Astronomie practică în „Școala altfel”

Galileo Galilei spunea că „matematica este limba în care Dumnezeu a scris Universul”, iar astronomia este modalitatea prin care omul poate să citească toate tainele Universului. Chiar de la vârste fragede copiii sunt fascinați de cer și de corpurile cerești. Din păcate, astronomia nu mai este parte a curriculumului în multe sisteme de învățământ din lume, aceasta ajungând să fie practicată doar de către grupuri relativ restrânse de oameni (cercetători sau amatori). Deoarece conceptul de ”learning by doing” are un avantaj în învățare, am dezvoltat un exercițiu practic de astronomie, pe care îl desfășor cu elevii în fiecare an școlar. Planul acestei activități este prezentat detaliat în această lucrare și oferă un răspuns pertinent la întrebarea: „de ce trebuie să învăț matematică?”.

Deși încă din cele mai vechi timpuri astronomia este considerată regina științelor, în prezent ea este aproape eliminată din curricula școlară. Acest fapt este în dezavantajul copiilor, deoarece în practică, părinții și educatorii constată că preșcolarii sunt fascinați de acest subiect. Pe grupurile online de carte pentru copii apare frecvent cerința de recomandare de carte pentru copii de vârste mici despre spațiul cosmic, lună, stele. Mulți dintre copii atunci când ajung la grădiniță deja cunosc principalele obiecte cerești din Sistemul Solar. Din păcate, cunoștințele lor vor fi limitate dacă nu se alimentează în mod corespunzător această nevoie de cunoaștere și atunci când copiii vor deține un bagaj de cunoștințe matematice dezvoltat.

Astronomia, printre  altele, ne învață  să cercetăm în mod eficient natura folosind   mijloace extrem de limitate, deoarece în raport cu imensitatea și complexitatea  Universului  –  mijloacele  noastre  vor  fi, întotdeauna,  limitate.  Capacitatea de a exploata în  mod inteligent cu mijloacele cele mai simple este o calitate  care  merită să fie  cultivată şi inclusă în  formarea/educarea  omului,  fiind  o  componentă importantă a relaţiei sale cu natura şi lumea înconjurătoare. Măsurarea timpului și orientarea în spațiu au fost unele dintre cele dintâi activități în acest domeniu. Putem folosi Soarele ca un bun instrument în realizarea acestor măsurători, aceste experimente constituind un prim pas într-una din ramurile astronomiei, și anume gnomonica, știința cadranelor (ceasurilor) solare.

Periodic cluburile de astronomi amatori din țară realizează activități de voluntariat în care elemente de pe bolta cerească sunt aduse în atenția publicului prin sesiuni de observații astronomice. La aceste sesiuni participarea copiilor este majoră, aceștia fiind interesați de telescop, lunetă sau binoclu – instrumentele cu care se realizează observarea. În lipsa unor astfel de instrumente, astronomia poate fi adusă în atenția publicului cu ajutorul unor observații făcute cu ochiul liber și prin intermediul unor exerciții de matematică aplicată din care copilul să dobândească noi cunoștințe referitoare la timp și la orientarea în spațiu folosind Soarele.

Un astfel de exercițiu de astronomie practică îl realizez în școala mea în fiecare an cu clase diferite de elevi. Activitatea are drept scop determinarea punctelor cardinale folosind un gnomon, măsurarea înălțimii unghiulare a Soarelui la amiază, realizarea unei modelări a Sistemului Solar și construirea unui cadran solar.  Se recomandă ca activitatea să se desfășoare pe un teren plan (ternul de sport, curtea școlii), însorit. Pentru realizarea exercițiului sunt necesare: un gnomon (adică un băț de lungime de aproximativ 1 metru), cretă, sfoară, raportor din trusa profesorului de matematică, o busolă (sau o aplicație tip busolă pe telefonul mobil) , dar și elemente de protecție personală împotriva Soarelui (cremă cu factor de protecție, pălărie/ șapcă).

Obiectivele acestei activități practice sunt:

• Desfășurarea unor activități care să stimuleze interesul elevilor față de rezultatele cercetărilor din domeniul astronomiei;
• Sprijinirea și îmbunătățirea educației științifice prin promovarea accesului la informații;
• Creșterea colaborării dintre elevi;
• Cultivarea unei atitudini responsabile față de protejarea și conservarea tezaurului cultural local și ambiental natural.

Această activitate este de fapt o sesiune de observații astronomice pe timp de zi care își propune determinarea punctelor cardinale folosind un gnomon, măsurarea înălțimii unghiulare a Soarelui la amiază, realizarea unei modelări a Sistemului Solar și construirea unui cadran solar. Activitatea  constituie o scurtă introducere în gnomonică și se desfășoară de regulă în preajma solstițiului de vară/ echinocțiului de toamnă, pentru a obține rezultate cât mai aproape de adevăr. Dintre elementele teoretice pe care participanții la această activitate și le vor însuși amintim: gnomon, meridianul locului, puncte cardinale, culminație, apogeu, perigeu, amiaza adevărată, miezul nopții adevărat, înălțime unghiulară a Soarelui, solstițiu, echinocțiu, zenit, azimut, triunghi gnomonic. Măsurătorile/ observațiile trebuie efectuate pe parcursul a cel puțin 1-2 ore, jumătatea intervalului temporal ales fiind indicat să fie trecerea Soarelui la meridianul locului, pentru a se observa cât mai bine mișcarea aparentă a Soarelui pe bolta cerească. Indiferent de durata observațiilor, pentru determinarea datelor despre Soare, tranzitul acestuia la meridian trebuie inclus în acea perioadă de observații.

Pentru determinarea punctelor cardinale și implicit a meridianului se vor trasa în jurul bazei gnomonului cercuri concentrice, de raze diferite.

Observând Soarele înainte de trecerea la meridian (amiaza), vom marca, pe fiecare cerc, punctul în care capătul umbrei gnomonului se suprapune pe cercul respectiv. Se continuă observarea și după trecerea peste meridian a Soarelui, și se vor marca perechile punctelor obținute. Dacă toate marcajele acestor puncte s-au făcut în urma unor observații atente, atunci mijloacele tuturor coardelor trebuie să fie coliniare și dispuse pe o dreaptă perpendiculară pe fiecare coardă, iar dreapta care trece prin piciorul gnomonului este meridianul locului. Pentru a determina punctele cardinale se procedează astfel: intersecțiile unui cerc cu umbra gnomonului vor determina direcția est-vest; mediatoarea corzii est-vest va fi pe directia nord-sud, nordul fiind in directia opusa gnmonului. Se Verifică rezultatele obținute cu busola (sau se poate folosi și aplicația busolă de pe un telefon/device mobil). Înălțimea unghiulară a Soarelui o putem determina trigonometric sau folosind raportorul.

Schița acestui tip de observație astronomică de zi este ilustrată în desenul de mai jos:

În timpii de așteptare dintre măsurători, elevii pot realiza diferite activități, tot din domeniul astronomiei, cum ar fi: să consulte fișele de elemente de teorie, să completeze fișele de măsurători, să modeleze un Sistem Solar, să creeze un rebus/integramă în care să fie folosite cuvinte cheie din astronomie, să realizeze un puzzle pregătit în prealabil de către cadrul didactic, să realizeze o jurizare a concursului de fotografii de fenomene și observații astronomice (apus/ răsărit de Soare, Luna la diferite faze, Constelații, alinieri de planete/ obiecte cerești etc), să prezinte legende despre corpurile cerești sau să construiască un cadran solar folosind un șablon cu este cel prezentat la adresa cerculdestele.blogspot.ro/2012/09/un-cadran-solar-orizontal-din-hartie.html .

Un element asupra căruia doresc să atrag atenția atunci când realizez această activitate o constituie și latura ecologică a astronomiei, una dintre cele mai nocive dar puțin cunoscute publicului poluări fiind poluarea cu lumină.

Evaluarea acestui exercițiu de astronomie practică se poate realiza prin compararea timpului real (cel indicat de ceas) cu rezultatele măsurătorilor obține de către echipele de lucru. Cu cât erorile sunt mai mici și se pot explica, cu atât rezultatele sunt mai reale și coerente.

După cum se poate observa, exercițiul propus nu este un exercițiu foarte complicat, dar oferă foarte multă informație științifică. Exercițiul poate fi desfășurat concomitent cu echipe de elevi din școli din diferite țări, iar la final să se compare rezultatele obținute (de exemplu vor constata că timpii de așteptare dintre două măsurători devin mai mari cu cât școala/ terenul este poziționat mai aproape de Ecuator). Tot în acest context elevii pot aborda și dimensiunea culturală a astronomiei: arheoastronomie, astronomia în artă, astronomia în folclor sau astronomia în estetica urbană.

Nu-i așa că acest exercițiu practic poate fi considerat și un răspuns la clasica întrebare: „de ce trebuie să învăț matematică?” ?

Webografie: reachtheskyro.wordpress.com/