Закрыть ... [X]

Чем физика связана с астрономией


На первую страницу Методика преподавания астрономии

Источники дидактики астрономии и связь ее с другими науками

Источники дидактики астрономии как науки: методологической основой дидактики астрономии является диалектико-материалистическая теория познания, учение об обучении и воспитании; теория развивающего обучения; психологическая теория деятельности и современная теория формирования научных понятий; идея системного подхода в обучении и дидактические принципы единства обучения, воспитания и развития, научности и систематичности, сознательности и творческой активности учащихся, наглядности, прочности усвоения знаний и всестороннего развития познавательных сил учащихся.

Поскольку процесс учебного познания является отражением научного познания, дидактика астрономии связана с общественными, гуманитарными и естественно-математическими науками.

Связь дидактики астрономии с философией обусловлена тем, что астрономия как наука имеет не только специальный, но и общечеловеческий, гуманитарный аспект, вносит наибольший вклад в выяснение места человека и человечества во Вселенной, в изучение отношения "человек - Вселенная". Астрономия отвечает на ряд коренных, мировоззренческих вопросов. Важнейшей задачей преподавания астрономии является формирование научного мировоззрения учащихся, развитие у них естественнонаучного стиля мышления и понятия о физической картине мира как синтеза астрономических, физических и философских понятий и идей. В обучении астрономии нельзя обойтись без философских обобщений. В процессе обучения астрономии учащиеся должны постепенно знакомиться с тем, как строится научное познание, с методами науки и законами научного познания, что также требует возвращения к проблемам философского характера, поскольку исследование особенностей, законов, общих методов познания - предмет философии.

При исследовании любых объектов познания астрономии можно наблюдать проявление основных, фундаментальных законов, хотя по ряду причин (возрастные особенности учащихся, ограниченность учебного времени и т.д.) не все они пригодны для демонстрации действия этих законов во Вселенной в ходе обучения астрономии в общеобразовательной школе; учитель должен выбирать те из них, в которых действие законов философии проступает наиболее зримо.

Из философских принципов при изучении астрономии в школе следует раскрывать те, которые: 1) проявляются при рассмотрении ряда объектов познания астрономии, изучаемых в курсе, и органически связаны с учебным материалом; 2) необходимы для более глубокого и правильного понимания сущности астрономических законов и теорий, космических объектов, процессов и явлений; 3) логичнее всего раскрываются при изложении астрономического материала, а не в ходе изучения других учебных дисциплин.

При определении круга философских обобщений, которые могут и должны быть сделаны в процессе изучения астрономии, нужно исходить из принципов:
1. Учета мировоззренческой значимости философского положения и его места в логике философии.
2. Учета связи философского принципа (положения) с содержанием курса и его роли в понимании астрономического материала.
3. Учета доступности.

В основании формируемой в сознании учащихся научной картины мира должны лежать также философские положения: материальности мира; связи материи и движения; несотворимости и неуничтожимости материи и движения; существования движущейся материи в пространстве и времени; понятия пространства и времени; многообразия и качественного своеобразия форм материи и взаимосвязи между ними; материальном единстве мира; Вселенной. Весь курс астрономии с самого начала должен изучаться под углом зрения этих положений. Учащиеся должны знакомиться с ними с первых уроков астрономии для обеспечения материалистического истолкования всех изучаемых в курсе объектов познания астрономии. Широта и общность этих понятий требует обобщений широкого и разностороннего материала, охватывающего ряд разделов курса астрономии, базирующихся на философских положениях, исходящих из закона единства и борьбы противоположностей, закона перехода количественных изменений в качественные, положениях о несотворимости и неуничтожимости материи, о роли практики в познании, о конкретности и относительности истины, которые можно раскрыть лишь после того, как на уроках будут рассмотрены те объекты познания астрономии, в которых проявляется (подтверждается) их действие.

К пониманию чрезвычайно широких и общих философских принципов познаваемости мира, объективности знания, взаимосвязи и взаимообусловленности явлений, о материальном единстве мира учащиеся подводятся постепенно, по мере изучения курсов астрономии и физики.

Каждое философское положение должно рассматриваться на уроке не во всей его полноте всеобщности, а как естественное обобщение того конкретного астрономического материала, из которого оно вытекает. Философские выводы должны выступать перед учащимися как наиболее общие закономерности, обнаруживаемые в процессе познания природы и в самой природе.

Психология раскрывает закономерности психической деятельности учащихся в процессе обучения, объясняет восприятие ими окружающего мира, особенности мышления и овладения знаниями, умениями и навыками; пути формирования устойчивых познавательных интересов и склонностей. Данные возрастной психологии и психологии обучения учитываются при построении курса астрономии, выборе методов для каждого этапа обучения, определения места и отношения теории и практики и т.д.

Данные физиологии учитываются при построении учебного процесса с учетом возрастных особенностей организма учащихся.

Законы логики используются в разработке рекомендаций по поводу формирования определений (дефиниций), классификации и систематизации понятий объектов изучения, форм суждения и вопросов логического мышления учащихся.

Как один из разделов общей педагогики, дидактика астрономии имеет неразрывную связь с другими педагогическими науками.

Неразрывная связь дидактики астрономии с общей педагогикой и теорией образования и обучения обусловлена тем, что дидактика астрономии сама является лишь одной из областей (отраслей) педагогики, исследующей процесс обучения основам одной из конкретных естественно-математических наук на основе совокупности теорий образования, воспитания и развития подрастающего поколения, рассматривающих основные, наиболее общие и важные проблемы познавательной деятельности людей, и положения и закономерности, свойственные процессу обучения для всех учебных дисциплин.

Связь дидактики астрономии с дидактиками других естественно-математических учебных дисциплин обусловлена сложными, многообразными, постоянно углубляющимися связями между самими науками.

Растущая взаимосвязь астрономии с другими естественно-математическими науками обусловлена современными тенденциями в развитии познания окружающего мира, разрастанию и укреплению "межнаучных" связей и ликвидации монополизма на исключительно "свои" объекты науки с использованием собственных специфических методов исследования.

По мере развития науки происходит углубление и расширение процесса познания. Наука стремится к всестороннему изучению всех своих объектов и установлению всеобщей связи процессов и явлений в единстве с окружающим миром.

Наиболее тесно астрономия связана с физикой.

Астрономия использует физические знания для объяснения космических явлений и процессов, установления природы и основных характеристик и свойств космических объектов и их систем. Уровень современных физических знаний достаточен для объяснения большинства явлений и процессов в макро- и микромире, основанных на взаимодействиях атомных ядер, электронных оболочек атомов и квантов электромагнитного излучения - с их помощью во Вселенной можно объяснять возникновение, состав, строение, энергетику, движение, эволюцию и взаимодействие звезд, туманностей, планетных тел и их систем.

Физика использует данные астрономических наблюдений для корректировки известных физических законов и теорий; открытия новых физических явлений, процессов и закономерностей; экспериментального подтверждения законов и теорий; исследования принципиально не воспроизводимых или трудновоспроизводимых в земных лабораториях физических объектов, явлений и процессов (термоядерные реакции, поведение горячей плазмы в магнитном поле, эффекты релятивистской теории и т.д.).

На этой основе быстро развивается процесс интеграции физики и астрономии, объединенных в астрофизику. Предметами изучения в современной астрофизике и физике элементарных частиц стала область субъядерных взаимодействий, некоторые аспекты взрывов звезд, активности галактических ядер и квазаров, нейтронные звезды и черные дыры, проблема "скрытой массы", сингулярности и осцилляций Вселенной. Создается единый понятийный аппарат: астрофизические понятия, являясь понятиями астрономическими, в то же время могут рассматриваться как физические, отнесенные к космическим объектам, явлениям и процессам. Физика высоких энергий и космология совместно разрабатывают теорию Великого объединения, сводящую виды физических взаимодействий к единому началу и объясняющую антропный принцип и перспективы развития материального мира в целом.

Взаимодействие этих наук привело к коренному изменению многих прежних способов применения астрономических знаний. Так, например, необходимость в точном определении моментов и промежутков времени стимулировала развитие астрономии и физики; вплоть до середины ХХ века астрономические способы измерения, хранения времени и его эталоны лежали в основе мировой Службы Времени; в настоящее время развитие физики привело к созданию более точных способов определения и эталонов времени, которые стали использоваться астрономами для исследования явлений, лежавших в основе прежних способов измерения времени. До середины ХХ века основными способами определения географических координат местности, морской и сухопутной навигации были астрономические наблюдения. С появлением радиофизики и космонавтики, широким применением радиосвязи и навигационных спутников в астрономических методах нужда в какой-то мере отпала, и сейчас вышеупомянутые разделы физики и технологии позволяют астрономам и географам уточнять фигуру и некоторые другие характеристики Земли.

Взаимодействие астрономии и физики продолжает оказывать влияние на развитие других наук, технологии, энергетики и различных отраслей народного хозяйства; наиболее известным, хрестоматийным примером стало создание и развитие космонавтики.

Вышесказанное обусловило теснейшую связь дидактики астрономии и методики преподавания физики - теории и практики обучения физике в средних и высших учебных заведениях: часть учебного материала изучается в рамках обеих учебных дисциплин; предметы изучения частично перекрываются; много общего в методах изложения и контроля за усвоением учебного материала.

Межпредметные связи и проблемы интеграции астрономии и физики в средних учебных заведениях рассматривались в работах Р.Я. Ерохиной, Д.Г. Кикина, А.Ю. Румянцева, Е.К. Страута и многих других ученых [57; 87; 247; 277; 287 и т.д.].

Межпредметные связи курсов астрономии и математики исторически обусловлены их глубоким взаимным развивающим влиянием, необходимостью и результативностью широчайшего применения в науке математических знаний, математических способов обработки информации.

Пропедевтика астрономических знаний в школе начинается на уроках математики в I классе при формировании представлений о способах и единицах измерения времени, календарях. Элементы астрономии обогащают курс математики, демонстрируют универсальность математических методов, увеличивают интерес учащихся к изучению математики. Решение задач с астрономическим содержанием позволяет сделать их более наглядными, доступными и интересными.

Умения и навыки, приобретенные при изучении математики, используются в курсе астрономии (применение приемов приближенных вычислений при решении задач и проведении расчетов, оценивающих порядок величины; замена тригонометрических функций малых углов значениями самих углов в радианной мере; пользование логарифмической шкалой; использование калькуляторов и персональных компьютеров и т.д.).

Математическая подготовка учащихся выпускных классов вполне достаточна для успешного формирования понятий разделов классической астрономии и позволяет усваивать знания по астрофизике и космологии; особенности построения и содержания курса математики средней школы позволяют изучать в его рамках ряд вопросов сферической астрономии и астрофотометрии (небесная сфера; время и календарь; определение небесных и географических координат; определение блеска, светимости и абсолютной звездной величины звезд; измерение космических расстояний и размеров космических тел и т.д.).

Межпредметные связи курсов астрономии и математики довольно подробно рассматривались в работах А.И. Фетисова, О.М. Лебедевой и других ученых [118; 232; 233 и др.].

Астрономию и химию связывают вопросы происхождения и распространенности химических элементов и их изотопов в космосе, химическая эволюция Вселенной. Возникшая на стыке астрономии, физики и химии наука космохимия тесно связана с астрофизикой, космогонией и космологией, изучает химический состав и дифференцированное внутреннее строение космических тел, влияние космических явлений и процессов на протекание химических реакций, законы распространенности и распределения элементов в Метагалактике, сочетание и миграция атомов при образовании вещества в космосе, эволюция изотопного состава элементов. Большой интерес для химиков представляют исследования химических процессов, которые из-за их масштабов или сложности трудно или совсем не воспроизводимы в земных лабораториях (вещество в недрах планет, синтез сложных химических соединений в темных туманностях и т.д.).

В основе межпредметных связей астрономии и химии в средней школе лежит изучение вещества.

Учитель астрономии может использовать усвоенные при изучении химии сведения о свойствах различных химических соединений, составе и строении веществ и т.д., расширяя возможности применения знаний в различных ситуациях для более глубокого усвоения отдельных понятий и закономерностей. Многообразие астрономических явлений может использоваться для демонстрации и объяснения различия между физическими и химическими явлениями, наиболее заметными на примере изучения плазмы, - состояния вещества, наиболее распространенного в Метагалактике.

Можно предложить опережающее изучение в курсе химии астрономического материала о возникновении химических элементов; о термоядерных реакциях и образовании тяжелых химических элементов в недрах звезд; эволюции вещества в Метагалактике; реакциях синтеза сложных органических соединений в туманностях; о распространенности химических элементов, их изотопов и химических соединений в космосе; о химии Солнечной системы: составе Солнца и планетных тел; внутреннем строении Земли и планет, сложных химических реакциях, протекающих в их недрах под действием высоких давлений и температур; кометах; парниковом эффекте в атмосферах Земли и Венеры; образовании и химической эволюции атмосферы, гидросферы и литосферы Земли, роли в ней биогенных факторов и т.д.

Межпредметные связи курсов химии и астрономии рассматривались в работах Г.И. Осокиной и других ученых [232; 233 и др.].

Астрономию и физическую географию, а также геофизику связывает изучение Земли как одной из планет Солнечной системы, ее основных физических характеристик (фигуры, вращения, размеров, массы и т.д.) и влияние космических факторов на географию и геологию Земли: строение и состав земных недр и поверхности, рельеф и климат, периодические, сезонные и долговременные, местные и глобальные изменения в атмосфере, гидросфере и литосфере Земли; магнитные бури, приливы, смена времен года, дрейф магнитных полей, потепления и ледниковые периоды и т.д., возникающие в результате воздействия космических явлений и процессов (солнечной активности, вращения Земли вокруг оси и вокруг Солнца, вращения Луны вокруг Земли и др.); а также не потерявшие своего значения астрономические методы ориентации в пространстве и определения координат местности. Одной из новых наук стало космическое землеведение - совокупность инструментальных исследований Земли из космоса в целях научной и практической деятельности.

Межпредметные связи астрономии и географии в российской школе имеют глубокие исторические традиции. Главной целью развития астрономических знаний в России и основной деятельностью русских астрономов ХVШ - XIX века было их применение для улучшения картографии, требующее знаний, умений и навыков проведения астрономических наблюдений, на основе которых определяются горизонтальные и экваториальные небесные координаты светил и точное время; о целенаправленности обучения говорит само название учебной дисциплины - "математическая география". До начала 50-х годов нашего века до 30 - 40% школьных учителей астрономии были выпускниками естественно-географических факультетов пединститутов; астрономическая подготовка учителей географии была прекращена в 1971 году.

Поскольку в настоящее время в средней общеобразовательной школе изучение курса физической географии значительно опережает изучение астрономии, следует использовать межпредметные связи наук для пропедевтики астрономических (в основном астрометрических) знаний в среднем звене: помимо материала о некоторых физических характеристиках, внутреннем строении, рельефе, гидросфере и атмосфере Земли, в курсе географии рассматриваются отдельные стороны развития литосферы и методы определения возраста горных пород, что имеет определенное отношение к космогонии; влияние отдельных космических явлений на земные процессы и явления; предусматривается проведение наблюдений ряда небесных явлений: восхода, захода и полуденной высоты Солнца, фаз Луны, обучение ориентации на местности по Солнцу. При изучении астрономии ряд понятий курса географии актуализируется, повторяется, обобщается и закрепляется на новом более высоком уровне при использовании объяснения природы небесных явлений, порожденных вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца (условия видимости светил на разных широтах, часовые пояса, местное и декретное время, смена времен года и т.д.); при изучении материала о Земле, как одной из планет Солнечной системы и основных физических характеристик, внутреннего строения, рельефа, физических условий на поверхности планетных тел; теории формирования планетных систем.

Связь астрономии и биологии определяется их эволюционным характером. Астрономия изучает эволюцию космических объектов и их систем на всех уровнях организации неживой материи аналогично тому, как эволюция живой материи изучается биологией. Все космические объекты и их системы, подобно биологическим, эволюционируют с характерными для них шкалами времени. Эволюция неживой материи идет "от простого к сложному". Существование и развитие объектов обусловлено внутренними динамическими процессами; движущими факторами эволюции являются расширение Метагалактики (Вселенной) и гравитационная неустойчивость. Взаимосвязь астрономии и биологии обусловлена взаимным влиянием эволюций неживой и живой природы.

Все остальные естественные науки не являются в полной мере эволюционными: они претерпевают изменения лишь в свете развития идей и понятийного аппарата, методов и инструментов исследований, позволяющих расширять и углублять наши знания об объектах познания данных наук, но сами материальные объекты при всем богатстве их взаимных связей не эволюционируют: действие фундаментальных законов физики извечно и не зависит от времени, необратимые процессы исследуются лишь в некоторых разделах физики (термодинамике и т.д.); законы химии также обратимы и могут рассматриваться как описание физических взаимодействий электронных оболочек атомов; география и геология, в самом широком смысле, являются разделами астрономических наук планетологии и планетографии.

Межпредметные связи курсов астрономии и биологии можно подразделить на несколько уровней.

При осуществлении уровня базовых знаний в изложении материала темы происходит непосредственное смыкание основного содержания обоих предметов. Таких точек соприкосновения сравнительно немного: тема "Происхождение жизни на Земле" предполагает определенный уровень знаний о Земле как планете, а также об образовании и развитии Земли как космического тела. Другими точками соприкосновения являются разделы темы "Экология" - "Факториальная экология", в котором рассматриваются космические факторы как экологические, и "Учение о биосфере", где рассматривается биосфера как открытая система, для существования которой необходим определенный поток энергии из космоса.

Вопросами, объяснение которых требует совместных усилий астрономов и биологов, являются:

1. Возникновение и существование жизни во Вселенной (экзобиология: происхождение, распространенность, условия существования и развития жизни, пути эволюции).
2. Процессы и явления, лежащие в основе космическо-земных связей.
3. Практические вопросы космонавтики (космическая биология и медицина).
4. Космическая экология.
5. Возникновение и существование, пути развития внеземных цивилизаций (ВЦ), проблемы контакта с ВЦ.
6. Роль человека и человечества во Вселенной (возможность зависимости космической эволюции от биологической и социальной).

Некоторые из этих вопросов могут быть частично включены во второй уровень межпредметных связей - уровень расширенных знаний.

Особое внимание учащихся должно обращаться на следующие положения:

1. Возникновение жизни на Земле подготовлено ходом эволюции неживой материи во Вселенной.
2. Существование жизни на Земле определяется постоянством действия космических факторов: мощностью и спектральным составом солнечного излучения, неизменностью основных характеристик орбиты Земли и ее осевого вращения, наличием магнитного поля и атмосферы планеты.
3. Развитие жизни на Земле во многом обусловлено плавными незначительными изменениями космических факторов; сильные изменения ведут к катастрофическим последствиям (раздел "Генетика": космические лучи и их рассмотрение как мутагенных факторов).
4. На определенном этапе своего развития жизнь становится фактором космического масштаба, оказывающим влияние на физико-химические характеристики основных оболочек планеты (например, состав и температуру атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы).
5. В настоящее время деятельность человечества становится фактором глобального геофизического и даже космического масштаба, оказывающим воздействие на атмосферу, гидросферу, литосферу Земли и околоземное космическое пространство, а в перспективе - на всю Солнечную систему. Экология становится космической.
6. Разумная деятельность сверхцивилизаций может оказывать влияние на эволюцию неживой и живой материи в масштабах Галактики и даже Метагалактики.

Третий, организационно-деятельностный, уровень более общий: он включает в себя возможность применения знаний одного предмета при изучении другого; в данном случае это эволюционный подход обеих наук к решению многих вопросов. Эволюционный характер обеспечивает возможность классификации космических объектов и их систем по принципам типологии (таксономии и систематики) и исследование их в рамках системного подхода, чем издавна занимается биология по отношению к своим объектам, с выявлением общего в объектах и явлениях, ограничения числа возможных вариантов структур и поведения систем как одно из проявлений действия методологического принципа симметрии.

Четвертый уровень - уровень проблемных задач, для решения которых необходимо применение понятийного аппарата одной науки для определения понятий, законов другой или с использованием общей терминологии.

Мировоззренческий уровень включает применение в одной науке способов и стилей мышления другой (логический аппарат, методы моделирования явлений и процессов, программирование возможных результатов) - творческий уровень и уровень исследователя, занимающегося определенной проблемой очень глубоко и активно, сознательно формирующего свое мировоззрение. На этом уровне учитель может сопоставлять проблемные точки наук, всесторонне их характеризуя, но не давая ни способа решения, ни подсказки: возможные выводы способный ученик делает самостоятельно из предложенных или собственноручно полученных (в результате наблюдений, анализа литературы и т.д.) данных. Например, вопрос об эволюции жизни на Земле и появлении разума связывается с эволюцией Вселенной, приводя к общефилософским законам и понятиям - соотношении необходимости и случайности, перехода количества в качество и т.д. Работа над этими вопросами подводит к проблеме места и роли человека на Земле и разума во Вселенной.

Связь астрономии с эволюционными общественными науками историей и обществоведением, изучающими развитие материального мира на качественно более высоком уровне организации материи, обусловлена вышеописанным влиянием астрономических знаний на мировоззрение людей и развитие науки, техники, сельского хозяйства, экономики и культуры; вопрос о влиянии космических процессов на социальное развитие человечества остается открытым.

Красота звездного неба будила мысли о величии мироздания и вдохновляла писателей и поэтов. Астрономические наблюдения несут в себе мощный эмоциональный заряд, демонстрируют могущество человеческого разума и его способности познавать мир, воспитывают чувство прекрасного, способствуют развитию научного мышления.


Мнения читателей [10]

Оценка: 3.6 [голосов: 381]
  О рейтинге --Оцените-- Отлично Хорошо Средне Плохо Не годится

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



Источник: http://www.astronet.ru/db/msg/1177040/chapter1_3.html


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:



Астрономия Википедия Как нарисовать котика пошагово

Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией Чем физика связана с астрономией

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ