Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Космофизический практикум: Спутник - на урок!

По участившимся просьбам, здесь мы открываем справочную страницу для тех, кто первый раз встречается с нашими пособиями для общеобразовательных школ.

Если у вас появится вопрос, не освещённый в списке, оставьте его в комментариях. Мы постараемся ответить всем и со временем расширять список.

В: Что такое Космофизический практикум?
О: В двух словах — набор теоретических и лабораторных работ, инструмент преподавателя школьного курса физики.

В: Почему космофизический?
О: В качестве опытных установок мы предлагаем использовать искусственные спутники Земли. Многие закономерности окружающего мира можно вывести, анализируя информацию о движении космических аппаратов по орбитам.

В: Пример приведёте?
О: Второй закон Ньютона для спутника: F=ma, при этом F=G(mM/r2) — сила гравитационного взаимодействия с Землёй. Центростремительное ускорение a=v2/r запишем как 2r/T2. В итоге мы можем вычислить массу нашей планеты. Нам необходимо лишь запросить у аппарата радиус орбиты r и период движения T. Для чистоты эксперимента можно опросить сразу десяток спутников с разными параметрами.

В: Каким образом это осуществимо?
О: Находящиеся на орбите устройства пеленгует американская система NORAD. Энтузиасты вроде  Томаса Келсо занимаются приёмом и архивацией имеющихся данных системы. В конечном счёте информация появляется на общедоступных серверах в Интернете.

В: Какие данные можно получить?
О:  Для уроков в школе мы чуть пересчитываем имеющиеся цифры и получаем следующее: информацию о самом устройстве (название, номер и год запуска), период/частоту движения, высоту от поверхности Земли/радиус орбиты, эксцентриситет орбиты. Этих сведений достаточно для выполнения всех работ практикума.

В: Кстати о работах. Что они из себя представляют?
О: Мы предлагаем следующие лабораторные работы: «Проверка зависимости между характеристиками орбитального движения» и «Расчёт ускорения свободного падения». Авторы практикума считают крайне важным погружение в саму суть изучаемой закономерности, поэтому каждая из лабораторных работ содержит исторический экскурс, описывающий обстоятельства физического открытия, необходимые модели и чертежи, вывод расчётных формул.

В: Как специалист в астрономии и физике заявляю, что вопросы, за которые вы  взялись, гораздо более сложны; вы пропускаете весьма много нюансов.
О: Мы в курсе. Практикум должен быть в равной степени понятен и удобен физику и гуманитарию, учащимся с углублённым курсом физики и членам любительского астрофизического кружка. Поэтому мы намеренно обходим некоторые спорные моменты и приближаем программу практикума к школьному курсу. Предыдущее никоим образом не означает, что мы искажаем факты: напротив, в каждой работе отдельное внимание уделяется вопросам используемых моделей и расчётных погрешностей, а также вызывающих их причин.

В: Не кажется ли вам, что это пособие будет сложно использовать уже потому, что курс школьной астрономии (который вы, пусть косвенно, но затрагиваете) давно и надёжно забыт?
О: Основные сведения из астрономии, необходимые каждому образованному человеку, обобщены и наглядно представлены в отдельной работе «Введение в физику Космоса».

В: Не могли бы вы описать поподробнее цели "проекта"?
О: Всё просто. Огромной научной, технической, ресурсной базе, оставленной нам в наследство СССР, попросту придёт конец без достойной смены кадров — физиков, аналитиков, конструкторов, космонавтов...писателей-фантастов, наконец. Заразить подрастающее поколение Космосом, научить делать первые шаги в наукоёмких областях космонавтики и астрофизики, дать инструменты и возможность изучать и творить, не допустить гибели таланта из-за банальной нехватки средств или информации — вот и все задачи.

В: И практикум, стало быть, тоже можно развернуть в факультативный курс?
О: Разумеется, было бы желание. В практикум вживлена обширная демонстрационная часть: мультимедиа-альбом, описывающий наиболее интересные объекты Ближнего и Дальнего Космоса, фотоархив космического телескопа «Хаббл», галерея 3D-моделей регионов звёздообразования, сверхновых, галактик, объектов Солнечной системы.

В: Информация со спутников, фото- и видеоматериалы... а это точно легально?
О: Мультимедийная информация, представленная в практикуме, получена из открытых репозиториев NASA/EKA, варианты составлены на базе отчётов сервера CelesTrak, технические и исторические сведения предоставлены Википедией. Всё по GPL, как видите. Вся остальная информация является продуктом рук и умов создателей.

В: Какие дополнительные материалы нужны для проведения занятий?
О: Раздаточные материалы к работам и комплекты вариантов включены в практикум.

В: Вы уверены, что практикум будет корректно функционировать на маломощных ПК? И вдруг у нас не окажется какого-нибудь необходимого ПО?
О: Демонстрации к каждой работе — файлы Microsoft PowerPoint 2003. Пособие оборудовано автономной программой просмотра. Видеоматериалы заботливо переведены в родной формат Windows Media Player. Adobe Reader для просмотра печатных материалов прилагается.

В: Расскажите поподробнее о работе с вариантами. Правильно ли я понял, что занятие подразумевает обработку данных нескольких спутников за раз?
О: Мы подготовили пять вариантов заданий, каждый из которых содержит данные шести различных аппаратов. Если рассматривать окружающее Землю космическое пространство как абстрактную учебную установку, то учащиеся "запустят" её шесть раз за урок с различными начальными параметрами. Однако 30 спутников — это только начало. Генератор вариантов подключается к серверу CelesTrak и обновляет свою базу данных в реальном времени. В итоге ваши учебные варианты могут содержать информацию более тысячи разных устройств. Новый день — новый урок — новые спутники.

В: Жаль, но нам не удастся попробовать возможности обновления — наша школа не подключена к Интернету.
О: База данных, имеющая более 1200 записей, встроена в Генератор на момент выпуска практикума. Её вполне можно использовать в учебных целях.

В: Сомневаюсь, что мне удастся быстро освоиться.
О: Мы написали подробное руководство, привели в нём много справочной, теоретической и исторической информации. Учащихся ждёт интересный рассказ об учёных и их открытиях, а узнать название интересующей галактики, чтобы изучить её подробнее, не составит труда. Презентации сами незаметно напомнят вам, когда потребуются ваши действия. Вы будете на высоте.

В: У этого пособия есть "послужной список" конференций и т. п.?
О: Есть.

В:  Можно узнать о внедрении Космофизического практикума?                                                  
О:  История создания, внедрения и развития практикума отражена на данном сайте в разделе  Проекты — Спутник - на урок!

Представление Космофизического практикума было в октябре 2010 года в Минске и Костроме.
Из анкет:
"Я - начинающий учитель физики, 20 лет вела математику. Вы вдохнули в меня жизнь и желание преподавать физику. Спасибо Вам огромное".
"Мне особенно запомнилось генерирование файла о спутниках".
" С кем связаться, если что-то не пошло?"

Последний вопрос можно включить в список вопросов.

Космофизический практикум развивается

29 апреля 2009 года в Ульяновске проходил 1 Фестиваль Клубов "Учитель Года",на который приехали гости из разных регионов нашей огромной страны.
Достаточно сказать, что география учителей физики охватывала Волгоградскую область, Нижний Новгород, Камчатку.
На встрече в средней школе п.Тагай Майнского района был представлен мастер-класс по применению Космофизического практикума на уроках физики.
Надо сказать, что представленные на диске материалы вызвали большой интерес присутствующих гостей и учителей физики Майнского района.
А в декабре 2009 года эти же материалы были представлены на выездном заседании Областного Клуба "Учитель года"под руководством Загидуллина Р.Р. в р.п. Новоспасское.
Здесь интерес к космопрактикуму проявили учителя начальных классов Новоспасского района, которым очень пригодятся фотографии астрономических объектов в процессе
преподавания предмета "Окружающий мир", а также десятиклассники, которые отвечали за компьютерное сопровождение уроков, лекций и мастер-классов.

Из письма Морозовой Ольги Анатольевны, учителя физики
СОШ п. Радищево Ульяновской области.

Космофизический практикум просто необходим школе, если она заинтересована в мотивированных, уже хоть чуть-чуть попробовавших силы в будущей профессии выпускниках. В нашей школе детям нравится, что они могут работать с "настоящими данными, настоящих спутников". И даже для тех, кто не будет специалистом в данной области, практикум интересен и полезен-восполняет отсутствие астрономии, пробуждает к ней интерес. Космофизический практикум - школам!!!

Марина, спасибо за поддержку. Марина преподаёт физику в СОШ №8 г. ХАНТЫ-МАНСИЙСКА!
Директор школы - Сычугова Ольга Анатольевна.

Очень неточный ответ на вопрос "Каким образом это осуществимо?".
Во-первых, помимо NORAD'а есть и другие службы. Но доступны нам, к сожалению, только ее данные.
Во-вторых, NORAD не только, да и не столько пеленгует. Есть целый ряд методов определения положения ИСЗ.
В-третьих, Келсо не занимается ни приемом данных с ИСЗ, ни измерением положений ИСЗ. Он является сотрудником одного из подразделений НАСА и получает информацию об ИСЗ от NORAD. Все что он делает - это выставляет эти данные в открытый доступ в формате TLE.

Таки да, описание расплывчатое и не полное. Но для школьного уровня больше и не надо. Лишние сложности.

Для студентов уже созданы Космофизика 2007, Космофизика 2008.

Один хороший писатель сказал, что для детей надо писать как для взрослых, только лучше. Поэтому именно для школьного уровня планка должна быть качественно высокой.
Авторы проекта благодарны любым замечаниям, особенно критическим. Это мобилизует и заставляет совершенствовать Космофизический практикум.

Не хотелось более необходимого трогать эту тему. В любом случае спасибо за ценные пояснения.

Вы приучаете к мысли, что Вашу информацию надо изучать внимательно. Только после нескольких просмотров обнаружилась незаметная сразу ссылка в последнем ответе.
После прочтения "листовки" Космофизический практикум становится понятнее для непосвященных.

Оригинальная форма представления проекта. Мне очень понравилось. Воспринимается чётко, логично, интригующе.
Стиль выдержан. Оппонент с вопросами дотошный, недоверчивый, жёсткий.
Автор с ответами выдержанный, терпеливый, обстоятельный.

Два дополнения, если это не повредит общему замыслу:

1. Яркие иллюстрации практикума, фотографии.Это важное достоинство проекта.
При открытии на сайте страницы "Космофизический практикум" нет привлекающих внимание картинок.
2. "Послужной список" практикума - возможно, это кому-то действительно важно?

Практикум живой, динамичный. Я всё больше убеждаюсь, что скриншотами его представить сложновато. Впрочем, на странице загрузки есть небольшая подборка.
Что же до послужного списка — всем заинтересовавшимся мы можем выслать отзывы и прочие красиво оформленные бумаги.

Уважаемый CtrlAlt убедительно показал при создании практикума, что все материалы, выставляемые им для всеобщего обозрения, продуманы, выверены и в них лучше ничего не менять. Поэтому с доводами соглашусь.
Ждём отзывов от "пользователей" Космофизического практикума.