НАЧАЛЬНАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ

Р.Я.СИМОНЯН, А.П.ПОПОВА,
МОУ лицей № 82, г. Челябинск

Занимательная Вселенная

Элективный межпредметный курс: ФИЗИКА + АСТРОНОМИЯ,
54 ч. 9-й класс

Пояснительная записка

Элективный курс предпрофильной подготовки, межпредметный, направленный на интеграцию физических и астрономических знаний, умений, навыков, входит в образовательную область «Естествознание» и сопровождает учебный предмет «Физика» в основном образовании школьников. Предназначен для учащихся 9-го класса ООШ для расширения практических умений и углубления (или закрепления – в зависимости от категории учащихся) знаний учащихся по астрономии и физике посредством применения их в практике для объяснения природных явлений астрономического характера, а также способствует выбору учащимися дальнейшего профиля обучения.

Программа состоит из одного инвариантного (10 ч) и трёх вариативных (13 ч, 17 ч и 14 ч) компонентов. Для 1-й категории учащихся общий объём составляет 23 ч; для 2-й категории – 27 ч; для 3-й – 24 ч. Категории обучающихся различаются уровнями подготовки по предмету «Физика»:

• 1-я категория: имеющие высокий уровень мотивации к изучению физики и астрономии («Мне это интересно!»);

• 2-я категория: не определившие на момент выбора свои предпочтения в какой-либо учебно-познавательной деятельности и желающие попробовать изучать данный элективный курс («Другим интересно, может быть, и мне будет интересно!»);

• 3-я категория: с достаточным уровнем познавательного интереса к изучению физики и астрономии, но имеющие личностные характеристики слабоуспевающих учеников.

Курс может проводиться в школьном кабинете физики, в физической лаборатории или астрофизической обсерватории вуза или учреждения дополнительного образования (планетарий).

Форма обучения – очная.

Новизна программы в системе предпрофильной подготовки заключается в расширении предметных компетенций по физике за счёт практико-ориентированных приёмов познавательной деятельности, активизирующих познавательный интерес учащихся через мотивационный подход и эмпирические методы. Курс выстроен таким образом, чтобы не только дать сумму научно-прикладной информации, но и выработать, развить самостоятельность, инициативу, умение логично и рационально мыслить, выполнять широкий спектр различных операций и действий, включённых в единый метод научного познания. Эти компетенции связаны с жизнью, будут востребованы в будущем ученика и позволят ему определиться в обществе.

Методологическое основание курса: практико-ориентированный подход, связанный с получением учащимися реального опыта познавательной деятельности теоретического и эмпирического вида, что обеспечивает механизм закрепления и развития приобретённых знаний, умений, навыков, а также способствует формированию образовательной компетентности по физике через расширение и углубление ключевых и предметных компетенций в освоении единого метода научного познания.

Формирование образовательной компетентности ученика по физике происходит через овладение знаниями, а также целесообразными способами деятельности. Категория «Знание» включает в себя: научные знания, миропонимание, образовательные ценности (в том числе эмоциональное отношение к продуктам собственной учебно-познавательной деятельности).

В понятии «Научные знания» выделяют три уровня знания: теоретические, эмпирические и научно-технические. Миропонимание представляет собой наиболее высокий уровень мировоззрения и может быть раскрыто в содержании обучения через представления о научной астрофизической картине мира. Рассматривая более подробно образовательные ценности в содержании обучения, можно выделить следующие её аспекты: историко-культурный, экономический, гуманитарный, экологический. Таким образом, содержание обучения в основном образовании включает знания, умения, навыки, которые в совокупности отражают знаниевый компонент личности обучающегося и обеспечивают репродуктивный уровень познания через такие мыслительные операции как восприятие, запоминание, припоминание, воспроизведение информации и алгоритмическое применение приобретённых знаний, умений, навыков в учебной ситуации.

Способы деятельности, заложенные в содержание элективного курса «Занимательная Вселенная», опираются на первичное освоение методов теоретического и эмпирического познания на основе алгоритмически заданных учителем действий по овладению содержанием этих методов на обычных занятиях по физике. Они позволяют ученику проводить научно-прикладные исследования под руководством учителя, а также работать с источниками знаний, самостоятельно добывать необходимую информацию. Таким образом, приоритетным является не знаниевый, а деятельностный компонент, что требует применения новых подходов в обучении.

Мотивационный подход обеспечивает формирование благоприятного социально-психологического климата во взаимодействии, стимулирование деятельности участников образовательного процесса, личностное развитие, а также развитие познавательного интереса и других личностно значимых характеристик. Необходим такой психолого-педагогический механизм стимулирования, который обеспечивал бы эффективную деятельность всех участников образовательного процесса. Мотивационный подход позволяет учителю осуществлять управление обучением так, чтобы быть организующим и стимулирующим началом в становлении и развитии личности каждого ученика. Реализация организационной функции управления выдвигает новые задачи: учитель должен убедиться, что учащиеся хорошо понимают, каких результатов от них ждут; уверены, что смогут получить эти результаты; видят позитивные последствия для себя от участия в деятельности и оценивают их как более значимые, чем возможные негативные последствия.

Цели элективного курса:

– формирование образовательной компетентности ученика по физике через овладение знаниями, а также целесообразными способами деятельности;

– развитие познавательного интереса учащихся к освоению единого метода научного познания, изучению астрофизических методов познания природы, интереса к изучению астрономии и физики;

– развитие способностей к коммуникативной деятельности: использование гибких межличностных взаимодействий, разнообразных форм общения (монолога, диалога, полилога) в процессе обучения;

– развитие способностей к саморефлексии собственной деятельности;

– развитие способностей к самоопределению с учётом собственных интересов и склонностей;

– активизация познавательной деятельности учащихся средствами предметов «Физика» и «Астрономия».

Задачи обучения:

1) овладение учащимися способами применения знаний, а также интеллектуальных и практических умений в области астрономических наблюдений и экспериментов, позволяющих исследовать астрофизические явления природы;

2) мотивация выбора учащимися физико-математического или естественнонаучного профилей обучения;

3) углубление предметных компетенций при самостоятельной работе с научными источниками, проведении астрономических наблюдений, обработке наблюдательных данных, решении задач повышенной сложности комплексного характера;

4) формирование умения составлять и решать задачи на основе астрофизического материала;

5) обучение приёмам и методам коммуникативного общения в коллективно-распределительной деятельности, а также самооценке собственной деятельности, приёмам самопознания;

6) предоставление учащимся свободы высказывания, свободы мысли, создание ситуации успеха в обучении (И.С.Якиманская, Е.В.Бондаревская);

7) обучение подростков 11–14 лет дедуктивному методу познания в качестве ведущего, «воспроизведение у детей логики научного познания» (В.В.Давыдов, Д.Б.Эльконин);

8) использование и систематизация субъектного опыта учащегося (И.С.Якиманская);

9) учёт мотивационных устремлений и уровня познавательного интереса каждого учащегося (В.К.Вилюнас, В.Я.Ляудис, А.К.Маркова, Е.И.Машбиц, Л.М.Фридман, И.Я.Каплунович).

1-й категории учащихся соответствуют задачи 1–6; 2-й категории – 2, 5–9; 3-й – 1, 4–9. В соответствии с выделенными задачами выстроено учебно-тематическое планирование (табл. 1).

Краткое содержание программы

1. Строение Солнечной системы. Необходимо сформировать представление о пространственно-временных масштабах Солнечной системы и составляющих её структурных элементах: планета, спутник, малые тела (кометы, метеорит и астероид), межпланетная среда, – а также о силе, которая удерживает все тела, входящие в данную систему, и о месте человека во Вселенной. Учащиеся должны уметь устанавливать причинно-следственные связи, сравнивая, например, чем одно явление отличается от другого, и демонстрируя деятельностный подход.

2. Небесные координаты. Характеристика небесных координат, сравнение их с земными координатами, их значение для поиска небесных объектов на звёздном небе. Знакомство с представлением о небесной сфере и элементах небесной сферы. Учащиеся усваивают теоретические знания и демонстрируют эмпирические способы усвоения.

3. Звёздные карты. Строение звёздной карты, основные линии и точки отсчёта на подвижной карте звёздного неба, способы работы с картой. Учащиеся усваивают, повторяют и закрепляют знания о небесных координатах и способах ориентации по небесным объектам.

4. Астрономические величины. Характеристика астрономических величин, их размерности, использование физических понятий и их применение в астрономии. Теоретический метод познания с использованием элементов проблемного обучения.

5. Строение Вселенной. Основные понятия и определения: пространственно-временные масштабы и структурные составляющие Вселенной: Метагалактика, скопления галактик, группы галактик, галактики и т.д., современные представления о ячеистой структуре Вселенной. Учащиеся теоретически усваивают информацию о современных представлениях Вселенной.

6. Теория Большого Взрыва. Теория Горячей Вселенной и её подтверждение, проблемы фридмановской космологии и их разрешение в гипотезе раздувающейся Вселенной; современные представления об элементах космологии: теоретические и экспериментальные критерии, характеризующие представление современной космологии: космологические гипотезы. Теоретический уровень усвоения материала.

7. Законы Кеплера, Вина, Стефана–Больцмана, Хаббла, эффект Доплера, правило Тициуса–Боде. Введение основных законов и их применение для определения основных характеристик небесных объектов: массы, температуры, размеров, яркости, спектрального класса, расстояний и т.п. Учащиеся демонстрируют теоретико-эмпирические способы усвоения информации для применения её на практике.

8. Спектральный анализ. Элементарное изложение сведений о спектрах небесных тел, спектральных классах, спектральном анализе и применении его для изучения космического пространства. Теоретический способ усвоения.

9. История астрофизики. История развития современных представлений о небесных телах, становление и развитие радиоастрономии и открытие реликтового радиоизлучения (А.Пензиас и Р.Вильсон, И.Шкловский), рождение и развитие астроспектроскопии (А.Белопольский, Ф.Бредихин), развитие современных телескопов и обсерваторий (В.Я.Струве). Объяснительно-иллюстративный способ подачи информации. Мировоззренческий аспект проблемы. Теоретическое усвоение информации.

10. Элементы космонавтики и закон всемирного тяготения. Основные этапы развития космонавтики, основоположники космонавтики (К.Э.Циолковский, С.П.Королёв, А.Цандер); рождение внеатмосферной астрономии и современные достижения внеатмосферной астрономии: исследование туманностей, обнаружение внесолнечных планетных систем; результаты контактных исследований планет и перспективы исследования. Применение законов всемирного тяготения и развитие небесной механики; И.Ньютон и законы Кеплера. Теоретико-эмпирический способ познания.

Методы обучения и формы проведения занятий: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский методы обучения, самостоятельная работа, занимательные, познавательные игры, конкурсы, викторины, экскурсии; лекции, практические занятия, конференция.

Расширенные предметные компетенции по программе выступают в виде требований к обучающимся: владеть общими алгоритмами выполнения астрономических наблюдений, т.е. владеть общими принципами эмпирического познания; уметь самостоятельно выполнять задания, связанные с проведением практических работ как частного случая реализации общих правил исследований, в частности: наблюдать и изучать астрономические явления, описывать результаты наблюдения, выдвигать гипотезы, выполнять измерения по звёздной карте, вычислять погрешности прямых и косвенных измерений, представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков, делать выводы, обсуждать результаты коллективной деятельности, участвовать в дискуссиях, конкурсах, викторинах, олимпиадах; составлять и решать астрономические задачи с физическим содержанием; решать комплексные и олимпиадные задачи по астрономии.

Прогнозируемый результат обучения: самостоятельная учебно-познавательная деятельность учащихся с успешной презентацией, публичной аргументированной защитой сделанных выводов для учащихся категорий 2 и 3; творческая познавательная деятельность, связанная с успешным участием в олимпиадах по физике и астрономии и успешной защитой проекта на конференции НОУ для учащихся категории 1.

Таблица 1. Учебно-тематическое планирование курса «Занимательная Вселенная»

Формы и методы контроля достижений учащихся

Методы оценивания раскрываются через заранее предъявленные критерии, характеризующие уровень и качество выполнения работы, что позволяет ученикам контролировать себя самостоятельно (табл. 2). Количество полученных баллов формирует образовательный рейтинг, который учитывается при формировании классов физико-математического, физико-технического или близких им профилей.

Таблица 2. Формы, методы и критерии контроля достижений учащихся

Оборудование: видеоаппаратура; фильмоскоп; кодоскоп; фотоаппарат и фотопринадлежности; телескоп; демонстрационная карта звёздного неба; подвижные карты звёздного неба;
интернет-ресурсы; теллурий; модель небесной сферы; демонстрационные таблицы по астрономии; спектрограф или спектроскоп; справочные таблицы по астрономии, математике и физике; астрономические ежегодные календари.

Литература для учащихся

Большая детская энциклопедия: Вселенная. – М.: РЭТ, 1999.

Брейтон Дж. 101 ключевая идея: Астрономия. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002.

Верн Ж. В погоне за метеоритом. – М.: Детская литература.