Temat: Co to jest gnomon i jak za jego pomocą obserwować pozorną wędrówkę Słońca nad widnokręgiem?

Adresat

Uczeń klasy VI szkoły podstawowej

Podstawa programowa

Wymagania ogólne

I. Wiedza geograficzna.

1. Opanowanie podstawowego słownictwa geograficznego w celu opisywania oraz wyjaśniania występujących w środowisku geograficznym zjawisk i zachodzących w nim procesów.

II. Umiejętności i stosowanie wiedzy w praktyce.

1. Prowadzenie obserwacji i pomiarów w terenie, analizowanie pozyskanych danych i formułowanie wniosków na ich podstawie.

2. Korzystanie z planów, map, fotografii, rysunków, wykresów, diagramów, danych statystycznych, tekstów źródłowych oraz technologii informacyjno‑komunikacyjnych w celu zdobywania, przetwarzania i prezentowania informacji geograficznych.

Wymagania szczegółowe

V. Ruchy Ziemi: Ziemia w Układzie Słonecznym; ruch obrotowy i obiegowy; następstwa ruchów Ziemi.

Uczeń:

3. wyjaśnia związek między ruchem obrotowym a widomą wędrówką i górowaniem Słońca, istnieniem dnia i nocy, dobowym rytmem życia człowieka i przyrody, występowaniem stref czasowych.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń nauczy się obserwować pozorną wędrówkę Słońca nad widnokręgiem przy pomocy gnomonu.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• wyjaśnisz, czym jest gnomon i jak się nim posługiwać;

• opiszesz w jaki sposób bezpiecznie wykonywać obserwacje Słońca przy pomocy gnomonu;

• wyznaczysz przy pomocy gnomonu kierunki geograficzne oraz miejscowy południk.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery.

Przebieg lekcji

Przed lekcją

• Uczniowie zapoznają się z treścią abstraktu. Przygotowują się do pracy na lekcji w taki sposób, żeby móc przeczytany materiał streścić własnymi słowami i samodzielnie rozwiązać zadania.

Faza wstępna

• Nauczyciel określa cel lekcji, informuje uczniów o jej planowanym przebiegu.

• Nauczyciel zapisuje na tablicy lub tablicy interaktywnej temat lekcji. Uczniowie notują go w zeszytach .

Faza realizacyjna

• Nauczyciel wskazuje osobę, która zademonstruje przy pomocy globusa zmiany oświetlenia Ziemi wywołane jej ruchem obrotowym oraz przypomni klasie, jaki jest związek pomiędzy ruchem obrotowym Ziemi a pozorną wędrówką Słońca nad widnokręgiem.

• Nauczyciel zapoznaje uczniów z zagrożeniami wynikającymi z bezpośrednich obserwacji Słońca. Następnie omawia metodę obserwacji pozornej wędrówki Słońca nad widnokręgiem przy pomocy gnomonu. W tym celu prowadzący zapoznaje uczniów z ilustracją zamieszczoną w abstrakcie oraz animacją przedstawiającą symulację zmiany cienia rzucanego przez gnomon w dniu równonocy na półkuli północnej..

• Uczniowie indywidualnie lub w parach zapoznają się z  dołączonym do lekcji opisem obserwacji polegającej na wyznaczeniu miejscowego południka w sąsiedztwie domu lub szkoły (obserwacja 1). W dalszej kolejności przechodzą do ćwiczenia interaktywnego nr 2, którego celem jest ugruntowanie umiejętności rozumienia związku pomiędzy położeniem Słońca na niebie a długością i kierunkiem cienia rzucanego przez gnomon.

• Nauczyciel inicjuje dyskusję na forum klasy, dotyczącą opisanej metody wyznaczania kierunków geograficznych. Następnie poleca uczniom dobranie się w zespoły i wykonanie opisanej obserwacji oraz jej zilustrowanie (np. przy pomocy zdjęć lub amatorskiego filmu) w ramach pracy domowej jako projekt uczniowski.

Faza podsumowująca

• Prowadzący przechodzi do podsumowania lekcji, w trakcie którego uczniowie mogą zadawać pytania oraz uzupełniać notatki.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

What is a gnomon and how to use it to observe the apparent movement of the Sun over the horizon?

The apparent motion of the Sun over the horizon is an indirect proof of the rotational motion of the Earth. We can observe it every day.

One of the ways to avoid the risk of damaging your eyes, while following the apparent movement of the Sun, is to observe the shadow cast by objects illuminated by direct sunlight. By observing the shadow, we can make conclusions about the apparent movement of the Sun. Every relatively thin, straight, and vertical rod stuck into the ground becomes a gnomon, i.e., the instrument whose shadow determines the position of the Sun.

The following simulation shows changes in the shadow cast by a gnomon on the equinox day in the northern hemisphere.

The length and direction of a gnomon’s shadow are determined by the height of the Sun and its azimuth. When establishing the directions based on the shadow cast by a gnomon, you should remember that in Poland and in the whole area of the northern hemisphere, except for the intertropical zone, the Sun is always at its highest point on the southern side of the sky. The shadow cast by a gnomon at noon is the shortest and precisely indicates the north. We may conclude from this that the moment of the Sun’s highest point (the moment of the solar noon) has come. When this happens, the position of the Sun in the sky indicates the south. The extension of the line set by the gnomon’s shadow is the local meridian of the point at which the gnomon is stuck into the ground. The sun rises exactly in the east and sets exactly in the west only twice a year (March 21 and September 23). If we could observe the gnomon’s shadow on those days at sunrise or sunset, then the extension of the line of this shadow would be the local parallel, because the gnomon’s shadow would indicate the east–west direction.
However, it is easy to determine geographical directions with a gnomon on other days too. At the moment when a gnomon casts the shortest shadow, it indicates the north (N). The south is, therefore, the opposite direction (S). 90° to the left of the gnomon is the west (W), and 90° to the right is the east (E).

In the area between the tropics, twice a year, the Sun’s highest point matches the zenith. On the equator, this happens on March 21 and September 23. On the Tropic of Cancer, the Sun appears at the zenith only on June 22, and on the Tropic of Capricorn only on December 22. When the Sun’s highest point matches the zenith, gnomons do not cast a shadow at all.

You should remember that in Poland and in the whole area of the northern hemisphere, except for the intertropical zone, the Sun is always at its highest point on the southern side of the sky. However, in the intertropical zone of both hemispheres, the sun is at its highest point on the northern side in one part of the year, and on the southern side in another. On the rest of the southern hemisphere, the Sun is at its highest point on the northern side of the sky all year, and the shadow cast by gnomons indicates the south.