Вивчення зоряних сузір’їв з використанням елементів STEM освіти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Криворізький державний педагогічний університет

Вивчення зоряних сузір'їв з використанням елементів STEM освіти

Мальченко Світлана Леонідівна,

кандидат фізико-математичних наук, доцент, доцент кафедри фізики та методики її навчання

Іванова Аліна Ігорівна,

студентка 1-го курсу магістратури фізико-математичного факультету, спеціальності фізика-інформатика

Постановка та обґрунтування актуальності проблеми. Астрономія, як наука, виникла в результаті практичних запитів людства і, розвиваючись разом з ним, не втратила свого практичного значення. В закладах середньої освіти курс астрономії завершує фізичну освіту учнів і спрямований на формування в них наукових уявлень про будову та розвиток Всесвіту, формування повної фізичної картини світу. Важливим завданням учителя є створення атмосфери зацікавленості предметом, що викликає бажання і прагнення учнів працювати самостійно. Це не тільки бесіди, дискусії, реферативна форма роботи, повідомлення, а й практичні заняття, використання сучасних технологій.

Завдяки живому спогляданню більшість школярів добре запам'ятовують найголовніші сузір'я, планети, напрям добового обертання зоряного неба, методи орієнтування та ін. Спостереження та інші практичні роботи є тією абсолютно необхідною методологічною основою у вивченні астрономії, яка забезпечує правильне формування фізичного світогляду школярів та студентів. Саме на підставі астрономічних спостережень, роботи з каталогами, зоряними картами, обговоренням ілюстрацій, моделей учні та студенти шляхом логічного мислення пізнають те спільне, що розкриває сутність предметів і явищ. Треба зауважити також, що під час виконання практичних робіт учні не стільки здобувають знання, скільки застосовують їх на практиці, що сприяє розвитку творчого мислення.

Викладання астрономії часто ведеться суто догматично, формально і більшості випадків зводиться тільки до перекладання підручника, а відповідно відсутні і міцні осмислені знання В школах відсутні практичні заняття з астрономії, на яких школярі могли б безпосередньо спостерігати зоряне небо, Місяць, планети, Сонце та інші небесні об'єкти. Інформатизація суспільства в вимагає інноваційних підходів до організації освітнього процесу [5]. На місце пасивного сприймання потоку інформації ставиться самостійний пошук нової інформації, вміння аналізувати і використовувати інформаційний потенціал для орієнтації у провідних концепціях і теоріях, щоб на їхній основі формувати власне мислення. Учень повинен навчитися володіти прийомами самостійного пошуку, збору, обробки, аналізу та синтезу інформації, отримати знання, вміння і навички інформаційного самозабезпечення з навчальної і науково-дослідної діяльності.

Сучасні освітні технології спрямовані на те, щоб привчити учня працювати самостійно, так як саме ця якість дає можливість успішно адаптуватися в умовах швидкозмінного суспільства. Саме вміння учнів вчитися і дозволить впродовж усього життя удосконалювати свій досвід і знання, аналізувати і використовувати в своїй професійній діяльності досягнення науки і техніки [4]. Тому важливим у вивченні є організація практичної самостійної роботи з астрономії.

Сьогодні існує ще одна проблема - зниження інтересу до вивчення природничо-математичних дисциплін. Враховуючи підвищений інтерес учнів до питань астрономії, використовуючи це - вчитель може зацікавити до вивчення фізики, математики, інформатики та інших предметів [9]. Діти на природничо-математичних науках розвивають логічне мислення, технічну грамотність, вчаться вирішувати поставленні задачі, стають новаторами, винахідниками завдяки системі навчання STEM. STEM-освіта ґрунтується на між предметних підходах в побудові навчальних програм різного рівня, окремих дидактичних елементів, до дослідження явищ і процесів навколишнього світу, вирішення проблем орієнтованих завдань.

Для цього необхідно організувати й проводити заняття, на яких учням пропонують виконувати самостійні практичні роботи різних типів. Такі завдання повинні зацікавити учнів, прикладний характер, демонструвати іншими предметами та розширювати фізичної картини Всесвіту [5].

Сучасні технології розвиваються мати зв'язок з розуміння достатньо швидко й їх використання буде сприяти активізації вивчення астрономії. Для прикладу - використання мобільних додатків (Sky Map, Star Walk 2, та інші), або використання 3-D ручки для проектування 3-D моделей. Методичної літератури з астрономії не достатньо, однак є розробки практичних та лабораторних завдань, які викладаються на власних сайтах [4]. Зрозуміло, що використання сучасних технологій вимагає додаткового часу й додаткових знань та вмінь вчителя та учнів. Вирішити цю проблему можна шляхом реалізації міжпредметних зв'язків (виконання завдань на інших заняттях), на факультативних заняттях або якщо організувати виконання цих завдань у виді самостійної роботи. Однак для цього вчителю потрібно підготувати детальні методичні рекомендації щодо виконання самостійної роботи [6; 7].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. На сьогодні інтерес до STEM-освіти, її впровадження, проблеми та преспективи розвитку в Україні розглядають вітчизняні науковці: Василашко І.П., Морзе Н.В., Шарко В.Д та ін. Впровадження STEM- освіти в закладах освіти України в можна знайти в роботах таких науково-педагогічних працівників, як Андрущенко Т.І., Величко В.Ю., Гуляєв К.Д., Комова О.Б., Буліга С.М., Гальченко С.А. Камишин В.В., Лісовий О.В., Бревус С.М., Глоба Л.С., Клімова Е.Я., Ніколенко Л.Г., Норчевський Р.В., Попова М.А., Приходнюк В.В., Рибалко М.Н., Стрижак О.Є., Чернецький І.С. та інших.

Впровадженням STEM-освіти на заняттях астрономії займаються окремі вчителі астрономії, які висвітлюють власний досвід на конференціях, на семінар-практикумах, на хакатонах та інших заходах, які активно проводяться на рівні міст, областей та України, створюються інтерактивні уроки, які можна знайти на сайтах naurok.com.ua, vseosvita.ua, персональних сайтах вчителів, шкіл та методичних об'єднань чи інноваційних центрів. Наприклад Бузько В. та Єчкало Ю. в статті Елементи доповненої реальності при вивченні астрономії як засіб реалізації STEM-освіти пропонують використання мобільних додатків для виконання практичних завдань з астрономії, інші фахівці пропонують реалізацію окремих проектів або інтегрованих уроків з використанням елементів STEM-освіти (Бондарчук Т. В., Братошевська С. В., Глубенок С. В. та ін.).

Отже, мета статті - показати необхідність і можливість, при вивченні курсу астрономії, використовувати елементів STEM-освіти, підвищувати інтерес до вивчення астрономії, збільшувати частку самостійної роботи учнів та студентів, що стимулює розвиток їх пізнавальних інтересів й дає простір для уяви. Відповідно завданням даної роботи і є організація практичної роботи на заняттях астрономії за темою «Просторова карта сузір'я» [6].

Методи дослідження. Для реалізації поставленої мети використано теоретичні методи: аналіз, узагальнення та систематизація методичної, психолого-педагогічної літератури з проблеми дослідження, аналіз нормативно-правової документації в сфері освіти, освітніх та навчальних програм; інтерпретаційно-аналітичний метод.

Виклад основного матеріалу дослідження. З поняттям «сузір'я» учні знайомляться під час вивчення нового матеріалу з розділу «Основи практичної астрономії», тем: Небесні світила й небесна сфера. Сузір'я. Визначення відстаней до небесних світил. Небесні координати. - за рівнем стандарту та за профільним рівнем розділу «Спостереження зоряного неба. Рух небесних світил», тем Зоряне небо, небесні світила і небесна сфера. Системи небесних координат. Сузір'я. Видимі й абсолютні зоряні величини. Визначення відстаней в астрономії. Зоряні карти й каталоги небесних об'єктів. Після вивчення цих тем учням можна запропонувати самостійну роботу у вигляді проекту або роботу у групах на факультативних заняттях.

Мета заняття: Закріплення знань з астрономії, вміння знаходити відстані до зір. Формування уявлення про сузір'я, зоряними картами. Познайомити з поняттям зоряних координат, річного паралаксу, одиницями вимірювання відстаней до зір, видимою та абсолютною зоряною величинами, температурою та кольорами зір, будова Всесвіту. Розвивати навички самостійної роботи. Набуття навичок застосування теоретичних знань для розв'язування практичних завдань.

Учням можна запропонувати різні проекти (чи по різному назвати групи для виконання завдання на факультативі):

1. Теоретики, які будуть розраховувати відстані до зір сузір'їв й малювати просторову карту сузір'я на папері.

2. Програмісти - реалізують завдання за допомогою графічних комп'ютерних програм.

3. Майстри - зроблять модель сузір'я за допомогою підручних засобів (скляні кульки чи пластилін, дерев'яні палички, основа з фанери або пінопласту та клей).

4. «Проекти майбутнього» - виконають завдання за допомогою 3-D ручки.

В залежності від рівня підготовки можна запропонувати завдання різної складності, коригувати кількість завдань чи складність розрахунків, що будуть виконувати учні самостійно, тобто завдання такого типу будуть враховувати індивідуальні особливості учнів й можуть бути запропоновані дітям з особливими потребами.

Основна мета запропонованої роботи - зобразити просторове розташування зір певного сузір'я, позначаючи відповідно їх абсолютну зоряну величину і спектральний клас.

Методичні вказівки. Конфігурація сузір'їв отримується в результаті проекції зір на небесну сферу. У космічному просторі зорі розташовані на відстанях відмінних від звичного виду сузір'я. Щоб уявити собі справжню картину розташування зір сузір'я в просторі необхідно знати відстань до них. Цю відстань можна вичислити зі значення паралакса, який є в зоряних каталогах, або з таблиць, що є для кожного сузір'я в інтернет-ресурсі Вікіпедія (uk.wikipedia.org). Істинна яскравість зорі також залежить від відстані до неї і від видимої зоряної величини. Спектральний клас зорі вказує на її температуру. Таким чином, використовуючи ці параметри (r, M, Sp).

Рис. 1. Двомірна карта сузір'я Лев

На першому етапі роботи необхідно побудувати карту сузір'я в екваторіальних координатах (a, S) і з видимою зоряною величиною (m). Кожен учень або група обирає сузір'я з запропонованого переліку або одне з зодіакальних сузір'їв. При цьому варто запропонувати ті сузір'я, які учні можуть побачити ввечері на небі. Обираючи сузір'я та працюючи з матеріалом - учні запам'ятають не тільки їх назви та контури, але й розташування на зоряному небі. Окрім того, можна запропонувати сузір'я, пов'язані з міфами та легендами (Цефей, Лебідь, Кассіопея, Оріон чи інші), а під час захисту проекту учні також розповідають звідки пішла назва сузір'я.

Перша група повинна на листі формату А4 побудувати три осі під кутом 60°. Дві нижні з них - це вісі а і д, а третя - r - відстань у світлових роках. На площині а і д проектується двомірна карта сузір'я (рис. 1). Друга група реалізує це за допомогою комп'ютерної програми, третя і четверта - спочатку на аркуші паперу проектують двомірну картину сузір'я, а потім третя - переносе на заготовку, а четверта - по заготовці малює контури сузір'я за допомогою 3-D ручки. Для дітей молодшого віку можна запропонувати заготовлені малюнки сузір'їв (рис. 2.). На цьому етапі всі учні повинні скласти таблицю для зір обраного сузір'я до 4,5 ^m, де а і д - екваторіальні координати й нанести їх на площину а і д (або позначити відповідні зорі на заготовлених малюнках). В таблицю потрібно також записати п - паралакс в секундах дуги, m - видима зоряна величина, Sp - спектральний клас для цих зір.

На другому етапі кожну зорю "піднімають" паралельно вісі точки на відстань r. Для більш підготовлених учнів можна запропонувати розрахувати з таблиці: r _св._р. - відстань до зорі у світлових роках, по формулі: r = 1/п, або у світлових роках r _св._р = 3,26/п;

М - абсолютну зоряну величину, за формулою: М = m + 5 + 5 lg. Записати отриманні результати в таблицю. Приклад заповненої таблиці для сузір'я Оріон наведений у табл. 1 та на рис. 3.

Рис. 2. Сузіря Оріон

Данні для сузір'я Оріон

1. Вольянська С.Є. STEM-освіта. Довідник сучасного педагога. Х.: Основа, 2016. С.124-125.

2. Кириленко С., Кіян О. Поліфункціональний урок у системі STEM-освіти: теоретико-методологічні та методичні сегменти. Рідна школа. 2016. №4. С. 50-54.

3. Корнієнко О. Р. Про актуальність запровадження STEM-навчання в Україні. URL: //http:elenakornienko.blogspot.com/2016/02/stem.html (дата звернення: 30.03.2019).

4. Кузьменков С.Г., Бабенко М.О. Методичні рекомендації та інструкції практичних робіт з курсу «Астрономія». Херсон: Херсонський Віртуальний Університет, 2010.

5. Кузьменков С.Г. Підготовка сучасного вчителя астрономії. Херсон: ХДУ, 2011. 332 с.

6. Лавут Е. Практичні роботи з астрономії: методична розробка. Сімферополь: Мала академія наук Криму «Пошукач», 2009. 31 с.

7. Мальченко С.Л Шевченко О.О. Організація самостійної роботи при вивчені астрономії. Актуальні проблеми природничо-математичної освіти в середній і вищій школі: збірник матеріалів Міжнародної науково- практичної конференції, 26-28 червня 2014 р. Херсон, 2014. С. 67-69.

8. Мальченко С.Л. Використання інформаційних технологій при організації самостійної роботи з астрономії. Інноваційний намір розвитку природничо- математичної та технологічної освіти: матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції з міжнародною участю. Херсон: Айлант. 2015. Вип. 15. С. 97-100.

9. Мальченко С.Л., Ткачук Д.Л. Використання інформаційно-комунікаційних технологій при вивчені астрономії для підвищення пізнавальної активності учнів. Вісник Черкаського університету. Педагогічні науки. 2016. № 11.

References

1. Volyanska, S.Е. (2016). STEM-osvita [STEMeducation]. Dovtdntk suchasnogo pedagoga, Osnova, Kharkiv, Ukraine,124-125.

2. Kirilenko, S. and Kiyan, O. (2016). Polifunkcionalnii urok u sistemi STEM-osviti teoretiko- metodologichni ta metodichni segmenti [Polyfunctional lesson in the system of STEM education: theoretical and methodological and methodological segments]. Bldna shkola, №4, 50-54.

3. Kormenko, O.R. Pro aktualnist zaprovadjennya STEM_navchannya v Ukralni [About urgency of introduction of STEM-training in Ukraine], available at://http:elenakornienko.blogspot.com/2016/02/stem. html (accessed 30 March 2019).

4. Kuzmenkov, S.G. and Babenko, M.O. (2010). Metodichni rekomendacil ta instrukcil praktichnih robit z kursu «Astronomiya» [Methodical recommendations and practical instructions for the course «Astronomy»]. Hersonskii Virtualnii Universitet, Herson, Ukraine.

5. Kuzmenkov, S.G. (2011). Pidgotovka suchasnogo vchitelya astronomil [Training of modern astronomy teacher]. HDU, Herson, Ukraine.

6. Lavut, E. (2009). Praktichni roboti z astronomn [Practical work on astronomy]: metodichna rozrobka. Mala akademiya nauk Krimu «Poshukach», Simferopol, Ukraine.

7. Malchenko, S.L. and Shevchenko O.O. (2014). Organizaciya samostiinol roboti pri vivcheni astronomn [Organization of independent work in the study of astronomy]. Aktualm problemi prirodnichomatematichnoi osvdi v serednH і vischU shkoli: zbirnik materially Mijnarodnol naukovo_praktichnoi' konferencil, 26-28 chervnya 2014 r. Herson, 2014, 67-69.

8. Malchenko, S.L. (2015). Vikoristannya informaciinih tehnologii pri organizacil samostiinol roboti z astronomn [The use of information technology in organizing independent work on astronomy]. InnovacHnii n.anur rozvitku prirodnicho matematichno'i ta tehno^'g^noi osviti: materiali vseukralnskol naukovo_praktichnol konferencil z mijnarodnoyu uchastyu. Ailant, Herson, Ukraine, № 15, 97-100.

9. Malchenko, S.L. and D.L. Tkachuk, D.L. (2016). Vikoristannya informaciino_komunikaciinih tehnologii pri vivcheni astronomil dlya pidvischennya piznavalnol aktivnosti uchniv [The use of information and communication technologies in the study of astronomy to enhance the cognitive activity of students]. Wsnik Cherkaskogo unKersitetu. Pedagogichni nauki, № 11.

Размещено на Allbest.ru