовательности,
к
голубым
гигантам.
Б. От главной последовательности к красным гигантам и сверхгигантам.
В.
В
сторону
низких
светимостей.
Г.
В
сторону
ранних
спектральных
классов.
Д. Звезда, в процессе эволюции однажды попавшая на главную последовательность, от
нее не отходит.
Обсуждение итогов теста:
1
2
3
4
5
Верные ответы
Б
Г
В
Б
Б
Домашнее задание
Обязательный результат образования (ОРО): Левитан Е. П. Астрономия. § 25 вопросызадания: 1–6.
Повышенный уровень: Левитан Е. П. Астрономия. § 25 вопросы-задания: 1–8;
Задачи:
1.
2.
3.
Почему звезда с большой массой живет меньше, чем звезда с малой массой?
Чем, прежде всего, определяется давление и температура в центре звезды?
Как астрономам удается узнать об эволюционном пути, который проходят звезды?
Методическая литература
Левитан Е. П. Основы обучения астрономии: Методическое пособие для средних
ПТУ. – М.: Высшая школа, 1987. – 135 с.
2.
Жуков Л. В. Соколова И. И. Рабочая тетрадь по астрономии.
1.
Гомулина Н. Н. Применение методов технологии уровневой дифференциации в
преподавании астрономии
Применение методов технологии уровневой
дифференциации в преподавании астрономии
Идеи дифференцированного обучения широко входят в практику преподавания любого
предмета. Но при этом пользуются различными понятиями: дифференциация многоуровневая,
разноуровневая, уровне-групповая.
Например, карточки для индивидуальных заданий содержат дифференцированный контроль
знаний по разноуровневой системе, в трех уровнях сложности. Что же такое тогда уровневая
дифференциация? И что дает уровневая дифференциация учащемуся, учителю, администрации
школы?
Уровневая дифференциация – это разновидность дифференцированного обучения, при которой
определяется уровень обязательного усвоения, для учащихся возможен поэтапный учебный
процесс, сдача и досдача зачетов, достижений повышенных уровней. Учитель осуществляет
подбор заданий обязательного уровня, демонстрирует уровень обязательных требований. Он
по-другому разрабатывает дидактический материал, по-другому планирует учебный материал,
который подается в виде учебных блоков. В рамках преподавания астрономии это могут быть
4-5 зачетов за год. Между зачетами работа в классе происходит в подвижных группах, состав
которых меняется от темы к теме, от урока к уроку и зависит от степени усвоения учащимся
обязательного уровня. Каждый учащийся должен достигнуть обязательного уровня, за это на
зачете ему будет поставлено «зачтено». Желающие школьники могут выполнять задания
дополнительной части, соответствует отметкам «4» и «5». Зачеты можно пересдавать, но
выполнение дополнительной части оценивается только в том случае, если выполнены все
обязательные задания. Уровневая дифференциация способствует повышению интереса к
предмету, регулирует учебную нагрузку школьников, каждый школьник сам регулирует
уровень своих знаний.
Домашние задания, учебные модули для урока, также должны быть в виде обязательной и
дополнительной части.
Пример для изучения темы «Законы Кеплера».
Обязательный
результат
образования
Законы
Кеплера.
Перигелий.
Афелий.
Полуось
орбиты.
Эксцентриситет.
Орбиты планет, комет и астероидов.
Обязательный
уровень
1. На чем основывался Кеплер, открывая свои
законы?
2. Сформулировать первый закон Кеплера
3. Сформулировать второй закон Кеплера.
4. Нарисовать на чертеже радиус-вектор
планеты Юпитер, радиус вектор кометы в
афелии
и
в
перигелии.
5. Сформулировать третий закон Кеплера.
6. О каких периодах вращения синодических
или сидерических идет речь в третьем законе
Кеплера?
7. Как, когда и кем были открыты Нептун и
Плутон? Какую часть орбиты прошли эти
планеты со дня своего открытия?
Дополнительная
часть
на
«4»
1. Как велико среднее расстояние от Солнца
малой планеты, период обращения которой
вокруг
Солнца
равен
8
лет?
2. Определите звездный период обращения
внешней планеты вокруг Солнца, если ее
противостояния будут повторяться через 1,5
года.
3. Сравнить скорость в перигелии и афелии
Нептуна. Где скорость больше и почему?
Всегда ли самая дальняя планета – Плутон?
Как это связано с эксцентриситетом?
Дополнительная
часть
на
«5»
1. Как меняется значение скорости движения
планеты при ее перемещении от перигелия к
афелию?
2. У некоторой планеты большая полуось
орбиты равна 4 а. е., а эксцентриситет равен
нулю. Чему равна малая полуось ее орбиты?
3. Как велико среднее расстояние от Солнца
малой планеты, период обращения которой
вокруг
Солнца
составляет
8
лет?
4. Самый первый астероид, открытый 1 января
1801 г., был назван Церерой. Эксцентриситет
орбиты Цереры равен 0,079, большая ось 5,54
а. е.
а) чему равна большая полуось орбиты ?
б) чему равно наибольшее расстояние
Цереры
от
Солнца?
в) вычислите период обращения Цереры
вокруг Солнца в годах.
5. Замечено, что противостояния некоторой
малой планеты повторяются через 2 года.
Чему равна большая полуось ее орбиты?
Пример
домашнего
задания:
Обязательный уровень: Левитан Е. П., Астрономия § 9, 10 стр. 42, вопрос № 2.
Дополнительный уровень: Засов А. В. Кононович Э. В., Астрономия, гл. 9, §9.4, № 1-4,
подготовить сообщение по теме «Обобщение Ньютоном законов Кеплера».
Многие учителя, в школах которых предметы преподаются в рамках уровневой
дифференциации, отмечают повышение заинтересованности школьников в получении знаний,
в стремлении исправить «зачтено» на отметку «4» и «5», повышение дисциплинированности
учащихся.
Как можно посоветовать использовать мультимедийный диск «Мультимедиа-библиотека по
астрономии» именно с целью применения данной педагогической технологии?
Например, можно разработать оригинальные дидактические тесты, используя фотографии и
иллюстрации. Пример теста по теме «Солнечная система»:
Обязательный
результат Обязательный
уровень
1. Какие планеты относятся к планетам земной
образования
Планетная система представляет собой группы?
комплекс небесных тел, объединенных
упорядоченностью
движения,
общностью
физических
свойств.
По характеристикам планеты делятся на
две
группы.
Комплекс малых тел Солнечной
системы
2. Какие планеты относятся к планетам-гигантам?
3. Кто впервые и когда открыл четыре спутника
Юпитера?
4. Как вращаются планеты вокруг Солнца?
5. По какой орбите движется Квавар и каковы его
примерные размеры?
Дополнительная часть на «хорошо» Дополнительная
часть
на
«отлично»
1. Назовите космические объекты, 1. Назовите космические объекты, изображенные на
изображенные на иллюстрации. В чем иллюстрации.
ошибка этой иллюстрации?
2. Какая из планет не относится к
планетам-гигантам?
2. Как часто бывает парад планет? Что это означает?
3. Около какой планеты движутся
спутники Титания, Ариэль, Умбриэль,
Оберон?
3. Кто по наблюдениям затмений спутников
Юпитера определил скорость света? Как это было
сделано?
4. Какие АМС исследовали Сатурн?
4. Как и кем была открыта атмосфера Венеры? Как
часто бывают прохождения планет по диску Солнца?
5. Какие крупные астероиды в
Солнечной системы вы знаете? Где
располагаются их орбиты?
5. Есть ли более крупные астероиды? Что называют
поясом Койпера?
Гомулина Н. Н. Использование иллюстративного материала для создания тестов для
основной школы
Использование иллюстративного материала для
создания тестов для основной школы
1. Какая схема изображает систему мира по Птолемею, а какая – по Копернику?
2. Первым для исследования небесных тел использовал телескоп: Тихо Браге; Г. Галилей; Н.
Коперник.
3. Какие планеты земной группы изображены на схеме?
4. Планеты Меркурий и Венера относятся: a) к планетам земной группы; б) к планетамгигантам.
5. Какие планеты-гиганты изображены на рисунке?
6. Что изображено на рисунке?
7. Самую горячую поверхность имеет планета: а) Земля; б) Марс; в) Венера.
8. Самая большая планета в Солнечной системе это: a) Нептун; б) Сатурн; в) Уран; г)
Юпитер.
9. Кометы, находясь около Солнца, состоят из ядра, газовой оболочки и хвоста. Комета
изображена на рисунке:
По аналогии учитель может сделать несколько таких тестов, которые сделают уроки более
наглядными.