skkn sử dụng phương pháp hình học để giải các bài tập về chuyển động biểu kiến của mặt trời

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HÌNH HỌC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN CỦA MẶT TRỜI Người thực hiện: DƯƠNG LAN ANHLĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phư

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

TRƯỜNG THPT SÔNG RAY

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HÌNH HỌC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ

CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN CỦA MẶT TRỜI

Người thực hiện: DƯƠNG LAN ANHLĩnh vực nghiên cứu:

- Quản lý giáo dục 

- Phương pháp dạy học bộ môn: ĐỊA LÝ 

- Lĩnh vực khác: 

Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN

 Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác

(các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm)

Năm học: 2013 - 2014

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

––––––––––––––––––

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên:Dương Lan Anh

2 Ngày tháng năm sinh: 24/03/1979

3 Nam, nữ: Nữ

4 Địa chỉ: Trường THPT Sông Ray- Xuân Tây- Cẩm Mỹ- Đồng Nai

5 Điện thoại cơ quan:0613- 713.267 / ĐTDĐ: 0984040469

6 Fax: Không có E-mail:duonglananh79@gmail.com

7 Chức vụ: Giáo viên giảng dạy bộ môn Địa Lý

8 Nhiệm vụ được giao năm học 20013-2014: Giảng dạy môn Địa Lý khối

12- 5 lớp; khối 10- 6 lớp; giáo viên chủ nhiệm lớp 11a8

9 Đơn vị công tác: Trường THPT Sông Ray

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sỹ

- Năm nhận bằng: 2010

- Chuyên ngành đào tạo: Địa Lý sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường thuộc trường Đại học Khoa học, xã hội và nhân văn- Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm:Giảng dạy môn Địa Lý trong trường THPT; viết báo cáo và đánh giá về hiện trạng môi trường của địa phương

- Số năm có kinh nghiệm:10 năm

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:

+ 2009: Đánh giá tài nguyên nước khu vực sông Sài Gòn ( Phạm vi khảo sát quận 7 và quận Nhà Bè)

+ 2010: Luận văn thạc sỹ: Đánh giá tài nguyên du lịch nhân văn tỉnh Gia Lai+ 2012: Sơ đồ tư duy trong các tiết ôn tập môn Địa Lý 12

+ 2013-2014: Đề tài “Sử dụng phương pháp giải bài tập về chuyển động biểu kiến của Mặt Trời”

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HÌNH HỌC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VỀ

CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN CỦA MẶT TRỜI

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong những năm qua ngành giáo dục đã có nhiều thay đổi trong nội dung dạy

và học ở các bậc học trong hệ thống giáo dục chung toàn quốc Một trong nhữngvấn đề cốt lõi để được quan tâm là “ Làm thế nào để nâng cao hiệu quả dạy và họccủa thầy và trò trong hệ thống giáo dục hiện nay ở nước ta?” Vấn đề đổi mớiphương pháp dạy và học tích cực đã được phổ biến và áp dụng trong tất cả các bậchọc và môn học trên toàn quốc đã đạt được những kết quả đáng khích lệ Riêngtrường THPT Sông Ray trong hai năm học 2012-2013 và 2013-2014 nhờ áp dụngphương pháp đổi mới trong dạy và học đã đạt được kết quả cao trong bồi dưỡng họcsinh giỏi:

Năm học

Môn Địa Lý(Số lượng giải)2012-2013 26 7 10 giải trong có 1 giải 2, 3 giải 3

Để đạt được thành quả đó là cả một sự nổ lực lớn của ban lãnh đạo cùng vớigiáo viên của trường trong việc thực hiện phương pháp đổi mới trong dạy học tíchcực nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo của người học ở trường THPT Sông Ray

Để phát huy tính tích cực và sáng tạo trong môn học Địa Lý đặc biệt trong cáclớp bồi dưỡng học sinh giỏi và lớp nâng cao ở trường, trong quá trình dạy tôi đã vậndụng

“ Sử dụng phương pháp hình học để giải các bài tập chuyển động biểu kiến của Mặt Trời”

Đối với phương pháp này theo quan điểm và sự quan sát của tác giả trong quátrình áp dụng đã có được những thuận lợi như sau:

- Môn hình học tạo cho học sinh tính trực quan cao trong việc vận dụng nó vàogiải toán Địa lý và sự kiểm soát quá trình di chuyển biểu kiến của Mặt Trời trongmột năm

- Học sinh có thể chứng minh và tìm ra công thức để giải các bài toán liênquan đến chuyển động biểu kiến của Mặt Trời, không nhất thiết phảo học thuộc lòngcông thức máy móc nhưng không hiểu được tại sao có được công thức đó

-Kích thích khả năng tư duy và liên hệ kiến thức hình học của học sinh vàomôn học Địa Lý sẽ giúp các em thích thú học môn Địa Lý hơn Trên thực tế Địa Lý

là môn học khoa học “liên môn, liên ngành và có tính quy luật” Cho nên dạy và họcĐịa Lý là phải làm nổi bật được tính đặc thù của môn khoa học này và điều đó tạohiệu quả rất tốt cho quá trình dạy và học của thầy và trò

Qua đề tài này tôi muốn chia sẽ đến quý thầy cô và các em học sinh cảm hứng

và tình yêu đối với môn học này Tuy nhiên trong quá trình áp dụng phương phápnày, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót hoặc những chỗ chưa hay Vì

thế, tôi rất mong nhận được những ý kiến chia sẽ, phê bình cũng như góp ý xâydựng để đề tài tôi hoàn thiện hơn.

II.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1 Cơ sở lí luận

1.1 Khái niệm về phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học (PPDH) tích cực là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ởnhiều nước để chỉ những phương pháp giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tínhtích cực, chủ động, sáng tạo của người học PPDH tích cực hướng tới việc hoạt độnghóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào pháthuy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tíchcực của người dạy

Định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã được xác định trong Nghịquyết Trung ương 4 khóa VII (1 - 1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12 -1996), được thể chế hóa trong Luật Giáo dục (12 - 1998), được cụ thể hóa trong cácchỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt là chỉ thị số 15 (4 - 1999)

Luật Giáo dục, điều 24.2, đã ghi: "Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy

tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học".

Có thể nói cốt lõi của đổi mới dạy và học là hướng tới hoạt động học tập chủđộng, chống lại thói quen học tập thụ động

1.2 Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

- Dạy và học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh: Thông qua đặc trưng này người học vừa là đối tượng của quá trình dạy học vừa là chủ thể của quá trình học Qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ chứ không phải

thụ động tiếp thu những tri thức đã được giáo viên sắp đặt

- Dạy và học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học

Ngày nay người ta nhấn mạnh mặt hoạt động học trong qúa trình dạy học, nỗlực tạo ra sự chuyển biến từ học tập thụ động sang tự học chủ động, đặt vấn đề pháttriển tự học ngay trong trường phổ thông, không chỉ tự học ở nhà sau bài lên lớp mà

tự học cả trong tiết học có sự hướng dẫn của giáo viên

- Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác.

Lớp học là môi trường giao tiếp thầy - trò, trò - trò, tạo nên mối quan hệ hợptác giữa các cá nhân trên con đường chiếm lĩnh nội dung học tập Thông qua thảoluận, tranh luận trong tập thể, ý kiến mỗi cá nhân được bộc lộ, khẳng định hay bác

bỏ, qua đó người học nâng mình lên một trình độ mới Bài học vận dụng được vốnhiểu biết và kinh nghiệm sống của người thầy giáo

Học tập hợp tác làm tăng hiệu quả học tập, nhất là lúc phải giải quyết nhữngvấn đề gay cấn, lúc xuất hiện thực sự nhu cầu phối hợp giữa các cá nhân để hoàn

thành nhiệm vụ chung Trong hoạt động theo nhóm nhỏ sẽ không thể có hiện tượng

ỷ lại; tính cách năng lực của mỗi thành viên được bộc lộ, uốn nắn, phát triển tìnhbạn, ý thức tổ chức, tinh thần tương trợ Mô hình hợp tác trong xã hội đưa vào đờisống học đường sẽ làm cho các thành viên quen dần với sự phân công hợp tác tronglao động xã hội

Trong nền kinh tế thị trường đã xuất hiện nhu cầu hợp tác xuyên quốc gia, liênquốc gia; năng lực hợp tác phải trở thành một mục tiêu giáo dục mà nhà trường phảichuẩn bị cho học sinh

- Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò.

Trong dạy học, việc đánh giá học sinh không chỉ nhằm mục đích nhận địnhthực trạng và điều chỉnh hoạt động học của trò mà còn đồng thời tạo điều kiện nhậnđịnh thực trạng và điều chỉnh hoạt động dạy của thầy

Trước đây giáo viên giữ độc quyền đánh giá học sinh Trong phương pháp tíchcực, giáo viên phải hướng dẫn học sinh phát triển kĩ năng tự đánh giá để tự điềuchỉnh cách học Liên quan với điều này, giáo viên cần tạo điều kiện thuận lợi để họcsinh được tham gia đánh giá lẫn nhau Tự đánh giá đúng và điều chỉnh hoạt độngkịp thời là năng lực rất cần cho sự thành đạt trong cuộc sống mà nhà trường phảitrang bị cho học sinh

1.3 Khái niệm về học tập tích cực

Tâm lí học hoạt động chỉ ra rằng: Bằng hoạt động và thông qua hoạt động con người

tự sinh ra tâm lí, tạo thành và phát triển ý thức cũng như nhân cách của mình Họcsinh vừa là sản phẩm vừa là chủ thể tích cực của hoạt động Kết quả học tập phụ

thuộc chủ yếu vào hoạt động của học sinh Học “Là sự biến đổi bản thân mình trở

nên có thêm giá trị, bằng lỗ lực của chính mình để chiếm lĩnh nhưng giá trị mới từ bên ngoài” (Jacques Delors – Learning: The treasure within, USNECO, Pari 1996).

Theo khái niệm trên muốn đạt được hiệu quả giáo dục thì người thầy phải tìm cách

để kích thích học sinh tự tìm tòi và học hỏi kiến thức thông qua sự dẫn dắt của giáoviên, không thụ động trong quá trình tìm kiến tri thức mới

1.4 Vận dụng kiến thức hình học để biểu diễn khi giải bài tập

Chủ đề “Khảo sát chuyển động biểu kiến của mặt trời” trên thực tế là khảo sátgóc nhập xạ (góc nghiêng của tia nắng mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất) vàtìm hiểu qui luật biến thiên của giá trị này theo thời gian với chu kì là một năm.Đây là một chuyển động địa – vật lí trong không gian khá phức tạp về phươngdiện hình học; bởi vậy học sinh cần phải lắm vững các kiến thức (khái niệm, tínhchất…) của bộ môn hình học phẳng và phải có tư duy về hình học không gian để

dễ dàng hình dung được chuyển động biểu kiến Những kiến thức về hình học màtác giả đã vận dụng trong đề tài này là:

- Tia phân giác: Biểu thị 2 trị số góc nhập xạ bằng nhau trên một điểm của bề mặtTrái Đất hoặc biểu thị góc ở tâm khi khảo sát cùng thời điểm có hai vị trí gócnhập xạ bằng nhau

- Các định lí về hai đường thẳng song song: Dùng tính chất bằng nhau của các cặpgóc đồng vị, cặp góc trong cùng phía; tính chất bù nhau của cặp góc ngoài cùngphía…

- Tính chất phụ nhau (Có tổng hai góc là 900): Dùng tính toán sự liên hệ giữa gócnhập xạ và góc ở tâm

- Cơ sở vật chất và phương tiện dạy học phù hợp và tương đối đầy đủ

- BGH thực sự quan tâm và tạo điều kiện để thầy và trò có được môi trường họctập tốt nhất có thể

+ Tinh thần học tập nghiêm túc, khả năng tiếp thu phương pháp mới nhanh

+ Các khối lớp đều có lớp để bồi dưỡng học sinh giỏi môn địa lý, một lớp từ 7- 12học sinh Đây là cơ hội để giáo viên nâng cao thêm tay nghề cũng như học sinh cónhiều cơ hội trau dồi thêm kiến thức của mình

- Học sinh tham gia vào đội tuyển để bồi dưỡng môn Địa Lý lực học tương đối thấp

- Phạm vi và đối tượng áp dụng phương pháp này còn hẹp trong khi giáo viên muốntruyền đạt đơn vị kiến thức này thì phải đầu tư nhiều thời gian nghiên cứu môn hìnhhọc thật am tường

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

1 Phạm vi và đối tượng

a Phạm vi: Thực hiện trên các lớp dạy bồi dưỡng học sinh giỏi môn Địa Lý

của 3 khối lớp 10, 11, 12

b Đối tượng: Tất cả học sinh khối 10 bậc THPT, đặc biệt các lớp tự chọn,

ban KHXH và các lớp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Địa Lý của 3 khối lớp 10, 11,

12 có nhu cầu nâng cao kiến thức địa lý tự nhiên phần chuyển động biểu kiến.Trong đề tài này tác giả chỉ dạy chủ yếu và khảo sát trên các lớp bồi dưỡng học sinhgiỏi của 3 khối

2 Những công việc liên quan trong quá trình thực hiện đề tài

- Tổ chức dạy ở 3 khối lớp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Địa Lý, mỗi lớp dao

động 9- 12 học sinh về phương pháp giải bài tập chuyển động biểu kiến của mặt trờibằng phương pháp hình học

- Ở 3 lớp tác giả chia ra thành 6 nhóm, mỗi lớp 2 nhóm để dạy đối chứng;nhóm 1được học giải bài tập chuyển động biểu kiến của Mặt Trời bằng phươngpháp hình học ngay từ bắt đầu; nhóm 2 được học giải bài tập chuyển động biểu kiếncủa Mặt Trời bằng 2 giai đoạn Giai đoạn 1 học sinh được tiếp cận theo phươngpháp giải truyền thống như: nhớ các công thức giáo viên hướng dẫn, dùng quy tắctam xuất hoặc theo cách hướng dẫn của tuyển tập Olympic môn Địa Lý 30-4 đượcxuất bản định kỳ hàng năm, nhà xuất bản Đại Học sư phạm và các loại sách hướngdẫn khác đang hiện hành trên thị trường Giai đoạn 2 học sinh tiếp cận phương phápgiải toán chuyển động biểu kiến bằng phương pháp hình học

- Thực hiện giải các bài tập để chứng minh phương pháp của tác giả để nhấnmạnh cho sinh hiểu và sau đó tự áp dụng vào trong quá trình học tập của mình

3 Hoạt động dạy học và tiến trình dạy học “Sử dụng phương pháp hình học giải bài tập chuyển động biểu kiến của Mặt Trời”

Mục tiêu của đề tài này là giúp cho học sinh hiểu rõ về chuyển động biểukiến của Mặt Trời để từ đó tạo tiền đề cho việc nghiên cứu các ứng dụng thực tiễnnhư giải thích các hiện tượng tự nhiên và giải các bài toán có liên quan đến chuyểnđộng biểu kiến của Mặt Trời- ở đây tác giả chỉ xin mạn phép được trình bày phầngiải bài tập về chuyển động biểu kiến của Mặt Trời, riêng về sử dụng góc nhập xạ

để giải thích các hiện tượng tự nhiên trong môn Địa Lý tác giả sẽ trình bày ở một đềtài khác Tiến trình dạy học theo phương pháp này như sau:

3.1 Khái niệm:

Hiện tượng Mặt Trời ở đúng đỉnh đầu lúc 12 giờ trưa (tia nắng Mặt Trờichiếu thẳng góc với tiếp tuyến ở bề mặt đất) được gọi là Mặt Trời lên thiên đỉnh ỞTrái Đất, ta thấy hiện tượng này chỉ lần lượt xảy ra tại các địa điểm từ vĩ tuyến23027’N (ngày 22-12) cho tới 23027B (ngày 22-6) rồi lại xuống vĩ tuyến 23027N.Điều đó làm ta có ảo giác là Mặt Trời di chuyển Nhưng trong thực tế, không phảiMặt Trời di chuyển mà là Trái Đất chuyển động tịnh tiến xung quanh Mặt Trời

Chuyển động không có thực đó của Mặt Trời được gọi là chuyển động biểu kiếnhằng năm của Mặt Trời (SGK Địa lí lớp 10 nâng cao trang 28,29).

3.2 Mở rộng kiến trức

Để dễ hiểu, ta hãy hình dung thế này: Khi ta ngồi trên xe ôtô đang chạy, ta thấymọi người và các vật thể trên xe “ đứng yên” ( đứng yên tương đối), trong khi nhìn

ra bên ngoài ta lại thấy cây cối, nhà xưởng,…bên ngoài đường chuyển động vùn vụt

về phía ngược lại Vậy ta ở trên trái đất cũng như ở trên xe không thể cảm nhậnđược Trái Đất đang chuyển động mà ngược lại thấy Mặt Trời chuyển động xungquanh Trái Đất Kỳ thực đó chính là ảo giác, vì thế theo ảo giác đó ta thấy Mặt Trờichuyển động tịnh tiến xung quanh Trái Đất theo chiều Bắc- Nam Và ta giả định nhưthế là đúng Vậy sự chuyển động giả định đó- trái ngược thực tế được gọi là “sựchuyển động biểu kiến của Mặt Trời”

Từ khái niệm và phần mở rộng trên ta thấy rằng: Trong vùng nội chí tuyến từ23027’N tới 23027’B bất cứ thời điểm nào cũng có một điểm mà tại đó MặtTrời lên thiên đỉnh

3.3 Mô hình hóa Chuyển động biểu kiến của mặt trời:

Hình 1 (Các mũi tên trên chỉ hướng tia nắng Mặt Trời)

Từ bốn hình trên ta tổng hợp lại thành một hình sau đây:

Hình 2

Từ hình 2 ta có thể hình dung và quy ước như sau: Tia nắng Mặt Trời vuônggóc với bề mặt Trái Đất lần lượt (chuyển động) từ chí tuyến 23027’N qua xích đạorồi đến chí tuyến 23027’B và ngược lại Hay nói cách khác là góc α hợp với tia nắngmặt trời và mặt phẳng xích đạo tại tâm Trái Đất sẽ dao động từ 23027’N đến

23027’B và ngược lại.- Giá trị chuyển động này là 15’08”/ngày (23027’/93 ngày) tạiBán cầu Bắc và 15’38”/ngày (23027’/ 90 ngày)tại Bán cầu Nam

۞ Ghi chú: Các hình vẽ thể hiện chuyển động biểu kiến của Mặt Trời đều là

hình vẽ của mặt cắt Trái Đất theo phương Bắc – Nam; khi Mặt Trời lên thiên đỉnh,các tia nắng vuông góc với mặt phẳng tiếp tuyến của Trái Đất tại điểm đó nhưng taqui ước không vẽ mặt phẳng này vì các góc trong hình vẽ thường có giá trị rất nhỏnên nếu vẽ thêm đường này thì hình vẽ trở nên rối (không cần thiết)

Ví dụ 1: Tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh tại cực Nam đất nước, Xã Đất Mũi,

huyện Ngọc Hiển, tỉnh Cà Mau có vĩ độ là 8034’B

Hình 3

Ta áp dụng giá trị chuyển động này là 15’08”/ngày tại bán cầu Bắc, số ngày

mà Mặt Trời chuyển động biểu kiến từ xích đạo tới 8034’B là:

Quy luật của chuyển động này là 1 biểu thức mô tả sự phụ thuộc biến thiên của

3 đại lượng cho 1 điểm bất kỳ trên mặt Trái Đất

- Ngày (thời gian) xác định điểm

- Góc nhập xạ tại điểm xác định

- Vĩ độ của điểm xác định

Chú ý: Kết quả góc nhập xạ có thể là giá trị âm nếu điểm xác định nằm

trong vùng tối tại vùng cực Trình bày rõ ở phần sau – xem phần (VI.4 **)