Методические рекомендации по организации работы с одаренными детьми



страница1/8
Дата03.06.2016
Размер1.32 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8
Банк данных нормативных документов и методических материалов для педагогов по организации работы с одаренными детьми в школе по профильному предмету «Астрономия»
Методические рекомендации по организации работы с одаренными детьми

Настоящие методические рекомендации подготовлены центральной методической комиссией по астрономии всероссийской олимпиады школьников и направлены на помощь соответствующим предметно-методическим комиссиям в составлении заданий для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по астрономии в субъектах Российской Федерации.

Данный материал содержит рекомендации по структуре и тематике заданий школьного и муниципального этапов олимпиады по астрономии, условиям проведения этих этапов, материально-техническому обеспечению, а также системе оценивания и процедуре определения победителей и призеров соответствующих этапов.

Центральная предметно-методическая комиссия по астрономии желает организаторам успехов в проведении школьного и муниципального этапа олимпиады. По любым вопросам, связанным с данными этапами можно обратиться по электронной почте к председателю комиссии профессору А.С. Расторгуеву (адрес rastor@sai.msu.ru) и заместителю председателя комиссии О.С. Угольникову (адрес ougolnikov@gmail.com).

Методические рекомендации для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады школьников по астрономии в 2010/2011 учебном году утверждены на заседании центральной предметно-методической комиссии по астрономии (протокол от 27 мая 2010 года).
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ЗАДАНИЙ
Школьный и муниципальный этапы всероссийской олимпиады школьников являются ее первыми двумя этапами. Их целью является поощрение у школьников интереса к изучению того или иного предмета и выделение талантливых ребят для участия в последующих этапах Олимпиады.

Основные принципы, в соответствии с которыми формируются задания того или иного этапа всероссийской олимпиады школьников по астрономии, описаны в книге «Всероссийская олимпиада школьников по астрономии в 2006 году» (автор-составитель О.С. Угольников, Федеральное Агентство по образованию РФ, АПКиППРО, 2006). В 2010/2011 году методические рекомендации по составлению заданий олимпиады составлены в соответствии с Положением о всероссийской олимпиаде школьников (далее Положение), принятого Министерством образования и науки Российской Федерации в 2009 году (приказ от 2 декабря 2009 г. № 695).

В соответствии с данным Положением, школьный этап всероссийской олимпиады школьников проводится c 1 октября до 15 ноября, разработка заданий производится муниципальной предметно-методической комиссией. Данный этап Олимпиады проводится среди школьников 5-11 классов. Рекомендуется проводить этот этап в пяти возрастных параллелях: 5-6, 7-8, 9, 10 и 11 классы. Для каждой из возрастных параллелей должен быть предложен свой комплект заданий, при этом некоторые задания могут входить в комплекты по нескольким возрастным параллелям (как в идентичной, так и в отличающейся формулировке).

Исходя из целей и задач школьного этапа всероссийской олимпиады по астрономии, рекомендуется предлагать школьникам по 6 не связанных друг с другом заданий. На школьном этапе 4-5 из этих 6 заданий должны иметь односложную структуру решения, связанную с применением одного-двух астрономических фактов или физических законов (задания первой категории). 1-2 задания должны быть заданиями второй категории, требующими последовательного применения сразу нескольких фактов или законов. При этом система оценивания всех заданий должна быть идентичной. Рекомендуется оценивать решение по 8-балльной системе (от 0 до 8). В исключительных случаях, при полном решении с предложением идей, расширяющих и дополняющих задание, может быть выставлена оценка в 9 баллов.

Тематика заданий выбирается исходя из списка вопросов, рекомендуемых предметно-методической комиссией всероссийской олимпиады школьников по астрономии при подготовке к этапам Олимпиады (см. Приложение). Данный список разработан для 9, 10 и 11 классов, однако при составлении заданий нужно принять во внимание, что школьный этап проводится в начале учебного года, и задания должны ориентироваться на программу предыдущих лет и первые пункты программы текущего года. При составлении заданий для 5-6 и 7-8 класса используется тематика первых пунктов Списка вопросов вместе с основными начальными астрономическими понятиями и фактами, входящими в программу курса естествознания.

Каждое из заданий для 9, 10 и 11 классов должно быть связано с разными вопросами из методического списка. Таким образом, достигается сбалансированность комплекта заданий по темам.

На первом этапе составления заданий необходимо создать базу данных, содержащих примерно вдвое большее число заданий-кандидатов, чем это требуется для проведения этапа Олимпиады. Задания проходят независимую экспертизу в муниципальной методической комиссии, на основе которой формируется более узкий комплект. Далее задания распределяются по возрастным категориям, исходя из требований, описанных выше. Сформированный комплект проходит повторную экспертизу в муниципальной предметно-методической комиссии.

Вместе с заданиями муниципальная предметно-методическая комиссия должна подготовить и утвердить полные решения и рекомендации для школьного жюри по оцениванию каждого из заданий.

Задания муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников по астрономии формирует предметно-методическая комиссия субъекта Российской Федерации. Муниципальный этап Олимпиады по астрономии проводится с 25 ноября до 15 декабря среди школьников 7-11 классов, которые целесообразно разделить на четыре возрастные параллели: 7-8, 9, 10 и 11 классы. Это разделение аналогично школьному этапу, кроме отсутствующей в муниципальном этапе параллели 5-6 классов. Принципы формирования комплекта заданий муниципального этапа во многом аналогичны школьному этапу, только здесь из 6 предлагаемых заданий 2-3 должны быть многоступенчатыми задачами второй категории сложности. Так как муниципальный этап, в соответствии с Положением, проводится в ноябре-декабре, в задания можно включать большее количество вопросов программы текущего года обучения (для 10-11 классов).

Процедура составления заданий муниципального этапа аналогична школьному этапу. Первоначальная база заданий подвергается экспертизе, после чего задания распределяются по возрастным параллелям в соответствии со списком вопросов, рекомендуемых центральной предметно-методической комиссией (см. Приложение). Готовый комплект заданий вновь проходит экспертизу в региональной предметно-методической комиссии по астрономии. Вместе с условиями заданий разрабатываются и утверждаются подробные решения и рекомендации для жюри по его проверке.


ПРОЦЕДУРА ПРОВЕДЕНИЯ ШКОЛЬНОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО ЭТАПОВ

Школьный и муниципальный этапы всероссийской олимпиады школьников по астрономии проводятся в один тур. Участники Олимпиады и сопровождающие их лица (для муниципального этапа) должны быть предупреждены о необходимости прибыть на место проведения не менее чем за 20-30 минут до его начала. Они приглашаются на предварительное собрание, на котором оглашаются правила проведения Олимпиады, представляется состав оргкомитета и жюри. После этого участники Олимпиады распределяются по аудиториям.

Для проведения этапов Олимпиады организационный комитет предоставляет аудитории в количестве, определяемом числом участников Олимпиады. В каждой аудитории должны находиться не более 15 участников, каждый из которых должен сидеть за отдельной партой. Вне зависимости от их количества, участники Олимпиады по каждой возрастной группе должны находиться в разных аудиториях. Каждому участнику Олимпиады оргкомитет должен предоставить ручку, карандаш, линейку, резинку для стирания и пустую тетрадь со штампом организационного комитета. В каждой аудитории должны быть также запасные канцелярские принадлежности и калькулятор. В течение всего тура Олимпиады в каждой аудитории находится наблюдатель, назначаемый организационным комитетом. Перед началом работы участники Олимпиады пишут на обложке тетради свою фамилию, имя и отчество, номер класса и школы, район и населенный пункт.

По окончании организационной части участникам выдаются листы с заданиями, соответствующими их возрастной параллели. Наблюдатель отмечает время выдачи заданий. На решение заданий школьного и муниципального этапов Олимпиады по астрономии школьникам 9 класса и моложе отводится 3 часа, школьникам 10 и 11 классов – 4 часа. Участники начинают выполнять задания со второй страницы тетради, оставляя первую страницу чистой. По желанию участника он может использовать несколько последних страниц тетради под черновик, сделав на них соответствующую пометку. При нехватке места в тетради наблюдатель выдает участнику дополнительную тетрадь. По окончании работы вторая тетрадь вкладывается в первую.



Во время работы над заданиями участник Олимпиады имеет право:

  1. Пользоваться любыми своими канцелярскими принадлежностями наряду с выданными оргкомитетом.

  2. Пользоваться собственным непрограммируемым калькулятором, а также просить наблюдателя временно предоставить ему калькулятор.

  3. Обращаться с вопросами по поводу условий задач, приглашая к себе наблюдателя поднятием руки.

  4. Принимать продукты питания.

  5. Временно покидать аудиторию в сопровождении наблюдателя, оставляя в аудитории свою тетрадь.

Во время работы над заданиями участнику запрещается:

  1. Пользоваться мобильным телефоном (в любой его функции).

  2. Пользоваться программируемым калькулятором или переносным компьютером.

  3. Пользоваться какими-либо источниками информации, за исключением листов со справочной информацией, раздаваемых оргкомитетом перед туром.

  4. Обращаться с вопросами к кому-либо, кроме наблюдателя, членов оргкомитета и жюри.

  5. Производить записи на собственную бумагу, не выданную оргкомитетом.

  6. Запрещается одновременный выход из аудитории двух и более участников.

При проведении муниципального этапа лица, сопровождающие участников Олимпиады, не имеют право подходить к аудиториям, где работают участники, до окончания этапа во всех аудиториях. Участники, досрочно сдавшие свои работы, могут пройти к сопровождающим, но не могут возвращаться к аудиториям. По окончании работы все участники покидают аудиторию, оставляя в ней тетради с решениями.

После завершения работы участников они переходят вместе с сопровождающими в конференц-зал или большую аудиторию, где проводится заключительное собрание. Перед ними может выступить член оргкомитета и жюри с кратким разбором заданий.

Отдельное помещение для жюри должно быть предоставлено оргкомитетом на весь день проведения Олимпиады, при надобности – и на следующий день. Члены жюри должны прибыть на место проведения Олимпиады не позднее, чем через 2 часа после начала работы участников. Председатель жюри (или его заместитель) и 1-2 члена жюри должны прибыть к началу этапа и периодически обходить аудитории, отвечая на вопросы участников по условию задач.
ПРОЦЕДУРА ОЦЕНИВАНИЯ РЕШЕНИЙ И ПОДВЕДЕНИЯ ИТОГОВ

Решение каждого задания оценивается по 8-балльной системе с возможностью выставления оценки в 9 баллов. Большая часть из этих 8 баллов (не менее 4-5) выставляется за правильное понимание участником Олимпиады сути предоставленного вопроса и выбор пути решения. Оставшиеся баллы выставляются за правильность расчетов, аккуратную и полную подачу ответа.

Максимальная оценка за каждое задание одинакова и не зависит от темы, освещаемой в задании, и категории сложности. Таким образом, достигается максимальная независимость результатов школьного и муниципального этапов Олимпиады от конкретных предпочтений каждого школьника по темам в курсе астрономии и смежных дисциплин.

Суммарная оценка за весь этап (школьный или муниципальный) составляет 48 баллов. Победителем этапа становится участник, набравший максимальное количество баллов в своей возрастной параллели. Призерами Олимпиады становятся участники, идущие в итоговом протоколе за победителем и имеющие результат не ниже 15-20 баллов. Число призеров Олимпиады ограничивается квотой, установленной организаторами школьного и муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников по астрономии.


Методические материалы, обеспечивающие поддержку творческих лабораторий по курсу Астрономия
Впервые измерена скорость распространения гравитации
"Научному сообществу представлены результаты первого эксперимента по определению скорости распространения гравитационного взаимодействия, осуществленного в сентябре минувшего года” (Cnews.ru).
Это почти дословный перевод фразы, сказанной 7 января на пресс-конференции, которые сопровождают 201-й съезд Американского Астрономического Общества, проходящий сейчас в Сиэтле.
Это заявление может вызвать некоторую улыбку и зря. Конечно, некоторые ограничения на возможную скорость распространения гравитации были известны и раньше, но все они были гораздо менее точны, чем упомянутый результат.

Фото с пресс-конференции. Слева – Эд Фомалон (NRAO), справа – Сергей Михайлович Копейкин (университет Миссури)





Фото с пресс-конференции. Слева – Эд Фомалон (NRAO), справа – Сергей Михайлович Копейкин (университет Миссури)
Ну теперь о самом эксперименте, организованном и проведенном Эдом Фомалоном (Ed Fomalont) из Национальной радиоастрономической обсерватории США в г. Шарлоттсвилль (штат Вирджиния) и, что особенно приятно, Сергеем Копейкиным из университета Миссури.
В ньютоновской теории тяготения гравитационное взаимодействие распространяется мгновенно. Согласно общей теории относительности Эйнштейна – скорости распространения гравитации и света одинаковы. (Есть еще ряд теорий, в которых гравитация распространяется медленнее или быстрее, чем свет.) Эти различия могли бы, например, проявиться так: если бы Солнце мгновенно исчезло, то по Ньютоновской теории Земля в тот же миг покинула бы свою орбиту, а согласно ОТО около 8 минут в ее движении не происходило бы никаких изменений. Этот эксперимент – умозрительный, в действительности надо было найти очень массивное тело, движущееся рядом с источником излучения. Но где его найти и как поставить подобный эксперимент в реальности?
Выход был найден. 8 сентября 2002 года Юпитер проходил на расстоянии 3.7′ от радиояркого квазара J0842+1835. Положение квазара на небе во время прохождения Юпитера измерялось с высокой точностью с помощью межконтинентального радиоинтерферометра (VLBI – Very Long Base Interferomener). Измерения велись на частоте 8.4 ГГц, было проделано 5 наблюдений – 4, 7, 8, 9 и 12 сентября 2002 г. Положение квазара J0842+1835 мерилось относительно положений двух других квазаров: J0839+1802 (0.8° к юго-западу) и J0854+2006 (3.3° к северо-востоку). При изменении скорости распространения гравитации (cg) от скорости света (cg=c) до бесконечности (cg=∞) видимое положение квазара менялось бы примерно на 50 (микро угловых секунд), что превышает точность измерений. Таким образом измерение положения квазара с точностью 10μas позволило бы оценить cg с точностью 20%. (Подробнее о постановке эксперимента можно прочитать в препринте gr-qc/0206022.)
Измерения были проведены, их результаты – обработаны и они в очередной раз подтвердили правильность Эйнштейновской теории тяготения:

Вероятно следующий шаг в измерении скорости распространения гравитации будет уже связан с наблюдениями гравитационных волн.


Вселенная как “гигантский компьютер”

Любая физическая система способна регистрировать и обрабатывать информацию, и эти “способности” имеют количественное выражение. Крупнейшая известная нам физическая система – это Вселенная. Недавно американский ученый С. Ллойд задался целью подсчитать, что представляет собой Вселенная с “информационной” точки зрения.


Бурное развитие новой области физики, квантовой информации, стимулировано в значительной мере возможностью практических приложений, таких, как квантовая криптография и создание квантовых компьютеров. Последняя задача связана с поиском физических систем, на основе которых можно реализовать квантовые компьютеры, а также с поиском задач, в решении которых квантовые компьютеры могут дать значительный выигрыш по времени по сравнению с обычными компьютерами. Решение этих задач, естественно, требует возможности описывать способность физических систем обрабатывать информацию, и, в частности, знание ограничений на скорость обработки информации. Однако помимо относительно утилитарных задач существует “звездное небо над головой” и иногда хочется обратить на него пристальный взгляд исследователя. Вселенная – физическая система, и, если описывать ее как систему, подчиняющуюся законам квантовой механики, можно попытаться количественно оценить ее способность регистрировать и обрабатывать информацию. Подобную цель поставил перед собой ученый из Массачусетского технологического института С.Ллойд: он решил подсчитать, сколько элементарных логических операций могла выполнить такая физическая система, как Вселенная, за время своего существования, и какова ее информационная емкость (в битах).
Конечно, говоря о Вселенной как целом, мы вступаем в область неопределенности – в отличие от знаний о произведенном человеком персональном компьютере, да и о любой экспериментально исследованной на Земле физической системе, наши знания о Вселенной гораздо более ограничены. Поэтому речь может идти только о достаточно упрощенных оценках, основывающихся на существующих космологических моделях (Ллойд в своих расчетах предполагал, что Вселенная возникла порядка 10 миллиардов лет в результате Большого взрыва).
Используя ранее полученные ограничения на число элементарных логических операций, которые может выполнить физическая система (число операций пропорционально энергии системы, так как минимальное время, требующееся квантовомеханической системе, чтобы перейти из одного состояния в другое, обратно пропорционально ее энергии), Ллойд показал, что за время своего существования Вселенная могла выполнить порядка 10120 элементарных логических операций. Для сравнения он приводит оценку числа элементарных логических операций, выполненных всеми имеющимися в мире обычными компьютерами за все время их существования, – порядка 1031 операций.
Количество информации, которое может быть “воспринято” физической системой, пропорционально максимуму энтропии для этой системы. Рассчитывая таким образом информационную емкость Вселенной (точнее материальной Вселенной – материи во всех ее формах), Ллойд получил цифру 1090 бит. Для того, чтобы зарегистрировать такое количество информации, требуется использовать каждую степень свободы каждой частицы во Вселенной. Опять же для сравнения – информационная емкость всех компьютеров Земли заведомо меньше 1021 бит.
Однако при таком расчете из рассмотрения исключалась гравитация; причиной этого является отсутствие квантовой теории гравитации, что не позволяет проводить последовательное квантовомехническое рассмотрение вопроса, какова может быть информационная емкость Вселенной, связанная с гравитационными степенями свободы. Грубая оценка показывает, что информационная емкость Вселенной при учете гравитации не может превышать c2T2/l2p (где lp – планковская длина, а T – возраст Вселенной, c – скорость света в вакууме), т.е. быть больше 10120 бит.
Следует ли понимать приведенные выше цифры что называется “в лоб”, т.е. рассматривать Вселенную как компьютер с емкостью памяти 1090 бит, который за время своего существования выполнил 10120 элементарных логических операций? Вряд ли... Автор предлагает две более разумные интерпретации полученных величин (для краткости скажем только о количестве операций): 1) это верхний предел количества логических операций, которые могли быть выполнены за время существования Вселенной; 2) это нижний предел для числа элементарных логических операций, которые должен выполнить квантовый компьютер для непосредственного детального расчета эволюции Вселенной.
Хочется верить утверждению автора, что Вселенная, конечно, не является компьютером, работающим под Linux или Windows, – это дает нам неплохой шанс прожить долгую и счастливую жизнь.
Планетарная туманность

Светлая туманность вокруг старой звезды, образованная верхними истекающими слоями ее атмосферы; обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Туманность расширяется и светится в оптическом диапазоне, поскольку ее газ нагрет (Т ~ 10000 К) и возбужден ультрафиолетовым излучением горячего ядра центральной звезды. Первые планетарные туманности были открыты В.Гершелем около 1783 г. и названы так за их внешнее сходство с дисками планет. Однако далеко не все планетарные туманности имеют форму диска: многие имеют форму кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Внутри них заметна тонкая структура в виде струй, спиралей, мелких глобул. Скорость расширения планетарных туманностей 20-40 км/с, диаметр 0.01-0.1 пк, типичная масса около 0.1 массы Солнца, время жизни около 10 тыс. лет.

Невооруженным глазом планетарные туманности не видны. Наиболее близкая планетарная туманность, называемая “Улитка” (в созвездии Водолея) имеет диаметр, примерно равный 1/4 градуса.
Рассеянное скопление

Звездные скопления в дисках спиральных и неправильных галактик, обычно состоящие из нескольких сотен или тысяч звезд молодого или умеренного возраста (10-100 млн лет). Имеют меньшую плотность и выглядят более разреженными, чем шаровые скопления. Их устаревшее название “галактические скопления” указывает на видимую концентрацию к плоскости Галактики, т.е. к Млечному Пути. Англоязычное название рассеянных скоплений (open cluster) иногда неверно переводят в научно-популярной литературе как “открытое скопление”. Такого термина в современной русскоязычной астрономии нет.


Известны десятки тысяч рассеянных скоплений. Два самых близких к нам – Плеяды и Гиады – хорошо видны невооруженным глазом в созвездии Тельца.
Шаровое скопление

Звездное скопление, отличающееся от рассеянного скопления большим количеством звезд, их более высокой концентрацией к центру скопления и значительно большим возрастом, близким к возрасту Галактики. Обычно в шаровых скоплениях заключено 105–106 звезд. В нашей Галактике обнаружено около 150 шаровых скоплений; всего их, вероятно, не более 200. Шаровые скопления относятся к сферической составляющей Галактики.


В других галактиках (например, в Магеллановых Облаках) наряду со старыми наблюдаются и молодые шаровые скопления. Маленькие галактики вообще не содержат шаровых скоплений или содержат их всего несколько. А гигантские эллиптические галактики содержат тысячи шаровых скоплений.
В северном полушарии шаровые скопления невооруженным глазом не видны. Самое яркое шаровое скопление – Омега Центавра – имеющее 4-ю звездную величину, наблюдается только в южных широтах.
Галактика, спиральная

Галактика, основным наблюдаемым элементом которой является вращающийся диск с выделяющимися на нем спиральными ветвями. К числу таких галактик относится наша Галактика и ближайшие крупные галактики – Туманность Андромеды (М31) и Туманность Треугольника (М33).


Галактика, эллиптическая

Многочисленный класс галактик, не обладающих ни ярким звездным диском, ни спиральными ветвями. Среди Э.Г. находятся как самые массивные галактики (с массой до 1012 масс Солнца), так и самые маломассивные (107–109 масс Солнца). Э.Г. не имеют резких границ, их яркость монотонно уменьшается с удалением от центра. Э.Г. почти не содержат холодного межзвездного газа и молодых звезд. Звезды Э.Г., как правило, имеют возраст, превышающий 10 миллиардов лет. Ряд близких карликовых Э.Г. является спутниками нашей Галактики. Много Э.Г. высокой светимости содержится в ближайшем к нам крупном скоплении галактик в созвездии Девы.

  1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©refedu.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница