CC BY
14УДК 52:37.02
СООТНОШЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО И НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ПРЕПОДАВАНИИ АСТРОНОМИИ
Рыбаков Алексей Владимирович
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электротехники, электроники и автоматики, директор физико-математического института ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail: rybakov_alex@mail.ru
Смирнов Владимир Вячеславович
доктор педагогических наук, кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой материаловедения и технологии сварки ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail:
smirnov. v. aspu@mail. ru
Стефанова Галина Павловна
доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры теоретической физики и методики преподавания физики ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail:
stefanowa.galina@yandex. ru
Варламова Ксения Сергеевна
студентка ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail: ksenon195@mail.ru
Вильданов Эмир Маратович
инженер Центра коллективного пользования «Перспективные технологии в электронике и робототехнике» ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail: vildanov77@gmail.com
Фаюстова Олеся Андреевна
студентка ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail: oleskafa@inbox. ru
Шмейло Наталья Васильевна
аспирантка ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет». E-mail: smirnov.v.aspu@mail.ru
Аннотация:
В данной статье рассматривается современный подход к преподаванию астрономии в средней школе c применением мультимедийных технологий. Модель преподавания астрономии, разработанная на базе Астраханского государственного университета, подразумевает освоение астрономического материала на высоком уровне, а также получение школьниками полезных практических навыков. Модель преподавания предполагает проведение занятий с использованием телескопа для наблюдения за небесными телами, обучение работе с открытыми базами данных. Рассматривается возможность включения в учебный план дополнительных часов в рамках факультативных курсов по астрономии для конструирования планетоходов. Предлагаемый подход сочетает в себе сильные стороны натурного и виртуального эксперимента. Наблюдаемые объекты находятся за пределами нашей досягаемости, мы работаем фактически с их изображениями, поэтому обращение в методике преподавания астрономии к технологиям виртуальной и дополненной реальности представляется совершенно естественным.
Ключевые слова:
астрономия, физика, средняя школа, методика преподавания, школьный кружок, дополненная реальность, виртуальная реальность, марсоход, луноход.
THE RATIO OF VIRTUAL AND FULL-SCALE EXPERIMENTS IN THE TEACHING OF ASTRONOMY
Rybakov Alexey Vladimirovich
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Electrical Engineering, Electronics and Automation, Director of the Physical and Mathematical Institute of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: rybakov_alex@mail. ru
Smirnov Vladimir Vyacheslavovich
Doctor of Pedagogical Sciences, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of the Department of Materials Science and Welding Technology of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: smirnov.v.aspu@mail.ru
Stefanova Galina Pavlovna
Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Professor of the Department of Theoretical Physics and Methods of Teaching Physics of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: stefanowa.galina@yandex. ru
Varlamova Kseniya Sergeyevna
Student of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: ksenon195@mail.ru
Vildanov Emir Maratovich
Engineer of the Center for Collective Use «Perspective Technologies in Electronics and Robotics» of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: vildanov77@gmail.com
Fayustova Olesya Andreevna
Student of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: oleskafa@inbox. ru
Shmeylo Natalya Vasilyevna
Postgraduate student of FSBEI HE «Astrakhan State University».
E-mail: smirnov.v.aspu@mail.ru
Abstract:
This article discusses the modern approach to teaching astronomy in secondary school with the use of multimedia technologies. The model of teaching astronomy, developed on the basis of Astrakhan State University, implies the development of astronomical material at a high level, as well as the acquisition of useful practical skills by schoolchildren. The teaching model involves conducting classes using a telescope to observe celestial bodies, and training in working with open databases. The possibility of including additional hours in the curriculum as part of elective courses in astronomy for the design of planetary rovers is being considered. The proposed approach combines the strengths of a full-scale and virtual experiment. The observed objects are beyond our reach, we are actually working with their images, so it seems quite natural to turn to virtual and augmented reality technologies in teaching methods of astronomy.
Keywords:
astronomy, physics, secondary school, teaching methods, school society, augmented reality, virtual reality, mars rover, lunar rover.
Введение
Вопрос соотношения виртуального и натурного эксперимента при реализации дисциплин естественно-научного цикла поднимался исследователями фактически с момента появления информационно-коммуникационных технологий. С одной стороны, по справедливому замечанию В. Г. Разумовского, «объектом изучения естественных наук является
реальный, а не виртуальный мир, и в школе нужно изучать не только модели явлений, но, прежде всего, сами явления и на этой основе обучать школьников моделированию как методу познания» [1, с. 180]. С другой стороны, возможности виртуального эксперимента неизмеримо превосходят возможности эксперимента натурного - как школьного, так и вузовского. Естественным образом споры сторонников различных подходов закончились их объединением, и на данный момент плодотворность сочетания натурного и виртуального эксперимента при обучении, например, физике показаны в работах Ю. О. Лободы [2], О. Е. Макаровой [3], Е. В. Оспенниковой [4], С. Е. Попова [5], В. И. Сельдяева [6], В. В. Смирнова [7], М. И. Старовикова [8], А. М. Толстика [9], А. И. Ходановича [10] и др. В связи с тем, что астрономия с 2004 года не входит в Федеральный базисный учебный план, т. е. перестала носить обязательный характер изучения, а затем, с 2008-2009 учебного года, совсем исчезла из школьной программы, вопросы, связанные с методикой ее преподавания, практически нигде не рассматривались [11; 12].
Авторами данной работы предлагается сложившийся в методике преподавания физики подход, сочетающий сильные стороны натурного и виртуального эксперимента, перенести на астрономию. По нашему мнению, натурный эксперимент в астрономии (мы будем подразумевать под ним полевые наблюдения планет и звезд с использованием телескопа) в определенной степени тоже является виртуальным. Наблюдаемые объекты находятся за пределами нашей досягаемости, мы работаем фактически с их изображениями, поэтому обращение в методике преподавания астрономии к технологиям виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности представляется совершенно естественным. Программно-аппаратные средства УЯ и ЛЯ позволяют смоделировать комфортную среду для усвоения новых знаний и таким образом сформировать у учеников высокую мотивацию к обучению. Для получения полного представления о предмете мы предполагаем проведение ряда занятий со школьниками (студентами), на которых изучается конструкция основных типов телескопов и осуществляются наблюдения планет и звезд под
открытым небом. После такого знакомства с инструментарием и методикой наблюдений использование технологий VR и AR представляется не только возможным, но и желательным.
В рамках данной модели помимо теоретических занятий, охватывающих такие разделы как «Астрометрия», «Небесная механика», «Астрофизика», «Звездная астрономия» [13], особое внимание уделяется практическим занятиям в области астрономии, которые можно разделить на следующие группы:
практические занятия под открытым небом с использованием телескопов с интегрированной системой управления при помощи смартфона или планшета и программами-планетариями;
интерактивные лекции в классе с использованием мультимедиатехнологий, программно-аппаратных средств VR и AR;
практические занятия с открытыми базами данных российских и зарубежных космических агентств (Роскосмос, NASA, ESA);
практические занятия с разработкой моделей луноходов и марсоходов с использованием робототехнических конструкторов.
Фрагмент 36-часовой программы с примерным распределением тем и интерактивных инструментов обучения представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Фрагмент 36-часовой программы с примерным
распределением тем
№ Тема занятия Тип занятия, место проведения, продолжительность Инструменты
1. Звездное небо: звезды, созвездия, планеты. Идентификация созвездий и планет на звездном небе Интерактивная лекция, класс, 45 минут Мобильное приложение AR, VR-очки со сценой «Звездное небо»
2. Устройство телескопа. Звездное небо: звезды, созвездия, планеты. Идентификация созвездий и планет на звездном небе Практическое занятие, на улице, 45 минут Телескоп с приложением-планетарием и метками ЛЯ, мобильное приложение ЛЯ для идентификации созвездий, мобильное приложение ЛЯ для изучения устройства телескопа
3. Небесные координаты: основные понятия. Суточное вращение небесной сферы. Эклиптика Интерактивная лекция, класс, 45 минут Мобильное приложение ЛЯ, УЯ-очки со сценой «Небесные координаты»
4. Солнечная система. Классы объектов солнечной системы. Характеристики планет, спутников, других объектов Часть 1 Интерактивная лекция, класс, 45 минут Мобильное приложение ЛЯ, УЯ-очки со сценой «Солнечная система: планеты и их спутники»
5. Солнечная система. Классы объектов солнечной системы. Характеристики планет, спутников, других объектов Часть 2 Интерактивная лекция, класс, 45 минут Мобильное приложение ЛЯ, УЯ-очки со сценой «Солнечная система: Луна»
6. Солнечная система. Интерактивная Мобильное приложение
Классы объектов лекция, класс, 45 AR, VR-очки со сценой
солнечной системы. минут «Солнечная система:
Характеристики планет, Марс»
спутников, других
объектов.
Часть 3
7. Солнечная система. Практическое Телескоп с приложением-
Классы объектов занятие, класс, 45 планетарием
солнечной системы. минут
Характеристики планет
8. Солнечная система. Проект, класс, 45 Мобильное приложение
Полет на Луну. минут + 3 часа AR, VR-очки со сценой
Постановка задачи. самостоятельной «Полет на Луну»
Конструкции спускаемых работы
аппаратов и луноходов.
Часть 1
9. Солнечная система. Практическое Конструктор Lego,
Полет на Луну. занятие с компьютеры с
Постановка задачи. разработкой установленной средой
Конструкции спускаемых модели класс, 45 Lego
аппаратов и луноходов. минут + 3 часа
Часть 2 самостоятельной работы
10. Солнечная система. Практическое Интернет-ресурсы
Полет на Луну. занятие с NASA, ESA, Роскосмоса
Постановка задачи. открытыми базами
Конструкции спускаемых данных, 45 минут
аппаратов и луноходов. + 3 часа
Часть 3 самостоятельной
работы
Рассмотрим основные особенности проведения занятий по данной программе.
Наблюдения звездного неба с применением телескопов
План наблюдения в телескоп включает дневное и вечернее наблюдения. Телескопическое знакомство проводится с такими небесными телами как Луна, Солнце, планеты, звездные скопления. Многие современные любительские телескопы оборудованы системой автоматического наведения на любой доступный для наблюдения объект на небе [14]. Специальный контроллер в таких телескопах содержит базу координат космических объектов и после выбора из этого списка желаемого небесного тела автоматически наводится на него. Данные системы можно также подключить к персональному компьютеру или смартфону и управлять телескопом с помощью специальных программ-планетариев. Кроме того, телескопы оснащены специальной камерой, позволяющей делать астрофотографии [15; 16]. Примеры телескопов:
1. http://telescopchik.ru/product/sky-watcher-bkp25012eq6-synscan-pro-zerkalnyj-teleskop-sistemy-njutona;
2. https://www.levenhuk.ru/products/levenhuk_skymatic_135_gta/#more;
3. https://astronom.ru/product/teleskop-celestron-nexstar-90-gt.html;
4. https://astronom.ru/product/teleskop-meade-starnavigator-ng-114-mm.html;
5. http ://telescopchik.ru/product/sky-watcher-katadioptricheskij -teleskop-sistemy-maksutova-kassegrena-mak102azgt.
Для проведения практических занятий по астрономии очень удобно использовать и сайты онлайн-телескопов. На них собраны различные обсерватории по всему миру, которые позволяют наблюдать за космосом в реальном времени, а некоторые позволяют получить доступ к самому телескопу, навести его на интересующий объект и сделать снимок. Онлайн-
телескопы дают возможность ученикам познакомиться с работой обсерваторий и изучать ближний и дальний космос, даже если в образовательных учреждениях нет собственных мощных телескопов. На сайте https://veber.ru/item/as-you-look-through-a-telescope-online приведен список телескопов, работающих в режиме реального времени.
Наблюдение Луны
Луна - небесное тело, расположенное ближе всех к Земле и являющееся его естественным спутником, ярчайшим после Солнца объектом. При наблюдении невооруженным глазом на Луне можно рассмотреть много интересного. К примеру, так называемый «пепельный свет» - явление, при котором Луна видна целиком, хотя Солнцем освещена только ее часть. Это явление лучше наблюдать при сумерках, рано вечером на растущей или ранним утром на убывающей Луне. Кроме того, можно провести интересные наблюдения контуров морей и суши [17]. Для более подробного рассмотрения рельефа Луны, включающего в себя моря, кратеры и цирки, горные цепи, следует пользоваться оптическими приборами (рис. 1).
Рисунок 1 - Вид Луны в телескоп [18]
Лунные моря - темные участки на лунной поверхности. Их можно наблюдать невооруженным глазом. Моря занимают примерно 40 % от видимой площади поверхности Луны. У каждого моря есть свое имя. Например, Море Кризисов, Море Изобилия, Море Змеи, Море Волн и др. (рис. 2).
Педагогические исследования. 2021. Выпуск 2 Рисунок 2 - Карта видимой стороны Луны [18]
Кратеры - самые распространенные образования на лунной поверхности. Их можно рассмотреть с помощью небольшого бинокля. Крупнейшие кратеры - Лангрен, Море Ясности, Море Спокойствия, Море Холода. Цепочка из трех кратеров - Теофил, Кирилл, Катарина - интересна тем, что кратеры имеют одинаковый диаметр - 98 км, хотя вал Теофила частично перекрывает кратер Кирилл, это говорит о более позднем происхождении последнего (рис. 3).
Рисунок 3 - Теофил, Кирилл, Катарина [18]
Горные цепи - лунные горы, представляющие собой края кратеров. Они носят названия земных горных хребтов - Пиренеи, Кордильеры, Альпы, Кавказ, Карпаты. В период лунных затмений можно наблюдать полутеневые и теневые фазы затмения.
Наблюдение Солнца
Солнце является самой близкой к нам звездой. Центральное тело Солнечной системы и ярчайшее светило оказывает влияние на все природные явления на Земле. Одно из преимуществ наблюдения за Солнцем в телескоп -это то, что данный вид практических занятий можно проводить в дневное время. Телескопические наблюдения Солнца могут включать: а) вращение звезды, грануляцию, пятна, факелы, вспышки; б) спектр Солнца. Для проведения солнечного наблюдения необходимо использовать ряд фильтров, они служат для ослабления яркого солнечного света (обычно в несколько десятков тысяч раз). Это дает возможность безопасно наблюдать явления (пятна, факелы) в атмосфере Солнца.
Рекомендуется не только провести наблюдения и сфотографировать солнечные пятна, но и сравнить полученное изображение с результатами, например, космической обсерватории NASA на сайте https://www.spaceweatherlive.com/ru/solnechnaya-aktivnost/izobrazheniya-solnca/sdo. Результат сравнения может быть описан и представлен в виде презентации. При этом необходимо правильно определить соответствие спектральных диапазонов собственных изображений и изображений на сайте.
Наблюдение планет
В рамках нашей модели рекомендуется проводить наблюдение планет в соответствии с астрономическим календарем, например, на сайте Московского планетария (http://planetarium-moscow.ru/). Использование таких календарей позволит наглядно обозначить те космические объекты, которые доступны для наблюдения на звездном небе в конкретный день - время видимости планет и созвездий (рис. 4).
Рисунок 4 - Пример астрономического календаря с указанием времени видимости планет, галактик и созвездий в определенный день [19]
ВИД ЮЖНОЙ ЧАСТИ НЕБА НА 23 ЧАСА 15 ИЮНЯ
Телескопические наблюдения планет можно провести на таких планетах, как: а) Меркурий и Венера (фазы планеты); б) Марс (полярные шапки и моря в эпоху Великих противостояний); в) Юпитер (экваториальные полосы, галилеевы спутники); г) Сатурн с кольцами; д) Уран и Нептун (диски планет).
Наиболее хорошо видны Юпитер и его спутники, Сатурн с кольцами, Марс. При наблюдении Сатурна особое внимание следует уделить кольцам и их ориентации. Наблюдение Венеры в школьном курсе возможно только в период ее вечерней видимости. Наблюдение остальных планет несколько затруднено и требует зачастую дополнительного оснащения для телескопов, поэтому можно проводить это по возможности. Меркурий, Нептун, Уран и планеты-карлики в телескоп разглядеть трудно. Перечень необходимого оснащения для наблюдения этих планет можно найти здесь: https://v-kosmose.com/kak-nablyudat-za-uranom-neptunom-plutonom [20].
УЯ-технологии для наблюдения Луны, Солнца и планет
Для создания VR применяются специальные очки, изображение в которых разделено на две отдельные картинки для каждого глаза и специально модифицировано, чтобы создать для пользователя иллюзию трехмерного пространства. Если человек перемещается или просто поворачивает голову, то программа автоматически перестраивает изображение, что создает ощущение
реального физического присутствия. В приложениях для ЛЯ действительное изображение (например, с камеры смартфона) дополняется некими виртуальными объектами, при этом у пользователя создается впечатление, что он видит реальные предметы. Создание ЛЯ возможно с помощью не только смартфонов, но и других технических средств, например, посредством специальных очков. В этом случае виртуальное изображение достраивается на поверхности линз.
Широкое применение при изучении астрономии получили программы УЯ, которые могут, к примеру, моделировать солнечную систему, позволяя ученикам максимально подробно ознакомиться с ее устройством в удобной для восприятия форме. При взаимодействии с различными планетами или спутниками будет выдаваться краткая информация о них, это позволяет обеспечить максимальную наглядность и, что самое важное, вовлечь учеников в процесс обучения [21; 22].
Технологии приложений ЛЯ уже сейчас широко доступны, в первую очередь, для смартфонов. Подобные приложения (наиболее популярными из которых являются SkyWalk, 81агСИаг1 и БкуМар) дополняют реальное изображение с камеры телефона данными о местонахождении и названии планет, звезд и созвездий, попавших в кадр, эта информация изменяется в реальном времени в зависимости от того, на какую область неба направлена камера (рис. 5). Главным преимуществом подобных программ является то, что для них не требуется никакого дополнительного оборудования (кроме смартфона), поэтому они идеально подходят для изучения астрономии учащимися и вне школы [23].
Рисунок 5 - Примеры работы приложений ЛЯ для изучения
астрономии [23]
Unlock :) г
/
-f '
'GEMIN< 4 /
Pollux /
CANCER /
/
Jupiter
Algieba' / Re^ilus
SEXTAN^4 . Alphard
P
В Астраханском государственном университете разработан учебно -методический комплекс для очков VR в рамках проекта У.М.Н.И.К. - VR Фонда содействия инновациям http://asu.edu.ru/news/9026-studenty-agu-razrabatyvaut-innovacionnyi-virtualnyi-kurs-dlia-budushih.html. В среде разработки Unity воссозданы модели планет земной группы, а также спутника Земли - Луны. На каждую модель наложены снимки высокого разрешения для максимального сходства с оригиналом. В программе произведены и реализованы точные расчеты движения планет по орбите, поддержка под шлемы VR Oculus Rift, Oculus Rift S, Oculus Quest, Windows Mixed Reality. Создан удобный пользовательский интерфейс. Разработаны интуитивно понятные элементы управления движением, удобные для людей, незнакомых с VR. Есть возможность посмотреть основную информацию о планетах Солнечной системы и их спутниках, а также возможность изменять их период вращения.
Таким образом, школьники виртуально путешествуют по Солнечной системе, перемещаясь между небесными телами, рассматривая и изучая их. Кроме того, объекты можно как приближать, так и отдалять.
Работа с базами данных
Согласно представленной модели преподавания астрономии, среди наиболее полезных навыков для школьников можно также назвать опыт работы с астрономическими базами данных. Возможность использования таких источников стала доступной благодаря тому, что с 2015 г. в NASA стартовал онлайн-проект «Open.NASA.gov» с использованием открытых данных, а на площадке «Роскосмос» появился доступ к данным космического зондирования Земли. Использование этих данных (в частности, богатейшей галереи снимков других планет, поверхности Земли, Солнца, Луны) позволит стимулировать интерес школьников к изучению предмета астрономии как на самих уроках, так и внеурочно. В этом могут помочь следующие сайты: https://www.roscosmos.ru; https://pod.gptl.ru; https://gptl.ru;https://open.nasa.gov.
Интересны также различные проекты распределенных вычислений и обработки астрономических данных, в частности наиболее известный из них -проект SETI-home (http://setiathome.berkeley.edu), занимающийся поиском внеземной жизни, или другое не менее важное исследование -https://nasaclickworkers.com/classic, в котором пользователи могут поучаствовать в процессе классификации кратеров на Марсе с помощью специальной программы для ПК.
Посредством специальных картографических сайтов-планетариев предоставляется доступ к архивным оптическим снимкам любой точки неба из знаменитого Паломарского атласа - http://stdatu.stsci.edu/cgi-bin/dss_form. Благодаря таким базам данных возможно с легкостью получить всю доступную информацию по любому космическому объекту, что будет интересно и полезно узнать ученикам.
Конструирование планетоходов
Для проектирования и создания моделей ракет, луноходов и марсоходов необходимо дополнительное оборудование и программное обеспечение,
которое может быть в наличии в школе или в учреждениях дополнительного образования детей - «Кванториумах», представляющих собой оснащенные высокотехнологичным оборудованием площадки, где дети учатся по принципу проектного обучения: от теории сразу к практике. Согласно показателям национального проекта «Образование», к концу 2024 г. на территории России будет работать не менее 245 детских технопарков «Кванториум». Они были созданы в рамках новой модели детского дополнительного образования в России, предложенной Агентством стратегических инициатив при Правительстве России в 2014 г. (по данным сайта http://www.roskvantorium.ru).
На наш взгляд, конструировать проще всего с помощью базового набора LEGOMIND STORM или LEGONXT. Благодаря LEGO ученик научится анализировать устройство космического аппарата, узнает о принципах разработки основных узлов, отличиях в конструкциях аппаратов, связанных с физическими характеристиками объектов Солнечной системы.
На рис. 6 представлена модель лунохода, изготовленного с помощью набора LEGO. Техническое описание аппарата «Луноход-1» дано по ссылке: http://bricker.ru/contests/46/entry/329/view.
Рисунок 6 - Модель LEGO «Луноход-1» и планетоход «Луноход-1»
(Аппарат 8ЕЛ № 203)
Во время занятий по проектированию лунохода необходимо объяснить школьникам, что конструирование ходовой части зависит от свойств лунной поверхности, наличия большого количества мелких заостренных частиц,
холмов, кратеров, а также рассказать о возможности использования таких источников электроэнергии, как солнечные батареи [24].
Модель марсохода из конструктора LEGO представлена на рис. 7. Инструкцию и информацию о деталях можно найти по ссылке: https://legko-shake.ru/lego/cuuso/main/21104-1
Рисунок 7 - Модель LEGO и реальная фотография марсохода MSL
Curiosity
Рекомендуется хотя бы одно занятие посвятить изготовлению прототипа ракеты для запуска в дальний космос. На рис. 8 изображен пример подобной модели. Инструкция к созданию этой ракеты расположена по ссылке: ://mir-kuЫkov.ra/bшldmgmstractюns/60228.
Рисунок 8 - LEGO-модель и фотография ракеты «Сатурн-5»
Процесс создания марсохода можно посмотреть здесь: https://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.html. Школьникам также будут интересны познавательные видео на уроке, например, видео посадки Хаябуса-2 на астероид https://techno.nv.ua/innovations/v-yablochko-opublikovano-video-posadki-zonda-hayabusa2-na-asteroid-ryugu-50009542.html.
Заключение
В последнее десятилетие благодаря уменьшению стоимости устройств обе технологии стали доступны широкому кругу пользователей, что, в свою очередь, привело к росту числа программ для самых различных применений -от игр и мобильных приложений для изменения лиц до обучающих программ. Технологии VR и AR часто упоминаются в контексте иммерсивного обучения (immersive education). Такие программы включают использование современных информационных технологий в процессе обучения, который проходит внутри различных виртуальных миров и симуляций, причем часто в игровой форме. В многочисленных исследованиях [25] было отмечено увеличение успеваемости обучаемых, улучшение степени понимания и запоминания материала, повышение уровня мотивации.
В этой связи заслуживает внимания опыт внедрения различных технологий VR в педагогическую практику проблемно-ориентированного обучения и ее расширение, известное как ориентированное на вопросы обучения. Подобные методики в сочетании с технологиями VR открывают возможность переноса учебных процессов в произвольные «полевые условия». Выход за пределы традиционного класса мобилизует познавательную активность учащихся. Виртуальные площадки для обучения могут представлять библиотеки, музеи, инсталляции и другие удаленные медиаобъекты, прямой доступ к которым ограничен. Как полагают исследователи, обучающий эффект систем VR основан на сочетании медиаиммерсии со стимулированием поисковой активности школьника, благодаря чему быстрее накапливается необходимый опыт, а приобретение
знаний происходит в наглядной и увлекательной интерактивной форме. Растет степень вовлеченности в процесс обучения и интереса к изучению предмета, а также уровень коммуникации между учащимися.
Предложенный в данной статье современный комбинированный подход к преподаванию астрономии в средней школе может значительно повысить уровень астрономических знаний школьников, их интерес и мотивацию к обучению. Одно из главных положений описанного подхода состоит в как можно более широком использовании информационных технологий: практических занятиях школьников с современными телескопами и VR-очками, наблюдении планет, спутников, звезд, изучении астрономических баз, данных и работа с ними, использовании мультимедийных технологий - онлайн-телескопов и виртуальных планетариев.
Важной частью представленного подхода к обучению астрономии является применение средств VR и AR, т. к. это отличный способ сделать образовательный процесс более эффективным, глубоким и интерактивным. Благодаря этим технологиям ученики смогут увидеть и ощутить значительно больше, чем при использовании привычных источников информации, что позволяет знакомить школьников с тонкостями космического мира посредством прямого взаимодействия с ним и даже готовить астрономов -любителей и профессионалов.
В процессе обучения школьников астрономии крайне необходимо помимо теоретической подготовки также развивать и необходимые практические навыки, в частности, базовые умения по дизайну и проектированию для решения конкретных задач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разумовский В. Г. Инновации в преподавании физики в школах за рубежом. - Новосибирск: РИЦ НГУ, 2005. - 185 с.
2. Лобода Ю. О. Проектная деятельность в области физического эксперимента как средство формирования профессиональных компетенций у студентов педагогического вуза: дис.... канд. пед. наук. - Томск, 2006. - 152 с.
3. Макарова О. Е. Использование компьютерных моделей при изучении раздела «молекулярная физика» в средней школе: дис.... канд. пед. наук. - М., 2013. - 180 с.
4. Оспенникова Е. В. Развитие самостоятельности учащихся при изучении школьного курса физики в условиях обновления информационной культуры общества: дис.... д-ра пед. наук. - Пермь, 2003. - 358 с.
5. Попов С. Е. Вычислительная физика в системе фундаментальной подготовки учителя физики: дис.... д-ра пед. наук. - СПб., 2006. - 341 с.
6. Сельдяев В. И. Развитие исследовательских умений учащихся при использовании компьютеров в процессе выполнения лабораторных работ на уроках физики: дис.... канд. пед. наук. - СПб., 1999. - 207 с.
7. Смирнов В. В. Использование сочетания натурного и виртуального экспериментов при формировании экспериментальных умений у студентов в физическом вузе // Физическое образование в вузах. - 2008. - Т. 14. - № 4. - С. 113-127.
8. Старовиков М. И. Формирование учебной исследовательской деятельности школьников в условиях информатизации процесса обучения (на материале курса физики) : дис. ... д-ра пед. наук. - Бийск, 2007. - 398 с.
9. Толстик А. М. Некоторые методические вопросы применения компьютерного эксперимента в физическом образовании // Физическое образование в вузах. - 2006. - Т. 12. - № 2. - С. 76-84.
10. Ходанович А. И. Концептуально-методические аспекты информатизации общего физического образования на современном этапе: дис. ... д-ра пед. наук. - СПб., 2003. - 333 с.
11. Приказ Министерства образования и науки РФ «Об утверждении федеральных перечней учебников, рекомендованных (допущенных) к использованию в образовательном процессе в образовательных учреждениях,
реализующих образовательные программы общего образования и имеющих государственную аккредитацию, на 2008/2009 учебный год» от 13.12.2007 № 349 [Электронный ресурс]. URL: https://edu.ru/documents/view/51416/ (дата обращения: 29.09.2017).
12. Астрономия исключена из школьной программы: на что это влияет? [Электронный ресурс]. URL: http://vestinn.ru/news/society/11621/ (дата обращения: 05.10.11).
13. Кононович Э. В. Общей курс астрономии: учебное пособие // Под ред. В. В. Иванова. - Изд. 2-е, испр. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 544 с.
14. Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии // Под ред. В. Г. Сурдина. - Изд. 5-е, перераб. и полн. обновл. - М.: Эдиториал УРСС, 2002. -688 с.
15. Михельсон Н. Н. Оптические телескопы. Теория и конструкция. -М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1976. - 512 с.
16. Навашин М. С. Телескоп астронома-любителя / Под ред. В. П. Цесевича. - 4-е изд. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 440 с.
17. Позднякова И. Ю. Любительская астрономия: люди, открывшие небо.- Москва: Изд. АСТ, 2018. - 334 с.
18. Румянцев А. Ю. Астрономия: учебно-методическое пособие для преподавателей астрономии, студентов педагогических вузов и учителей средних учебных заведений / А. Ю. Румянцев, Т. А. Серветник; Под ред. А. В. Усовой. - Магнитогорск: МаГУ, 2003. - 312 с.
19. Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе. - М.: Физматгиз, 1963. - 452 с.
20. Сластенин В. А. и др. Педагогика: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В. А. Сластенин, И. Ф. Исаев, Е. Н. Шиянов; Под ред. В.А. Сластенина. - М.: Издательский центр «Академия», 2013. - 576 с.
21. Freina L., Michela O. A literature review on immersive virtual reality in education: state of the art and perspectives. The International Scientific Conference eLearning and Software for Education. [Proc. 11th Int. Scientific Conference «eLearning and Software for Education»]. - Bucharest: National Defence University, 2015. - pp. 133-141.
22. Peltekova E. V., Stefanova E. P. Iquiry-Based Learning «Outside» the Classroom with Virtual Reality Devices // International Journal of Open Information Technologies. 2016. - Vol. 12(3). - pp. 112-116.
23. Star Walk 2 Free - Identify Stars in the Night Sky [программа] // Vito Technology. URL: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.vitotechnology.StarWalk2Free&hl =en (дата обращения: 29.09.2017).
24. Машины для других планет (луноходы и марсоходы). URL: http://unusauto.ru/lunohody-marsohody.htm (дата обращения: 29.09.2017).
25. ДИТ Москвы рассказал о перспективах применения VR/AR-технологий в столичных школах [Электронный ресурс] URL: https://www.mos.ru/news/item/30181073/ (дата обращения: 29.09.2017).
REFERENCES
1. Razumovsky V. G. Innovations in teaching physics in schools abroad. Novosibirsk: RIC NSU, 2005, 185 p.
2. Loboda Yu. O. Project activity in the field of physical experiment as a means of forming professional competencies among students of a pedagogical higher education institution: dis.... candidate of pedagogical sciences. Tomsk, 2006, 152 p.
3. Makarova O. E. The use of computer models in the study of the section «molecular physics» in secondary school: dis.... candidate of pedagogical sciences. M., 2013, 180 p.
4. Ospennikova E. V. Development of students' independence in studying the school course of physics in the conditions of updating the information culture of society: dis.... doctor of pedagogical sciences. Perm, 2003, 358 p.
5. Popov S. E. Computational physics in the system of fundamental training of a physics teacher: dis.... of doctor of pedagogical sciences. Saint Petersburg, 2006, 341 p.
6. Seldyaev V. I. Development of students' research skills by using computers in the process of performing laboratory work in physics lessons]: dis.... candidate of pedagogical sciences. St. Petersburg, 1999, 207 p.
7. Smirnov V. V. The use of a combination of full-scale and virtual experiments in the formation of experimental skills among students in a physical higher education institution // Physical education in higher education institutions, 2008, Vol. 14, No. 4, pp. 113-127.
8. Starovikov M. I. Formation of educational research activity of schoolchildren in the conditions of informatization of the learning process (on the material of the physics course): dis. ... doctor of pedagogical sciences. Biysk, 2007, 398 p.
9. Tolstik A. M. Some methodological issues of the use of computer experiment in physical education // Physical education in higher education institutions, 2006, Vol. 12, No. 2, pp. 76-84.
10. Khodanovich A. I. Conceptual and methodological aspects of informatization of general physical education at the present stage: dis. ... doctor of pedagogical sciences. St. Petersburg, 2003, 333 p.
11. Order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation «On approval of the federal lists of textbooks recommended (approved) for use in the educational process in educational institutions implementing educational programs of general education and having state accreditation for the 2008/2009 academic year» No. 349 of 13.12.2007. URL: https://edu.ru/documents/view/51416/ (accessed 29.09.2017).
12. Astronomy is excluded from the school curriculum: what does it affect? [Electronic resource]. URL: http://vestinn.ru/news/society/11621/ (accessed 05.10.11).
13. Kononovich E. V. General course of astronomy: a textbook // Edited by V. V. Ivanov. 2nd edition, corrected. M.: Editorial URSS, 2004, 544 p.
14. Kulikovsky P. G. Handbook of amateur astronomy // Edited by V. G. Surdin. 5th edition, revised and complete update. M: Editorial URSS, 2002, 688 p.
15. Mikhelson N. N. Optical telescopes. Theory and construction. M.: The main edition of the physical and mathematical literature of the publishing house «Science», 1976, 512 p.
16. Navashin M. S. Telescope of an amateur astronomer / Edited by V. P. Tsesevich. 4th edition. M: Science. The main edition of the physical and mathematical literature, 1979, 440 p.
17. Pozdnyakova I. Yu. Amateur astronomy: people who discovered the sky. Moscow: Publishing House AST, 2018, 334 p.
18. Rumyantsev A. Yu. Astronomy: an educational and methodological textbook for teachers of astronomy, students of pedagogical higher education institutions and teachers of secondary education institutions / A. Yu. Rumyantsev, T. A. Servetnik / Edited by A.V. Usova. Magnitogorsk: MaSU, 2003, 312 p.
19. Tsesevich V. P. What and how to observe in the sky // M: State Publishing House of Physical and Mathematical Literature, 1963, 452 p.
20. Slastenin V. A. and others. Pedagogy: textbook for students of higher pedagogical institutions / V. A. Slastenin, I. F. Isayev, E. N. Shiyanov; Edited by V. A. Slastenin. M.: Publishing center «Academy», 2013, 576 p.
21. Freina L., Michela O. A literature review on immersive virtual reality in education: state of the art and perspectives. The International Scientific Conference eLearning and Software for Education. [Proc. 11th Int. Scientific Conference «eLearning and Software for Education»]. Bucharest, National Defence University, 2015, pp. 133-141.
22. Peltekova E. V., Stefanova E. P. Iquiry-Based Learning «Outside» the Classroom with Virtual Reality Devices \\ International Journal of Open Information Technologies, 2016, Vol. 12(3), рр. 112-116.
23. Star Walk 2 Free - Identify Stars in the Night Sky [programm] // Vito Technology // GooglePlay: [site]. URL: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.vitotech nology.StarWalk2Free&hl=en (accessed: 29.09.2017).
24. Machines for other planets (lunar rovers and mars rovers). URL: http://unusauto.ru/lunohody-marsohody.htm (accessed: 29.09.2017).
25. DIT of Moscow spoke about the prospects of using VR/AR technologies in the capital's schools [Electronic resource]. URL: https://www.mos.ru/news/item/30181073/ (accessed: 29.09.2017).
Дата размещения: 13.07.2021 г.
