Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Tự tạo và sử dụng một số dụng cụ thực hành quan sát trong dạy học Thiên văn học đại cương trình bày việc nghiên cứu, đề xuất, tự tạo các dụng cụ đơn giản tự làm được và từ đó xây dựng các bài tập thực hành quan sát phục vụ cho việc dạy học Thiên văn học đại cương ở bậc đại học,... Mời các bạn cùng tham khảo.
TỰ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THỰC HÀNH QUAN SÁT TRONG DẠY HỌC THIÊN VĂN HỌC ĐẠI CƯƠNG TRẦN THANH BÌNH Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế Tóm tắt: Bài viết trình bày việc nghiên cứu, đề xuất, tự tạo dụng cụ đơn giản tự làm từ xây dựng tập thực hành quan sát phục vụ cho việc dạy học Thiên văn học đại cương bậc đại học Từ khóa: thiên văn học, dụng cụ quan sát, dụng cụ tự tạo ĐẶT VẤN ĐỀ Những kiến thức Thiên văn - Vũ trụ cần thiết người Đặc biệt sinh viên sư phạm việc cung cấp kiến thức Thiên văn học quan trọng cần thiết Đối tượng Thiên văn học trước hết thiên thể gần, xa bầu trời, q trình lĩnh hội kiến thức Thiên văn - Vũ trụ cần gắn liền với việc quan sát Thông qua thực hành quan sát sinh viên nắm kiến thức học, mặt khác gây cho sinh viên lòng ham mê hứng thú với môn, rèn luyện kỹ thực hành quan sát Trong xu hướng đổi phương pháp dạy học nay, việc xem trọng phần thực hành quan sát chương trình mơn Thiên văn học tăng thêm quan sát thực tế bầu trời đối tượng bầu trời, có điều kiện để sinh viên kiểm nghiệm lại kiến thức lý thuyết học Bên cạnh cịn điều kiện để rèn cho sinh viên tính kiên trì học tập, nghiên cứu khoa học - đức tính cần thiết cho sinh viên mà sau họ rời khỏi ghế nhà trường Hiện việc dạy học Thiên văn học đại cương số trường cịn gặp nhiều khó khăn thiếu thiết bị thực hành Để khắc phục tình trạng đáp ứng yêu cầu đổi phương pháp dạy học, nghiên cứu xây dựng số thực hành quan sát thiên văn dùng dụng cụ đơn giản tự tạo Đó quan sát: xác định Bắc cực, tìm phương hướng, đo vĩ độ địa lý, quan sát chuyển động Mặt trời, Mặt trăng, hành tinh, xác định thời gian nhờ Mặt trời XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH QUAN SÁT DỰA TRÊN CÁC DỤNG CỤ TỰ TẠO 2.1 Tổng quan chung thực hành quan sát 2.1.1 Tầm quan trọng thực hành quan sát học Thiên văn Trong nhà trường, trình học Thiên văn cần gắn liền với thực hành quan sát Bởi đặc thù môn thiên văn qui luật, định luật rút từ quan sát, từ mơ hình hóa suy luận lôgic thực hành quan sát thiên văn có vai trị đặc biệt quan trọng việc lĩnh hội, cố kiến thức, rèn luyện kỹ Mặt khác, thơng qua Tạp chí Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 04(32)/2014: tr 22-28 TỰ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THỰC HÀNH QUAN SÁT 23 thực hành quan sát làm tăng lòng ham mê hứng thú học tập mơn kích thích óc tò mò khám phá vũ trụ, khám phá tự nhiên sinh viên 2.1.2 Một số yêu cầu chung cho thực hành quan sát - Đối với thực hành quan sát phải bám sát nội dung chương trình mơn [2, 3], phải làm sáng tỏ, minh họa cho vấn đề cụ thể học lý thuyết [2] - Phải chọn thực hành quan sát phù hợp với tình hình cụ thể Cụ thể phù hợp với thời gian học, điều kiện thời tiết, đặc biệt điều kiện trang thiết bị Hiện chưa có thiết bị thực hành thiên văn, phải chọn thực hành quan sát đơn giản, không cần máy móc, thiết bị đại - Các thực hành quan sát đề phải có nội dung tương đối phong phú, kết hợp nghiên cứu nhiều đối tượng giảng lý thuyết 2.1.3 Phương hướng chung để lựa chọn thực hành quan sát Do chưa có trang thiết bị đại nên phương hướng chung lựa chọn thực hành quan sát đơn giản, thời gian quan sát ngắn mà cho kết phù hợp Ngoài thực hành quan sát phải minh họa cho nhiều vấn đề lý thuyết Do đặc thù môn học phải kết thúc học kỳ nên chọn quan sát có thời gian kéo dài hàng năm Thời gian tối đa vài tháng Đây khó khăn địi hỏi sinh viên phải nghiêm túc làm việc có kết 2.1.4 Xác định nội dung quan sát, dụng cụ cần thiết a Các nội dung quan sát Bám sát chương trình mơn vào trang thiết bị, đề xuất số thực hành quan sát sau [3]: - Làm quen với bầu trời sao, chịm bầu trời; - Quan sát nhật động, đặc biệt gần cực; - Chuyển động biểu kiến Mặt trời, vết đen Mặt trời; - Quan sát số hành tinh; - Quan sát Mặt trăng, chuyển động biểu kiến Mặt trăng, xác định đường kính Mặt trăng; - Đo vĩ độ địa lý dụng cụ phương pháp đơn giản; - Sử dụng loại đồng hồ Mặt trời để xác định thời gian b Các dụng cụ cần thiết Do chưa có trang thiết bị đại, nên để tiến hành quan sát đề xuất tự tạo số dụng cụ đơn giản sau đây: 24 TRẦN THANH BÌNH - Bản đồ quay; - Bản đồ bản; - Ống ngắm Bắc cực; - Bảng mica kẻ ôli, thước thẳng, thước đo độ; - Các loại Đồng hồ Mặt trời; - Kính Thiên văn chiết quang; - Dụng cụ đo vĩ độ địa lý 2.2 Nội dung thực hành quan sát Việc xếp phần thực hành quan sát lại thành thực hành cơng việc cần thiết đầy khó khăn Vì xếp vào quan sát có nội dung đối tượng gặp khó khăn sử dụng thời gian, dụng cụ phương pháp quan sát Bởi vậy, xếp thực hành quan sát tiến hành vào thời điểm sử dụng dụng cụ vào Các thực hành quan sát dự kiến là: Bài 1: Xác định Bắc cực - Phương hướng Quan sát chịm - Nhật động Sử dụng đồ quay; Bài 2: Xác định chuyển động biểu kiến Mặt trời Quan sát Mặt trời; Bài 3: Quan sát Mặt trăng Chuyển động biểu kiến Mặt trăng Đo đường kính Mặt trăng Quan sát hành tinh; Bài 4: Xác định đường Bắc - Nam bóng que thẳng Đo gần vĩ độ địa lý dụng cụ đơn giản; Bài 5: Quan sát Mặt trời Sử dụng đồng hồ Mặt trời Trong bao gồm phần: - Mục đích yêu cầu; - Lý thuyết liên quan; - Các dụng cụ dùng cho thực hành quan sát; - Nhiệm vụ phương pháp quan sát; - Báo cáo kết quan sát 2.3 Các dụng cụ số kết thực hành quan sát 2.3.1 Các dụng cụ dùng cho thực hành quan sát Qua nghiên cứu tài liệu [3, 5], phần đề xuất tự tạo số dụng cụ dùng cho thực hành quan sát thực hành Đây chủ yếu dụng cụ đơn giản tự tạo điều kiện tại: TỰ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THỰC HÀNH QUAN SÁT 25 Bản đồ chòm hồng đạo; Bản đồ quay; Bảng mica có kẻ li (kích thước cỡ 30x40 cm2); Que thẳng mặt phẳng: dụng cụ xác định đường Bắc - Nam, đo vĩ độ địa lý; Dụng cụ đo dường kính Mặt trăng; Ống ngắm Bắc cực, thước đo độ Dụng cụ xác định đường Bắc - Nam, đo vĩ độ địa lý; Kính Thiên văn chiết quang; Các loại đồng hồ Mặt trời 2.3.2 Một số kết thực hành quan sát Trong thời gian thực đề tài làm số dụng cụ tiến hành đo đạc, quan sát hầu hết nội dung đưa Trong phần trình bày số mẫu đo đạc quan sát qua hình vẽ số liệu 2.3.2.1 Quan sát Bắc cực Xác định đường Bắc - Nam - Xác định vị trí Bắc cực nhờ chịm Đại hùng hay chịm Thiên hậu - Xác định đường Bắc - Nam ban ngày bóng que thẳng ban đêm ống ngắm Bắc cực kết trùng 2.3.2.2 Quan sát hành tinh - Dùng kính Thiên văn, ống ngắm kết hợp với thước đo độ để quan sát Kim tinh khoảng thời gian từ 15/5/2014 đến 30/5/2014 kết cho thấy biên độ dao động lớn Kim tinh quanh Mặt trời 460 vào ngày 25/5/2014 Sử dụng số liệu để tính bán trục quỹ đạo chu kỳ Kim tinh quanh Mặt trời: aK = 0,72 đvtv; TK = 0,61 năm (khoảng 222 ngày) Các kết phù hợp với số liệu biết Kim tinh [2] - Chúng quan sát Mộc tinh, bảng mica suốt có kẽ li xác định quỹ đạo chuyển động nhìn thấy hành tinh khoảng thời gian từ 15/04/2014 đến 15/06/2014 (quỹ đạo gần trùng với hoàng đạo) 2.3.2.3 Quan sát Mặt trăng - Quan sát bề mặt Mặt trăng kính chiết quang - Đo đường kính Mặt trăng dụng cụ tự tạo: Ngày thực hành: đêm 11/7/2014 Kết quả: D = h' l = 3,4.103 (km) l' Sai số tương đối: = 12,7% Từ ta có sai số tuyệt đối: D = .D = 432.103 m TRẦN THANH BÌNH 26 Vậy: D = (3400 432) km - Xác định dịch chuyển hàng ngày Mặt trăng Kết dịch chuyển phù hợp với tính tốn lý thuyết: khoảng 130/ngày 2.3.2.4 Đo vĩ độ địa lý nơi quan sát Chúng tiến hành đo hai phương pháp: dùng que thẳng dùng ống ngắm Bắc cực a) Dùng que thẳng: Ngày thực hành: trưa ngày Xuân phân 21/3/2014 (xích vĩ Mặt trời = 0) Các số liệu đo được: Độ vĩ địa lý: 160 42’ Sai số tuyệt đối: = 0,002 7’ Sai số tương đối: = 0,7% Kết quả: = 160 42’ 00 07’ b) Dùng ống ngắm Bắc cực: Kết biểu diễn bảng số liệu: Lần thực hành Giá trị Độ vĩ 16030’ 17000 16000 17030’ 17000 160 48' Tính sai số tuyệt đối: 26 ' Sai số tương đối: = 2,6 % Kết quả: = 160 48’ 00 26’ Hai phương pháp đo cho kết phù hợp 2.3.2.5 Quan sát Mặt trời Đồng hồ Mặt trời a) Quan sát thay đổi vị trí điểm mọc Mặt trời: Thời gian quan sát vào ngày: 15/5, 30/5, 15/6, 22/6 30/6/2014 Kết từ 15/6 đến 22/6 điểm mọc dịch Đ-B, sau 22/6 dịch điểm Đ Độ phương A22/6 = 1140 b) Đồng hồ Mặt trời: - Đồng hồ Mặt trời kiểu xích đạo: mặt làm ván mỏng, mặt nằm ngang có gắn bọt thăng Góc nghiêng (900 - ) điều chỉnh thước đo độ cố định vít vặn - Đồng hồ Mặt trời kiểu chân trời: Kết tính tốn vạch chia số vĩ độ: TỰ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THỰC HÀNH QUAN SÁT 27 Tại Huế: = 160 40’ Giờ 11h (1h) 10h (2h) Độ chia x 4 16 11h (1h) 10h (2h) 9h (3h) 9h (3h) 8h (4h) 7h (5h) 6h (6h) 26 46 900 8h (4h) 7h (5h) 6h (6h) Tại Hà nội: = 210 Giờ Độ chia x 5 11 0 19 31 53 900 9h (3h) 8h (4h) 7h (5h) 6h (6h) Tại Thành phố Hồ Chí Minh = 100 46’ Giờ Độ chia x 11h (1h) 10h (2h) 0 10 18 0 34 900 Để dễ quan sát mặt đồng hồ cần làm lớn, kim làm que mảnh để bóng bé KẾT LUẬN Bài báo nghiên cứu đề xuất xây dựng tập thực hành quan sát sở không cần dụng cụ dùng dụng cụ đơn giản tự làm Cụ thể xếp thực hành quan sát vào năm với nhiều nội dung khác phong phú Để phục vụ cho thực hành quan sát chúng tơi nghiên cứu đề xuất, chế tạo số dụng cụ đơn giản Về kết thực nghiệm, làm số dụng cụ, tiến hành có kết số mẫu thực hành quan sát Từ nghiên cứu thấy thực hành quan sát Thiên văn quan trọng cần thiết, cần phải xây dựng thực hành quan sát để đưa vào chương trình Trong chương trình nay, xếp 30 tiết lý thuyết + 15 tiết thực hành quan sát Việc đưa phần thực hành quan sát vào phù hợp với xu hướng đổi phương pháp dạy học nhà trường Kết khảo sát cho thấy dụng cụ đề xuất hợp lý có tính khả thi Tuy nhiên thực tùy số lượng sinh viên, tùy điều kiện thời tiết tùy vào đối tượng hay tượng thiên văn xuất thời gian quan sát mà điều chỉnh cho thích hợp Trong trình làm thử dụng cụ tiến hành quan sát thấy dụng cụ đơn giản làm vật liệu thơng thường Các kết đo đạc có độ xác khơng cao đời sống hàng ngày số liệu bổ ích chấp nhận Những dụng cụ, quan sát điều lý thú bổ ích khơng phải học mà sau công tác đâu, điều kiện người giáo viên thực học sinh TRẦN THANH BÌNH 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] Nguyễn Đình Nỗn (1987) Bài tập thực hành Thiên văn học, NXB Giáo dục Phạm Viết Trinh – Nguyễn Đình Nỗn (1995) Giáo trình Thiên văn, NXB Giáo dục Trường ĐHSP Huế (2010) Chương trình khung đào tạo theo hệ thống tín Trang web thienvanvietnam.org, truy cập ngày 10/4/2014, 15/5/2014 Donat G.Wentzel – Nguyễn Quang Riệu – Phạm Viết Trinh – Nguyễn Đình Nỗn – Nguyễn Đình Hn (2000) Thiên văn vật lý, NXB Giáo dục Title: SELF-MAKING ASTRONOMICAL OBSERVATION TOOLS AND USING THEM IN TEACHING GENERAL ASTRONOMY Abstract: The article presents the research, proposal, homemade instruments and building the exercises to practice observations, based on using some simple homemade instruments Keywords: Astronomy, observation tools, homemade instruments ThS TRẦN THANH BÌNH Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế ĐT: 0914 156 001, Email: binhtranthanh2006@yahoo.com ... [3, 5], phần đề xuất tự tạo số dụng cụ dùng cho thực hành quan sát thực hành Đây chủ yếu dụng cụ đơn giản tự tạo điều kiện tại: TỰ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ THỰC HÀNH QUAN SÁT 25 Bản đồ chịm... liên quan; - Các dụng cụ dùng cho thực hành quan sát; - Nhiệm vụ phương pháp quan sát; - Báo cáo kết quan sát 2.3 Các dụng cụ số kết thực hành quan sát 2.3.1 Các dụng cụ dùng cho thực hành quan sát. .. dung đối tượng gặp khó khăn sử dụng thời gian, dụng cụ phương pháp quan sát Bởi vậy, xếp thực hành quan sát tiến hành vào thời điểm sử dụng dụng cụ vào Các thực hành quan sát dự kiến là: Bài 1: Xác