Теоретические основы содержания и методики обучения астрономии в системе непрерывного образования

К началу I в. н.э., используя достижения математики, китайские астрономы производили обработку своих наблюдений за небесными телами и вычисляли периоды и пути видимых движений Луны, Солнца, планет, а также координаты звезд.

На основе произведенных астрономических наблюдений были сделаны необходимые вычисления для нового календаря. В этом календаре были даны: теория, на основании которой был составлен календарь, продолжительность года, продолжительность сельскохозяйственных сезонов, сведения о новолуниях и полнолуниях; продолжительность каждого месяца в году; моменты затмений Луны и сведения о пяти планетах. Для выполнения астрономических наблюдений китайские ученые изобретали различные приборы и инструменты: солнечные часы, гномоны, небесные глобусы, эклектические теодолиты, армиллярные сферы; построили обсерватории. Одной из первых обсерваторий в Древнем Китае является Чжоученская обсерватория (современная провинция Хэнань).

Древнекитайские астрономы знали о существовании темных пятен на Солнце в I в. до н.э. Заметим, что в России о существовании темных пятен на Солнце узнали в 1365 и 1371 гг., а в Европе только в XVII в. А первая запись и наблюдения за кометой, сделанные китайскими астрономами, относятся к 611 г. до н.э., когда комета появилась в созвездии Большой Медведицы [24].

В VIII в. н.э. на древнекитайский язык был переведен трактат об индийском календаре. В это же время в китайской астрономической литературе появились сведения об индийской теории затмений.

Широкое знакомство ученых стран ислама с индийской и китайской астрономией началось во второй половине VIII в., когда на арабский язык был переведен с некоторыми сокращениями и изменениями трактат Брахмагупты "Брахма-спхута-сиддханта". Перевод, который был осуществлен багдадскими учеными, работавшими при дворе халифа ал-Мансура (764-775), Ибрахимом ал-Фазори и Якубом ибн Тариком в виде таблиц - зиджа - с необходимыми пояснениями и рекомендациями, получил название "Большой Синдхинд" в отличие от других обработок трактата Брахмагупты.

Большое значение для развития не только арабской, но и более поздней европейской науки имели переводы на арабский язык и комментирование сочинений греческих ученых и философов. Многие из греческих сочинений к этому времени были забыты в Европе. В их числе было и "Великое построение" Птолемея, которое было переведено на арабский язык ал-Хаджаджам ибн Юсуф ал-Матаром и затем в конце IX в. прокомментировано астрономом Сабитом ибн Корра [25].

В Багдаде в 829 г. при халифе ал-Маъмуне сыне Хоруна ар-Рашида была построена астрономическая обсерватория, и, таким образом, было положено начало систематическим наблюдениям арабских астрономов, работавших потом не только в Багдаде, но и в других крупных городах арабского государства. Арабские и среднеазиатские астрономы внесли ряд усовершенствований и уточнений в Птолемееву теорию движения планет, Солнца и Луны [26].

Так выдающийся арабский астроном ал-Баттони (858-929) вывел более точные, чем у Птолемея значение наклонения эклиптики к экватору и величины процессии, составил более точные таблицы движения Солнца и Луны.

Востоковед Дж.Сартон называет всю вторую половину Х в. в истории мировой науки эпохой арабского астронома Абул-Вафо ал-Бузджани (940-998), открывшего так называемые вариации в движении Луны, определившего по Беруни - более точное значение наклона эклиптики к экватору (23^о 35').

Другим видным арабским астрономом был Абул Хасан ибн Юнус (вторая половина Х в.), автор "Хакимитских таблиц", употреблявшихся при астрономических наблюдениях около двух веков, работавший на Каирской обсерватории во время правления фатимедского халифа Хакима.

Выдающийся астроном восточного средневековья Абул-Хусайн Абу-ар-Рахмон ас-Суфи работал в Ширазе, крупном научном центре, при дворе Адуд ад-Давла из династии Буидов. На основе своего труда "Каталог неподвижных звезд", который содержал 1017 неподвижных звезд с описанием 48 созвездий, построил небесный глобус с изображением созвездий [27].

В конце VII - начале VIII вв. вся территория Средней Азии была завоевана арабами, которые захватили и истребили большинство населения, уничтожили научно-культурные учреждения, сожгли книги и рукописи, хранившиеся в библиотеках. Предполагают, что гонению подверглись также ученые-приверженцы издавно господствовавшей в Хорезме религии зороастра - религии огнепоклонников.

Труды арабских астрономов были звеном в том прогрессе астрономии, который впоследствии привел к опровержению геоцентрической системы мира и к созданию гелиоцентрической системы.

На протяжении ряда веков крупнейшим центром среднеазиатской культуры был Хорезм. В IX в. здесь жил и трудился выдающийся ученый Мухаммад ибн Муса ал-Хорезми, один из создателей алгебры. Он был также и видным астрономом своего времени, конструктором астрономических инструментов. На основе своих наблюдений, проведенных в Багдадской обсерватории и всестороннего критического анализа индийских астрономических таблиц, он составил новые "Астрономические таблицы". Предполагают, что Хорезми покинул родину и переселился в Багдад в результате гонений, которым подверглись его единоверцы.

В годы правления ал-Маъмуна возобновилась научная и переводческая деятельность в стране. Особенно развивалась астрономия, математика и география. С целью поощрения и распространения этих наук в Багдаде был построен "Дом мудрости" - "Байт-ул-Хикма" с книгохранилищем, различными подсобными учреждениями, в частности обсерваторией. Во главе библиотеки "Дома мудрости" при Маъмуне стоял ал-Хорезми. Кроме астрономических таблиц Хорезми руководил вычислениями длины дуги меридиана, измерения которой проводились в районе между Тадмором и ар-Раккой [28].

Другим крупнейшим узбекским ученым был Ахмад ибн Мухаммад ал-Фаргани, происходивший из Ферганы. Его труд "Элементы астрономии" являлся своего рода энциклопедией астрономических знаний. Еще при жизни ал-Фаргани снискал себе славу блистательного ученого в арабоязычном мире. А в Европе он стал известен в XII в., когда его главный трактат "Элементы астрономии" был переведен на латынь.

Труды ал-Фаргани постоянно изучаются, его творчеству посвящены целые исследования. Достаточно сказать, что его "Элементы астрономии" только в нашем столетии переиздавались четыре раза в Италии, США, Иране и Германии [29, 281].

Крупнейшим ученым средневековья, внесшим огромный вклад в развитие естественных и гуманитарных наук является Абу Райхан Беруни [30]. Перу этого ученого принадлежит более ста работ, относящихся к самым разнообразным областям астрономии, математики, физики, медицины, географии, истории, минералогии, форманогнозии и др. Он работал в городах Средней Азии, Ирана и Афганистана.

Основными астрономическими трудами Беруни являются "Канон Масъуда" и "Наука звезд". "Канон Масъуда" отличается от обычных зиджей тем, что в нем содержится полное изложение всех теоретических вопросов хронологии, тригонометрии, астрономии и географии с экспериментальными обоснованиями и математическими доказательствами [31]. "Наука звезд" состоит из вопросов и ответов. Кроме астрономической части она содержит две математические, географическую, хронологическую и две астрологические части и часть специально посвященную астролябии [32].

Астрономии посвящены также отдельные главы "Хронологии" и "Индии".

Вопросы о картине мира описаны в трудах Беруни как о геоцентрической. В "Науке звезд" он пишет: "Их восемь, вложенных одна в другую, подобно пленкам луковицы. Самая меньшая из них - ближайшая к центру, по ней движется одна Луна, поднимающаяся в ее толще и опускающаяся в ней. У каждой сферы есть величина толщи по высоте, служащая для нанесения светил и два расстояния - наибольшее и наименьшее. Вторая сфера, над ней сфера Меркурия, третья - Венеры, четвертая - Солнца, пятая - Марса, шестая - Юпитера, седьмая - Сатурна. Эти семь светил - планеты. Над ними сфера светил, называемых неподвижными звездами" [33]. Правда, позднее Беруни считал, что аргументы и доводы, которыми Птолемей обосновывал центральное положение неподвижной Земли во Вселенной, могли бы быть использованы и для обоснования движения Земли вокруг Солнца. Более определенно высказывался он об осевом вращении Земли и о ее движении в пространстве, имея в виду при этом движение ее вокруг Солнца, являющегося центральным телом Вселенной. Позднейшие ученые Средней Азии, оставшиеся еще на позициях геоцентризма, отмечали смелость научной мысли Беруни, который сумел подняться до идей гелиоцентрического устройства мира.

Одним из последователей Беруни был великий ученый энциклопедист Умар Хайям (1048 - 1123). Благодаря своим выдающимся способностям, ученый был призван ко двору сельджукского султана Малик-шаха, где занимался астрономией, математикой и поэзией. В 1076 году для Хайяма и его помощников в Исфахане - столице Хурасана Малик-шахом была построена астрономическая обсерватория - одна из крупнейших в то время. На ней под руководством Хайяма были составлены "Маликшахские атрономические таблицы" ("Зидж Малик-шахи"), от которых сохранились только таблицы более чем ста наиболее ярких звезд. Систематические занятия астрономией привели его к размышлениям о строении Вселенной, а влияние идей Беруни определяли направленность этих размышлений. У.Хайям был сторонником идеи бесконечности Вселенной и движения Земли.

Одним из точных солнечных календарей был создан У.Хайямом и описан в его книге "Навруз-наме" [34]. На основе его календаря была положена уже известная нам третья система високоса, имеющая в качестве подходящей дроби число 8/33. Это значит, что период из 33 солнечных лет имеет 25 простых и 8 високосных. В календаре Хайяма средняя длина года была равна 365 8/33 = 365,24242. Эта величина больше современного значения тропического года (365,24220) всего 0,00022 суток и, следовательно, дает ошибку в одни сутки за 4500 лет. Она намного точнее григорианского (там суточная ошибка накапливается за 3300 лет). Календарь Хайяма составляет основу современного календаря солнечной хиджры, который успешно применяется во многих восточных странах (Иран, Пакистан и др.).

Крупная астрономическая обсерватория приступила к работе в 50-е годы XIII столетия в Мараге. Ее возглавлял видный ученый средневекового Востока Насриддин ат-Туси (1201 - 1274). Она была оборудована инструментами высокого качества, укомплектована штатом астрономов и обеспечена специальной научной библиотекой [35]. Астрономами этой обсерватории под руководством Н.Туси были составлены новые и более точные таблицы движения планет и звездный каталог с названием "Зидж Элхани", посвященный Хулагу хану, при дворе которого Тусий являлся его советником.

Первая книга "Зиджа" была посвящена хронологии различных народов. В ней излагаются основы китайского, уйгурского, еврейского и арабского календарей, т.е. календарей лунного, лунно-солнечного и солнечного летоисчислений и способы перехода от одного вида летоисчисления к другому.

Вторая книга этого труда была посвящена движению Луны, Солнца, планет и нахождения их эклиптических координат. В "Зидже" проводятся каталоги звезд и уточненные географические координаты многих городов и населенных пунктов - результаты многолетнего труда марагинских астрономов [282].

В ХV в. в Самарканде работали выдающиеся астрономы - Козизода Руми, ал-Каши, Али Кушчи и другие под покровительством правителя Самарканда Улугбека (внука известного завоевателя Темура), крупного астронома средневековья.

Обсерватория, построенная Улугбеком в Самарканде была блестящим архитектурным сооружением, а ее гигантский инструмент обеспечил такую точность наблюдений, которая нигде до этого не была достигнута и оставалась непревзойденной до конца XVI в.

Главным инструментом обсерватории был секстант Фахри, изобретенный Абу Махмудом ибн Ахмадом ал Худжанди (Х в.) и впервые установленный им на горе Таборак близ города Рея (Иран), правителем которого был Фахр ад-Давла (инструмент назван его именем) [36]. Но в отличие от секстанта, установленного на горе Таборак, секстант Самаркандской обсерватории имел радиус в два раза больший, т.е. - 40 м. Деление на градусы дуги данного секстанта соответствовало 70,2 см, одна минута - 11,7 мм, а одна секунда - 0,2 мм [37]. Грандиозные размеры секстанта, тщательная его конструкция, давали самаркандским астрономам возможность получать максимально достижимую для того времени точность наблюдений.

Обсерватория Улугбека - один из замечательных памятников материальной культуры мирового значения, несомненно, являлась ярким и убедительным показателем высокой древней культуры народов Средней Азии. По своим грандиозным масштабам и оригинальности конструкции, а также по результатам наблюдений она явилась последним словом астрономической науки всего мусульманского Востока того времени.

Взгляд на гелиоцентрическую систему мира, не был чужд самаркандским астрономам, т.к. "передовая для своего времени астрономическая школа Улугбека была знакома со взглядами своего предшественника ал-Беруни, о равноправии геоцентрической и гелиоцентрической систем мира. Однако, школа Улугбека была лишена возможности открыто высказать, тем более в той или иной форме изложить это учение, ибо оно шло в разрез с учением ислама. Господствовавшее теологическое мировоззрение широких масс было серьезным препятствием на этом пути. Предательское убийство Улугбека является не чем иным, как отражением резкого обострения борьбы того времени между прогрессивными силами и реакционным духовенством, моментом ее кульминации" [38].

1.1.4 Картина мироздания в европейской культуре

Картина Вселенной занимает особое место в европейской культуре ХVI-ХVШ вв. Никто не станет отрицать, что гелиоцентрическая картина мира, связанная с именем Коперника, является не только астрономической, но и общекультурной, став достоянием обыденного сознания [39].

Известно, что еще несколько веков назад и в астрономии, и в сознании рядового европейца господствовали геоцентрические представления, связанные с теориями Аристотеля и Птолемея. Следовательно, существовала переходная эпоха, в которую астрономическая культура в целом внесла свой решающий вклад.

История науки свидетельствует о том, что новые научные идеи далеко не сразу овладевают научным сообществом. Возрожденная Коперником идея гелиоцентризма, также первоначально на протяжении более полувека воспринималась большинством астрономов только как математическая гипотеза, открывающая новые возможности для астрономических расчетов, но не имеющая отношения к реальности.

“Учение Коперника, в котором Земля перестаёт занимать привилегированное положение и становится одной из рядовых планет, движущихся вокруг Солнца не могло не вызывать сомнений в истинности и непоколебимости библейских догм, не в них абсолютизировалась истина, её можно и нужно было искать. Вот в чём состоял удар нового учения, наносящийся теологии в её самое чувствительное место. Его последствиями были революционные изменения в образе мышления, осознание необходимости нового подхода к изучению закономерностей окружающего мира, без чего не был бы немыслим тот бурный процесс развития научного естествознания” [40].

Согласно господствовавшим в средневековье идеологическим воззрениям каждый человек в его "естественном" состоянии был достоин уважения как "венец творения”, он - центр мироздания, и все вещи в мире созданы для него: Солнце - чтобы давать свет и тепло; звезды и Луна - чтобы светить ночью; вода - чтобы он утолял жажду и т.д.

А мироощущение человека Нового времени убедило его отказаться от этих утешительных иллюзий. Оно дало понять, что все высокие и гордые представления человека о себе и своем центральном месте в мироздании есть заблуждение. Человек должен был осознать, что в действительности он ничто, что в его естественном состоянии он не может претендовать на самоуважение, обрести достоинство, лишь разрушив привычную "ветхую" жизнь.

У человека конца XVII начала XVШ вв. складывается убеждение, что подлинный порядок, подлинные Истина и Благо скрыты от чувственного взора, и, очевидно, доступны лишь для Разума, упорядочившего хаос чувственных мыслей.

Уникальность культуры начала Нового времени состояла в том, что она сплотила воедино мировоззренческие ориентации, которые в античности и средневековье резко враждебно относились друг к другу. Общим основанием для соединения прежде несоединимого выступало то, что мы выше называли "духовным гелиоцентризмом".

Учение Коперника послужило могучим толчком к освобождению сознания людей от церковно-религиозных представлений о мироздании. У него появились последователи, немало сделавшие для распространения этого учения и его дальнейшего развития.

"Коперниканская революция" не может быть отнесена к разряду обычных научных революций. Она являет собой ярчайший пример общенаучной революции, а не просто рядовой революции в астрономии. "Коперниканская революция" как явление мировоззренческого плана, как событие культуры можно осмыслить как "встречу" теоретической концепции Коперника со сформировавшимся общественным запросом, как "встречу" научной идеи с новым типом сознания, с новыми духовными ценностями, рожденными культурой Нового времени. Без этого "коперниканская революция" как явление культуры не могла бы состояться...[41].

Одним из замечательных ученых средневековья был итальянский мыслитель Джордано Бруно. Во многих своих высказываниях о бесконечности мироздания, множественности обитаемых миров, единстве законов природы Бруно поднимался до подлинного материализма.

Неоценимый вклад в развитие естествознания и освобождения его от средневековой схоластики внес Галилео Галилей. Он одним из первых стал систематически вводить в науку эксперимент, а также математические и геометрические моделирования явлений природы.

Другим последователем Коперника был И.Кеплер. Изучая движение планет вокруг Солнца, он искал силу, которая "подталкивает" эти небесные тела и не дает им остановиться. После открытия принципа инерции стало ясно, что искать надо силу, которая превращает равномерное прямолинейное движение планет в криволинейное. Закон действия этой силы - силы тяготения был открыт Исааком Ньютоном.

Дальнейшее развитие науки астрономии, многообразные практические приложения ее знаний привели к тому, что научные представления приобретали все больший авторитет среди самых широких кругов людей. В связи с новыми научными данными теологические представления о мире выглядели все менее обоснованными и все более наивными.

1.2 Астрономия как наука в системе современного естествознания

Согласно энциклопедическим справочникам, астрономия, наряду с математикой и физикой, принадлежит к фундаментальным физико-математическим дисциплинам и входит в число естественных наук вместе с науками о Земле, химическими и биологическими науками. По ряду проблем астрономия на протяжении тысячелетий пересекалась с геодезией и картографией. Значимые связи науки астрономии сегодня прослеживаются с такими областями естествознания, как химия (по проблеме происхождения химических элементов) и биология (в связи с возникновением жизни на Земле и с проблемой жизни вне Земли).

Астрономическая оптика составляет один из важных разделов прикладной оптики. Существуют тесные связи астрономии с рядом других технических наук. Все вместе взятое позволяет утверждать, что прогресс астрономии есть важная составная часть развития мировой науки.

Начиная со второй половины ХХ века, астрономия, как и многие другие естественнонаучные дисциплины, попала под влияние физики. Причем, продуктивность этого влияния ни у кого не вызывает сомнений. Вместе с тем именно на примере сближения астрономии с физикой возникла методологическая проблема дисциплинарной структуры науки, т.е. осталась ли астрономия отдельной наукой или вписалась одним из интерьеров в безмерно разросшееся здание современной физики?

Не было случая, чтобы астроном-профессионал когда-либо подверг сомнению статус астрономии как самобытной и самостоятельной научной дисциплины. Так, в предисловии к своему сборнику “Проблемы современной астрофизики” И.С. Шкловский отмечает: “Среди большинства физиков распространено заблуждение, что фундаментальные законы науки физики в будущем будут открываться либо в лабораториях экспериментаторов, либо под пером теоретиков. Это раньше - астрономические наблюдения вдохновляли на открытие фундаментальных законов механики, теперь же времена другие... Такая точка зрения нам представляется глубоко ошибочной...” [42]

В пользу своих высказываний И.С. Шкловский указывает, что мысль об управляемой термоядерной реакции возникла как следствие решения давнишней проблемы астрономии об источниках энергии Солнца и звезд. А анализ возмущений магнитного поля Земли в связи с появлением активных областей на Солнце приводит к представлению о распространении в плазме - межпланетной среде некоторой ударной волны. Исследование этого явления привело к разработке концепции “бесстолкновительной плазмы”, оказавшейся весьма плодотворной при решении ряда проблем управляемого термоядерного синтеза.

Заблуждение отдельных физиков, считающих астрономию частью физики, не раз получило отпор с общефилософских позиций. Говоря о специфике астрономии как науке, Г.И. Наан и В.В Казютинский пишут, что она “... проявляется прежде всего в своеобразии условий познания, т.е. тех опосредующих звеньев взаимосвязи между объектом и субъектом, которые не могут быть полностью отнесены ни к понятию объекта, ни к понятию субъекта ... Естественно, что в экспериментальных областях исследования, в области наименьших (квантовая теория, теория элементарных частиц) и наибольших достигнутых масштабов (космология) роль условий познания должна выступать наиболее отчетливо...” [43]

Многие аргументы против самобытности астрономии с тем же успехом адресуются современной химии, которую по объекту исследования тоже можно посчитать разделом физики, отличающимся лишь своими отдельными методами. Такого рода вопросы являются наглядным свидетельством того, что, определяя статус астрономии, нельзя упускать из виду доныне актуальную методологическую проблему классификации наук.

Известней философ И.С. Алексеев в своей статье “О специфике астрономии как науки” пишет: “Астрономию считают самостоятельной наукой не только астрономы, но и специалисты по классификации наук…” [44]. Поэтому вместо категоричного ответа на конкретные вопросы о соотношении астрономии и физики в качестве итога этой статьи предлагается ряд наиболее общих методологических проблем, от разрешения которых зависит, в конечном счете, этот ответ: Какова относительная роль исторических, социологических и логико-методологических соображений в деле придания какой-либо науке самостоятельного статуса? Какое значение в определении самостоятельности науки играют особенности ее методов? Какую роль в определении самостоятельности науки играют особенности ее эмпирических объектов и характер теоретических концепций?

Ученый отметил, что самостоятельность науки определяется, прежде всего, факторами социально-культурного характера. Социальный статус научной дисциплины детерминируется крупнейшими научными результатами, достигнутыми в ходе ее предшествующего развития, ее сложившейся организационно-институтиальной структурой, включая структуру образования, степенью важности прогнозируемых результатов в контексте запросов современного общества и активностью работающих в данной области ученых.

А согласно А.П. Огурцову, научной дисциплиной является “определенная форма систематизации научного знания, связанная с институциализацией знания, с осознанием общих норм и идеалов научного исследования, с формированием научного сообщества, специфического типа научной литературы (обзоров и учебников) с определенными формами коммуникации между учеными, с созданием функционально автономных организаций, ответственных за образование и подготовку кадров” [45].

Переходя от общих методологических предпосылок к конкретному анализу статуса современной астрономии, мы должны констатировать тот факт, что при поверхностном взгляде, по сравнению с концом XIX века, на фоне общего подъема значения науки как непосредственной производительной силы, престиж астрономии как бы снизился.

Более чем скромное место современной астрономии в кругу других естественнонаучных дисциплин подчеркивается данными по системе образования. Астрономия изучается далеко не во всех университетах, причем, даже там, где существует специальность “Астрономия” набор студентов составляет всего одну группу против нескольких десятков групп физических, механико-математических, химических и других естественнонаучных факультетов. Несмотря на это, реальный объем астрономических исследований с каждым годом растет. О значении этих исследований лауреат нобелевской премии, физик-теоретик В.Л. Гинзбург пишет: “За двадцать-двадцать пять последних лет в астрономии сделано несколько открытий первостепенного значения (квазары, реликтовое тепловое излучения, рентгеновские “звезды”, космические мазеры на линиях молекул ОН, Н₂О, пульсары, рентгеновские и гамма всплески), не говоря уже о многих крупных достижениях несколько меньшего масштаба. Если к этим достижениям астрономии добавить часть достижений в области космических исследований (изучение Луны, планет и Солнца), то победное шествие астрономии в наши дни станет еще более впечатляющим. Можно констатировать, что астрономия после второй мировой войны вступила в период особенно блистательного развития...” [46].

Не возникает сомнений и в исключительной общечеловеческой значимости текущих астрономических проблем. Прогнозируемые астрономические результаты в свете запросов современного человеческого общества актуальны и стоят на уровне высших приоритетов мировой науки. Помимо чисто прикладных следствий, астрономические данные, как и прежде, остаются стержнем для формирования научной картины мира.

“Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими. ...Именно она являет нам, как ничтожен человек телом и как он велик духом, ибо ум его в состоянии объять сияющие бездны, где его тело является лишь темной точкой, в состоянии наслаждаться их безмолвной гармонией. Так приходим мы к сознанию своей мощи”, - писал А. Пуанкаре [47].

Не подлежит никакому сомнению и автономность организационно-институтиальной структуры астрономии, включая образование.

Центрами астрономических исследований служат самостоятельные институты, обсерватории и научные лаборатории. Подготовка кадров по астрономическим специальностям ведется на астрономических отделениях ведущих университетов, которые зачастую располагают даже не одной, а несколькими кафедрами астрономического профиля.

Среди важных показателей социального статуса научной дисциплины, помимо активности работающих в этом области ученых, уровня прогнозируемых на будущее результатов, сложившейся организационно-институтиальной структуры, включая образование, мы отмечаем также крупнейшие научные результаты, достигнутые в ходе ее исторического развития. В этом отношении положение астрономии в кругу других естественнонаучных дисциплин можно считать уникальным.

Положение астрономии как самостоятельной научной дисциплины не вызывало никакого сомнения уже в средневековых учебных заведениях (медресе, университетах). Уже тогда астрономию отделяли от астрологии.

Современные ученые редко отдают себе отчет в том, что именно в области астрономии родились научные измерения (определение календарных дат по фазам Луны) и были сооружены на Востоке первые научные приборы (гномон, квадранты, астролябии и часы). Нужно признать как факт, что современная физика имела свой пролог и эпилог в астрономии.

Результаты глубоких научных исследований зачастую недоступны широкой публике. А проблемы астрономии в известной мере близки каждому человеку, которому небезразличен мир, в котором он живет. В результате, астрономия больше других точных наук принимает участие в создании мировоззрения. В общественном сознании она оказывается более гуманистичной, стоящей как бы на стыке естественнонаучного и гуманитарного знания.

Подводя итоги, отметим, что мы рассмотрели применительно к астрономии основные факторы, детерминирующие социальный статус научной дисциплины. По всем показателям астрономия оказывается на высоте положения, и никаких оснований сомневаться в самобытности астрономии как фундаментальной естественнонаучной дисциплины, казалось бы, не возникает. Она располагает разветвленной автономной структурой научно-исследовательских учреждений и институцирована в структуре высшего образования.

Задолго до рождения физики астрономия оставила свою печать на многовековых пластах культуры всех народов и всех исторических эпох. “Астрономические знания, - пишет астроном А.А. Гурштейн, - были символом научного прогресса. Придется согласиться с тем, что и сегодня страна, в которой нет астрономических учреждений, не может считаться культурной и развитой страной. Исторжение астрономии из круга самостоятельных естественнонаучных дисциплин, низведение ее до роли служанки физики принесет ущерб не только астрономии, но и тому типу культуры, в котором это событие могло бы произойти” [48].

Среди фундаментальных наук астрономия всегда занимала, и продолжает занимать особое место. Астрономические исследования помогают связать микро и макромиры, что очень важно для многих наук и составляет основу мировоззрения человека, определяя его место во Вселенной (см. Таблицу 1.1).

Стремление к изучению слабосветящихся небесных объектов во всех диапазонах электромагнитного излучения, равно как и предельно высокие точности некоторых астрономических результатов, постоянно стимулируют развитие многих областей техники. Астрономия - это фундамент для развития космических исследований. Вместе с тем, без космических исследований невозможны многие виды астрономических наблюдений.

Интерес к астрономии, поддерживаемый и учеными профессионалами, работниками учреждений культуры (планетариев) и педагогами привлекает молодежь к науке, причем не только к фундаментальным областям знания, но и к философии и другим наукам гуманитарного и технического профиля. Многие видные ученые начинали свой путь в науку именно с астрономии.

Таблица 1.1

Вселенная и человек

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Всё это позволяет утверждать, что астрономия - не только наука, но и пласт культуры.

1.3 Современная астрономия и её влияние на развитие других наук

За последние десятилетия астрономия достигла огромных успехов. Сегодня она принадлежит к числу наиболее быстро развивающихся областей естествознания. Появляются все более веские основания утверждать, что в современной астрономии началась новая грандиозная революция. По своим масштабам и последствиям она не уступает первой революции в науке о Вселенной, связанной с великими именами Коперника, Кеплера, Галилея, Ньютона. Как известно, "коперниканская революция" в астрономии сопровождалась постановкой коренных философских проблем, без решения которых победа новых взглядов на Вселенную была бы заведомо невозможной. И современная астрономия поставила ряд фундаментальных философских проблем.

В прошлом наблюдения объектов Вселенной велись с помощью оптических телескопов небольших и средних размеров; теоретической основой для истолкования наблюдений была классическая физика.

Особенно важные события в астрономии, которые коренным образом преобразовали древнюю науку о небе, произошли после окончания второй мировой войны.

На передний план современного естествознания астрономия выдвинулась, прежде всего, благодаря блестящему каскаду новых открытий в астрофизике и космодинамике. Никогда роль астрономии не была так велика, как в переживаемый нами период научно-технической революции. Астрономия, опирающаяся на мощь современной математики и вычислительной техники, стала не только теоретической, но и инженерной основой космонавтики. Выводы о картине мира и происходящих в ней процессах имеют важное философское и мировоззренческое значение.

Всевозрастающая взаимосвязь физики и астрономии не дает оснований "включать" астрономию в физику, ибо эта взаимосвязь, в равной мере обогащает каждую из названных наук. Говоря об этом, академик В.Л. Гинзбург писал: “Вообще, не может быть и речи об умалении роли, значения и интереса астрономии для развития физики" [49].

На протяжении тысячелетий единственным предметом исследований астрономов были световые лучи, приходящие к нам от космических объектов. Количественный анализ этих лучей привел к развитию астрофотометрии - важной области практической астрофизики, тогда как их качественный анализ - к астроспектроскопии, основам астрофизики. Однако, световые волны, как известно, это лишь очень малая часть огромного диапазона электромагнитных волн, которые излучаются различными небесными телами. Поэтому, очевидно, что астрономы ограничивая себя узкой спектральной областью видимых лучей, получали только ограниченную информацию о космических объектах.

Бурное развитие радиофизики во время второй мировой войны привело к коренному усовершенствованию приемников и антенн, так что оказалось возможным принимать и измерять весьма слабые радиоизлучения удаленных космических объектов. Так возникла радиоастрономия, которая сейчас, спустя полвека после своего возникновения, радикально изменила астрономию, обогатив ее рядом открытий первостепенной важности.

Благодаря внедрению радиоастрономии в астрономии стали работать люди, никогда раньше астрономией не занимавшиеся. Это, прежде всего, инженеры, специалисты в области радиофизики, радиоэлектроники, кибернетики и новое поколение астрономов рассматривают радиоастрономию как полноправную ветвь своей науки.

Другой революцией, происходящей в астрономии в последнее время, является ее выход в космос. Это опять же было связано с бурным развитием технологии, в данном случае ракетной. Возникла ракетная астрономия, не столь радикально отличающаяся от классической астрономии, как радиоастрономия. Установив научные приборы (счетчики фотонов, телескопы и др.) на космические платформы, астрономы пробили мощную броню земной атмосферы, полностью поглощающей коротковолновое электромагнитное излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское). Благодаря чему оказалось возможным, прежде всего, исследовать ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца, звезд и туманностей, что сильно расширило объем нашей информации о природе объектов Вселенной, где протекают мощные, энергетические процессы.

Таким образом, наше время характеризуется бурным вторжением в астрономию новых методов исследований, определяемых уровнем технологического развития общества, и связанным с этим грандиозным удорожанием астрономических исследований, возросшей необходимостью сотрудничества между астрономами разных стран.

Много заимствуя из арсенала экспериментальной и теоретической физики, в своем развитии астрономия не оставалась в долгу. Можно привести много примеров в пользу такого утверждения. Начнем с общеизвестной идеи создания на Земле управляемых термоядерных реакторов. Это пока еще нерешенная проблема коренным образом изменит всю будущую технологию человеческого общества. Сама мысль о возможности осуществления такой управляемой реакции синтеза возникла на основе решения давнишней проблемы астрономии об источниках энергии Солнца и звезд. Более того, астрономия указала те конкретные методы, с помощью которых оказывается возможным удерживать сверхгорячую плазму в ограниченном объеме.

Можно также привести более наглядный пример влияний астрономии на технологию. Известно, что в современной технологии весьма перспективными считаются магнитогидродинамические генераторы. Однако сама разработка этих генераторов оказалась возможной только на базе такой новой области астрофизики, какой является космическая магнитная гидродинамика, созданная более 30 лет тому назад выдающимся шведским ученым Альвеном. Магнитная гидродинамика нашла самое широкое применение в физике Солнца, межзвездной среды и космических лучей. А сегодня мы являемся свидетелями проникновения ее и в технологию.

С.И. Шкловский пишет: “Чудом технологии второй половины XX века справедливо считают квантовые генераторы и усилители электромагнитных волн - мазеры и лазеры. Физические законы, на основе которых работают эти устройства, были сформулированы Эйнштейном свыше полувека тому назад. Однако удивительно то, что природа реализовала в естественных условиях космические мазеры неслыханной на Земле мощности. Несколько лет назад на волне радиолинии молекулы гидроксила (18 см) были обнаружены источники излучения очень малых угловых размеров и огромной яркости [50]. Причиной такой огромной яркости может быть только мазерное усиление отдельных радиолиний молекул гидроксила, находящихся в особых условиях. Детальное исследование принципов работы космических мазеров, несомненно, будет весьма полезным при разработке земных квантовых усилителей излучения.

Особенно плодотворными оказались представления плазменной физики для астрономии, т.к. приблизительно 99,7% вещества в нашей Галактике находится в плазменном состоянии. Известно также, что в последние десятилетия центр тяжести астрономических исследований сместился в сторону изучения нестационарных процессов. И оказалось, что, в отличие от статических процессов, их можно понять, только если исходить из представлений плазменной физики. В свою очередь, плазменная физика получила в распоряжение грандиозную природную лабораторию, о которой в земных условиях, не приходилось даже мечтать. Напомним, что с первой половины XX в, астрофизика оказала огромное влияние на развитие оптики и спектроскопии. В частности, в космических условиях были обнаружены "запрещенные" спектральные линии, регистрация которых в лабораторных условиях просто немыслима.

Не теряет астрономия передовых позиций и в настоящее время. Хорошо известно, что исследование источников звездной энергии, обладающих высокой мощностью, стимулировало развитие ядерной физики и поиски путей промышленного использования термоядерной энергии. А освоение всего диапазона электромагнитных волн привело астрономию к новым открытиям фундаментальной важности, многие из которых еще требуют своего объяснения и ставят вопросы не только перед астрономией, но и перед физикой.

Происхождение химических элементов и их эволюция во Веселенной, природа активности ядер галактик, квазаров, нейтронных звёзд и чёрных дыр, а также проблемы космологии, призванные, исходя из общей теории относительности, описать эволюцию Вселенной как единого материального образования - все это вывело современную науку на тот рубеж, где сильнейшим образом перекликаются проблемы квантовой механики, теории гравитации и теории элементарных частиц. Именно здесь и следует ожидать открытий, способных раскрывать важнейшие свойства пространства, времени и энергии.

Изучение методологических основ астрономии как науки в системе естествознания показало, что астрономические знания ещё в древние времена занимали особое место в культурной жизни общества и являются основой одной из древнейших наук.

ВЫВОДЫ 1 ГЛАВЫ

На основании приведенных фактов и умозаключений можно сделать следующие выводы:

1. Значение астрономических знаний для общественной практики во все времена было очень велико, главное значение астрономии в системе культуры состояло в том, что она определяла основы мировоззрения разных эпох и народов.

2. В результате многолетних астрономических наблюдений в древней Месопотамии, Вавилоне был замечен целый ряд закономерностей, которые легли в основу развития самой древней из наук (продолжительность лунного месяца, продолжительность года, результаты, которые использовались для составления календаря, либо предсказания сроков проведения сельскохозяйственных работ).

3. Развитие астрономии в Греции привело к важным космологическим идеям и представлениям, которые ещё в средние века вошли в золотой фонд современной науки о мироздании (представления о шарообразности Земли, о строении Солнечной системе, о движениях Луны и планет и др.)

4. “Коперниканская революция” в космологии имела огромное мировоззренческое значение в развитии культурной жизни общества (в результате борьбы между идеями геоцентризма и гелиоцентризма, в крахе теологических воззрений).

5. Астрономия одной из первых среди естественных наук получила статус самостоятельной дисциплины. По исторической роли, а также исходя из социологических и методологических соображений, по особенностям применяемых методов и характеру теоретических концепций и сложившейся организационно-институциальной структурой, включая структуру образования, астрономия оказывается на высоте положения, и никаких оснований сомневаться в самобытности астрономии как фундаментальной естественнонаучной дисциплины не должно быть.

ГЛАВА 2. ДИДАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ, КАК УЧЕБНОГО ПРЕДМЕТА В СИСТЕМЕ СРЕДНЕГО ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

2.1 Астрономия как учебный предмет в системе среднего
общего и специального образования

На основе характеристики данной астрономии как науке в предыдущей главе, мы можем перейти к анализу астрономии как учебного предмета.

История преподавания астрономии в бывшей советской школе - это история борьбы за право астрономии быть самостоятельным школьным предметом, борьбы астрономической общественности и тех, кому выпало решать чему учить и как нужно преподавать астрономию в общеобразовательных школах, лицеях и колледжах. Эта борьба парадоксальна по своей сущности в наше время, ибо ещё со школьной скамьи мы знаем, какую огромную роль играла астрономия в становлении древней культуры. Это особенно было заметно при развитии культуры Востока в средневековье, когда там процветала наука. Прежде всего на Востоке в то время развивалась математика, астрономия и философия, что заметно повлияло на Европейское возрождение.

Обучение астрономии в образовательных учреждениях складывалось постепенно, в течение длительного времени. Только к концу 60-х годов прошлого столетия в результате долгих и бурных дискуссий удалось отстоять фундаментальную методологическую идею: школьный курс астрономии не должен быть уменьшенным общим курсом университетов и пединститутов, его основу должна составлять система знаний о природе небесных тел и их систем ,строении и эволюции Вселенной. Таким образом, суть идеи заключалась в том, чтобы сделать курс школьной астрономии общеобразовательным и преимущественно мировоззренческим, излагать материал не поверхностно, а с опорой на знания учащихся по математике, физике, химии и др.

Школьной курс астрономии должен рассматриваться в тесной связи и взаимодействии с другими учебными предметами. Его место на вершине пирамиды школьных знаний, как курса завершающего, не только физико-математическое образование учащихся, но и их философское и экологическое образование, нравственное и эстетическое воспитание. Особо отметим, что разрабатываемая концепция астрономического образования в общеобразовательной школе предусматривает, во-первых, постепенное формирование основных понятий астрономии и космонавтики на протяжении всех лет учёбы детей в школе. Во-вторых, само обучение астрономии должно осуществляться на основе достижений психологии и педагогики.

Общеизвестно, что учебный предмет с точки зрения его функции является одним из главных средств реализации содержания образования, соединяющих в неразрывном целом содержание, подлежащее усвоению, со средствами его усвоения учащимися, их развития и воспитания [51].

Еще в древнем прошлом астрономию обязательно включали и в число “семи свободных искусств” (наряду с геометрией, грамматикой, арифметикой, музыкой и др.), и в знаменитый “квадривиум” (наряду с арифметикой, геометрией и музыкой). Еще во II веке римский философ Марк Аврелий говорил: “Кто не знает, что такое мир, в котором он живет, тот не знает, где он...”. Астрономия как учебный предмет включалась в учебные планы во многих медресе средневекового Востока. Только в первой половине XV века, будучи просвещенным монархом и выдающимся деятелем науки, Улугбек организовал в своем эмирате три высшие школы: в Бухаре, Самарканде и Гиждуване.

Напомним также, что в России астрономия входила в учебный план славяно-греко-латинской академии, в которой учился и Ломоносов, а также ее преподавали в знаменитой школе математических и навигационных наук. В русских реальных училищах и гимназиях второй половины XIX века излагались основы космографии. А в первые послереволюционные годы в школах бывшего СССР существовал курс “Астрономии и методологии”. Последние полвека предмет “Астрономия” входит в учебный план общеобразовательной школы, а с появлением средних ПТУ - и в планы этих учебных заведений.

В педагогической науке для того, чтобы глубже понять общие закономерности и особенности в организации процесса обучения учебным предметам, обычно объединяют предметы по их ведущей цели. Каждый учебный предмет имеет несколько целей. В частности перед учебным предметом “Астрономия” стоят следующие цели:

дать систему научных знаний и определенных умений на основе и в единстве с усвоенными знаниями;

сформировать научное мировоззрение, научное и творческое мышление школьников;

воспитать ценностное отношение к науке и т.д.

Но среди разных целей учебного предмета есть ведущая, благодаря которой он введен в учебный план.

Л.Я. Зорина делит учебные предметы по их ведущему компоненту на три типа [52]:

1. Учебные предметы с ведущим компонентом “научные знания” или основы наук;

2. Учебные предметы с ведущим компонентом “способы деятельности” (иностранный язык, черчение, физкультура и др.);

3. Учебные предметы с ведущим компонентом “художественное образование и эстетическое воспитание” (изобразительное искусство, музыка).

Для астрономии ведущим компонентом является компонент научные знания, т.к. только на их основе, и с их помощью возможна реализация всех других ее задач. Поэтому астрономия (как и физика, химия и биология) входит в первый тип учебных предметов в этой дидактической модели.

В плане дальнейшего развития школы должны быть научно обоснованы место и роль каждого учебного предмета. Школьная астрономия, которая знакомит учащихся с картиной строения и эволюции Веселенной и вооружает их знаниями, необходимыми для научного объяснения различных небесных явлений, представляет собой, прежде всего, общеобразовательный мировоззренческий предмет, находящийся на стыке естественнонаучных и гуманитарных дисциплин [53].

Дидактическая модель учебного предмета состоит из двух блоков: основной, включающий то содержание, ради которого учебный предмет введен в учебный план, и процессуальный, обеспечивающий усвоение знаний, формирование умений, развитие и воспитание школьников.

Процессуальный блок дидактической модели учебного предмета включает комплекс вспомогательных знаний (межнаучные, логические, методологические, межпредметные, историко-научные, оценочные и др.), способы деятельности, формы организации процесса обучения (лабораторные работы, практикумы).

Будучи одним из средств, помогающих усвоению основного предметного материала, вспомогательные знания (название, естественно, довольно условно) в то же время представляют большую ценность для развития и воспитания учащихся. К ним относится логические, методологические, историко-научные, межпредметные и оценочные знания.

Кратко охарактеризуем составляющие вспомогательного комплекса. Логические знания есть совокупность знаний из формальной логики (определение понятия, закон достаточного основания и т. д.), которые необходимы для полноценного усвоения научных знаний и развития логического мышления учащихся. Методологические знания - это совокупность знаний из методологии науки (знания теорий, идеализации и др.), необходимых для сознательного системного усвоения основ наук, формирования научного мировоззрения и научного мышления школьников. Историко-научные знания показывают эволюцию идей, теорий, представлений, понятий, пути конкретных открытий, дают представление о нравственности и ответственности ученого и тем самым они выполняют важную развивающую и воспитывающую функцию. Межпредметные знания - знания из других учебных предметов, привлекаемые для обеспечения доступности и прочности ведущего компонента данного учебного предмета. И, наконец, оценочные знания, будучи введенными в контекст обучения, служат для воспитания эмоционально-мотивационной сферы школьников, являясь и средством усвоения знаний, и личностно значимым результатом усвоения. В учебных предметах подобных астрономии, т.е. с ведущим компонентом “научные знания”, предъявление нового содержания происходит преимущественно на основе изложения, сопровождаемого наглядностью, демонстрациями, экранными пособиями, компьютерными технологиями. От типа учебного предмета зависят и особенности отражения в нем основ науки. Этот важный вопрос является предметом следующей главы и, естественно, будет рассмотрен в отдельном параграфе.

2.2 Концепция астрономического образования

2.2.1 Структура и содержание концепции

Социально-экономический прогресс, революционные преобразования во всех средах жизни нашего общества требуют глубоких изменений в учебно-воспитательном процессе общеобразовательной школы. Перед современной школой поставлена задача подготовки молодого поколения к активному участию в революционном обновлении общества, к жизни в условиях демократизации, повышения роли человеческого фактора.

К сожалению, в течение последних десятилетий наблюдается постепенное снижение интереса школьников к естественным предметам, в частности к физике и астрономии. Такое явление в условиях научно-технической революции и расширяющегося процесса информатизации общества кажется парадоксальным. При этом одни ссылаются на то, что эти предметы не понадобятся им в будущем. Другие считают, что на уроках этих предметов изучаются вопросы, уже известные им из книг, журналов и телевизионных передач. Большинство, конечно, жалуются на сложность предмета - они не видят особого смысла заставлять себя учить формулировки и ломать голову над задачами. И это говорит о кризисном состоянии преподавания естественных предметов в школе.

Упоминая о кризисном состоянии астрономического образования, следует отметить, что источники такого кризиса связаны с общими кризисами, переживаемыми средней школой. Они выражаются, прежде всего, в их оторванности от проблем, волнующих общество, в безразличии к личностям учащихся, схоластичности преподавания, разобщенности учебных предметов.