Общее описание
Школа юного астронома БФУ им. И. Канта – комплексный курс введения в астрономию для школьников 8-9 классов, реализуемый на базе физико-технического института БФУ им. И. Канта при участии Астрономического сообщества БФУ им. И. Канта и клуба любительской астрономии «КёнигАстро». Курс включает в себя лекционные и практические занятия по астрономии, решение астрономических задач, а также работу с различными оптическими приборами.
Курс «Школа юного астронома БФУ им. И. Канта» проходит в два этапа, каждый из которых рассчитан на десять занятий по два академических часа (итого 20 академических часов) и может быть включён в учебный процесс как профильных физико-математических, так и общеобразовательных классов в качестве дополнения к естественнонаучному циклу дисциплин.
Первый этап рассчитан на школьников 8 классов и проходит в весеннем семестре. Его основная цель – познакомить учащихся с базовыми понятиями и принципами астрономии и заинтересовать их к дальнейшему изучению этой науки. Занятия первого этапа посвящены, преимущественно, описанию наиболее интересных астрономических явлений и объектов, их сущности и классификации. Кроме непосредственно астрономических знаний, в рамках первого этапа курса учащиеся знакомятся со многими понятиями из других естественнонаучных дисциплин.
Затем, в осенний семестр 9 класса, проходит второй этап, расширяющий и углубляющий знания школьников по астрономии. Освоенный учащимися математический аппарат, при некотором его расширении в рамках курса, позволяет решать задачи по небесной механики и сделать второй этап практико-ориентированным. Кроме того, в него включены практические занятия с астрономическим и оптическим оборудованием: телескопами, коронадо, микроскопами и спектрометрами.
Цели и задачи курса
В результате прохождения курса «Школа юного астронома БФУ им. И. Канта» школьники должны
знать:
· основные понятия и термины, связанные с астрономией и небесной механикой;
· принципы построения и особенности небесных систем координат;
· основы сферической астрономии;
· принципы решения задач по небесной механике;
· устройство оптических приборов различного рода;
· особенности наблюдений за звёздным небом;
уметь:
· работать со сферическими координатами;
· решать задачи преобразования величин в различных системах координат;
· решать задачи на базовые законы небесной механики;
· оперировать с оптическими приборами;
· организовывать и проводить наблюдения за небесными объектами;
· работать со специализированными астрономическими программными комплексами;
обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:
· самостоятельно применять методы познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, не связанных непосредственно со сферой деятельности, развития социальных и профессиональных компетенций;
· понимать значимость астрономии как науки и её место в формировании научного знания;
· владение основными способами, методами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером, как средством управления информацией;
· осознавать масштабы Вселенной и место Человечества в мире;
План занятий первого этапа (весенний семестр 8 класса)
Занятие I
Введение в астрономию. Цели и задачи курса, план и структура.
Занятие II
Объекты дальнего космоса. Звездные скопления. Газопылевые туманности и межзвездное пространство. Галактики и галактические структуры. Квазары.
Занятие III
Понятие дисперсии и спектра. Определение спектров химических элементов периодической таблицы Менделеева. Сложные спектры. Определение спектральных линий отдельных элементов в сложных спектрах.
Занятие IV
Классификация звезд (строение, механизмы образования и термоядерный синтез). Диаграмма Рассела-Герцшпрунга. Распределение звезд в галактиках. Спектры звезд.
Занятие V
Загадочные объекты Вселенной. Механизм образования компактных объектов. Белые карлики. Черные дыры, нейтронные и кварковые звезды. Горизонт событий. Аккреция межзвёздного вещества на компактные объекты.
Занятие VI
Темные компоненты Вселенной. Темная материя. Ее распределение в метагалактике. Темная энергия. Ее распределение в метагалактике. Некоторые сценарии вселенских сингулярностей.
Занятие VII
Объекты и явления ближнего космоса. Метеороиды, метеоры, метеориты. Метеорные и метеоритные дожди. Космическая пыль. Спектры метеоритов.
Занятие VIII
Искусственные спутники земли. Иридиум. Полярные сияния. Серебристые облака. Солнечное гало.
Занятие IX
Итоговый контроль: решение задач на изученные темы.
Занятие X
Подведение итогов и выдача сертификатов о прохождении «Школы юного астронома БФУ им. И. Канта».
План занятий второго этапа (осенний семестр 9 класса)
Занятие I
Введение в астрономию. Цели и задачи курса, план и структура.
Занятие II
Преобразование угловых величин в часовые и обратно. Понятие о небесных системах координат. Горизонтальная система координат. Зенит и азимут.
Занятие III
Первая экваториальная система координат. Небесный экватор и полюса мира. Склонение, полуденная линия, суточная параллель, кульминации светил. Часовой угол, точки равноденствия. Вторая экваториальная система координат. Восходящие светила.
Занятие IV
Понятие о полярной системе координат на плоскости. Понятие об эллипсе как о геометрической фигуре. Фокусы, полуоси, эксцентриситет. Способы задания эллипса в декартовой и полярной системах координат. Первый закон Кеплера. Перигелий и афелий. Секторная скорость. Второй закон Кеплера.
Занятие V
Понятие о конфигурациях. Соединения, квадратуры, элонгации. Синодический и сидерический периоды обращения планет. Третий закон Кеплера. Обобщённый третий закон Кеплера.
Занятие VI
Практическое занятие. Знакомство с различными телескопами и монтировками, оптическими инструментами. Практика астрономических наблюдений. Основы любительской астрофотографии. Практика наблюдения и регистрации искусственных спутников. Метеоритика. Наблюдения Солнца. Расчет чисел Вольфа и магнитной активности Солнца.
Занятие VII
Практическое занятие. Знакомство с подвижными картами и небесными атласами. Изучение метеоритного вещества при помощи микроскопа. Введение в экспериментальные методы обнаружения экзопланет и астрометрию.
Занятие VIII
Введение в астрофизику. Понятие световой энергии и светового потока. Понятие освещенности и светимости. Закон Погсона. Понятие видимой и абсолютной звездных величин. Вычисление расстояния до объектов по их видимым и абсолютным звездным величинам.
Занятие IX
Итоговый контроль: решение задач на изученные темы.
Занятие X
Подведение итогов и выдача сертификатов о прохождении «Школы юного астронома БФУ им. И. Канта».
Требования к материально-техническому обеспечению
· посадочные места по количеству учащихся;
· рабочее место преподавателя;
· демонстрационные пособия и модели, звёздные карты;
· учебная доска;
· специализированные оптические приборы для наблюдения за небесными объектами (телескопы), в том числе, для наблюдения за Солнцем;
· компьютеры с специализированным программным обеспечением, включая виртуальные планетарии и комплексы симуляции астрономических явлений;
Требования техники безопасности
· Перед наблюдением за Солнцем убедиться в установке необходимых солнечных фильтров. Ни в коем случае не наблюдать Солнце в телескоп или искатель без специальных солнечных фильтров!
· Соблюдать общепринятые нормы работы с электротехническим и вычислительным оборудованием.
· Следовать нормам пожарной безопасности.
· Не допускать контакта электроприборов с водой.
· Внимательно следить за соответствием используемых адаптеров в электрической сети приборов заявленным номинальным характеристикам.
· По окончании работы с приборами и инструментами надлежит возвращать их в состояние хранения.
· Электроприборы по окончании использования отключать от сети.
· Оптические приборы и инструменты хранить в устойчивом положении, предварительно зафиксировав настроечные винты и установив штатную защиту на окуляры и объективы.
· При обслуживании оптической техники не допускать использования абразивных чистящих средств.
· Плёночные фильтры хранить в специально оборудованной таре, оберегать от повреждений.
· Малогабаритные оптические инструменты, такие как окуляры, окулярные фильтры и линзы Барлоу, хранить в предназначенном для этого месте.
· Внимательно следить за надёжностью крепления установленных на оборудование фильтров и окуляров, а особенности при наблюдениях за Солнцем.
· Работать с приборами и инструментами в строгом соответствии с допусками по температуре, влажности и другим параметрам окружающей среды и объектов наблюдения.
Информационное обеспечение
1. , Мороз курс астрономии, М.: Едиториал УРСС, 2001, 544 с.
2. , , Куницын задач по небесной механике и космодинамике. М.: Наука, 1972
3. Сурдин задачи с решениями, М.: Едиториал УРСС, 2002, 240 с.
4. Пандул . (Основы общей астрономии) СПб: РИЦ. Гу, 2009
