От. Учебное пособие для общеобразовательных организаций Москва Просвещение 2018 астрономия методические рекомендации по проведению
 Скачать 2.71 Mb.
|
|
АСТРОНОМИЯ АСТРОНОМИЯ 10 11 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ Е.В. Кондакова Д.Ю. Клыков Е.В. Кондакова Д.Ю. Клыков 10 ·11 классы классы Учебное пособие для общеобразовательных организаций Москва «Просвещение» 2018 АСТРОНОМИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ISBN 978-5-09-063562-2 © Издательство «Просвещение», 2018 © Художественное оформление. Издательство «Просвещение», 2018 Все права защищены Кондакова Е.В. Астрономия. Методические рекомендации по проведению практических работ. 10–11 классы : учеб. пособие для общеобразо- ват. организаций : базовый уровень / Е.В. Кондакова, Д.Ю. Клы- ков. — М. : Просвещение, 2018. — 48 с. : ил. — (Сферы 1–11). — ISBN 978-5-09-063562-2. Данное пособие входит в учебно-методический комплекс «Астроно- мия» для 10–11 классов линии «Сферы 1–11». Пособие адресовано учите- лям и содержит характеристику информационно-образовательной среды, методические рекомендации по организации выполнения практических работ, в которых раскрываются логика, порядок и акценты изучения темы. УДК 373.5.016:52 ББК 74.262.26 УДК 373.5.016:52 ББК 74.262.26 К 64 К64 Серия «Сферы 1–11» основана в 2017 году 12 + 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................. 3 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ .......... 5 ВВЕДЕНИЕ В АСТРОНОМИЮ 1. Оценивание расстояний и размеров объектов во Вселенной .......................................... 6 АСТРОМЕТРИЯ 2. Построение графических моделей небесной сферы ....................................................... 8 3. Исследование суточного видимого движения Солнца ................................................... 12 НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА 4. Исследование движения искусственных спутников Земли ............................................ 16 СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ 5. Изучение вулканической активности на спутнике Юпитера Ио ..................................... 18 АСТРОФИЗИКА И ЗВЁЗДНАЯ АСТРОНОМИЯ 6. Построение диаграммы Герцшпрунга—Рессела и её анализ .......................................... 20 МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ — НАША ГАЛАКТИКА 7. Оценивание формы галактики методом «звёздных черпков» ....................................... 25 ГАЛАКТИКИ. СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ 8—9. Определение скорости удаления галактик по их спектрам ....................................... 30 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ АСТРОНОМИИ 10. Оценивание возможности наличия жизни на экзопланетах ........................................ 34 ПРИЛОЖЕНИЕ .................................................................................................................... 37 4 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ВВЕДЕНИЕ Методические рекомендации предназначены для учителей, работающих с учебно-методическим комплексом «Астрономия. 10—11 классы» серии «Сферы». Тетрадь-практикум является составным компонентом УМК «Сфе- ры» и разработана в соответствии с его общими научно-методическими принципами и требованиями: • обеспечение комплексности и преемственности курса астрономии; • единые методологический, методический, информационный и дизайнерский подходы к отбору, структуризации и подаче учебного материала; • наличие унифицированной «навигационной» системы, позволяющей осущест- влять единую технологию обучения и помогающей овладеть учащимся навы- ками получения, анализа и синтеза информации; • использование современных технологий обучения. С помощью тетради-практикума учащиеся смогут применить получен- ные на уроках теоретические знания на практике: провести исследования реальных астрономических объектов и явлений, проанализировать получен- ные результаты и сделать выводы. Каждая работа практикума содержит до- полнительные сведения, необходимые для выполнения заданий. При этом теоретический материал не повторяет содержание учебника, а дополняет и расширяет его. В случае когда ученикам необходимо вспомнить изученный материал, даются ссылки на соответствующую страницу учебника. Практиче- ские работы представлены в соответствии с главами учебника, поэтому каж- дую из них можно легко узнать по цвету — такому же, как и в учебнике. Одним из требований ФГОС является осуществление проектной дея- тельности . Каждая работа практикума способствует развитию умений и на- выков, необходимых для выполнения проекта: получение и анализ данных, поиск дополнительной информации, вычисления, в том числе с привлече- нием электронных таблиц, анализ полученных результатов, формулировка выводов. Часть заданий сопровождается подробной инструкцией по их вы- полнению, что позволяет использовать тетрадь-практикум для организации самостоятельной работы школьников, в том числе и дома. Кроме того, часть работ практикума может рассматриваться как основа для исследовательских проектов. Многие задания практикума имеют межпредметный характер: для их выполнения учащимся потребуются знания, полученные на уроках физики, географии, биологии, геометрии. Кроме того, большое внимание уделяется формированию и развитию метапредметных умений: использованию различ- ных знаковых систем для решения проблемы, преобразованию моделей из одной знаковой системы в другие, поиску информации, её интерпретации, оцениванию достоверности информации и полученных результатов, анализу результатов и формулировке выводов и т.п. Часть работ рекомендуется провести в виде коллективного исследования в группах из двух-трёх человек и более (работы 6, 7, 8—9, 10). Особое вни- мание следует уделить обсуждению полученных результатов и их анализу. Таким образом, практикум по астрономии: — направлен на формирование умений применять теоретические знания на практике; 5 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ — дополняет материал учебника; — реализует межпредметные связи; — способствует формированию метапредметных умений. Выполнение работ практикума, с одной стороны, способствует успеш- ному усвоению курса астрономии в соответствии с программой, а с другой стороны — лучшему пониманию изученных в ходе урока фактов, расши- ряет кругозор школьников, способствует формированию умений и навыков работы в группе. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ При изучении предмета «Астрономия» предполагается проведение прак- тических работ, направленных на отработку отдельных технологических приёмов, а также практикума — интегрированных практических работ (проектов), ориентированных на получение целостного содержательного ре- зультата, осмысленного и интересного для учащихся. При выполнении ра- бот практикума предполагается использование актуального содержательного материала и заданий из других предметных областей. Некоторые работы рассчитаны на несколько учебных часов. Часть прак- тической работы (прежде всего подготовительный этап, не требующий ис- пользования средств информационных и коммуникационных технологий) может быть включена в домашнюю работу учащихся, в проектную деятель- ность. Работа может быть разбита на части и осуществляться в течение не- скольких уроков. Практические работы можно выполнять и после уроков в компьютерном классе или дома, в качестве домашнего задания. 6 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ВВЕДЕНИЕ В АСТРОНОМИЮ 1. ОЦЕНИВАНИЕ РАССТОЯНИЙ И РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТОВ ВО ВСЕЛЕННОЙ Работу целесообразно провести в начале второго урока, после изучения параграфа «Структура и масштабы Вселенной». Выполнение работы способ- ствует актуализации знаний о небесных объектах, что позволит плавно пере- йти к изучению нового материала (параграф 3). Задачи, решаемые при выполнении работы: — уметь узнавать и классифицировать основные небесные объекты по их фотографиям; — знать названия основных астрономических объектов (тип объекта, соб- ственные имена); — знать сравнительные размеры объектов (самые маленькие — самые большие); — знать взаимное расположение и удалённость небесных объектов от Земли и от Солнца. Метапредметные (общеучебные) умения: — систематизировать объекты по различным критериям; — устанавливать причинно-следственные связи и анализировать их. Цель работы: идентифицировать космические объекты по их снимкам или иллюстрациям; систематизировать космические объекты по их удалён- ности от поверхности Земли; по их размерам. Планируемое время выполнения: 15 минут. Рекомендации по организации деятельности учащихся На с. 4 тетради-практикума представлены фотографии космических объ- ектов. Учащиеся должны определить тип каждого объекта и по возможно- сти назвать их. Правильные ответы приведены в таблице. Мы рекомендуем оценивать указание типа объекта, так как не все объекты (например, ско- пление галактик) являются широко известными, и вполне объяснимо, что учащиеся могут не знать их названий. При выполнении данного задания можно прибегнуть к использованию ресурсов Интернета. Объекты в порядке увеличения их размеров от меньших к бо´льшим: 2, 4, 3, 7, 9, 1, 5, 6, 8. Возможны трудности в определении, какой объект имеет бо´льшие раз- меры: туманность Конская Голова или звёздное скопление Плеяды. Размеры туманности Конская Голова (диаметр) примерно 3,5 световых года, она на- ходится на расстоянии примерно 1500 световых лет от Земли. Примерный радиус звёздного скопления Плеяды составляет 35 световых лет, расстояние до него около 444,2 светового года. Объекты по их удалённости от поверхности Земли располагаются сле- дующим образом: 2, 3 (имеется в виду Луна), 4 и 7 (в зависимости от по- ложения на своих орбитах порядок их расположения относительно Земли может меняться), 9, 5, 1, 6, 8. В случае возникновения затруднений в определении, какой из объек- тов — туманность Конская Голова или звёздное скопление Плеяды — на- ходится ближе к Земле, предложите учащимся ответить на вопрос, какой из этих объектов возможно наблюдать невооружённым глазом (конечно же, 7 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ это не является прямым указанием на то, что Плеяды расположены ближе, но именно в этом случае это действительно так). Сортируя объекты по их удалённости от поверхности Солнца, учащиеся могут отметить, что изменяется порядок только некоторых объектов Солнечной системы: самым ближним становится Меркурий (№ 7); Луна, Земля и МКС могут располагаться в различном порядке в зависимости от их положения на своих орбитах. Таким образом, последовательность объектов имеет вид: 7; 3; 2; 4; 9; 5; 1; 6; 8 или 7; 2; 3; 4; 9; 5; 1; 6; 8 Вопросы для закрепления материала При перечислении объектов изучения астрономии неправильным будет ответ «созвездие» — это не космический объект, а участок звёздного неба. Желательно, чтобы учащиеся при ответе на вопрос указали и те объекты и их тип, которых нет на представленных фотографиях. Анализ ответов учащихся позволит оценить сформированность у них поня- тия «космические объекты» и представления о размерах различных космиче- ских объектов, их расположении в пространстве относительно Земли и Солнца. № Тип объекта Название объекта Примечание 1 Туманность Конская Голова Возможно, учащиеся напишут «ту- манность в Орионе», что также сле- дует засчитать как правильный ответ. 2 Искусственный спутник Земли Международная космическая стан- ция (МКС) Если дан только ответ «Междуна- родная космическая станция», его следует считать верным, но всё же отметить, что тип объекта — искус- ственный спутник Земли. 3 Спутник Земли Планета Луна Земля На данном фото представлены два космических объекта: Земля и Луна. Это сделано для того, чтобы ученики правильно идентифицировали Луну и планету Меркурий (снимок 7), ко- торые выглядят очень похожими на фотографиях. 4 Астероид Веста Достаточно, если ученики определят только тип объекта. 5 Звёздное скопление Плеяды 6 Галактика М31 Андромеда Указание названия «М31» не являет- ся обязательным. 7 Планета Меркурий 8 Скопление галактик Квинтет Стефана Достаточно, если ученики определят только тип объекта. 9 Планета Нептун 8 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ АСТРОМЕТРИЯ 2. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ Работу целесообразно провести на 3-м уроке после изучения нового ма- териала: параграфа 4 «Небесные координаты». В этом случае основная за- дача работы — закрепление и углубление новых знаний. Задачи, решаемые при выполнении работы: — сформировать понятия небесной сферы и её основных элементов; — развить умения применять эти понятия и формулы для вычисления высо- ты светил в кульминациях; — научиться строить графические модели небесной сферы в проекции на пло- скость небесного меридиана для заданного места наблюдения. Метапредметные (общеучебные) умения: — создавать и использовать графические модели; — преобразовывать модели из одной знаковой системы в другую. Цель работы: построить графические модели небесной сферы для за- данного пункта наблюдения. Планируемое время выполнения: 30 минут. Рекомендации по использованию теоретического материала Дополнительные сведения к работе дополняют материал учебника: при- водятся формулировки важных понятий астрономии: «небесная сфера», «большой круг небесной сферы», «небесный экватор», «отвесная линия», «суточная параллель светила». Эти понятия недостаточно чётко выделены в учебнике, но важны для решения задач и дальнейшего изучения предмета. При формировании понятия «небесная сфера» важно обратить внимание на следующие моменты: 1) центр небесной сферы всегда совпадает с точкой наблюдения (т. е. с положением наблюдателя); 2) радиус небесной сферы выбирается произвольным. Первое положение объясняет тот факт, что вид небесной сферы зависит от места наблюдения и различен для наблюдателей, находящихся на раз- личных широтах Земли. Произвольный выбор радиуса небесной сферы обусловлен особенностями восприятия человеком удалённых объектов. Если объект удалён на рассто- яние, превышающее 2,5 км, используется информация о взаимном распо- ложении объектов на сетчатке правого и левого глаза. Если сравнивать не с чем, то все объекты (в нашем случае — звёзды) кажутся нам одинаково удалёнными, мы не можем определить на глаз, какие из них расположены ближе, какие — дальше. Собственно, поэтому и возникло понятие небесной сферы — сферы, на которой «закреплены» звёзды. Небесная сфера широко используется для решения практических задач астрономии, когда важно знать не реальные расстояния до небесных объ- ектов, а их взаимное расположение на небе, для определения которого из- меряют углы между направлениями от точки наблюдения на эти объекты. Эти измерения удобно производить именно на воображаемой небесной сфере, используя специальные системы координат. При таких измерениях радиус 9 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ небесной сферы может быть любым. Его можно считать равным условной единице. При выполнении заданий учащиеся используют экваториальные коорди- наты — прямое восхождение α и склонение δ (учебник, с. 20). Для лучше- го понимания экваториальной системы координат рекомендуем использовать аналогию с географическими координатами, но при этом отметить и разли- чие между ними: географические координаты задаются на реальной земной сферической поверхности, тогда как небесные координаты — на вообража- емой небесной сфере. Важно обратить внимание учеников на тот факт, что как широта и долгота, так и прямое восхождение и склонение определя- ются дугами на сфере, либо центральными углами в соответствующих пло- скостях. В астрономии небесные координаты реально измеряются именно центральными углами, указывая тем самым взаимное расположение светил на небесной сфере. Ещё одно отличие экваториальных координат от геогра- фических — склонение светила положительно для объектов, находящихся в Северном полушарии, и отрицательно для объектов Южного полушария; тогда как при измерении широты мы указываем полушарие (например, 30 северной широты или 30 южной широты). При решении астрономических задач следует северной широте приписывать знак «+», южной «–». Взаимосвязь географических и небесных экваториальных координат нахо- дит отражение в теореме о высоте полюса мира над горизонтом: высота h Р видимого полюса мира над горизонтом равна широте места наблю- дения ϕ. Следует обратить внимание учащихся на то, что в теореме говорится именно о видимом полюсе мира: наблюдатель, находящийся в Северном полу- шарии Земли, видит Северный полюс мира, а в Южном полушарии — Южный. Из-за ограниченности времени, отводимого на выполнение заданий те- тради-практикума, мы рассматриваем астрономические явления и решаем задания с точки зрения наблюдателя, находящегося в северном полушарии Земли (эта ситуация оговаривается в заданиях). Чтобы найти высоту светила в кульминации, первоначально определя- ем, где будет наблюдаться светило: к северу или к югу от зенита (иными словами: в северной или южной части неба). Это зависит от того, как со- относятся склонение светила δ и широта места наблюдения ϕ. Если δ ϕ, объект кульминирует к югу от зенита, т.е. наблюдается в южной половине неба, его высота в верхней кульминации h в = 90 – ϕ + δ. Если δ ϕ, объект кульминирует к северу от зенита, т.е. виден в се- верной половине неба, его высота h в = 90 + ϕ – δ; Высота светила в нижней кульминации находится по формуле h н = –90 + ϕ + δ. Формулы справедливы для наблюдателя, находящегося в северном по- лушарии. |