Проектная и исследовательская деятельность учащихся по астрономии
статья по астрономии (10 класс)

Проектная и исследовательская деятельность учащихся по астрономии

         Учитель МБОУ «Хову-Аксынсккая СОШ»:

 Седип Эмма Эрес-ооловна

Проектная деятельность – процесс разработки и создания прототипа, пред-

полагаемого или конкретного результата. Обязательными условиями проектной

деятельности является преобразование, совершение заранее выработанных

представлений о конечном продукте.

Исследовательская деятельность – форма познавательной деятельности,

регулируемая поисковой активностью личности, направленная на удовлетворение познавательных интеллектуальных потребностей, продуктом которой является новое знание об изучаемом объекте или явлении. Исследовательская деятельность объективна, воспроизводима, доказательна.

В федеральном государственном образовательном стандарте среднего общего образования указано, что метапредметные результаты освоения учащимися основной образовательной программы включают владение навыками учебно-исследовательской и проектной деятельности. Предметные результаты должны обеспечивать специфические для астрономии виды деятельности по получению нового знания, его преобразованию и применению в учебно-проектных и социально-проектных ситуациях.

Примерная основная образовательная программ среднего общего образования, размещенная в реестре основных образовательных программ включает описание особенностей учебно-исследовательской и проектной деятельности учащихся. В ней указывается, что особенности учебно-исследовательской и проектной деятельности учащихся обусловлен открытостью образовательной организации на уровне среднего общего образования.

Сделан акцент на освоении учебно-исследовательской и проектной работы

как типа деятельности, где материалом являются учебные предметы Исследование и проект приобретают статус инструментов учебной деятельности поли-дисциплинарного характера, необходимых для освоения социальной жизни и культуры. Если на уровне основного общего образования процесс становления проектной деятельности предполагает и допускает наличие проб в рамках совместной деятельности учащихся и учителя, то на уровне среднего общего образования проект реализуется самим старшеклассником или группой учащихся. Они самостоятельно формулируют предпроектную идею, ставят цели, описывают необходимые ресурсы и пр. Начинают использоваться элементы математического моделирования и анализа как инструмента интерпретации результатов исследования.

На уровне среднего общего образования сам учащийся определяет параметры и критерии успешности реализации проекта, формирует навык принятия параметров и критериев успешности проекта, предлагаемых другими, внешними по отношению к школе социальными и культурными сообществами.

Возможными направлениями проектной и учебно-исследовательской деятельности по астрономии являются:

– исследовательское;

– инженерное;

– прикладное;

– информационное;

– социальное;

– игровое;

– творческое.

В результате учебно-исследовательской и проектной деятельности по астрономии учащиеся получат представление:

– о философских и методологических основаниях научной деятельности и научных методах, применяемых в исследовательской и проектной деятельности по астрономии;

– о концепции, научной гипотезе, методе, модели, методе сбора и методе анализа астрономических данных;

– о том, чем отличаются и чем сходны исследования в гуманитарных областях, естественных науках исследования в астрономии;

– об истории астрономии;

– о новейших разработках в области астрономии, особенно космологии и планетологии.

Принципиальной особенностью является то, что учащийся в процессе выполнения проекта или учебного исследования сможет решать задачи находящиеся на стыке нескольких учебных дисциплин, используя при этом весь аппарат методов представления информации и ее преобразования:

– элементы математического моделирования при решении исследовательских задач;

– элементы математического анализа для интерпретации результатов, полученных в ходе учебно-исследовательской работы.

– систему параметров и критериев оценки эффективности и продуктивности реализации проекта или исследования на каждом этапе реализации и по завершении работы.

Следует учитывать, что формы организации проектной и исследовательской деятельности учащихся по астрономии имеют некоторое различие в зависимости от условий их реализации – в урочной деятельности и внеурочной деятельности.

Среди форм организации проектной и исследовательской деятельности

учащихся по астрономии на уроке можно назвать следующие:

• уроки, построенные на основе проекта или исследования (урок-исследование, урок-лаборатория, урок-проект, урок изобретательства, урок-

защита проекта, урок-экспертиза, проблемные уроки, семинары, лабораторные занятия);

• уроки, включающие в себя элементы исследовательской и проектной деятельности учащихся (учебный эксперимент, практическая работа, разработка мини-проекта, отчет о домашнем исследовании или проекте, планирование и проведение эксперимента, наблюдения и т.д.).

В процессе реализации курса астрономии учителю предоставляется достаточно много возможностей для реализации уроков, построенных в проектной или исследовательской форме. Так, на первых уроках, рассматривающих наблюдение как основной метод в астрономии, учащиеся получают возможность самостоятельного исследования современного состояния телескопической техники. Для этого предлагается технологическая карта выполнения заданий, включающая в себя следующие элементы:

Характеристики телескопов

Классификация оптических телескопов

Классификация телескопов по волновому диапазону наблюдения

Эволюция телескопов

Значительным потенциалом обладают уроки-исследования, позволяющие

учащемуся самостоятельно познакомиться с ходом научных размышлений ученого. Так, при изучении методов определения размеров и расстояний до тел в Солнечной системе целесообразно использовать форму практической работы. Так, при анализе метода Эратосфера учащимся предлагается следующий алгоритм исследования метода:

Метод Эратосфена:

1) измерение ______________________________________________________;

2) определение отношения __________________________________________;

3) вычисление _____________________________________________________;

4) вычисление длины ________________ и величины ______________ Земли.

Проведенные Эратосфеном измерения:

1) _________________________________________________ в г.Сиена;

2) _________________________________________________ в г. Александрия;

3) _____________________ между г.Сиена и г.Александрия.

Полученные Эратосфеном данные и расчеты:

1) в г.Сиена – ______________________________________________________;

2) в г. Александрия – ________________________________________________;

3) __________________ между г.Сиена и г.Александрия (1 стадия = _____м);

4) расчетная формула: ____________________;

5) длина окружности земного шара _______________ тыс.стадий;

Сравнение результатов Эратосфена и современных данных:

__________________________________________________________________

Современные характеристики формы Земли и графическое отображение некоторых параметров:

Полярный радиус__________ км Средний радиус________ км

Длина окружности экватора________ км

Экваториальный радиус _________ км

Особое значение приобретает проектная деятельность в условиях проведения уроков астрономии в форме семинаров, конференций. Так, при проектировании урока-конференции «Жизнь и разум во Вселенной» важна значительная предварительная работа групп учащихся над следующими проектами:

1. Представления о существовании внеземного разума.

2. Представление идей внеземного разума в работах ученых философов и писателей-фантастов.

3. Биологические теории возникновения жизни.

4. Уникальность условий Земли для зарождения и развития жизни.

5. Методы поиска экзопланет, населенных разумной жизнью.

6. Радиотехнические методы поиска сигналов разумных существ.

7. Перспективы развития идей о внеземном разуме и заселении других планет.

Организация диалога и открытого обсуждения проблемы поисков разумной жизни позволяют учащимся проявить готовность к принятию другой точки зрения, уважительно отнестись к мнению оппонента в ходе обсуждения проблем, аргументировать собственную позицию относительно поисков разумной жизни. Таким образом, данные уроки направлены на эффективное формирование личностных УУД учащихся.

Следует обратить внимание на необходимость организации проектной и исследовательской деятельности для формирования у учащихся навыков проведения астрономических наблюдений. С учетном невозможности реализации наблюдений в ходе урока, данные виды деятельности могут выноситься в качестве домашнего задания в самостоятельную деятельность учащихся с последующим обсуждением результатов в условиях урока. Приведем примеры подобных заданий:

1. При соответствии погодных условий для наблюдения звезд на небе оцените

в утреннее или вечернее время расстояние от серпа Луны до ближайшего наиболее яркого объекта на небе. Наблюдения повторите по возможности несколько дней подряд. Для одного из наблюдений зарисуйте картину наблюдаемого расположения всех видимых вашему глазу светил на небе.

2. Найдите на небе группы звезд. Используя карту звездного неба, определите

созвездия, к которым они относятся. Сравните наблюдаемую картину расположения и видимости отдельных звезд и их расположение на звездной карте. Определите предельное значение звездной величины звезды, которую вы еще можете различать невооруженным глазом.

3. В течение недели наблюдайте положение Луны в одно и то же время. Выберите удаленные объекты, относительно которых можно сравнивать положение Лунного диска. По результатам наблюдения заполните таблицу:

Рекомендации для наблюдателя за звездным небом «Шаги»

1. Научитесь различать планеты и звезды. Как правило планеты ярче звезд. Более того, планеты расположены близко к Земле, поэтому на небе они принимают форму диска, а не крохотной точки.
2. Ищите яркие планеты. Тусклые планеты сложно найти, даже если они находятся в зоне видимости. Запомните: проще всего разглядеть Юпитер и Сатрун.
3. Запомните цветовую гамму. Каждая планета отражает солнечный свет в определенном цветовом спектре. Поэтому запомните цвета, кторорые соответствуют планетам:

• Меркурий мерцает и окрашен в ярко-желтый цвет.
• Многие ошибочно принимают Венеру за НЛО, потому что она имеет дискообразную форму и окрашена в серебристый цвет.
• Юпитер окрашен в белый цвет и является вторым по яркости объектом на ночном небе
• Сатрун окрашен в светло-желтый цвет.

4. Помните, что огни ночного поселка помешают вам найти планеты на небе. Поэтому лучше всего разглядывать ночное небо в дали от ламп уличного освещения, также отражение света от стен заданий, выезжайте за черту поселения, в поле. (Не забыть одеться потеплее)
5. Посмотрите на правое полушарие небесного свода. Так как планеты на ночном небе не расположены рядом друг с другом, необходимо знать, где их искать. Проше всего найти планету, когда она является частью созвездия.

• Меркурий расположен близко к Солнцу, поэтому в большинстве случаев он не виден из-за сильного солнечного свечения. Но это планета хорошо видна в середине августа.
• Марс можно найти ранним утром ближе к горизонту. Эта планета движется на восток.
• Юпитер расположен очень далеко от солнца
• Яркий Сатрун ищите в созвездии весов

6. Учитывайте ваше местоположение на Земле. Планеты видны в определенные промежутки времени. Помните, что  ранней ночью планеты видны на восточном полушарии небосвода, а поздно ночью – на западном.
7. Определяйте период видимости планет. Это  временный промежуток, оно может простираться от нескольких недель до двух лет. Период видимости планет можно найти в астрономических каталогах.
8. Запомните время суток для наблюдения за планетами. Большинство планет лучше видны на рассвете и на закате. Но можно и на ночном небе, когда вокруг достаточно темно.

Важным с позиции достижения метапредметных результатов в уровне владения навыками смыслового чтения необходимо широко использовать задания, направленные на исследования при работе с текстами астрономического содержания. Приведем примеры заданий:

1. Ниже приведено одно из описаний воображаемого путешествия на планету-гигант. Определите, о какой планете идет речь, и составьте собственное описание для любой из планет Солнечной системы.

«Если бы небо было ясным, Солнце сияло бы на нем диском, в 25 раз меньшим по площади, чем на земном небе. Короткий пятичасовой день быстро сменяется ночью. Мы ищем знакомые планеты, но Меркурий совершенно теряется в лучах Солнца, а Венеру и Землю можно наблюдать в телескоп только в сумерках. Зато Сатурн соперничает по яркости с Сириусом».

2. Заполните пропуски в тексте: «Создать полную картину мира выпало на долю _____________________. В сочинении под названием … «Альмагест» … основное содержание сводится к изложению ___________________ системы мира, в которой шарообразная Земля занимает центральное неподвижное положение…. Это была ____________________ теория, позволяющая заранее предсказать местоположение всех планет»

3. Впишите недостающие слова в текст: «В своей системе мира __________________ низвел Землю до роли рядовой планеты, ________________ он поместил в центре системы, а все планеты вместе с __________________ двигались вокруг ____________________ по круговым орбитам».

4. Ниже приведен текст о наблюдении планет Солнечной системы, содержащий ошибки. Найдите и исправьте их. Внесенные исправления поясните:

«Поиск планет на небе весьма затруднителен, так как их можно искать повсюду на небе. Облегчает поиски тот факт, что планеты могут наблюдаться только утром. В моменты соединений нижние планеты недоступны для наблюдения. Наиболее удобными для наблюдения нижних планет периодами являются периоды элонгаций. Для верхних планет, в частности, для Марса, наиболее благоприятными для наблюдений моментами являются противостояния, когда планета находится на одной прямой линии с Солнцем и Землей в направлении к Солнцу. При некотором навыке планеты нетрудно различать по их внешнему виду: необычайна яркость Венеры, Марс имеет огненно-оранжевый цвет, Юпитер с золотистым блеском неторопливо, спокойно движется».

5. В книге В.В.Парфирьева «Астрономия» автор пишет: «… Никогда не будут осуществлены и межзвездные путешествия. Они требуют таких невероятных затрат энергии, что человечество никогда не сможет пойти на них. Да и время, которое понадобится для полета к звезде, в котором можно поставить сколь-нибудь интересные научные задачи, исчисляется столетиями…». Известно высказывание К.Э.Циолковского:

«…Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство…». Сформулируйте свое мнение относительно приведенных высказываний.

6. В книге Дагаева М.М., Чаругина В.М. «Книга для чтения по астрономии: астрофизика» авторы пишут: «Мечтая открыть неизвестную планету внутри земной орбиты, он [Г.Швабе] надеялся увидеть ее проецирующейся черным кружком на диске Солнца и для этого на протяжении 25 лет отмечал появление и число солнечных пятен. Планеты он не открыл, но зато обнаружил 11-летний период изменения числа солнечных пятен». Что понимается под солнечной активностью? Какие сведения о влиянии солнечной активности на Землю и ее обитателей вам известны?

7. В книге М.М.Дагаева, В.М.Чаругина «Книга для чтения по астрономии. Астрофизика» приводится следующие сведения: «Эволюция массивных звезд происходит более бурно. В конце своей жизни такая звезда может взорваться сверхновой, а ее ядро… превратиться в … нейтронную звезду. Сброшенная оболочка, обогащенная гелием и другими образовавшимися в недрах звезды химическими элементами, рассеивается в пространстве и может служить материалом для формирования звезд нового поколения… Есть основания полагать, что Солнце – звезда второго поколения…» Проанализируйте приведенный отрывок. Что означает фраза «звезда второго поколения»? Какие факторы могли бы стать доказательством того, что Солнце – звезда второго поколения?

В условиях внеурочной деятельности проектная и исследовательская деятельность учащихся является логическим продолжением урочной и реализуется в форме научно-исследовательской и реферативной работы, интеллектуальных марафонах, конференциях и т.д. результаты проекта отражают навыки коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, сформированности критического мышления, способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности, способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов

исследования на основе сбора данных, презентации результатов. Большинство проектов и исследований, предлагаемых учащимся по астрономии, может быть выполнено на межпредметной основе. Среди проектов по виду деятельности выделяют информационные, исследовательские, творческие, социальные, прикладные, инновационные.  Приведем примеры тем проектных и исследовательских работ:

1. Звездное небо в нашей местности в сентябре (в году) – Монгуш Начын , 2020г
2. Плутон - планета или не планета? – Бады Бегзи, 2019г
3. Луна и огородничество – Дармажаа Айслана, 2019г (Семейный проект)
4. Луна и её влияние на Землю – Дамдын-Бюрбю Елена, 2019г
5. Космический мусор – Маады Манган – 2018г
6. Астрономические явления года – Седип Аюрзана – 2018г
7. Полярные сияния на Земле и в других планетах
8. Звуки планет – Ондар Ая – 2021г
9. Сравнение планет гигантов (планет Земной группы) – Ондар Хунду-Самбуу
10. Рекорды Вселеной – Дак Ангыр
11. Мнемонические способы запоминания для объектов астрономии (порядок планет, созвездий, наиболее яркие созвездия северного полушария, эклиптика)

• Меркнет (Меркурий) моя подруга Венера на Земле, потому что съела Марс, лежащий на пюпитере, а обвёртку бросив в полную, то есть сытую урну (Сатурн), крикнув после этого «Ура» *Уран). И не ПТУ (Нептун), а институт окончила, сбежав потом с каким –то плутом (Плутон).
• Между двумя богами на букву М: Меркурием и Марсом стоят две женщины: Венера и Земля. За богом Марсом стоит с его папа Юпитер. За верховным богом Юпитером – уникальная своими кольцами планета – Сатурн. В названии Сатурн зашифрован как Сатрун (Сат), так и последующие планеты: Уран (Ур) и Нептун (Н). Следующий за ними Плутон планетой не является, но выглядит как пёсик Плуто с недоумением смотрящий на пантеон греческих богов перед ним.

Особая роль при организации проектной и исследовательской деятельности отводится презентации результатов работы. Презентацию результатов проектной работы можно проводить как на уровне общеобразовательной организации, так и в том социальном и культурном пространстве, где проект разворачивался. Если это социальный проект, то его результаты должны быть представлены местному сообществу или сообществу благотворительных и волонтерских организаций.

В начале изучения астрономии на первых уроках знакомлю со следующими требованиями которые описаны в дневнике ученика профильной школы (Учебно-методического Совета ГОАУ ДПО Тувинского института развития образования и повышения квалификации (протокол № 4 от 15.05.2020 года.) Автор: Санчаа Т.О., к.п.н., и др.)

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Результатом (продуктом) проектной деятельности может быть любая из следующих работ:

а) письменная работа (эссе, реферат, аналитические материалы, обзорные материалы, отчеты о проведенных исследованиях, стендовый доклад и др.);

б) художественная творческая работа (в области литературы, музыки, изобразительного искусства, экранных искусств), представленная в виде прозаического или стихотворного произведения, инсценировки, художественной декламации, исполнения музыкального произведения, компьютерной анимации и др.;

в) материальный объект, макет, иное конструкторское изделие;

г) отчетные материалы по социальному проекту, которые могут включать как тексты, так и мультимедийные продукты.

Общим требованием ко всем работам является необходимость соблюдения норм и правил цитирования, ссылок на различные источники. В случае заимствования текста работы (плагиата) без указания ссылок на источник, проект к защите не допускается.

Требования к оформлению проектной работы

Проектная работа должна быть представлена в печатном, электронном или рукописном виде (презентация, сайт, цифровой фильм и т.д.).

Работа выполняется на листах стандарта А 4, шрифтом Times New Roman, размером шрифта 12 с интервалом между строк – 1,15, заголовок -14 пунктов с интервалом между строк-1,5. Размер полей: верхнее – 2 см., нижнее – 1,5 см., левое – 3см., правое – 2 см.

Титульный лист считается первым, но не нумеруется.

Каждая новая глава начинается с новой страницы. Точку в конце заголовка, располагаемого посредине строки, не ставят.

Все разделы плана (названия глав, выводы, заключение, список литературы, каждое приложение) начинаются с новых страниц.

Все сокращения в тексте должны быть расшифрованы.

Объем текста исследовательской работы, включая формулы и список литературы:

10 класс – до 11 машинописных страниц

11 класс – до 12 машинописных страниц

Содержание проектной работы:

Оглавление (содержание): перечисление разделов и глав исследования.

Определение цели и задач исследования.

Различного вида справочный аппарат.

Ссылки на использованные, а также рекомендуемые источники информации (обучающиеся обязаны соблюдать нормы и правила цитирования).

Указание всех представленных в проекте печатных, рисованных, графических, фото-, видео-, музыкальных и электронных материалов.

Деление на разделы или главы, представленные в логической последовательности для более четкой передачи собранной информации.

Оценка достижения обучающимся метапредметных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования в форме индивидуального итогового проекта фиксируется в графе «Проектная деятельность» или «Экзамен» в классном журнале и личном деле обучающегося. В документ государственного образца об уровне образования – аттестат об основном общем образовании – выставляется в свободную строку.  

Лучшие проекты (по согласованию с автором проекта) размещаются на сайте школы, могут быть опубликованы в школьных СМИ, изданы отдельным сборником в рамках школьной конференции. При наличии в выполненной работе соответствующих оснований в отзыве может быть также отмечена новизна подхода и/или полученных решений, актуальность и практическая значимость полученных результатов.

Требования к срокам выполнения и защите проекта

Проект должен быть выполнен в течение одного года не позднее апреля текущего учебного года.

Подготовка - сентябрь месяц;

Планирование – первая декада октября;

Выполнение проекта – октябрь- март месяц;

Оформление результатов – первая декада апреля;

Доработка проектов и подготовка к публичной защите индивидуального образовательного проекта – до второй декады апреля;

Защита проектов – вторая декада мая месяца.

Защита проекта осуществляется в процессе специально организованной деятельности комиссии образовательной организации или на школьной конференции. Результаты выполнения проекта оцениваются по итогам рассмотрения комиссией представленного продукта с краткой пояснительной запиской, презентации обучающегося и отзыва руководителя.

Реализация проектной и исследовательской деятельности учащихся предполагают обеспеченность кабинетов астрономии оборудованием. Для эффективной реализации данного направления необходимы следующие приборы и материалы:

• телескоп; бинокль;
• звездный глобус; карта звездного неба; глобус Луны; карта Венеры; карта Марса; подвижная карта звездного неба; «Школьный астрономический календарь» на учебный год.

В процессе сопровождения проектной и исследовательской деятельности

учащихся по астрономии целесообразно использовать современные источники, позволяющие учащимся получать актуальную научную информацию. Среди них можно рекомендовать следующие источники:

Научно-популярная литература:

1. Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра / под ред. Б.М.Шустова, Л.В.Рыхловой. – М.: Физматлит, 2010.

2. Астрономия: век XXI / под ред. В.Г.Сурдина. – Фрязино: Век 2, 2015.

3. Галактики / под ред. В.Г.Сурдина. М.: Физматлит, 2017.

4. Звезды / под ред. В.Г.Сурдина. М.: Физматлит, 2013.

5. Солнечная система / под ред. В.Г.Сурдина. М.: Физматлит, 2017.

6. Сурдин В.Г. Астрономия. Популярные лекции. – М.: Литэо, 2017.

7. Сурдин В.Г. Вселенная от А до Я. – М.: Эксмо, 2012. – 480 с.

8. Сурдин В.Г. Разведка далеких планет. – М.: Физматлит, 2013.

9. Тарасов Л.В. Вселенная: В просторы космоса. – М.: Издательство ЛКИ, 2017.

10. Язев С.А. Лекции о Солнечной системе. – СПб.: Лань, 2011.

Интернет-источники:

1. Государственный Астрономический Институт имени П.К. Штернберга МГУ http://www.sai.msu.ru/ 

2. Интерактивный гид в мире космоса http://spacegid.com/ 

3. МКС онлайн. http://mks-onlain.ru/ 

4. Обсерватория СибГАУ  http://sky.sibsau.ru/index.php/astronomicheskie-sajty 

5. Общероссийский астрономический портал http://астрономия.рф/ 

6. Элементы большой науки. Астрономия. http://elementy.ru/astronomy