Щербакова Виктория Борисовна Физические основы астрономии, космонавтики и экологии

Управление образования г. Калуги

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

АСТРОНОМИИ, КОСМОНАВТИКИ И ЭКОЛОГИИ^

Программа и дидактические материалы

элективного курса по физике

для учащихся 9-х классов

Автор программы:

Щербакова Виктория Борисовна,

учитель физики высшей категории

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 3

им. Г.В.Зимина» г. Калуги

Калуга-2013

Пояснительная записка.

Основная задача курса - развитие творческих способностей, креативного мышления, выявление профессиональной склонности учащихся, их личностной ориентации, привитие интереса к наукам физика, астрономия, экология, расширение политехнических знаний и мировоззрения учащихся. Курс затрагивает актуальные проблемы современности и пути их решения. Предлагаемый курс лежит на стыке трёх наук. Физика, астрономия и экология - науки о природе, о многообразии происходящих вокруг нас событий, их взаимосвязи и взаимозависимости.

Астрономия - самая древняя наука. На протяжении многих веков, она была лидером в естествознании. Именно астрономические наблюдения послужили исходным фундаментом для открытия законов механики и за­кона всемирного тяготения, измерения скорости света и разработки метода спектрального анализа, принципа относительности и формирования пред­ставлений об эволюции неорганической природы, возможных путях воз­никновения жизни на Земле и во Вселенной. Благодаря исследованиям и открытиям в астрономии, человек получил научные представления о своем месте во Вселенной, о влиянии космоса на нашу жизнь. Изучение вопросов, связанных с космическими исследованиями, объясня­ется не только историческими и культурными традициями, сформировав­шимися в Калужском регионе за последнее столетие, научным потенциа­лом предприятий области, связанных с разработкой и решением программ освоения космоса, но и возрастающим вкладом достижений космонавтики в экономическое развитие страны и всей цивилизации.

Развитие научного познания позволило не только изучить физические факторы жизни на планете Земля и во Вселенной, но также провести мониторинг нарушения экологического равновесия в биосфере, рассмотреть вопросы флуктуации и корреляции характера влияния физических загрязнений на живые организмы. Рассматривая практический результат развития физики для создания современных технологий, производств, транспорта, систем жизнеобеспечения, связи и коммуникаций, утилизации отходов, нельзя не говорить о воздействии антропогенной деятельности на современное состояние окружающей среды. Среда обитания становится для многих сегодняшних школьников уже не просто сочетанием слов, но жизненно-важным фактором существования и развития в постиндустриальном мире. Понятия - чистый воздух, чистая вода, экологическая безопасность, здоровый образ жизни и т.п. - настолько проникли в сознание общества, что стали частью жизни и переживаний многих детей. Актуальность вопросов качества жизни уже не требует доказательства.

Практическая реализация развивающего обучения подразумевает соучастие ученика не только в процессе познания, но и в процессах формирования общественного сознания на основе общечеловеческих ценностей и глобального мышления. Всё это требует от учителя совершенно новых подходов в обучении и воспитании детей, а также ставит серьезные задачи перед содержанием образования вообще. Создание многообразных сопутствующих основному содержанию концентра материалов позволит решить проблему заинтересованности ученика, его практического сотворчества в процессе познания и изучения реалий жизни, поставит на новый уровень нравственный аспект значимости знаний в современном обществе.

Некоторые проблемы окружающей среды учащимся, пусть даже поверхностно, известны. Поэтому так важно с первых занятий курса начать систематизировать и расширять знания учащихся по вопросам экологии, поднять их на более высокий уровень. Но знание одних проблем окружающей среды не принесёт желаемого эффекта. Учащихся необходимо знакомить с возможностью использования безотходных технологий, с технологиями и системами очистки (в частности с работой электрофильтра для очистки воздуха, с работой электродинамического генератора, полученного на основе космических технологий), с экологически чистыми источниками энергии, видами транспорта. Теоретический материал и физические задачи с экологическим содержанием позволяют повысить учебную мотивацию учащихся, стимулируют их творческую активность, ибо изучаемые вопросы касаются лично каждого, затрагивают актуальные проблемы повседневной жизни человека.

В процессе изучения курса «Физические основы астрономии и экологии» должны быть решены следующие задачи:

• формирование естественнонаучной картины мира, расширение политехнического кругозора и развитие экологического подхода в изучении процессов на планете и во Вселенной;

• развитие логического мышления учащихся, формирование у них умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать, анализировать и объяснять явления природы и окружающей жизни, вопросы нарушения экологического равновесия;

• усвоение учащимися определённого объёма теоретических знаний, умения решать физические и астрономические задачи и проводить простые эксперименты с дальнейшим обсуждением затрагиваемых экологических проблем, выдвигать гипотезы и создавать проекты для решения экологических проблем, характерных для территории проживания учащихся;

• развитие творческих и коммуникативных способностей, критичности мышления, умения вести дискуссии и отстаивать свою точку зрения;

• мотивации учения, подготовка к сознательному выбору дальнейшей профессиональной деятельности.

Основой проведения занятий служат деятельностный метод и метод проектов, проведение исследований и опытов, а также элементы интегральной технологии (автор Гузеев В. В.), информационно-коммуникативные технологии на основе мультимедийных образовательных программ по физике, астрономии и экологии.

Данная программа рассчитана на учащихся, имеющих определённый уровень подготовки по курсу естествознания и математики.

Учитывая мировоззренческий характер астрономии и её роль в развитии учащихся, исторические и культурные тра­диции, сформировавшиеся в Калужском регионе за последнее столетие, в программу кружка включены вопросы, связанные с астрономией и космонавтикой.

В программу курса включено знакомство учащихся с опытом работы международных экологических организаций и движений (Greenpeace, МАГАТЭ и др.), местных организаций и общественных движений, занимающихся экологическим мониторингом окружающей среды и прогнозированием последствий антропогенной деятельности на будущее состояние биосферы (СЭС, Комитет по вопросам охраны и защиты окружающей среды, лаборатория биоиндикации при КГПУ им. К.Э.Циолковского, учебно-методический центр национального парка «Угра», заповедник «Калужские засеки» и др.), экскурсии по местам, связанным с именами К.Э.Циолковского и А.Л.Чижевского, в музеи города: Государственный музей истории космонавтики имени К Э Циолков­ского, планетарий Государственного музея истории космонавтики имени К Э Циолковского, Дом-музей К Э Циолковского, Научно-мемориальный и культурный Центр А Л Чижевского.

Астрономия и экология, как грани космизма, отражают глубинную суть калужской ментальности. Поэтому реализация программы астрономического и экологического образования и воспитания детей будет способствовать глобализации мировосприятия и мироощущения.

Для оценки знаний учащихся по каждой теме проводятся заключительные занятия в форме круглого стола, конференции, тесты или защиты проектов. На данных занятиях учащиеся или свободно высказываются по рассматриваемой проблеме, приводя аргументированные доказательства и примеры, или защищают предложенный им (или выбранный самостоятельно проект по решению экологических проблем, по проблемам современной астрономии и космонавтики). Если заключительные занятия включают викторину или тест, то учащиеся отвечают на вопросы на поставленные вопросы письменно или устно. Очень эффективно проведение итогового урока в форме деловой игры. Учащиеся представляют презентации по теме проекта.

В течение учебного года учащиеся кружка будут участвовать в школьных научных чтениях «За страницами учебника», городских научных чтениях и конференциях памяти К.Э.Циолковского, А.Л.Чижевского, конференции «Старт в науку», фестивале-конкурсе «Мультимедийные проекты обучающихся к урокам физики и астрономии», участвовать в школьной и городской олимпиаде по физике и астрономии. Качественный уровень полученных знаний можно будет оценить по зачетным творческим проектам и докладам, которые будут готовить к занятиям учащиеся, по результатам олимпиад и творческих конкурсов в которых примут участие члены кружка

Все это способствует росту творческого потенциала ребенка. Процесс познания становится увлекательным в результате практической реализации знаний и их востребованности.

Учебно-тематический план

№ п/п

Всего 34 ч

(1 ч в неделю)

Тема урока

Практ.

работы

1.

Физические основы экологии, астрономии и космонавтики.

2.

Космонавтика. Работы К.Э.Циолковского - основоположника космонавтики. Движение космических объектов. Траектории. Космические скорости.

3.

Что изучает космическая экология? Экология района старта ракет. Проблема космического мусора. Роль искусственных спутников Земли в изучении глобальных экологических проблем. Космический мониторинг Земли.

4.

Решение задач по космической тематике с обсуждением их экологического содержания.

5.

Что изучает астрономия? Структура и масштабы Вселенной. Значение астрономии для человеческого сообщества. Роль космонавтики в развитии астрономии.

6.

Строение солнечной системы. Системы Птолемея и Коперника. Планеты земной группы. Планеты - гиганты. Малые тела солнечной системы.

7.

Видимое движение планет как следствие вращения Земли, обращения Земли вокруг Солнца, собственного движения светил (на примере планет солнечной системы). Смена дня и ночи, времён года. Годичное движение Солнца.

8.

Годичное движение Солнца. Изучение видимого движения Земли, Солнца (на компьютерной модели). Практическая работа № 1.

№ 1

9.

Движение и фазы Луны. Изучение причины солнечных и лунных затмений (на компьютерной модели). Практическая работа № 2.

№ 2

10.

Реактивное движение. Космические станции - воплощение идей К.Э.Циолковского.

11.

Решение задач на реактивное движение. Изучение полёта космических ракет (на компьютерной модели). Практическая работа № 3.

№ 3

12.

Вес и невесомость. Перегрузка. Проблемы экологии человека в полёте.

13.

Проблемы и перспективы развития космических исследований. Проблемы компьютерной поддержки управления полётами, новых технологий и материалов, безопасности государства.

14.

Экология Земли. Экология земной атмосферы и гидросферы. Техногенное воздействие на биосферу. Физические факторы экологического кризиса на планете.

15.

Геологические особенности современного экологического кризиса. Техногенное воздействие на литосферу планеты.

16.

Основные проблемы экологии Земли и пути их решения.

17.

Физика погоды. Основные физические факторы, влияющие на формирование погоды и климата на Земле.

18.

Измерение температуры, давления и относительной влажности. Изучение снимков земной атмосферы (с использованием компьютера). Практическая работа № 4.

№ 4

19.

Воздействие механических колебаний и волн на биосферу Земли. Воздействие вибраций и резонансных явлений на организм человека.

20.

Воздействие шумов и механических вибраций в районе старта ракет, на аэродромах. Шумовое загрязнение планеты.

21.

Изучение распространения сейсмических волн по планете. Воздействие инфразвуковых и ультразвуковых волн на человека. Практическая работа № 5 (с использованием ИКТ).

№ 5

22.

Солнце - основа жизни на Земле. Влияние магнитосферы Земли на процессы и жизнь на Земле Геомагнетизм и солнечная активность.

23.

Работы А.Л.Чижевского по гелиобиологии. Влияние Солнца на жизнь Земли. Практическая работа № 6 (с использованием ИКТ).

№ 6

24.

Электромагнитное загрязнение биосферы. Защита от электромагнитных полей ЛЭП, радиоволн, электроустановок.

25.

Электромагнитные поля бытовых приборов, компьютера, мобильного телефона. Основные меры по защите от этих полей.

26.

Влияние электромагнитных полей на организм человека. Использование электромагнитных волн в медицине.

27.

Характер воздействия электрического тока на человека и меры электробезопасности.

28.

Природа молний. Защита от молний. Электрический разряд в системах очистки газов.

29.

Работы А.Л.Чижевского по аэроионизации воздуха. Электроэффлювиальная люстра.

30.

Традиционные источники энергии. Экологические проблемы, возникающие при производстве, передаче и использовании электроэнергии.

31.

Альтернативные источники энергии и их преимущества.

32.

Атомные электростанции. Проблемы безопасности. Аварии и их последствия. Изучение принципа работы атомного реактора. Практическая работа № 7 (на компьютерной модели).

№ 7

33.

Биологическое воздействие радиации на живые организмы. Измерение уровня радиации с помощью бытового дозиметра Практическая работа № 8.

№ 8

34.

Физические основы экологии, астрономии и космонавтики.

Методическое обеспечение курса

Использование музеев, расположенных в Калуге

В Калуге имеются следующие музеи, посещение которых позволит уча­щимся существенно расширить свои знания по астрономии, космонавти­ке, экологии: Государственный музей истории космонавтики имени К Э Циолков­ского, планетарий Государственного музея истории космонавтики имени К Э Циолковского, Дом-музей К Э Циолковского, Научно-мемориальный и культурный Центр А Л Чижевского.

Аудиовизуальная поддержка курса «Физические основы экологии и астрономии»

Набор слайд-фильмов «Иллюстрированная астрономия». Авт. К.А Порцевский, Е.П. Левитан, СВ. Широков, В.И. Цветков. Творческое объеди­нение «Планетариум-театр»

Компьютерная поддержка курса «Физические основы экологии и астрономии»

Наиболее удобными для использования на уроках являются следующие образовательные программы по астрономии на компакт-дисках:

- Экология

- Физикон, Физика

- Энциклопедия Солнечной системы,

- Открытая астрономия,

- Физикон, Астрономия,

- SELESTIA,

- RED SHIFT,

- SOHO,

- Калуга космическая,

- Русский космос,

- Музей космонавтики и др.

Интернет-ресурсы

• Физика в анимациях. Адрес сайта: physics.nad.ru/

• Живая физика. Адрес сайта: interfizika.narod.ru/

• Класс!ная физика для любознательных. Адрес сайта: class-fizika.narod.ru/

• Щербакова В.Б., Щербаков А.А. Интернет-ресурс «Алгоритм успеха» - Школьная энциклопедия по математике и физике, 2011год. Адрес сайта: myschoolsciencewiki.wikispaces.com .

• Щербакова В.Б., Щербаков А.А., Кашина М. Интернет-ресурс «Физика вокруг нас - неизвестное об известном», 2012 год. Адрес сайта: physicsaroundus.weebly.com/.

Дополнительная литература:

1. Стрельцов А.Б., Логинов А.А., Лыков И.Н., Коротких Н.В. Очерк экологии города Калуги: Справочно-учебное пособие. - Калуга, 2000.

2. Завьялов В.В. Космическая экология. - Калуга: Издательство Н Бочкарёвой, 2000.

3. Циолковский К.Э. Грёзы о земле и небе: Научно-фантастические произведения. - Тула: Приок. Кн. Изд-во, 1986.

4. Чижевский А.Л.. Земное эхо солнечных бурь. - М.,1976.

5. Чижевский А.Л.. Космический пульс жизни. Земля в объятиях Солнца. Гелиотараксия. - М.: Мысль, 1995.

6. Мизун Ю.Г. Космос и биосфера. - М.: Знание, 1989.

7. Невидимые витамины профессора Чижевского. - Комсомольская правда. 21.01.2000.

8. Мизун Ю.Г.,Мизун П.Г. Магнитные бури и здоровье. - М.: СП «Корона», 1990.

9. Кузин А.М. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы Земли. - М.: Наука, 1991.

10. Зиятдинов Ш.Г. Радиационная безопасность. - Физика. Еженедельная газета № 21, 1-7 июня 2002.

11. Где хоронят радиацию. - «АиФ - Москва», № 26, 2001.

12. Дышловой В.Д., Блехов В.Н. Человек в городе. - М.: Знание, 1978.

13. Мирзаев Г.Г. Охрана окружающей среды от радиационного, волнового и других промышленных физических воздействий. Л., 1989.

14. Рымкевич П.А. Физика. Задачник. 10-11 кл.: Пособие для общеобразоват. заведений. - М.: Дрофа, 2004.

15. Чалимова Р.А. Влияние искусственных и естественных электромагнитных полей на живые организмы. - Физика. Ежеднев. Газета № 21, 2002.

16. Гуревич А.Е. Физика. 7 класс. Учебник. - М.:Дрофа, 1998.

17. Щербакова В.Б. Физика и экология в 7-9 кл.: Сборник дидактических и методических материалов для уроков и элективных курсов по физике. - Калуга: Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкарёвой, 2006. - 208 с.

18. Щербакова В.Б. Физика и экология в 10-11 кл.: Сборник дидактических и методических материалов для уроков и элективных курсов по физике. - Калуга: Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкарёвой (в печати).

19. Щербакова В.Б. «Технология поэтапного формирования экологического мировоззрения при изучении физики в общеобразовательных классах и в классах экологического профиля»/ Современные тенденции развития образования в технологиях обучения математике, физике и информатике. - Калуга: Институт повышения квалификации работников образования, 2002.

20. Щербакова В.Б. «Технология поэтапного формирования экологического мировоззрения при изучении физики в общеобразовательных и профильных естественно-научных классах средней школы»/ IV Всероссийский съезд участников летних экологических лагерей. Сборник исследовательских работ. - М.: Министерство экологии и природопользования Московской области, Институт теории и истории педагогики РАО, МООО «Экологический союз Подмосковья», ООО «Корсан». - 2004.

21. Щербакова В.Б. Урок-семинар «Экологический аспект связи солнечной активности с геомагнитными явлениями на Земле»/ Калужской области - 60 лет: Методические рекомендации. В 2-х книгах. Книга 1. - Калуга: Калужский областной институт повышения квалификации работников образования. - 2004.

22. Щербакова В.Б. Элективный курс «Физика и экология» в 9-х классах общеобразовательной школы/Сборник программ курсов для предпрофильной подготовки по физике. Министерство образования, культуры и спорта Калужской области, КОИПКРО, КГПУ им. К.Э.Циолковского. - Калуга, 2004.

23. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. Заведений / Е. А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин. - М.: Дрофа, 1995.

24. Астрономия. Энциклопедия для детей. -М.: Аванта+, 1998. Атьков О.Ю., Бедненко B.C. Системы жизнеобеспечения человека при высотных и космических полётах. - М.: Наука, 1989.

25. Арлазоров М. «Циолковский» -Тула, 1977.Белонучкин В.Е. Кеплер, Ньютон и все-все-все... - М.: Наука, 1990.

26. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач по астрономии: Пособие для учителя.-М.: Просвещение, 1980.

27. Власов М.Н., Кричевский СВ. Экологическая опасность космической дея­тельности: Аналит. Обзор /Отв. ред. А.В. Яблоков; Центр экологии Рос­сии. - М.: Наука, 1999.

28. Гранин Д.А. Зубр. -Л.: Советский писатель, 1987.

29. Голованов Я.К. Королёв: факты и мифы. М., 1994.

30. Дагаев М.М. Наблюдения звёздного неба. -М.:Наука, 1983.

31. Зигель Ф.Ю. Сокровища звёздного неба. -М.:Наука,

32. 1980. Космодемьянский А.А. «Константин Эдуардович Циолковский» -М: Нау­ка, 1976.

33. Космолинский Ф.П., Кузнец Е.И. Проблемы космической биомедицины в трудах К.Э. Циолковского. - Тула: Приокское книжное издательство, 1990.

34. Космонавтика. Энциклопедия для детей. -М.: Аванта+, 2001.

35. Комаров В.Н. Новая занимательная астрономия. -М.: Наука, 1983.

36. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии -М.: Наука, 2001.

37. Левантовский В.И. Механика космического полёта в элементарном изло­жении-М.: Наука, 1983.

38. Платоны и Невтоны земли Калужской /Отв. ред. К.Г. Никифоров /Авт. Л.В. Левшин, С.Э. Шноль, К.Г. Никифоров и др. - Калуга: Издательство «Гриф», 2002.

39. Страут Е.К. Астрономия: Дидактические материалы для средней общеоб­разовательной школы. -М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000.

40. Тетерина Т.П. Свет, глаз, мозг. -т.1. - Калуга: Облиздат, 1998.

41. Тимофеев-Рессовский Н.В., Савич А.В., Шальнов М.И. Введение в моле­кулярную радиобиологию. - М.: Медицина, 1998.

42. Циолковский К.Э. «Грезы о Земле и небе» - Тула: Приокское издательст­во, 1986.

43. Чижевский А.Л. «На берегу Вселенной. Годы дружбы с Циолковским»-М.: Мысль, 1995.

44. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. - М: Мысль, 1976.

45. Чижевский А.Л. «Физические факторы исторического процесса» -Калуга, 1924.

46. Шкловский И.С. Вселенная. Жизнь. Разум. - М.: Наука, 1987.

47. Школьный астрономический календарь. -М.: Дрофа (ежегодное издание).

48. Энциклопедический словарь юного астронома, - М.: Педагогика, 1986

49. Энциклопедический словарь юного техника, - М.: Педагогика, 1987

50. Я иду на урок астрономии: Звёздное небо: 11 класс: Пособие для учителя. М.: Издательство «Первое сентября», 2001

51. Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений - М . :.Просвещение, 2005.

Для учащихся: 1-16, 23-38, 40-49, 51. Для учителей - 17 - 22, 39, 50.

7