В 1895 году в РАО началось обсуждении вопроса о реформе обучения астрономии и была организована комиссия по пересмотру программы. Эта комиссия под председательством А.Д. Путяты разработала проект программы по содержанию и распределению учебного материала. Методическая часть проекта представляла собой вполне определенно выраженный поворот от «меловой» космографии к живой, основанной на наблюдениях [176, 177].

В 1914 году в Петербурге состоялся первый Всероссийский съезд преподавателей физики, химии и космографии. С докладами на съезде выступили Г.А. Тихов, А.А. Чикин, Ф.Н. Красиков и Н.Н. Соковкин. Они обратили внимание на необходимость совершенствования преподавания космографии в школах [178]. На втором Всероссийском совещании преподавателей физики, химии и космографии, которое состоялось в 1917 году в Москве, выступили с докладами видные методисты Н.Ф. Платонов, К.Л. Баев, М.Е. Набоков и др. Они представляли проекты улучшения преподавания астрономии в школах различных типов (мужские и женские гимназии, реальные училища, кадетские корпуса). В одном из пунктов определенно указывалось на необходимость во всех типах школ того времени вести преподавании астрономии на одинаковом уровне [179].

Велением времени в 1932 г. астрономия была выделена в особый учебный предмет. В объяснительной записке к программе по астрономии разъяснилось ее мировоззренческое значение. Сама программа включала в себя систематичность, последовательность и заканчивалась отделом «Космогонические гипотезы», в ней содержался и список необходимых наблюдений. Эта программа была основой для первого стабильного учебника астрономии М.Е. Набокова и Б.А. Воронцова-Вельяминова, вышедшего 1935 году [180,181]. С тех пор программа и учебник астрономии, в связи с развитием науки, появлением всё новых и новых методов исследования несколько раз претерпели изменения.

В программах школ по астрономии бывшего СССР и объяснительных записках к ним усилилась систематичность и последовательность изложения материала, связь теории с практикой. Содержание предмета все больше приближалась к подлинному, живому знакомству с небом [56, 182]. Во вновь разрабатываемых ныне программах для средних и среднеспециальных учебных заведений Республики Узбекистан, в отличие от предыдущих, делается акцент на усиление мировоззренческого значения астрономии, освещение наследия отечественных астрономов средневековья и роли современных исследователей-астрономов Узбекистана [183, 184 ].

На базе закона «Об образовании», общее среднее образование в Республике, предполагает два этапа:

- начальное образование (I-IV классы);

- общее образование (V-IX классы).

В начальной общеобразовательной школе формирование основных понятий астрономии и космонавтики осуществляется на базе интегрированных учебных предметов «Окружающий нас мир» и «Природоведение», а в старших классах на базе учебных предметов естественного цикла (физики, химии, биологии, географии и др.). Формирование астрономических понятий и представлений, по отдельным астрономическим явлениям, завершается в курсе физики девятого класса десяти- пятьнадцати часовым разделом «Элементы физики космоса» [183].

Для академических лицеев гуманитарного профиля и профессиональных колледжей преподавание астрономии осуществляется на основе базовой 40-часовой учебной программы, а для академических лицеев физико-математического профиля - на основе 80-часовой программы, где астрофизическое содержание курса углублено современными астрофизическими методами исследований и достижениями последних лет.

Данные учебные программы, разработанные диссертантом, успешно прошли испытание в 1999-2000 и 2000-2001 учебных годах и утверждены (за исключением Программы астрономии для академических лицеев физико-математического профиля - она на стадии испытания) Центром при Министерстве ВССО Республики для массового пользования соответствующими учебными заведениями. Научно-методическим Советом Центра среднего специального и профессионального образования Министерства В и ССО республики в качестве типовых государственных программ по астрономии для академлицеев и профколледжей.

Состояние преподавания астрономии в школах республики, до приобретения независимости, было тесно связано с условиями обучения в школах бывшего СССР. В этой связи, приступая к анализу состояния преподавания астрономии в средних школах Узбекистана, мы выносим сопоставление наших результатов с результатами аналогичных исследований.

В ряде исследований [185, 186, 187, 188] показано несоответствие состояния преподавания астрономии современным требованиям и низкий уровень знаний учащихся по астрономии различных городов бывшего СССР.

Наиболее полны сведения о состоянии знаний выпускников средней школы даны в работе Т.Н. Шульгиной «О состоянии преподавания астрономии в школе» [186]. Ею проводились проверки знаний по астрономии 106 студентов первого курса физико-математических факультетов двух педагогических институтов: Московского и Новосибирского. Им задавались вопросы по различным разделам школьного курса, касающиеся сферической и практической астрономии, времен года, фаз Луны, спектрального анализа, годичного параллакса и строения галактики. Несмотря на высокие оценки по физике и астрономии (как правило, “4” и “5”) на заданные три вопросы вполне удовлетворительных ответов не дал ни один человек, двадцать пять человек даже не пытались ответить на предложенные им вопросы. На относительно простой вопрос о способах ориентировки по небесным светилам ответы, как правило, были даны в самой общей формы: «По Солнцу и звездам», «По Полярной звезде», «Днем по Солнцу, а ночью по Полярной звезде», «Утром Солнце на востоке, вечером на западе», «По Луне и по Полярной звезде, но как не помню». Выяснилось, что во многих школах астрономия изучалась не весь учебный год, а двух сельских школах вообще не преподавалась. Только 9 человек смогли ответить на вопросы: «В каких астрономических наблюдениях Вы участвовали?»

Эти и другие данные, приведенные в упомянутых выше статьях, позволили автору сделать вывод о том, что к числу важных причин, которые обусловили столь низкий уровень знаний учащихся относится недостаточный «запас» наблюдательного астрономического материала у учащихся.

В последующие годы состояние преподавания астрономии в школах ряда областей бывшей РСФСР изучалось Ю.Н. Клевенским и В.М. Ступниковым

В результате исследований Ю.Н.Клевенским были сделаны следующие выводы: «Преподавание астрономии во многих школах в настоящее время поставлено неудовлетворительно. Нередко уроки астрономии ведут мало квалифицированные учителя; не полностью используется время, отведенное учебным планом на изучение этой дисциплины; в большинстве школ не проводятся положенные по программе наблюдения; мало используются имеющиеся в школах наглядные пособия и инструменты; внеклассная работа по астрономии фактически не проводится. Преподавание астрономии недостаточно контролируется» [187].

Уровень знаний по астрономии выпускников сельских школ ниже, чем городских. По ряду вопросов верные ответы давали менее 10 % выпускников сельских школ.

В.М. Ступников [188] приходит к аналогичным выводам по результатам исследований в ходе массовой проверки знаний учащихся по астрономии, при изучении эффективности овладения школьниками новым содержанием образования по астрономии, приведенной лабораторией обучения физики НИИ СиМО АПН бывшего СССР в 1972-79 г.г. в городах - Москве, Минске, Витебске, Горьком, Армавире, Белогорске и областях Минской и Амурской. Кроме того, он отмечает, что «наиболее низкий уровень знаний учащихся обнаруживается при объяснении наблюдательных фактов, относящихся даже к простейшим астрономическим явлениям, что лишний раз свидетельствует о неблагополучии с проведением астрономических наблюдений».

Наиболее поздний контрольный анализ знаний учащихся по астрономии с помощью тестов проводился в начале 90-ых годов в школах и гимназиях ПНР, бывшего СССР и ЧСФР [189-191].

В течение трех учебных годов (1989-91 г.г.) юноши и девушки этих стран отвечали на вопросы теста. К каждому из 20 вопросов предлагалось 5 возможных ответов. За правильный ответ учащийся получал один балл. На всю работу отводилась 40-45 минут. При обработке итогов вопроса использовалась компьютерная программа, основанная на методах математической статистики.

В таблице приведено число учащихся, прошедших тестирование.

Страны бывшего СССР ЧСФР ПНР

198/89 учебный год -- 199 102

1989/90 учебный год 110 124 103

1991/92 учебный год 108 210 268

Итого 218 533 473

В качестве примера, приведены некоторые вопросы теста, выбранные произвольно:

1. У звезды определили годичный параллакс, равный 0,5“. Расстояние (в парсеках):

а) 0,5 б) 2,0 с) 4 г) 3,26 д) определить невозможно

Правильно ответили на поставленный вопрос: учащиеся бывшего СССР - 51,4%, ЧСФР - 78,1%, ПНР - 81,2 %

2. Третий уточненный закон Кеплера позволяет определить у звезды ее:

а) массу; б) радиус; в) светимость; г) плотность; д) расстояние.

Правильно ответили:

Учащиеся бывшего СССР - 72,4 %, ЧСФР - 68,5 %, ПНР - 83,3 %

3. Отличия в виде спектров звезд определяются в первую очередь различием их:

а) возрастов б) температур, в) светимостей, г) химического состава д) радиуса.

Правильно ответили:

Учащиеся бывшего СССР - 26,6 %, ЧСФР - 38,1 %, ПНР - 78,0 %

4. Скорости разбегания галактик:

а) пропорциональны их возрасту;

б) пропорциональны расстоянию от центра Вселенной;

в) пропорциональны расстоянию от наблюдателя;

г) обратно пропорциональны расстоянию от центра Вселенной;

д) не подчиняются никакой закономерности.

Здесь распределение правильных ответов были такими:

бывшего СССР - 51,8 %, ЧСФР - 74,9 %, ПНР - 81,6 %

В итоге распределение правильных ответов учащихся по разделам астрономии выглядело (в %):

Темы: Страны бывшего СССР ЧСФР ПНР

Астрометрии 68,3 85,5 78,2

Фотометрия 75,5 63,4 77,7

Третий закон Кеплера 72,4 68,5 83,3

Астрофизика 63,3 69,4 76,0

Космология 60,5 80,3 79,1.

Анализ ответов учащихся позволяет сделать такие выводы:

1. Самый низкий уровень знаний показали школьники бывшего Союза при ответе на вопрос: “Отличия в виде спектра звезд…”. В школах ЧСФР и ПНР эти вопросы рассматриваются в курсах астрофизике более глубоко.

2. Ответы учащихся бывшего Союза на другие вопросы теста показывают, что их знания несколько ниже знание европейского уровня. Всего правильных ответов на все вопросы теста было 65,8% у учащихся бывший СССР, 72,8% -ЧСФР и 77,3% - ПНР .

Авторы статьи пришли к выводу о том, что в школах бывшего СССР необходимо усилить навыки практической работы учащихся на уроках. Необходимо решение большого числа расчетных примеров, пусть даже самых элементарных. В обязательном порядке и почаще следует рассматривать качественные задачи по вопросам современной астрофизики.

· Рекомендовали сосредоточить в будущем внимание на такие вопросы:

· Применение третьего уточненного закона Кеплера.

· Взаимосвязь между светимостями звезд и их температурами.

· Зависимость вида спектра от температуры звезды.

· Химический состав и строение основных типов звезд.

· Причины, определяющие скорость эволюции звезд.

Наше исследование, проводившееся в 1980-90 г.г. охватывало городские и сельские школы Кашкадарьинской, Сырдарьинской, Джизакской, Ташкентской областей и города Ташкента. В ходе исследования были проведены беседы с директорами и зам. директоров школ, учителями физики и астрономии. На местах мы знакомились с имеющимися в наличии наглядными пособиями и наблюдательными инструментами по астрономии в кабинетах физики, данными классных журналов. В конечном итоге выяснили, как проводятся занятия и как используются в учебном процессе астрономические наблюдения.

Сведения о состоянии преподавания астрономии в школах тех же областей были получены также на основе анкетного опроса учителей физики и математики, студентов 5-го курса заочного отделения физико-математических факультетов Каршинского, Ташкентского и Сырдарьинского университетов.

Постоянным источником сведений явились также беседы в областном институте усовершенствования учителей с участниками семинара учителей физики и астрономии, со слушателями курсов повышения квалификации учителей физики, а также ежегодные собеседование со студентами первого курса Каршинского ГУ и Ташкентского госпедуниверситета.

Один из вопросов, который выяснился в процессе бесед и анкетирования, касался базовой специальности учителей преподающих астрономию. Так по сведениям Шахрисябзского районного отдела народного образования Кашкадарьинской области в 1980-1981 учебном году из 57 учителей преподавали астрономию: учителя физики-52%, математики -16%, географии -23%, а 9% учителя других специальностей (истории, начальных классов, физкультуры и военного дела и даже лица, не имеющие педагогического образования, например, журналист).

Результаты анкетирования дали информацию, что около 300 учителей, которые преподают астрономию в школах областей республики, не имеют соответствующей специальности «учитель физики и астрономии». Многолетний анализ анкет учителей Кашкадарьинской области показал, что распределение учителей астрономии в 16 районов области в процентном отношении примерно одинаково и близко к тому примеру, который мы привели выше. На вопрос: «Какие наглядные пособия, наблюдательные инструменты и модели имеются в вашей школе?» мы получили почти одинаковые ответы учителей, что в школе имеются плакаты, диафильмы, телескопы и модели. Примерно 42 % городских и 33 % учителей сельских школ республики, в числе других, указали в качестве наглядных пособий только телескопы. Телескопические наблюдения проводятся лишь примерно в 10-15 % школах республики. В большинстве школ эти инструменты не используется - учителя не умеют обращаться с ними.

Эти данные, полученные в ходе посещения школ, подтверждаются также результатами анкетирования. В этой связи представляет определенный интерес сопоставление ответов учителей и выпускников школ по некоторым общим вопросам. Так, на вопрос: ”Проводятся ли астрономические наблюдения в школе? ” из 170 учителей около 30% и из 215 выпускников школ около 10% дали положительный ответ. Мы полагаем, что данные по анкетам выпускников являются более объективными. Тем более, что в ответах на другой вопрос «Какие наблюдение вы выполняете с интересом?» 10 % выпускников ответили, что наблюдение лунных кратеров, морей, солнечных пятен, а учителя, как правило, называли сложными наблюдение поверхности Солнца, наблюдение и объяснение изменения фаз Луны.

В анкету также был включён вопрос об использовании примеров и фактов по истории развитие астрономии Средней Азии в процессе преподавания курса астрономии. Около 60 % учителей ответили, что они приводят примеры о развитии астрономии древнего Востока, рассказывают о работах Ал-Фергани, Беруни и Улугбека. Из них 5 % учителей организовали экскурсии в обсерваторию Улугбека (г.Самарканд) и на Китабскую международную широтную станцию им. Улугбека, которая является филиалом Астрономического института АН РУз. В то же время всего 25 % учеников ответили, что они имеют сведения об Улугбеке и Беруни.

Сопоставление данных анкетирования учителей и учащихся показывает, что большая часть учителей понимает необходимость использования на уроках астрономии исторических фактов о развитии астрономии в Средней Азии, но проводит эту работу недостаточно эффективно.

В ответах на вопрос о замене уроков астрономии уроками других предметов были получены наиболее противоречивые ответы учителей и учащихся: около 90 % учителей ответило, что астрономия не заменялась другими предметами, а 40% учащихся ответили, что астрономия заменялась физикой, алгеброй, геометрией, химией и другими предметами, 2 % учеников отвечали, что астрономия ими вообще не изучалась.

Уровень знаний учащихся проверялся различными методами: с помощью собеседования со студентами первого курса Каршинского ГУ и Ташкентского госпедуниверситета - выпускниками средних школ и путем проведения письменных контрольных работ по различным темам курса астрономии в ряде школ Кашкадарьинской области и г. Ташкента. Результаты наших исследований согласуются с выводами других исследователей, которые уже приводились выше о низком уровне знаний учащихся по астрономии [186,187]. В качестве примера мы приводим выборочные данные об ответах учащихся на вопросы по вводной части курса, касающихся суточного движения светил, ориентирования по местности по небесным телам и т. п. Всего контрольным работами этого содержания было охвачено свыше 1600 школьников выпускных классов. По всем этим вопросам число положительных ответов не превышало 50 % .

На вопрос об ориентировании по Полярной звезде из 210 человек лишь 52 (26 %) ответили правильно, что положение точки Севера на горизонте указывает направление на Полярную звезду. Наибольшее количество положительных ответов получено на вопрос «Как можно ориентироваться на местности с помощью гномона?»- 44 %. Однако большая часть учащихся ограничивалась ответом: «С помощью гномона можно определить стороны горизонта». При этом использовались ранее полученные знания по природоведению и физической географии.

На вопрос о суточных движениях светил из 240 учащихся 95 (38 %), ответили, что «Все светила в течение суток движутся с востока на запад».

Таким образом, все ответы и индивидуальные беседы показывают, что ученики не опираются на результаты своих собственных наблюдений. Такой низкий уровень знаний учащихся свидетельствует о том, что, несмотря на хорошие астроклиматические условия Узбекистана, при изучении астрономии в общеобразовательных школах имеются существенные недостатки относительно содержания образования, наличия учебно-методической документации, учебников и учебных пособий, особенно, в методике организации учебно-воспитательного процесса, а также в подготовке учительских кадров и т.д.[285].

астрономическое образование обучение

5.2 Методика формирования понятий астрономии и космонавтики в начальных классах

Прежде чем приступить к вопросам формирования перечисленных знаний и умений у младших школьников, остановимся кратко на особенностях развития понятий в учебном познании и сущности прогресса усвоения понятий учащимся.

Очевидно, что овладение понятиями связано с активной мыслительной деятельностью учащихся, выполнением таких мыслительных операций, как анализ и синтез, сравнение и сопоставление, абстрагирование и обобщение (на основе наблюдений, анализа опытных данных и др.). А ряд психологов рассматривает понятия как форму мышления. В частности М.С.Строгович [192]. определяет понятие как форму мышления, отражающую и фиксирующую существенные признаки вещей и явлений объективной действительности.

Е.К.Войшвилло отмечает, что такое определение понятия очень схоже с определением суждения, т.е. признаки понятия, как логической категории являются общими с признаками суждения. И считая вышеупомянутое определение понятия не очень верным, Е.К.Войшвилло дает свое определение понятия: “мысль, представляющая собой результат обобщения (и выделения) предметов или явлений того или иного класса, по более или менее существенным (а потому и общим для этих предметов и в совокупности специфических для них, выделяющих их из множества других предметов и явлений) признакам “ [193].

Обобщив эти определения можно охарактеризовать понятие как очень сложную и гносеологическую категорию. Понятие - одна из высших форм мышления, форм отражения действительности. Оно является такой формой отражения, которая раскрывает сущность вещей, внутренние, коренные, определяющие свойства предметов, их внутреннюю противоречивую природу.

Говоря о психофизиологических основах формирования понятий, следует отметить, что познание окружающего мира начинается с ощущения. Все ступени образования понятий можно схематично представить так: ощущение - восприятие - представление - понятие. Ощущением называется сравнение в сознании отдельных свойств предметов при их непосредственном воздействии на органы чувств.

Научное представление об астрономической картине мира должно формироваться постепенно. Нужно долго и терпеливо готовить детей и подростков к осмысленному восприятию грандиозных пространственно - временных масштабов, присущих астрономической картине мира. Процесс формирования важнейших понятий современной астрономии и космонавтики, по мнению многих методистов, следует начинать не позднее первого года обучения в школе, когда у детей наблюдается естественный интерес к Солнцу, Луне, звездам и полётам космонавтов. Этой проблеме посвящено много работ [146, 147, 194, 195].

Приобщение детей к астрономии и космонавтике в годы их обучения в начальной школе будет способствовать их интеллектуальному развитию. Конечной целью формирования основных понятий астрономии и космонавтики в начальной школе должны быть следующие знания у детей, оканчивающих IV класс (более подробно об этом см. в Таблице 5.1):

- Солнце - ближайшая к нам звезда;

- другие звезды - далёкие солнца;

- Земля - космический корабль всех людей, она один из спутников Солнца. Спутники Солнца называются планетами;

- Луна - естественный спутник Земли, самое близкое к нам небесное тело;

- Солнце и движущиеся вокруг него планеты со спутниками образуют Солнечную систему;

- 4 октября 1957 года - запущен первый в мире искусственный спутник Земли, а 12 апреля 1961 г, впервые в мире космический корабль "Восток" с человеком на борту, совершившим орбитальный полёт вокруг Земли;

- автоматические межпланетные станции совершили посадку на Луну, Венеру и Марс, долетели до других, более далеких планет;

Таблица 5.1

Элементы астрономии и космонавтики в начальной школе.

- в последующие годы в космосе побывали многие космонавты из разных стран; а в июле 1969 американские космонавты впервые в мире побывали на Луне.

- полеты в космос необходимы для решения многих народнохозяйственных задач (предсказание погоды, поиск полезных ископаемых, передача телевизионных изображений, помощь терпящим бедствия кораблям, самолётам и др.)

Перечисленные знания, а также опыт, приобретенные детьми в начальных классах, в результате выполнения астрономических наблюдений, подготовят школьников к осознанному усвоению темы "Вселенная", которая изучается в курсе "Природоведение". На изучение темы "Вселенная" программой предусмотрено выделить семь часов:

1-урок. Звездное небо. Созвездия.

2-урок. Наша Галактика. Солнце одна из звезд.

3-урок. Значение Солнца для земной жизни.

4-урок. Планеты солнечной системы.

5-урок. Малые тела солнечной системы.

6-урок. Луна-спутник Земли.

7-урок. Изучение Вселенной.

Данная тема имеет большое образовательное и мировоззренческое значение, так как, во-первых, позволяет на более высоком уровне изучать курс «Природоведение»; во вторых, является базой для изучения в средних и старших классах отдельных вопросов астрономии и космонавтики в курсе физической географии и физики, в третьих, даёт возможность привить учащимся желание к активному участию на факультативных и внеклассных занятиях по астрономии и космонавтике.

С методической точки зрения задача формирования астрономических понятий у младших школьников сводится, прежде всего, к необходимости включения элементов астрономии и космонавтики в программы и учебники по курсам "Ознакомление с окружающим миром" и "Природоведение", а также в систему внеклассной работы с учащимися начальной школы.

В задачах курса "Ознакомление с окружающим миром" предусматривается знакомство детей с природой в непосредственном общении с ней, формирование представлений о природных объектах и явлениях. Ознакомление с природой осуществляется на одних наблюдениях, проводимых в ходе экскурсий, учебных прогулок, а также при организации практической работы. Поскольку небесные явления являются неотъемлемой частью природных явлений, то естественно, что учащиеся начальных школ должны ознакомиться через наблюдения с простейшими небесными явлениями. В данном случае не следует опасаться перегрузки учащихся, так как истинная радость познания окружающего мира никогда не утомляет детей.

Изучение учебного материала первого урока курса «Природоведение» целесообразно начать с выявления знаний, приобретенных учащимися при наблюдениях за звездами [195]. Детям можно предложить несколько вопросов. Одинаковы ли звезды по величине? Одинаково ли светятся звезды? Какова температура на звездах? Каково расстояние от Земли до звезд?

Во всех ответах учащиеся указывают, что звезды на самом деле имеют разные величины и светятся они по-разному. С целью поиска более основательных ответов на поставленные вопросы учитель предлагает прочитать первый абзац статьи "Звезды" и "Созвездия" и разобрать их содержания. Каждый из этих вопросов необходимо разобрать отдельно.

При рассмотрении вопроса о форме звезд, учитель сообщает, что путем наблюдений с помощью крупных телескопов доказана шарообразность звезд, установлено также, что звезды газообразные тела и величины у них разные.

Ознакомление учащихся с созвездиями следует начать с рассмотрения рисунка в учебнике, на котором изображены Большая и Малая Медведицы. При рассмотрении рисунка учитель также должен сообщить, что Полярную звезду должен знать и уметь находить каждый ученик, потому что по ней можно определить направление сторон горизонта. Затем учитель ознакомит учащихся с самым простым способом определения места Полярной звезды на небе. Демонстрируя звездную карту неба он укажет местоположение нескольких созвездий (Дракон, Кассиопея, Лебедь и др.). с яркими звездами.

На следующем уроке -"Наша Галактика"- учитель опирается на опыт наблюдения учащимися Млечного Пути. Упоминая, что Млечный Путь состоит из множества звезд, отмечает при этом, что наше Солнце, как одна из звезд, входит в состав этого звездного скопления, которое называется Нашей Галактикой. Затем предлагает учащимся прочитать текст и обращает их внимание на число звезд и вращение Галактики. Целесообразно при этом показать учащимся фотографии соседних Галактик, аналогичных Нашей (Андромеда, М-51 и др.).

Когда излагается материал о Солнце, следует учитывать тот факт, что у учащихся накоплено достаточно большое количество сведений о свойствах и признаках нашего дневного светила.

Целесообразно начать урок с вопросов: Какова форма Солнца? Почему Солнце называют звездой? Какова величина Солнца в сравнении с Землей? На каком расстоянии от Солнца движется Земля? Какая температура на поверхности Солнца?

Прослушав ответы учащихся и указавав на правильность их ответов, с целью поиска более полных и основательных ответов на вопросы учитель предлагает схему, на которой в виде кругов разной величины изображены Солнце и Земля, а в виде таблицы предлагаются сравнительные размеры (диаметр, объем и др.) Солнца с Землей.

Рассматривая вопрос о величине Солнца, учащимся нужно задать вопрос: почему Солнце нам кажется небольшим небесным телом? Хотя при этом многие учащиеся обычно отвечают на него правильно: « Потому что Земля находится от Солнца очень далеко». Однако, спросив дополнительно, насколько это далеко, не трудно убедиться в том, что в их представлениях об истинном расстоянии до Солнца учащиеся допускают заметные ошибки.

Для формирования у учащихся более правильных представлений о расстоянии между Солнцем и Землей надо использовать примеры, в которых это расстояние выражено во времени. Например, самолету, летящему со скоростью 1000 км в час, для преодоления такого расстояния при непрерывном полете потребовалось бы 20 лет, а пешеходу - более 10 000 лет. На уроке “Значение Солнца для Земной жизни”, учитель рассказывает о Солнце, как источнике света и тепла. С целью убедить ученика в этом, учитель зачитывает текст “Солнце - источник света”. После чтения текста, целесообразно спросить у учащихся, какое значение имеет Солнце для жизни на Земли. Говоря о роли солнечного света и тепла, учитель может приводить много примеров из жизни растений и опираясь на воспоминания и наблюдения учащихся может заключить, что жизнь на Земле без Солнца - невозможна .

Целесообразно завершить урок выводами: Солнце - средняя по величине и наиболее близкая к Земле звезда. Она шарообразна по форме и более чем в один миллион раз больше Земли по объему. Солнце излучает тепло и свет, оно создает на Земле благоприятные условия для жизни растений, животных и людей. Уроки “Планеты Солнечной системы” и “Малые тела Солнечной системы” целесообразно начать с восстановления в памяти учащихся знаний о планетах Солнечной системы. Используя рисунок, приведенный в учебнике, дети должны перечислить планеты, рассказать об их форме, величине и движении вокруг Солнца, отметить при этом, что центральное место в солнечной системе занимает Солнце.

Затем учитель предлагает рассмотреть таблицу “Планеты солнечной системы“, где приведены важнейшие сведения о планетах, и подробно прокомментировать их.

При формировании у учащихся понятий о малых телах Солнечной системы целесообразно основываться на опыт наблюдений метеорных тел и фотоматериалы.

На уроке, посвященном Луне, надо учитывать, что некоторые знания о Луне учащиеся приобретают до изучения данной темы при непосредственных наблюдениях за Луной, чтении детских книг и наблюдении телевизионных передач. С целью выявить эти знания нужно задать следующие вопросы: Что вы знаете о форме и величине Луны? Какова поверхность Луны? Что ближе к Земле - Луна или Солнца? Почему Луна не освещает Землю так ярко, как Солнце?

Сравнивая расстояние до Луны с расстоянием до Солнца надо отметить, что самолет, обладающий скоростью 1000 км/час, мог бы при непрерывном полете достигнуть Луну за 16 суток, т.е. по сравнению с расстоянием до Солнца, Луна почти в 400 раз ближе к Земле. Сравнивая схематический рисунок, на котором изображены отношения диаметров Луны и Земли, учитель указывает, что диаметр Луны в три с половиной раза меньше диаметра Земли. Затем учитель предлагает рассмотреть фотографию Лунной поверхности и обращает внимание учащихся на ее рельефные элементы: горы, равнины, моря, кратеры, цирки и др.

С помощью схематического рисунка, на котором указаны отдельные местоположения Луны на своей орбите относительно Солнца, учитель объясняет разные ее фазы. Затем, прочитав текст из учебника, закрепляются знания учащихся относительно физической природы и фазы Луны.

Часть урока, посвященного физической природе Луны, целесообразно провести в форме комментированного чтения текста из учебника. В ходе чтения учитель дает сведения учащимся относительно температуры, наличия атмосферы, об исследованиях спутника Земли космическими аппаратами.

5.3 Изучение астрономического содержания материалов в общеобразовательной школе на основе интегративного-гуманитарного подхода

В мире, где мы живём и трудимся, идёт процесс интеграции знаний, постепенно охватывающий все науки о природе и человеке. В то же время народное образование продолжает, как бы, не замечать этого всеобщего процесса. В школе сохраняется традиционная разобщенность учебных предметов. Так учитель физики нацелен только на свой предмет, подчас плохо ориентируется в содержании смежных дисциплин, например химии, биологии, астрономии, истории и т.д. Надо признать, что, несмотря на настойчивые призывы на развитие межрпедметных связей в школе, по-прежнему, доминирует идея чёткой специализации по предметам, которая проявляется в содержании учебников, в характере классной и внеклассной работы с учащимися, проведении олимпиад и т.д.

Так, например все понимают, что нельзя дать представления о серьёзности экологических проблем, не используя материала практически всех школьных дисциплин, однако напрасно искать экологические вопросы в учебниках физики, химии, географии, астрономии, их там практически нет, ведь экология, отдано на «откуп» биологии. Примерно также принято считать, что симметрия понятие геометрическое рассматривается только в геометрии, поэтому на уроках физики, химии, биологии, географии и астрономии не уделяется должного внимания принципу симметрии - одному из важнейших методологических принципов современного естествознания.

Где же выход из сложившегося положения? Как покончить с разобщенностью школьных предметов? Как возродить интерес молодёжи к обучению? Эти и многие другие вопросы находятся сегодня в центре внимания общества. Нам кажется, что определённый вклад в решение этих и многих других вопросов могла бы дать перестройка преподавания естественных предметов на основе интеграционного гуманитарного подхода.

С целью обеспечения непрерывности астрономического образования, до изучения основ астрономии в академических лицеях и профессиональных колледжах, в общеобразовательной школе предусматривается изучить элементы астрономии с помощью интегративного подхода при изучении курса физики [92, 196, 197, 198].

Поскольку наличие тех или иных предметов в учебном плане определяется целями и задачами целостной системы образования, то необходимость интеграции таких родственных предметов как физика и астрономия диктуется, в первую очередь, педагогическими соображениями.

Вот уже несколько лет в основных школах России обучение физике в VII - IX классах осуществляется на основе созданных для этих классов интегративных курсов физики и астрономии [199, 200, 201].

Несмотря на то, что у нас в Республике в общеобразовательных школах для обучения физике и астрономии не созданы специальные интегративные курсы, но программы по физике для VI - IX классов предусматривают обучение физике на основе гуманитарно-интегративного подхода (см. Таблицу 5.2). При этом интеграция физики и астрономии всегда занимала центральное место [202, 203, 204].

Концепция интегративно-гуманитарного подхода в преподавании естественных предметов в свое время была разработана видными учеными методистами В.Г. Разумовским и Л.В. Тарасовым. «Интеграция, - отмечают они, - предполагает, прежде всего, существенное развитие межпредметных связей, переход от согласования преподавания разных предметов к глубокому их взаимодействию. Это взаимодействие может быть реализовано на разных уровнях» [92].

Начальный уровень соответствует применению принципа »вторжения в чужую область»; он заключается в том, что на уроке по одному предмету привлекаются понятия, образы, представления из других дисциплин, т. е. в рамках одного предмета активно используются знания, полученные на уроках по другим предметам.

Следующий, более глубокий уровень интеграции предполагает, во-первых, использование на уроках по разным предметам общих принципов, составляющих методологическую основу современного естествознания и, во-вторых, рассмотрение комплексных проблем, которые по самой сути требует привлечения знаний из разных предметов.

«К общим принципам относятся фундаментальность вероятностных закономерностей и принцип симметрии. Фундаментальность вероятностных закономерностей является сегодня основой понимания процессов в природе и в сфере человеческой деятельности, поэтому недопустимо ограничивать развитие учащихся рамками однозначных причинно-следственных связей: надо начинать формировать вероятностное мышление» [92].

Эти принципы проходят “красной нитью” при изучении физики, химии, биологии и астрономии. В силу того, что решающий вклад в их формирование внесла современная физика, ведущая роль в их раскрытии должна принадлежать учителю физики: он разъясняет на своих уроках эти принципы, применяет их, прежде всего в процессе преподавания физики и астрономии и одновременно помогает своим коллегам выделить эти принципы в других естественных предметах.

Интеграция учебных предметов, как нам кажется, возможна при выполнении следующих условий:

- в интегрируемых учебных предметах объекты изучения должны совпадать (или должны быть достаточно близкими по природе);

- должны использоваться одинаковые (или близкие) методы исследования;

- сами учебные предметы должны строиться на общих закономерностях, общих теоретических концепциях.

Именно этими условиями удовлетворяются такие учебные предметы как физика и астрономия. Структурирование учебного материала интегративного курса хорошо удается на базе использования принципа генерализации знаний применительно к астрофизическим проблемам. При формировании основных астрономических понятий, а также объяснениях астрономических явлений, происходящих в небесных объектах, привлекаются все необходимые физические теории и закономерности. Вопросы астрономии, неподдающиеся генерализации физико-астрономических понятий и явлений (элементы сферической и практической астрономии, часть астрофизического материала) изучается в отдельном, специально выделенном для такой цели разделе курса физики. С интеграцией теснейшим образом связана гуманитаризация процесса обучения. Фактически она объединяет предметы естественного цикла, но здесь мы, исходя из задач заданного исследования, ограничимся гуманитарным подходом в процессе изучения физики и астрономии.

Объединение усилий физики и астрономии при раскрытии современных достижений одного из ведущих направлений научно-технического прогресса - космонавтики, а также отдельных проблем глобальной экологии, которые стоят перед цивилизацией, позволяет усилить гуманитаризацию естественнонаучного образования. Интегративный курс физики и астрономии на основе базового образования имеет еще больший гуманитарный потенциал, и создаст более благоприятные условия для решения воспитательных задач образования.

Организуя внеурочные занятия с учащимися, проводятся наблюдения за расположением и движением планет, видимых невооруженным глазом, используются условия их видимости, периодичность и повторяемость.

На основе знаний, которые получены учащимися по молекулярной физике и электродинамике, можно изучать природу тел Солнечной системы. С этой целью обобщаются знания, полученные по молекулярной физике и электродинамике для понимания природы ближайших небесных тел.

При рассмотрении электромагнитных явлений в курсе физики после изучения темы “Постоянные магниты” можно рассказать о магнитном поле Земли как о магните- гиганте. Можно также напомнить о других телах Солнечной системы, которые не имеют своего собственного магнитного поля.

Наряду с тем, что астрофизический материал излагается как дополнительный, для обобщения полученных ранее сведений, в традиционные разделы физики (и в содержание решаемых задач) можно включить органически связанные с ними вопросы, необходимые для раскрытия физической сущности явлений, происходящих на различных небесных телах и в космическом пространстве, а также методов астрофизических исследований.

Начатый в 1986/87 учебном году эксперимент по изучению предмета по интегрированному учебнику “физика и астрономия” показал, что вопросы темы “Практические основы астрономии ” вызывает живой интерес у учеников VII класса. Участвующие в проведении эксперимента учителя утверждают, что такой интерес к знаниям о Вселенной не угасает у учащихся VIII и IX классов

Таблица 5.2

Астрономического содержания материалы в 9-летней общеобразовательной школе

В IX классе во второй половине учебного года планируется 15-часовой обобщающий знания астрономии раздел “Элементы физики космоса” (содержание предлагаемого раздела приведено в §4, Гл. 4)

Содержание раздела “Элементы физики космоса” в IX классе можно планировать поурочно следующим образом:

1 урок. Современные представления о строении Вселенной. Звездное небо. Созвездия, наиболее яркие звезды.

2 урок. Доказательство вращения Земли вокруг оси. Видимое годичное движение Солнца. Эклиптика. Доказательство вращения Земли вокруг Солнца.

3 урок. Обращение планет вокруг Солнца. Периоды планет. Законы Кеплера.

4 урок. Движение Луны и ее фазы. Периоды Луны: сидерический и синодический.

5 урок. Солнечное и Лунное затмения, условия затмений.

6 урок. Измерение времени. Среднее солнечное время. Календари.

7 урок. Физическая природа тел Солнечной системы. Солнце, как звезда. Основные характеристики планет земного типа (Марс, Венера, Меркурий).

8 урок. Планеты-гиганты, их физические характеристики.

9 урок. Малые тела Солнечной системы (кометы, метеориты).

10 урок. Строение нашей Галактики и ее вращение.

11 урок (обобщающий). Современные представления о происхождении и эволюции Солнечной системы.

12 урок. Роль в развитие астрономии Среднеазиатских ученых (Хорезми, Фергани, Беруни и Улугбек).

13 урок. Заключительная лекция (по выбору учителя).

14 урок (внеклассный). Наблюдение звездного неба. Изучение расположения главных созвездий, ярких звезд и Полярной звезды. Наблюдение имеющихся в это время в небосводе планет. Наблюдение Луны.

15 урок (внеклассный). Наблюдение Солнца и фотосферных образований (солнечные пятна, факелы и др.).

В программе в качестве вводного урока предлагается обзор на тему “Современные представления о строении Вселенной”. На этом уроке ученики знакомятся с наиболее отдаленными объектами, доступными современным телескопам, т.е. с границей метагалактики. Схематически разрисовывается перед глазами учащихся крупномасштабная структура Вселенной, указывается в ней место обитания человечества - Земли.

На втором уроке с помощью схематического чертежа, нарисованного на доске, объясняется видимое годовое движение Солнца на фоне звезд для земного наблюдателя. “Путь, пройденный Солнцем в течение года, называется эклиптикой, а плоскость- его эклиптикальной плоскостью”, - отмечает учитель.

Затем в качестве доказательства обращения Земли вокруг Солнца учитель объясняет на чертеже петлеобразные движения планет на фоне звезд, которые получаются только в том случае, если Земля (вместе с наблюдателем) обращается вокруг Солнца. Другим доказательством обращения Земли является перемещение при падении камня, отпущенного с определенной высоты от поверхности Земли, к востоку. Величина смещения при этом зависит от высоты падения.

На третьем уроке на тему “Обращение планет вокруг Солнца и их периоды”, учитель объясняет на действующей модели Солнечной системы. Учитель вводит сначала понятие “сидерический период планеты” и объясняет школьникам, что это такое. Затем переходит к объяснению законов Кеплера. Первый и второй законы Кеплера носит при этом описательный характер, но чтобы они были понятными для учащихся учитель должен применять при этом широкий арсенал иллюстративного материала (схемы, плакаты, экранные пособия).

Третий закон Кеплера объясняется на основе сидерических периодов и больших полуосей орбит двух произвольно выбранных планет. В заключении учитель не должен забывать о том, что эти законы носят универсальный характер в небесной механики и в этом заключается их ценность.

На четвертом уроке учитель объясняет движение Луны вокруг Земли на простой модели. Главным на этом уроке является формирование у учащихся представлений о наклоне орбиты Луны к плоскости орбиты Земли (~59'), о направлении движения и периоде обращения. Фазы Луны можно легко объяснить на основе чертежа или схемы. При этом надо указать на различие видимого и астрономического новолуния, так чтобы ученики не перепутали объяснения этих понятий. Синодический период Луны объясняется ученикам только после изучения фазы Луны, т. к. он определяется на основе фаз Луны.

На пятом уроке “Затмения Солнца и Луны” легко можно объяснить на основе фазы Луны с помощью чертежа и построенного собственноручно модуля. Из условий затмений внимание учащихся обращают на фазы Луны (астрономическое новолуние при солнечном, полнолуние при лунном затмении).

А о втором условии, представляющем собой условие расположения центра Солнца относительно лунных узлов, можно сказать, что во время затмений центр Солнца должен находится на не большом угловом расстоянии от одного из лунных узлов.

На шестом уроке, посвященном измерению времени учитель вводит основные понятия времени: “звездные сутки” и “солнечные сутки”. Затем на основе этих понятий “солнечное время” и “среднее солнечное время”, и отмечает, что наши часы идут по среднему солнечному времени.

Дает понятие о календарях, более подробно останавливается на действующем солнечно-григорианском календаре. Не следует урок перегружать формулами или другими математическими выражениями, отражающими перевод одного времени в другое.

На седьмом уроке о физической природе тел Солнечной системы - объяснение физической природы тел Солнечной системы в частности и Солнца, должно носить описательный характер. Рассказ о планетах земного типа должен быть построен на сравнении с природой Земли, многое из которой известно ученикам из ранних школьных курсов “Окружающий мир”, “География”, “Биология”, “Природа” и др.

Изложение материала восьмого урока, посвященного планетам-гигантам, целесообразно начать с таблицы, отражающей наиболее современные сведения о планетах. После объяснения по этой таблице учитель переходит к рассказам о планетах отдельно, обращая внимание учащихся на данные, полученные в последние годы с помощью космических аппаратов. Особо следует отметить результаты исследований планет-гигантов и их спутников с помощью космических аппаратов типа “Пионер” и “Вояджер” (США).

Предметом девятого урока является природа малых тел Солнечной системы - астероидов, комет, метеоров и метеоритов. Изложение можно начинать с положения истории открытия астероидов. Обратить внимание учащихся на общее свойство для всех астероидов - расположение, на одинаково среднем расстоянии от Солнца, на основе которого ученые пришли к выводу о том, что астероиды своими «рождениями» обязаны одному и тому же случаю (взрыв или соударение гипотетической планеты Фаэтон, обращавшийся ранее вокруг Солнца между Марсом и Юпитером).

А когда речь пойдет о кометах, учитель, прежде всего, обращает внимание учащихся на ее состав, главный компонент ее ядра, которое состоит изо льда таких ядовитых газов как аммиак, метан и др.

А результатом образования хвоста, когда она проходит на наименьшем расстоянии от Солнца, является тепло, исходящее от Солнца и давление солнечного излучения.

Явление метеоров - есть нечто иное, как выгорание частиц (массой всего лишь несколько миллиграммов) врезавшихся в атмосферу Земли с огромной скоростью - от 15 до 75 км/с.

Десятый урок, посвященный нашей Галактике, следует начать с вопроса: что такое галактика? Строение нашей Галактики доступным образом можно объяснить только после того как учащиеся из наблюдений убедятся, что наибольшая плотность звезд приходится на плоскость Млечного Пути, средняя линия которой называется экваториальной плоскостью нашей Галактики и убывает к полюсам галактики.

Одиннадцатый урок, посвященный современным представлениям о происхождении и эволюции Солнечной системы. Гипотез о происхождении Солнечной системы много, но большинство из них не выдержав критику, давно перестали существовать. Поэтому учителю следует изложить о современных гипотезах, одна из которых является гипотеза О. Ю. Шмидта, где образование планет объясняется на основе сжатия относительно холодных газопылевых облаков. Данная гипотеза позволяет объяснить также распределение частиц в пространстве по скоростям в результате обмена моментом количества движения и энергии. Расчет легко показывает, что в результате пыль соберется в диск. Такой диск не прозрачен для солнечного излучения, во всяком случае, периферии диска она достать не сможет. Вблизи Солнца газ прогревается и вследствие диссипации постепенно рассеивается в межзвездном пространстве. В самом диске температура низкая, и диссипация замедляется. Этим объясняется различие в химическом составе планет-гигантов и типа Земли. Единственно не верным в этой гипотезе является захват Солнцем газопылевого облака. На самом деле, исследования последних лет показали, что главную роль при этом играет увеличение ионизованного газа под действием магнитных полей, т.е. важную роль при этом играют электромагнитные процессы во Вселенной.

Двенадцатый урок - “Роль среднеазиатских ученых в развитии астрономии ” является наиболее интересным уроком для учащихся. Для того чтобы добиться поставленной цели урока, учитель должен быть хорошо информирован историей восточной средневековой астрономии. Он должен много знать о жизни, творчестве и наследьях Мухаммеда ал-Хорезми, Ахмада ал-Фергани, Абу Райхана Беруни, Умара Хайяма, и, наконец, Улугбека и сотрудников его обсерватории. Рассказать он должен о главных трудах перечисленных ученых интересно, увлеченно и с гордостью для того, чтобы “заразить” этим душу каждого ученика.

Тринадцатый урок посвящается заключительной лекции (по выбору учителя), он может быть посвящен одному из ниже перечисленных проблем:

Новейшие открытия астрономии.

Крупномасштабная структура Вселенной.

Вселенная и разум.

Достижения космонавтики.

Четырнадцатые и пятнадцатые уроки являются внеурочными занятиями и посвящены астрономическим наблюдениям. Первый из них целесообразно посвятить наблюдению ночного неба. Для его организации учитель, пользуясь “Астрономическим календарем”, по возможности должен выбрать такие ночи, чтобы можно было получить максимум информации по звездному небу. Кроме наблюдений вращающегося звездного неба, созвездий, ярких звезд, ученики могли наблюдать как можно больше планет и Луну. Для этого надо выбрать дни, когда Луна находится в фазе соответствующей от новолуния до первой четверти. В этом случае учащиеся как раз успеют наблюдать и Луну, которая из-за суточного вращения приблизится к горизонту и зайдет до полуночи, создавая тем самым более благоприятные условия для наблюдения планет и других слабых источников. Таким образом, за одну ночь учащиеся могут получить информацию по суточному вращению звездного неба, неподвижной Полярной звезде, планетах, (которые будут видны в ночь наблюдения) и Луне (рельеф, фаза и др.).