CC BY
148
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 52:378.14
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АСТРОНОМИИ
Александр Владимирович Вольф
ФГБОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», 656031, Россия, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55, начальник информационно-методического отдела УМУ, сотрудник УНИЛ «Исследование космического пространства», тел. (903)957-35-96, e-mail: aw@uni-altai.ru
Дмитрий Анатольевич Галецкий
ФГБОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», 656031, Россия, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55, заведующий лабораторией кафедры физики и методики обучения физике, сотрудник УНИЛ «Исследование космического пространства», тел. (923)723-78-23, e-mail: dag@uni-altai.ru
Александр Евгеньевич Каплинский
ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет», 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 46; сотрудник УНИЛ «Исследование космического пространства», ФГБОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», 656031, Россия, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры экспериментальной физики, тел. (903)995-50-70, e-mail: alekap@mail.ru
Владимир Михайлович Лопаткин
ФГБОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», 656031, Россия, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55, доктор педагогических наук, профессор кафедры физики и методики обучения физике, заведующий УНИЛ «Исследование космического пространства», тел.: (905) 084-50-13, e-mail: lopatkin_vladimir@mail.ru
Роман Сергеевич Неприятель
ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет», 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61, преподаватель кафедры физической географии и ГИС, сотрудник УНИЛ «Исследование космического пространства», ФГБОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», 656031, Россия, г. Барнаул, ул. Молодежная, 55, тел. (913)220-41-70, e-mail: nrs83@mail.ru
В статье приведено описание модернизированного лабораторного практикума по астрономии, используемого в Алтайской государственной педагогической академии.
В результате модернизации лабораторного практикума стали возможными усиление его практической составляющей и использование компьютера для моделирования астрономических явлений, а также для получения астрономических данных с различных инструментов, объединенных в виртуальные обсерватории, и их обработка.
Ключевые слова: лабораторный практикум, астрономия, компьютерный модельный эксперимент, телескоп, теодолит, GPS-навигатор, виртуальная обсерватория.
173
Профессиональное образование
GUIDE FOR LABORATORY WORKS ON ASTRONOMY
Alexander V. Volf
Altai State Teacher’s Training Academy, 656031, Russia, Barnaul, 55 Molodezhnaya St., Head of IT Department, Laboratory for Space Research, tel. (903)957-35-96, e-mail: aw@uni-altai.ru
Dmitry A. Galetsky
Altai State Teacher’s Training Academy, 656031, Russia, Barnaul, 55 Molodezhnaya St., Head of the laboratory, Department of Physics and Physics teaching methods, Laboratory for Space Research, tel. (923)723-78-23, e-mail: dag@uni-altai.ru
Alexander E. Kaplinsky
Altai State Technical University, 656038, Russia, Barnaul, 46 Lenina Pr., Ph. D., Laboratory of Space Research, Space Research Laboratory Altai State Teacher’s Training Academy, 656031, Russia, Barnaul, Physics, 55 Molodezhnaya St., Assoc. Prof., Department of Experimental, tel. (903)995-50-70, e-mail: alekap@mail.ru
Vladimir M. Lopatkin
Altai State Teacher’s Training Academy, 656031, Russia, Barnaul, 55 Molodezhnaya St., Ph. D., Prof., Department of Physics and Physics Teaching Methods, head of Space Research Laboratory, tel. (905)084-50-13, e-mail: lopatkin_vladimir@mail.ru
Roman S. Nepriyatel
Altai State University, 656049, Russia, Barnaul, 61 Lenina Pr., teacher, Department of Physical Geodesy and GIS, Space Research Laboratory Altai State Teacher’s Training Academy, 656031, Russia, 55, Barnaul, Molodezhnaya St., tel. (913)220-41-70, e-mail: nrs83@mail.ru
Description of the improved guide for laboratory works on astronomy used in Altai State Teachers Training Academy is given.
The improved guide for laboratory works is useful for more efficient practical training and computer modeling of astronomic phenomena as well as for astronomic data acquisition by different tools of virtual observatories and their processing.
Key words: laboratory works guide, astronomy, computer modeling experiment, telescope, theodolite, GPS-navigator, virtual observatory.
Лабораторный практикум по астрономии представляет собой учебное пособие для студентов физико-математических факультетов педагогических вузов [1].
Астрономия - единственная наука, которая в значительной мере базируется на наблюдательном материале в силу специфичности изучаемых ею явлений и зачастую невозможности поставить прямой физический эксперимент или провести прямое измерение. Проведение наблюдений и лабораторная обработка полученных данных составляет основу практикума.
Помимо решения задач предметного плана, практикум решает и свои специфические задачи. Он знакомит студентов со звездным небом, развивает навыки самостоятельной работы с астрономическими картами, справочниками, календарями, инструментами и специализированным программным обеспечением.
174
Профессиональное образование
Выполнение лабораторных работ очень важно в естественно-научных дисциплинах, и астрономия - не исключение. Глубокое практическое усвоение материала, овладение основными методами астрофизических исследований и развитие критического подхода к анализу научных идей и фактов возможно только благодаря практике.
Работы выполняются по инструкциям, приведенным в пособии. Все лабораторные работы содержат достаточное количество теоретических сведений, относящихся к каждой из них, сведений о расчетах, контрольные вопросы и инструкции. К работам прилагаются все необходимые для ее выполнения данные.
К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, предварительно изучившие соответствующий теоретический материал.
Практикум состоит из 12 работ. Часть работ практикума содержит дополнительные задания для самостоятельного проведения компьютерного модельного эксперимента, позволяющего в наглядной форме увидеть то или иное явление. Необходимо отметить, что компьютерный модельный эксперимент не может заменить практических наблюдений и измерений и предназначен для закрепления и углубления понимания соответствующих астрономических явлений.
Компьютер рассматривается нами как рядовой инструмент исследования, который можно использовать в двух сильно различающихся направлениях. В первом случае компьютер позволяет визуализировать математическую модель астрономического явления, во втором случае он позволяет проводить обработку и анализ данных, полученных в процессе астрономических наблюдений и измерений.
Лабораторная работа № 7 «Собственное движение звезд» хорошо иллюстрирует первый подход к использованию компьютера и, по сути, является модельной лабораторной работой ввиду невозможности проведения натурного эксперимента из-за очень длительного протекания соответствующего астрономического явления.
Лабораторная работа № 8 «Поиск астероидов в данных цифровых обзорах неба» иллюстрирует второй подход и предназначена для самостоятельного выполнения ввиду объемности исходных данных цифровых обзоров неба и бюджета времени аудиторного занятия, которые не позволят полностью выполнить эту работу в течение одного занятия. Данная работа практикума также иллюстрирует работу с большими массивами данных, полученными различными инструментами, и объединенных в виртуальные обсерватории.
Лабораторные работы № 9, 10, 11 и 12 предназначены для выполнения в полевых условиях.
В частности, лабораторная работа № 9 посвящена изучению телескопа-рефлектора (одного из самых распространенных типов телескопов) и проведению с ним наблюдений различных астрономических явлений и объектов.
Лабораторные работы № 10, 11 и 12 посвящены работе с таким геодезическим прибором, как теодолит. Соответственно, характер выполняемых работ носит астрономо-геодезический аспект и направлен на изучение и закрепление
175
Профессиональное образование
студентами знаний не только собственно по работе с теодолитом, но и по различным системам координат (альт-азимутальная, экваториальная, эклиптическая и т. д.). Так, в лабораторной работе № 10 «Нахождение азимутов наземных объектов для определения сторон света», помимо определения азимутов, вычисляется и широта места наблюдения по измерению высоты (вертикального угла) Полярной звезды.
В лабораторной работе № 11 «Использование теодолита для определения верхней кульминации светила» вместе с указанным геодезическим прибором используется GPS-навигатор и значения уравнения времени, необходимые для вычисления момента времени наступления верхней кульминации Солнца, Луны и других небесных тел и дополнительного определения сторон света.
И, наконец, выполнение последней лабораторной работы № 12 «Определение продолжительности звездных суток и суточного перемещения Луны по орбите вокруг Земли», связанной с использованием теодолита, позволяет студентам на натурных наблюдениях убедиться в продолжительности звездных суток, равных 23 часам 56 минутам 04 секундам, а также измерить величину суточного перемещения Луны. Особенностью выполнения данной работы является многократное выполнение определенных действий на протяжении некоторого промежутка времени - от нескольких дней до 1-2 недель. Учитывая продолжительность указанных измерений в данной работе, попутно могут вычисляться азимуты восхода и захода Солнца и Луны.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Астрономия: практикум / В. М. Лопаткин, А. В. Вольф, Д. А. Галецкий и др. - Барнаул: АлтГПА, 2013. - 90 с.
2. Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии: учебник для вузов / Под ред. В. В. Иванова. - Изд. 4-е. - М.: ЛИБРОКОМ, 2011. - 542 с.
3. Засов А. В., Кононович Э. В. Астрономия: учебное пособие - М.: Физматлит, 2011. -
254 с.
4. Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика: учебное пособие для студентов физических и астрономических специальностей университетов; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Физический факультет, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга. - Фрязино: Век 2, 2011. - 573 с.
5. Инженерная геодезия: учебник для вузов / Е. Б. Клюшин, М. И. Киселев, Д. Ш. Михе-лев, В. Д. Фельдман; под ред. Д. Ш. Михелева. - 4-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с.
6. Дагаев М. М. Лабораторный практикум по курсу общей астрономии: учеб. пособие для институтов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1972. - 424 с.
Получено 18.11.2013
© А. В. Вольф, Д. А. Галецкий, А. Е. Каплинский, В. М. Лопаткин, Р. С. Неприятель, 2013
176
