CC BY
38
Scientific journal PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видасться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
Ткаченко 1.А. Теор1я i практика використання програми Star Walk 2 у навчальному процеа з астрономп. Ф1зико-математична осв'та. 2018. Випуск 1(15). С. 322-326.
Tkachenko I. Theory And Practice Using The Star Walk 2 Programs In The Educational Process On Astronomy. Physical and Mathematical Education. 2018. Issue 1(15). Р. 322-326.
УДК 52 (07):004
1.А. Ткаченко
Уманський державний педагогiчний ушверситет iменi Павла Тичини, Украна
tkachenko. igor1071@gmail.com DOI 10.31110/2413-1571-2018-015-1-062
ТЕОР1Я I ПРАКТИКА ВИКОРИСТАННЯ ПРОГРАМИ STAR WALK 2 У НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕС1 З АСТРОНОМП
Анотац'я. У статт'1 наведено методику використання мобльних додаткв nid час вивчення астрономп. Досл'джено, що на новй стадп розвитку астроном'!чно! науки iнтеграцiя наукових досл'джень з iнновацiйними технологами стае значно глибшою i призводить до розроблення принципово нових пдход'в оскльки для одержання нових наукових результат'!в буде недостатшм використання в'домих класичних iнформацiйних iнструментальних засоб'в. Виникае потреба в створенн та використанн унiфiкованих мобльних засоб'!в навчання. За такого пдходу поглиблена iнтеграцiя фундаментальноi науки й iнформацiйно-комунiкацiйних технологiй сприятиме ¡х подальшому удосконаленню. Застосування мобльних технологiй у вивченнi природничих дисципл'ш дае суб'екту навчання унiфiкований iнструмент пзнання у вигляд'1 нових, достатньо розвинених й унверсальних засоб'!в отримання, опрацювання, передавання та зберiгання рiзноманiтноi спе^ально предметно! iнформацii.
Доведено, що комплексне використання системи програмно-педагог'!чних i телекомушкацйних засоб'в навчання астрономп, зокрема мобiльного додатку Star Walk 2, суттево пдвищить ц'кав'1сть учнiв до вивчення основ астрономii, сприятиме формуванню у них ключових компетентностей, розвитку самост'йноi пзнавальноi активност'1; значно полiпшить як'!сть знань учнв з iнших фундаментальних дисципл'ш. Безпосередне використання програми Star Walk 2 надаеможлив'!сть в'дтворення детальноiрозширеноiiнформацiiпро небеснi об'екти (як видимi, так i невидимi), як знаходяться в момент спостереження на зоряному небосхилi. Програма проектуе саме ту длянку небесноi сфери з в'дпов'дними об'ектами, яку фокусуе оптичний пристрiй мобiльного гаджету. Рух небесних тл розраховуеться та в'дтворюеться з врахуванням координат спостер'гача та вказаного моменту часу. Це зумовлюе значну зручнсть використання мобльних додатк'!в та широк можливост'1 щодо наочност'1 й динам/'чностi викладу навчального матер'юлу, активну взаемод'ю iз джерелами iнформацii.
Встановлено, що за такого пдходу учн систематично перебувають у пошуку нестандартного р'шення нових для них проблем, завдяки чому в'дбуваеться процес самост'йного набуття знань, досв'ду творчоi д'тльност'!, формуванню наукового свiтогляду, прюритетнихнавчально-Ызнавальнихмотив'!в вивчення астрономп.
Ключов! слова: мобiльнi технологи, методи навчання, iнновацii, астрономiчнi поняття.
Постановка проблеми. Одним i3 перспективних напря/wiB розвитку сучасних педагопчних технологш, спрямованих на яккне вдосконалення навчально-виховного процесу в загальноосвп>лй школ^ розширення можливостей традицшних методик та створення принципово нових методичних систем е широке запровадження Ыновацшних технологш навчання. Пошук оптимальних шляхiв мотивацп учыв до навчально-тзнавально! дiяльностi, пщвищення ТхньоТ розумово! активносп, формування вмшь практичного i творчого застосування здобутих знань е одним з актуальних завдань природничо-математично! освiти в цтому.
Сьогодн вчитель повинен вмти використовувати таю педагопчы та Ыформацшно-комунтацмы технологи, як б сприяли розвитку в учыв самостшно! навчально-тзнавально! дiяльностi, а також формуванню ключових компетентностей. До таких технолопй вщноситься й технолопя мобтьного навчання з використанням додатюв для мобтьних пристроТв. Звичайно, бтьшлсть учыв безумовно знайома з будовою, принципом роботи мобтьних пристроТв (смартфоыв, планше^в, нетбуюв тощо), проте застосовують !х переважно для розваг або спткування з однолп^ками в со^альних мережах. Однак мобтьний пристрм може стати потужним шструмет^ем для навчання, осктьки надае ряд додаткових можливостей у створены сприятливих умов для проведення навчального дослщження як в школ^ так i у позааудиторнш дiяльностi. Сучасш смартфони та планшети - це потужн i склады пристро! з безлiччю схем, плат i датчиюв. Саме використання датчиюв й може допомогти учням у проведены навчальних дослщжень. Використання засобiв навчання нового поколшня е одним з важливих чинниюв у модерызацп системи освiти.
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
Аналiз актуальних дослiджень. У наукових дослщженнях ocTaHHix pokíb теоретичнi аспекти мобтьного навчання висвiтлюють такi науковц^ як: В.М. Кухаренко, С.Г. Литвинова, Н.В. Рашевська, С.О. Семертов, 1.О. Теплицький, С.В. Шокалюк та rnuii. Автори зазначають, що «мобтьне навчання може бути визначено як пщхщ до навчання, при якому на основi мобтьних електронних пристро'|'в створюеться мобiльнe освiтнe середовище, де студенти можуть використовувати ïx у якост засобу доступу до навчальних матepiалiв, що мiстяться в lнтepнeтi, будь-де та будь-коли» [3]. Використання Ыформацмно-комунтацшних технологш у викладаннi астрономи у загальноосвт-iix навчальних закладах висвiтлeнi у працях таких науковщв, як М.Т. Мартинюк 1.П. Крячко, С.Г. Кузьменков, Ю.Б. Миpошнiчeнко, В.Д. Сиротюк та шшл. Разом з тим фунтовний аналiз науково-пeдагогiчниx джерел свiдчить, що практика використання мобтьних пристро'|'в для проведення навчальних дослщжень в цтому та у навчаннi астрономи зокрема вщображена не в повнiй мipi.
Мета CTaTTi е розкриття функцюнальних можливостей використання Star Walk 2 - багатопрофтьно'|' програми, яка працюе на базi опepацiйниx систем Android, IOS та Windows Mobile з метою практичного впровадження у навчальний процес з астрономи.
Виклад основного матерiалу. Астpономiя, як наука, мае неабияке практичне спрямування, зокрема, це проявляеться в оpiентуваннi на мкцевост за положенням небесних свтил, визначенн гeогpафiчниx координат; вимipюваннi часу, здобутт навичок застосування кутомipниx i оптичних шструмен^в, pозв'язаннi задач з використанням формул астpономiчного календаря та карти зоряного неба. Знання i практичн навички учыв з астрономи мають бути тiсно пов'язанi з сучасним станом науки i виробництва, вщповщати вимогам нового високотехнолопчного суспiльства. У навчанн астрономи також пpослiдковуеться ряд особливостей. Це, перш за все, абстрактысть понять, недоступысть явищ i процеав для чуттевого сприйняття, вщмшысть видимого i дiйсного. На сьогоды, напевно, неможливо уявити вивчення астрономи без використання наочностей. Для повноцшного засвоення та опанування астpономiчними знаннями виникае необхщысть вдаватися до piзноманiтноï наочностi: картинок, схем, карт зоряного неба, фiльмiв i слайдiв тощо. Використання комп'ютера значно розширило можливост астpономiчниx дослiджeнь, прискорило обробку результа^в, дозволило вiзуалiзувати спeцiально-пpeдмeтну iнфоpмацiю [4]. Саме тому, вс без винятку методики викладання астрономи, вказують на прюритетну незаперечну роль наочностi у процес вивчення цiеï дисциплiни. Дидактична значущкть пpоцeсiв мультимeдiа-вiзуалiзацiï забезпечуеться, на нашу думку, за рахунок принципу наочност на яюсно новому piвнi за допомогою сучасних мобiльниx пристроУв з вiдповiдним програмним забезпеченням. Мобтьний пpистpiй дозволить не лише навчити учыв вимipювати piзнi параметри навколишнього середовища, а й проводити аналiз i статистичну обробку peзультатiв з допомогою спе^альних мобiльниx додаткiв. Одним iз таких додаткiв е Star Walk 2.
Star Walk 2 - це багатофункцюнальна програма, яка працюе на базi операцшних систем Android, IOS та Windows Mobile, мктить значний об'ем астpономiчноï Ыформаци [2]. Додаток Star Walk не лише вщтворюе повноцiнну мапу зоряного неба,але й слугуе чудовим штерактивним гiдом, рухаючись сузip'ями зоряного неба. Програма не просто показуе карти, вона автоматично визначае координати мкця спостереження та демонструе саме т сузip'я, як дiйсно можна побачити у той чи Ыший момент часу. А за наявност в смартфон цифрового компасу, учнi зможуть самостiйно слiдкувати за небесними ттами. Щоб побачити розташування небесних тт (зipок, планет, супутникiв тощо) у реальному чаа, достатньо лише навести камеру телефону на зоряне небо. Основна функ^я даноУ програми - це можливкть вiдобpажeння piзностоpонньоï Ыформаци астpономiчного характеру в реальному чаа. Для цього необхщно направити камеру гаджету на будь-яку дiлянку зоряного неба. При наведены камери смартфону, планшету або шшого пристрою на дослщжувану дтянку зоряного неба Star Walk 2 вщтворюе детальну Ыформащю про зоpянi об'екти, якi знаходяться у вибраному фрагмент небесно!' сфери. Програма проектуе саме ту дтянку неба, на яку наводиться пристрш, а рух небесних тт точно розраховуеться для вказаноУ гeогpафiчноï широти i моменту часу спостереження (рис. 1).
Рис. 1. Додаток Star Walk 2
Вивчення деяких тем з астрономи, зокрема основ сферично! астрономи, наприклад: «Небесна сфера», «Орieнтування на мкцевосп» та шших пов'язане i3 значними труднощами: учням складно орieнтуватися зоряним небом, визначати сузiр'я, планети, супутники, знаходити iншi об'екти. Програма Star Walk 2 суттево допомагае полiпшити об'емне мислення та просторову уяву. Адже, маючи потужний функцюнал, програма стае в нагодi як учителю так й учню. Наведемо основнi характеристики ц^е! програми.
Star Walk 2 мктить надзвичайно зручний штерфейс з фоновим музичним супроводом, який можуть засво!ти не лише вчт^ та учнi 11 класу, а й дiти початково! ланки, якi тiльки розпочинають цтавитися астрономiею. На рис. 1 зображено фрагменти зоряного неба з додатковими л^ями еклттики, сторiн горизонту, а також для кращого сприймання реальност окремо наведено проекцiю географiчного горизонту у виглядi велетенського океану.
Функ^я «Sky Live» мобiльного додатку дозволяе отримати дан про схiд, захщ Сонця, Мiсяця та деяких планет.
Також надаеться детальна шформащю про фази Мкяця та положення супутниюв планет (рис. 2). Зазначена функщя стане в нагодi для розв'язування задач, а також при вивченж теми «Фази Мкяця».
Ще одна функцiя програми Star Walk 2 мае назву «машина часу». Вона дозволяе змЫювати час спостереження, що створюе унiкальну можливiсть спостер^ати, як змiнюеться зоряне небо з плином часу. При цьому поди вщбуваються з прискоренням або сповтьненням.
Наступна функцiя, яка викликае защкавлення - «спектральна шкала». Вона дозволяе спостер^ати за зоряним небом в рiзних дiапазонах випромiнювання, а саме як: у- промеж, рентгежвськ промеж, видимий спектр, шфрачервоне випромiнювання та радювипромшювання тощо.
Star Walk 2 мае зручну функщю пошуку об'еклв, якi значно прискорюють та спрощують роботу з програмою. Пошук дозволяе знаходити планети, зор^ сузiр'я, об'екти Месье, супутники та iн.
Не менш цiкавий компонент програми - надзвичайно велика ктьмсть рiзноманiтноT шформаци (текстовой', числовоТ, графiчноT, мультимедiйноT) про кожний небесний об'ект. Вона, в свою чергу, подтяеться на декмька категорiй. Перша категорiя - вiзуалiзацiя об'еклв, що дае можливiсть спостер^ати сузiр'я, планети, природнi й штучж супутники та iншi небеснi тла далекого космосу в 3D зображенж. На рис. 3 а. зображено планету Юттер, а на рис. 3 б. вщтворено суз1р'я ВеликоТ Вед меди u,i.
а б
Рис. 2. Функц/'я Sky Live Рис. 3. 3D зображення небесних об'ект'м
Для проектування контурiв сузiр'Tв цю категор^ можна використовувати для того, щоб довести, що насправдi зорi в сузiр'ях розташовуються одна вщ однieT на рiзних вщстанях вiдносно спостерiгача. Вiзуалiзацiвю користуються й пщ час вивчення планет, зiрок та iнших об'еклв, якi потребують сферичного просторового зображення.
В шшш категорiT мiститься загальна iнформацiя про дослщжуваний об'ект: iсторiя вiдкриття, структура, умови видимосл, фiзичнi параметри тощо (рис. 4 а). Наступна категорiя вщображае координати даного об'екта в рiзних системах координат (рис. 4 б). Четверта категорiя - це галерея. Вона дае змогу переглядати фотографи вибраного об'екта в статичному та динамiчному режимах (рис. 4 в). I остання категорiя - детальна Ыформащя з Wikipedia (рис. 4 г).
< Юпитер - Общая информация
0 ® Л в I »
Юлйтер—пятая планета от Сошца, и крупнейшая в Солнечной системе. Югмтер вдвое массивней, чем зсе остальные планеты Солнечной системы вместе взятые. Наряду с Сатурном, Ургном и Нептуном, Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета &ша ювестна гаодяде глубокой
Ядро« более тяжелых элементов под высхжим давлением. Иэ-за быстрого вращения форма Югитера— сплюснутый сфероид (он обладает значите/ъной вьгуклостью вокруг экватора). Внешняя атмосфера планеты явно разделена на несколько вытянутых полос вдоль широт, и это приводит к бурям и штормам вдоль их взаимодействующих границ. Заметньм результат этого—Большое Красное Пятно, гигантский шторм, который известен с XVII века. Подан«>1м спускаемого аппарата «Гаголео», давление и температура при углублении в атмосферу быстро растут.
а
< Юпитер - Факты и цифры [J] ® ф д <% а т w
RA 13ч 19мин45сек
DEC -6° 44' 5.02"
Азимут +140' 25' 3,75"
Высота +26° 31 '§6.18"
Визуальная величина •1.95
Расстояништ Земли 4.56 а. е.
Угловой! размер 0е 00'42.31"
Восход 20:24
Закат 07:20
Среднее расстояние от солнца 778412020 км 5,20336 а.е. У Земли 1 а.е.
Радиус 71492 км 11,209 радиуса Земли
Объем 1316 объёма Земли
< Юпитер - Галерея
й Ф А <а d □ w
п
б в Рис. 4.1нформацшнi категорп програми Star Walk 2
Проаналiзувавши функцп програми Star Walk 2, зазначимо, що робота учжв з даним програмним забезпеченням дае можливють не лише отримати новi форми комутативноТ роботи та значно пщвищити Т'хню пiзнавальну активжсть, результативнiсть навчального процесу, а й сформувати в них ключовi компетентности включаючи вмiння вiдчувати себе комфортно та адекватно в шформацшному суспмьствк
г
Практичне використання мобтьного додатку Star Walk 2 найбтьш доцiльне на уроках астрономп: «Видимий рух Сонця. Видимi рухи планет. Закони Кеплера. Практична робота №1 «Робота з рухомою картою зоряного неба»».
Нижче, наведемо фрагмент такого застосування.
Причиною видимого руху Сонця серед зiр е дшсний рух Землi навколо Сонця. За рт наша планета робить повний оберт навколо Сонця, а воно, вщповщно, за цей час проходить через ряд сузiр'!в небесно! сфери. Уявна л^я, яку описуе Сонце на небесый сферi за рт, називаеться екл'птикою ^з грецько! - затемнення). Дванадцять сузiр'!в: Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Дiва, Терези, Скорпiон, Стртець, Козорiг, Водолiй, якi перетинае еклттика, називають зод'аком (вiд грецького zodiakos - коло тварин) [2]. Еклттика також проходить через сузiр'я Змiеносця ^ж Скорпiоном та Стрiльцем). Використовуючи мобiльний додаток Star Walk 2, знаходимо на небеснш сферi л^ю еклттики в момент спостереження та визначимо в якому сузiр'! в цей час перебувае Сонце (рис. 5).
'стрелш N,
' ^^ " Cl^lfnHCJl
Рис. 5. Рух Сонця по лши екл'птики
Тривалкть перебування Сонця в зодiакальних сузiр'ях рiзна. (Причиною е нерiвномiрне обертання Землi навколо Сонця протягом календарного року). Площина еклттики умовно подiлена на 12 рiвних частин по 30°, якi й вщповщають знакам зодiаку (насправдi 13 зодiакальних суз1р'!в), в кожному з яких Сонце перебувае близько 30 дiб. Сузiр'я, в яких знаходиться Сонце, на небосхилi не видно, бо св™о вiд них губиться у сонячному промшы. У цей час опiвночi кульмiнують дiаметрально протилежн зодiакальнi сузiр'я. Наприклад, у травы-червы сузiр'я Тельця сходить разом iз Сонцем та перебувае на небосхилi вдень. Опiвночi в цей час кульмЫуе Скорпiон, тому найкраще за ним спостер^ати у травнi (рис. 6).
Рис. 6. Кульм'шац'я суз'р'я Скорпюна
Наведене твердження напрочуд просто перевiрити за допомогою програми Star Walk 2. Поспостер^аемо за зоряним небом одые! i ^е! ж доби, але в рiзний час. Наприклад, 29 травня опiвночi на зоряному небi видно сузiр'я Скорпюна, а близько 9 годин ранку вдень Сонце знаходиться в сузiр'! Тельця, що в реальних умовах вщстежити неможливо (рис. 7).
С С -ф- 2017.05Ц 08:37:^:-
Рис 7. Вигляд дiаметрально протилежних зодiакальних cy3ip'ie
Висновки та перспективи подальших дослщжень. Такий мобтьний додаток може з устхом використовуватися не лише на окремих заняттях з астрономи, а й протягом усього навчального процесу. Завдяки таким розробкам в учыв розвиваеться сферична уява, вщмшне розумшня астроном1чних явищ та понять, вир1зняеться ч1тка ор1ентац1я на мкцевосп за допомогою Сонця й ¡нших небесних св1тил.
Проведення уроюв з астрономи з використанням ¡нформацмно-комуыкацмних технолопй, зокрема мобтьних пристроУв забезпечуе набуття в учыв не лише предметних компетентностей, але й створюе додатков1 можливост проведення лабораторних експеримент1в в умовах ¡снування в1ртуально1 реальносп.
Список використаних джерел
1. Астроном1я. 11 клас: Книга для вчителя. / Ю.В. Александров, А.М. Грецький, М.П. Пришляк.Х.: Веста: Виидавництво «Ранок», 2005.256с.
2. Веб-сайт «Google Play» URL: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.vitotechnology.StarWalk 2&hl = ua
3. Семертов С. О. Фундаментал1зац1я навчання ¡нформативних дисциплш у вищм школг монограф1я. Науковий редактор академт АПН УкраУни, д.пед.н., проф. М. I. Жалдак.К.: НПУ ¡м. М. П. Драгоманова, 2009.340 с.
4. Tkachenko Igor. Formation of astronomical concepts in the future teachers of astronomy teachers in the study of physics / Igor Tkachenko, Yuri Krasnobokyy. Educational Researcher, Issue 9 (2), (December). Volume 46. American Educational Research Association, 2017.P. 799-807.
References
1. Astronomy. Grade 11: Teacher's Book. / Yu.V. Aleksandrov, AM Greek, mp Pryslyak - X .: Vesta: Publishing House "Morning", 2005 - 256s.
2. Google Play website [Electronic resource]. - Access mode: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.vitotechnology.StarWalk 2 & hl = ua
3. Semerikov S.O. Fundamentalization of teaching informational disciplines in higher education: monograph / Scientific editor of academicians of the Academy of Pedagogical Sciences of Ukraine, D.Sc., prof. M.I. Zhaldak. - K .: NPU them. M.P. Dragomanova, 2009. - 340 p.
4. Tkachenko Igor. Formation of astronomical concepts in the future teachers of astronomy teachers in the study of physics / Igor Tkachenko, Yuri Krasnobokyy // Educational Researcher, Issue 9 (2), (December). Volume 46. American Educational Research Association, 2017. - P. 799 - 807.
THEORY AND PRACTICE USING THE STAR WALK 2 PROGRAMS IN THE EDUCATIONAL PROCESS ON ASTRONOMY
Igor Tkachenko
Pavlo Tychyna Uman State Pedagogical University, Ukraine Abstract. The article analyzes the application of mobile learning techniques during the study of astronomy. At the new stage in the development of astronomical science, the integration of scientific research with information and communication technologies becomes much deeper and leads to the development of fundamentally new approaches, because for obtaining new scientific results will be insufficient use of known classical information tools. There is a need for creating and unified information communication means of training. For this, the in-depth integration of fundamental science and information and communication technologies will contribute to their further improvement.
It is noted that the application of technologies of using mobile applications in the study of natural sciences gives the subject of learning a new level of knowledge in the form of unified, sufficiently developed and universal means of obtaining and presenting various information. An aspect, in which there is an increasing need to create a system of different forms of educational work and corresponding software and hardware is analyzed. The didactic principles would ensure the purposeful management of educational and cognitive activity of students are based. Under these circumstances, the purpose of mobile learning is to focus on finding information, mastering a new subject area. That is, mobile technologies serve as means of support for communication and self-mastering of new knowledge
It is proved that the complex application of the system of program-pedagogical and telecommunication astronomy training facilities, in particular the Star Walk 2 mobile application, will significantly increase students' curiosity in the study of astronomy, will contribute to the formation of their key competencies, the development of independent cognitive activity; will significantly improve the quality of students' knowledge of fundamental disciplines. Directly using Star Walk 2 gives you the ability to play detailed information about celestial objects that are on a stellar sky. The program projects exactly the area of the celestial sphere that the device focuse, and the motion of celestial bodies is precisely calculated for the chosen observation point and the specified time point.
It has been established that in this approach, students systematically find a non-standard solution to new problems for them, which results in a process of independent acquisition of knowledge, mastering the experience of creative activity. The importance of teaching astronomy on the use of innovative technologies as a highly effective means of learning will not only increase the level of astronomical knowledge of students and students, but will also significantly affect their motivational sphere, contributing to the formation of priority educational for studying astronomy.
Key words: mobile technologies, teaching methods, innovations, astronomical notions.
