Strona 1 EU-HOU Wszechświat w rękach uczniów i nauczycieli Bartłomiej Zakrzewski JuŜ od dłuŝszego czasu obserwowana jest na świecie tendencja do coraz mniejszego zainteresowania naukami ścisłymi i przyrodniczymi. Przedmioty, które wymagają od uczniów większej precyzji myślenia coraz częściej przegrywają z tymi, w których moŝna postawić na większą swobodę wypowiedzi i moŝliwość wprowadzania subiektywnych ocen i interpretacji. Problem staje się jeszcze większy, gdy do opisu zjawisk niezbędna jest znajomość matematyki, choćby na elementarnym poziomie. Efekt ten jest równieŝ obserwowany w Polsce. Potwierdzeniem tego jest coraz mniejsze zainteresowanie absolwentów szkół średnich studiami na kierunkach ścisłych i technicznych. Jednym z projektów, które miały zahamować takie tendencje, jest zaproponowany w drugiej połowie ub. wieku w Stanach Zjednoczonych program edukacyjny Hands on Universe (HOU), czyli Wszechświat Własnymi Rękami. W następnych latach do tego projektu włączały się ośrodki dydaktyczne z innych krajów na całym świecie. W oparciu o doświadczenia HOU od kilku lat rozwija się wersja europejska (EU-HOU). W tym programie, oprócz Polski, bierze udział sześć innych krajów europejskich. NajwaŜniejszy cel, jaki stawia sobie EU-HOU, to szeroko rozumiane unowocześnianie edukacji w zakresie nauk przyrodniczych. W ramach niego oferowany jest interaktywny program nauczania astronomii w szkołach. Program przeznaczony jest dla grup młodzieŝy pracujących pod kontrolą nauczyciela lub innego dorosłego opiekuna. Nadzór nad całością sprawuje tzw. Zespół Europejski. NaleŜy do niego po jednej placówce naukowej z kaŝdego państwa biorącego udział w programie. Polskę reprezentuje Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Zasadniczą rolę w funkcjonowaniu programu pełnią tzw. szkoły pilotaŝowe. Funkcję szkoły pilotaŝowej otrzymuje jednostka oświatowa (szkoła, klub astronomiczny, planetarium lub obserwatorium astronomiczne prowadzące pracę z młodzieŝą szkolną). Placówki takie mają za zadanie utrzymanie na właściwym poziomie materiałów dydaktycznych programu (m. in. ich poprawne tłumaczenie i aktualizację). Z drugiej strony jednostki te mają słuŝyć radą i pomocą dla następnych zainteresowanych
udziałem w EU-HOU. PrzewaŜająca część informacji jest przekazywana za pomocą strony internetowej projektu: http://www.pl.euhou.net. NajwaŜniejszą myślą przewodnią programu jest stworzenie moŝliwości aktywnego oglądania Wszechświata. Oznacza to udostępnienie róŝnego typu instrumentów astronomicznych w celu samodzielnego prowadzenia obserwacji oraz moŝliwość opracowania wyników za pomocą oprogramowania przekazanego bezpłatnie wszystkim uczestnikom programu. Realizacja tej idei odbywa się według dwóch róŝnych metod postępowania. Pierwsza z nich to udostępnienie automatycznego teleskopu wraz z dołączoną kamerą CCD, umieszczonego w miejscu o dobrych warunkach pogodowych. Zestaw taki moŝe być obsługiwany przez uczestników programu za pośrednictwem Internetu. Do dyspozycji uczestników programu EU-HOU jest teleskop IronWood (INO), umieszczony w Stanach Zjednoczonych (stan Arizona) w miejscu o bardzo dobrych warunkach atmosferycznych. Teleskop jest własnością amerykańskiego astronoma-amatora i jest uŝywany w amerykańskiej wersji programu Hands on Universe. DuŜa róŝnica długości geograficznych sprawia, Ŝe korzystanie z niego jest moŝliwe w naszych strefach czasowych w godzinach przedpołudniowych, a więc w porze najwygodniejszej dla nauczycieli i uczniów. Celem prowadzenia obserwacji jest samodzielne wykonywanie cyfrowych zdjęć wybranych obiektów astronomicznych oraz ich opracowanie prowadzące do uzyskania obrazów moŝliwie najlepszej jakości. Fot. 1 prezentuje otrzymane w ten sposób kolorowe zdjęcie mgławicy M42, uzyskane ze złoŝenia trzech fotografii wykonanych za pomocą czerwonego, zielonego i niebieskiego filtru optycznego. Czynny udział uczniów w obserwacjach on line, moŝliwość decydowania o sposobie prowadzenia obserwacji (wybór obiektów, dobieranie parametrów do wykonania poprawnych fotografii, samodzielna obsługa teleskopu), a w efekcie tego osiągane osobiste sukcesy, mogą działać na młodzieŝ bardzo aktywizująco. Strona 2
Strona 3 Fot.1. Kolorowe zdjęcie mgławicy M42, uzyskane ze złoŝenia trzech fotografii, wykonanych za pomocą czerwonego, zielonego i niebieskiego filtru optycznego. Nauczyciele lub opiekunowie zainteresowani poszerzaniem tematyki swoich działań dydaktycznych poprzez korzystanie z teleskopu, mogą zgłaszać chęć udziału w tym programie obserwacyjnym. Po przejściu przeszkolenia, prowadzonego zwykle przez przedstawiciela szkoły pilotaŝowej, opiekun składa wniosek o moŝliwość prowadzenia
obserwacji w ustalonym terminie. Przed ich rozpoczęciem naleŝy mieć przygotowany plan sesji obserwacyjnej: spis obiektów wraz z ich współrzędnymi, ustaloną kolejność filtrów, z jakimi będą prowadzone obserwacje, czasy naświetlania fotografii z kolejnymi filtrami, itd. WaŜną sprawą jest wcześniejsze zapoznanie się z programami do opracowania obrazów. UmoŜliwi to szybkie uzyskanie końcowych wyników. Jako materiał do nauki mogą słuŝyć zdjęcia, wykonywane wcześniej przez innych uczestników programu, dostępne na stronie internetowej obserwatorium INO. Do korzystania z teleskopu automatycznego niezbędna jest minimalna znajomość języka angielskiego. Wszystkie instrukcje słuŝące do jego obsługi napisane są w tym języku. Znajomość języka angielskiego jest teŝ potrzebna do skomunikowania się (np. za pomocą SKYPE-a) z osobą, która poprzednio uŝywała teleskop oraz z tą, której instrument zostanie przekazany. Natomiast w większości przypadków, do korzystania z materiałów EU-HOU znajomość języka obcego nie jest niezbędna, gdyŝ znaczna ich część jest przetłumaczona na język polski. Poza dostępem do teleskopu INO europejski HOU zapewnia udział w programie Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT), w którym moŝna prowadzić obserwacje za pomocą profesjonalnych teleskopów. Obecnie istnieją dwa takie instrumenty, kaŝdy o średnicy zwierciadła 2 metry, umieszczone na Hawajach i w Australii. EU-HOU jest jednym z czterech polskich koordynatorów LCOGT. Aktualnie w tym programie bierze udział 13 polskich placówek oświatowych. W przyszłości planowana jest rozbudowa sieci o następne instrumenty. EU-HOU udostępnia równieŝ moŝliwość prowadzenia obserwacji w zakresie promieniowania radiowego. Do dyspozycji uczestników programu przeznaczone są dwa instrumenty: dwumetrowy radioteleskop w Obserwatorium Onsala w Szwecji oraz siedmiometrowy w Jodrell Bank w Wielkiej Brytanii. Przykładowo pierwszy z nich, przeznaczony do prowadzenia obserwacji w zakresie długości fali 21 cm, pozwala na samodzielne wyznaczanie rozkładu niezjonizowanego wodoru w Galaktyce. Strona 4
Strona 5 Fot. 2. Zmodyfikowana kamerka internetowa. Drugi sposób nowoczesnego nauczania astronomii to obserwacje za pomocą własnego instrumentu. EU-HOU proponuje do tego celu zmodyfikowane kamerki internetowe (fot. 2).
Dzięki takiej modyfikacji moŝliwe jest wykonywania zdjęć z długimi czasami ekspozycji. W ramach posiadanych funduszy EU-HOU moŝe zainteresowanym szkołom wypoŝyczyć bezpłatnie taką kamerkę na okres jednego roku. Warunkiem jest zobowiązanie się do moŝliwie intensywnego i wszechstronnego korzystania z niej, oraz przekazanie wyników do polskiego przedstawiciela Zespołu Europejskiego. W przypadku uzyskania ich pozytywnej oceny istnieje moŝliwość, aby kamerka została przekazana nieodpłatnie na własność placówki oświatowej. MoŜe to stanowić pierwszy krok do powstania szkolnego obserwatorium astronomicznego. Prosty przykład połączenia kamerki internetowej, obiektywu fotograficznego o ogniskowej 500 mm i dodatkowo małej lunetki celowniczej prezentuje fot. 3. Taki zestaw, uzupełniony o stabilny statyw fotograficzny i komputer do obsługi kamerki, moŝe być zaczątkiem szkolnego obserwatorium astronomicznego. Strona 6 Fot. 3. Przykładowe połączenie kamerki internetowej, obiektywu fotograficznego o ogniskowej 500 mm i dodatkowo małej lunetki celowniczej.
W tworzeniu programu EU-HOU biorą udział takŝe jego uczestnicy. Na stronie internetowej moŝna znaleźć opisy wielu ciekawych pomysłów, które zaproponowali. Przykładowo kamery internetowe mogą słuŝyć do fotografowania pojedynczych obiektów astronomicznych (np. KsięŜyca, planet, mgławic czy galaktyk). MoŜna je takŝe wykorzystać w sposób nieco bardziej zaawansowany, np. do obserwacji plam słonecznych i śledzenia zmian aktywności słonecznej, czy do obserwowania gwiazd zmiennych. Niektóre z proponowanych zadań praktycznych (np. powtórzenie doświadczenia Eratostenesa w celu wyznaczenia rozmiarów Ziemi) wymagają nawiązania kontaktów pomiędzy róŝnymi ośrodkami. Kontakty takie mogą przerodzić się w dłuŝszą współpracę i przynieść dodatkowe korzyści dydaktyczne i wychowawcze. Cechą charakterystyczną współczesnych badań Wszechświata jest ogromny przyrost ilości danych obserwacyjnych otrzymywanych z naziemnych i orbitalnych obserwatoriów astronomicznych. Profesjonalni astronomowie nie są w stanie opracować całości uzyskiwanych tą drogą informacji. Nie jest równieŝ moŝliwe, aby przetwarzanie takich danych zostało całkowicie zautomatyzowane. W tej sytuacji nieoceniona staje się pomoc przeszkolonych astronomów amatorów, którzy część swojego czasu chcą poświęcić na wnikliwe przeglądanie cyfrowych obrazów nieba. W ramach programu EU-HOU działają grupy młodzieŝy, które zajmują się poszukiwaniem nowych planetoid, oznaczaniem typu morfologicznego galaktyk, czy badaniem zmian jasności supernowych w innych galaktykach. Cierpliwe przeglądanie dostępnych fotografii przynosi sukcesy. Dla przykładu warto wspomnieć, Ŝe od stycznia do połowy listopada 2007 roku polscy uczniowie gimnazjów i liceów odkryli 10 nowych planetoid. Program, o którym mowa w tym artykule obejmuje nie tylko tematykę astronomiczną. Na stronie internetowej EU-HOU moŝna znaleźć zestawy tematów prezentujące w sposób doświadczalny zagadnienia z róŝnych działów fizyki obserwowane w otaczającym świecie, proste przykłady z zakresu fizyki atomowej i cząsteczkowej (np. efekt dyfrakcji elektronowej, eksperymenty Milikana i Rutherforda), czy teŝ zjawiska z zakresu chemii lub biologii. Część z nich to zestawy instrumentów do samodzielnego wykonania pomiarów i uzyskania danych do dalszej dyskusji. Strona 7
Jak juŝ wspomniano program EU-HOU jest tworzony przez koordynatorów oraz uczestników z sześciu krajów europejskich. Obowiązującą zasadą jest, Ŝe zaproponowane zagadnienia, niezaleŝnie od tego, w jakim języku zostały zgłoszone, powinny być przetłumaczone na język angielski oraz na języki narodowe wszystkich państw biorących udział w programie i umieszczone na ich stronach internetowych. Mimo, iŝ zasada nie jest ściśle przestrzegana, to w polskiej wersji strona jest wyjątkowo obszerna i na bieŝąco aktualizowana. Zawarte treści są źródłem informacji dla nauczycieli i uczniów biorących udział w programie. Mogą być takŝe zachętą dla przyszłych uczestników zainteresowanych poszerzeniem i urozmaiceniem swojej oferty edukacyjnej. Strona 8 Więcej informacji moŝna znaleźć m. in. w następujących artykułach: Krzysztof Rochowicz Interaktywna astronomia w szkole, Urania-Postępy Astronomii, 2007, Nr 3, s.126 Paulina Sowicka, Grzegorz Sęk, Twarzą w twarz z supernową, Urania-Postępy Astronomii, 2007, Nr 6, s.272 Szczegóły dotyczące niektórych omawianych programów obserwacyjnych są dostępne w Internecie: Teleskop INO: http://www.ironwoodobservatory.com/observatory2.htm Las Cumbres Observatory Global Telescope: http://faulkes-telescope.com/poland Galaktyczne ZOO: http://www.galaxyzoo.org/ Portal of Supernovae: http://www.eu-hou.net/spbdadm/