Использование компьютерной программы Стеллариум во внеурочной деятельности по астрономии
статья по астрономии (5, 6, 7, 8 класс) на тему

Использование компьютерной программы Стеллариум во внеурочной деятельности по астрономии

      Stellarium (Стеллариум) — это приложение, которое представляет собой настольный планетарий, он способен в online режиме демонстрировать 3D проекцию реального неба со всеми звездами. Суть программы в том, чтобы создать изображения и картины, которые нам доступны лишь при использовании телескопа, бинокля или же других приборов, расширяющих возможности человеческого глаза. Все картины, которые создаются приложением Стеллариум отличаются высочайшем качеством реализма и радуют каждого, кто их просматривает. Другими словами, данное приложение — это учебное пособие, которое можно использовать в качестве учебника для расширения сознания ребенка любого возраста.

   Stellarium —  абсолютно кроссплатформенная программа, подходит для пользователей Windows, Linux, OS X.

Программа очень проста в освоении, но её возможности поразительны:

• доступны наблюдению более 600 тысяч звезд.
• красочные, привлекательные изображения созвездий на небе.
• фото изображения туманностей и звездных скоплений.
• планета Земля имеет реалистичную атмосферу, закаты и рассветы, которые можно включить и отключать в настройках.
• планеты и все их спутники.
• возможность масштабирования.
• установка времени как в прошлое так и будущее.
• возможность настройки объектива и управление видом через телескоп или бинокль.
• симуляция затмений и многое другое…

   Небо Санкт-Петербурга практически не бывает ясным даже в безоблачную погоду. Городская засветка делает невозможным любоваться звёздным небом. Изучать астрономию на занятиях в классе не всегда увлекательно, временами требуется незаурядная способность к 3D – мышлению, порой приходится решать достаточно трудные с точки зрения математики задачи. На помощь приходит возможность демонстрации мультфильмов или научно-популярных фильмов об астрономии, разгружая сознание ребёнка на некоторое время.

   Как известно, никакое знание так прочно не усваивается, как добытое самостоятельно. Однако, фильмы не заменят ни телескопа, ни бинокля. Виртуальный планетарий Стеллариум как нельзя просто позволит самостоятельно исследовать один космический объект за другим, не выходя из дома или школы, где в процессе обучения присутствуешь только ты и твой любимый друг - компьютер. Это ли не мечта, если не потребность, каждого современного школьника? Ну, а функция учителя в таком обучении – направить мысль ученика в нужное русло.

   Во время занятий спецкурса Астрономия (согласно Программе дополнительного образования по астрономии) более половины из них должны иметь практическую направленность. Для осуществления этого требования программы я провожу практические работы в компьютерной программе Стеллариум по заранее составленному описанию.

  Привожу фрагмент календарно-тематического планирования занятий спецкурса «Астрономия» для 5 класса с указанием практических работ в Стеллариуме:

   Перед началом практических работ, необходимо познакомить учащихся с интерфейсом программы, с её возможностями. Всему классу демонстрируются вход и выход из программы, горизонтальное и вертикальное меню, возможность прокрутить время вперёд или назад и некоторые другие функции. На первом занятии в компьютерном классе проводится практическая работа «Знакомство с программой Стеллариум», где учащиеся теперь уже самостоятельно по описанию в руководстве к работе действуют аналогично показанному учителем предварительно.  Затем можно переходить непосредственно к выполнению работ в соответствии с программными требованиями.

   Рассмотрим некоторые возможные наблюдения в программе Стеллариум.

1. Изучение созвездий

Практическая работа №1 в программе Stellarium

Изучение околополюсных созвездий

1. Убедитесь, что ваше местоположение – Санкт-Петербург.
2. Найдите Большую Медведицу и зарисуйте Большой ковш, отметьте на нём звёзды Дубхе и Мерак. Покажите стрелкой, в каком направлении от них находится Полярная звезда.

Начертите Малый Ковш в таком расположении, как в Стеллариуме.

Какое околополярное созвездие находится рядом с ними (даже между ними)? Как называется самая яркая звезда этого созвездия?

_Созвездие-Дракон, звезда-Тубан_

3. Рассмотрите все 7 звёзд Большого Ковша Медведицы и запишите их названия и расстояния до них в порядке удаления от Земли.

Какая из этих звёзд является двойной?  

Мицар-двойная звезда

4. Включив экваториальную сетку, найдите южный полюс мира. Как называется ближайшее созвездие к южному полюсу?____Октант____

Зарисуйте его и отметьте ближайшую к полюсу звезду σ. Зарисуйте созвездие Южный крест, подпишите названия трёх его ярчайших звёзд.

α – Акрукс, β – Мимоза, γ - Гакрукс

Проведите через звёзды α и γ стрелку в сторону южного полюса мира.

5. Найдите созвездие, в которое входит Сириус. Как оно называется? Относится ли это созвездие к околополюсным созвездиям?  

Большой Пёс – не относится к полярным созвездиям

6. Сделайте выводы:

Северный полюс мира – звезда ___Полярная______________

Южный полюс мира – ближайшая звезда ___ σ __ из созвездия _____Октант______________

Созвездия около Северного полюса мира - __Большая и Малая Медведицы, Дракон________

Созвездия около Южного полюса мира - ___Октант, Хамелеон, Райская птица, Южный крест_

На следующем занятии после проверки выполненных работ, необходимо повторить основные выводы из наблюдений и остановиться на распространённых ошибках учащихся.

2. Изучение Луны и Солнца

Практическая работа №2 в программе Stellarium

Солнце-Луна-Земля

1. Убедитесь, что  ваше местоположение – Санкт-Петербург. Отключите атмосферу, включите линии и названия созвездий.
2. Найдите Солнце.  В каком созвездии оно находится? Поместите Солнце в центр экрана, увеличьте его во весь экран. Что вы видите на поверхности Солнца? Какой учёный первым обнаружил их на Солнце?

Солнце – в созвездии___________________________________________

На поверхности Солнца___________________________________________________                

3. Найдите Луну. В каком созвездии она находится? Как называется самая яркая звезда этого созвездия? Начертите это созвездие, указав его название и название звезды.

4. Выпишите из списка информации в левом углу экрана, чему равно расстояние от Земли до Луны, чему  равен звёздный период обращения Луны и чему равны сутки на Луне:

Расстояние от Луны до Земли -

       Звёздный период обращения Луны -

       Сутки на Луне -

5. В боковом меню измените местоположение на Луну. В окне настройки неба и наблюдений измените ландшафт на лунный. В окне настройки даты поставьте 02.06.2016. Найдите Землю в северной части неба и увеличьте её. В какой фазе находится Земля? В каком созвездии она находится? Как называется его самая яркая звезда?

             _________________________________________________________________________________

             _________________________________________________________________________________

6. Сделайте выводы:

1)Солнце, Земля и Луна находятся в _____________________созвездиях, но все они являются______________________________________созвездиями.

2)Луна находится ближе к Земле, чем к Солнцу в ______________________ раз

3)Сутки на Луне и период обращения Луны вокруг Земли _________________________________________.

Работу в компьютерном планетарии можно применить и для осуществления проектно-исследовательской деятельности учащихся.

3. Мини – исследование «Наблюдение солнечного затмения»

1. Найдите в интернете дату и место наблюдения ближайшего (прошедшего) полного солнечного затмения.
2. Наблюдайте данное затмение, предварительно установив в Стеллариуме местоположение, из которого возможно его увидеть, и перемотав время в горизонтальном меню до нужного момента начала наблюдения.
3. Сделайте снимок экрана в момент, близкий к полному затмению, откройте его в программе Paint, подпишите название наблюдаемого явления, его дату и местоположение наблюдателя. Сохраните полученный рисунок в своей папке на компьютере.

4. Куда сместится диск Луны, если бы мы сменили местоположение наблюдателя  к северу (югу, западу, востоку)?
   ________________________________________________________________________
5. Проверьте свой ответ  с помощью программы Стеллариум, сделайте новый снимок экрана и обработайте его  аналогично п. 3,  его тоже загрузите в свою папку.

4. Мини-исследование «Измерение периода обращения Луны относительно звёзд и относительно земного наблюдателя»

Гипотеза: периоды обращения Луны в обоих случаях одинаковы.

1. Луна, сделав 1 оборот вокруг Земли, окажется в том же положении относительно звёзд. Поэтому, применив азимутальную сетку, легко выбрать для ориентира некоторую звезду, находящуюся на том же меридиане, что и центр Луны.
2. Заметим время ______________ и ускорим его ход, следя за перемещением звёздного неба до тех пор, пока выбранная нами звезда не займёт то же самое место на одном меридиане с центром Луны. Вернув нормальный ход времени, снова сделаем его отсчёт ________________
3. Найдём звёздный период обращения Луны, вычтя из 2-го времени первое ______________________________________________________________
4. Сравним его с известным нам периодом 27, 3 суток. _____________________________________________
5. Для земного наблюдателя Луна сделает 1 оборот, когда снова окажется в той же фазе, что и до наблюдения. Рассмотрим Луну в фазе новолуния (полнолуния, первой четверти, последней четверти), для этого, ускорив время, найдём, когда Луна окажется в выбранной нами фазе.
6. Заметим время ______________ и ускорим его ход, следя за изменением фазы Луны до тех пор, пока она снова окажется в той же фазе. Вернув нормальный ход времени, снова сделаем его отсчёт ________________
7. Найдём период обращения Луны относительно земного наблюдателя, вычтя из 2-го времени первое ________________________________________________________________________
8. Сравним этот период со звёздным периодом ___________________________________________________
9. Вывод: Звёздный (сидерический) период обращения Луны _____________________

периода обращения Луны вокруг Земли относительно земного наблюдателя (синодического периода).

Наша гипотеза ________________________________________.

10. Объясните, почему не равны сидерический и синодический периоды          Луны?_________________________________________________________________________________

5. Исследовательский проект «Ориентирование в пространстве по звёздному небу»

Учащиеся спецкурса 5-6 классов при подготовке этого проекта проводили многочисленные мини-исследования в рамках компьютерного эксперимента в программе Стеллариум.

   Так, по теме «Ориентирование по Солнцу» учащиеся рассматривали направление видимого движения Солнца для наблюдателей в северном и южном полушарии, на полюсах и на экваторе. В результате был сделан вывод о возможном определении местонахождения наблюдателя на земной поверхности.

   При выполнении части проекта по теме «Ориентирование по Луне» учащиеся в Стеллариуме наблюдали фазы Луны для различного времени суток, зависимость фазы Луны от наблюдения в различных сторонах горизонта, а также вида молодого или старого месяца для наблюдателя на различных широтах. Такие мини-исследования позволили сделать вывод об ориентировании человека по лунным фазам.

   Выполняя свою часть проекта по теме «Ориентирование по звёздам», другая группа учащихся проводила наблюдения в компьютерном планетарии, изучая вращение звёздного неба для наблюдателя на полюсах, на экваторе и в средних широтах. Часть учеников исследовала заходящие и незаходящие яркие звёзды в разных точках Земли,  созвездия около северного и южного полюсов, звёздные астеризмы для различных времён года.

   Таким образом была выполнена практическая часть исследовательской работы.

В завершение хотелось бы ещё раз подчеркнуть, что организовать индивидуальную работу учащегося в программе Стеллариум  достаточно  просто, а результат работы в этой программе превосходен: ученик занят, заинтересован, получает навыки исследовательской деятельности и располагает  достаточным объёмом информации.

Источники информации:

1. http://www.stellarium.org/ru
2. http://all-freeload.net/obrazovanie/1689-stellarium
3. http://www.astroscope.su/obzor_programm-planetariev/9127.htm