แผนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ วันที่ 26 กรกฎาคม 2558

แผนการจัดกระบวนการเรียนรู้

รายวิชา พว21001 วิทยาศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น

ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2558

เรื่อง ดาราศาสตร์เพื่อชีวิตดวงดาวกับชีวิต

ตัวชี้วัด

1. ระบุชื่อของกลุ่มดาวจักรราศี

2. อธิบายวิธีการหาดาวเหนือ

มาตรฐานการเรียนรู้

มีความรู้ ความเข้าใจทักษะและเห็นคุณค่าเกี่ยวกับกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีสิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นและประเทศ สาร แรง พลังงาน กระบวนการเปลี่ยนแปลงของโลกและดาราศาสตร์ มีจิตวิทยาศาสตร์ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ในการดำเนินชีวิต

ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง

1. ระบุชื่อของกลุ่มดาวจักรราศีได้

2. อธิบายวิธีการหาดาวเหนือได้

เนื้อหา	กิจกรรมการเรียนรู้		ระยะเวลา
	บทบาทครู	บทบาทผู้เรียน
1. กลุ่มดาวจักรราศี 2. การสังเกตตำแหน่งของดาวฤกษ์ 3. วิธีการหาดาวเหนือ	ขั้นวางแผน (P) 1. ครูจัดเตรียมใบความรู้เรื่อง กลุ่มดาวจักรราศี ขั้นดำเนินการ (D) 1. ครูทบทวนเนื้อหาเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว และงานที่มอบหมาย 2. ครูเริ่มเข้าสู่บทเรียนโดยการสนทนา ซักถามเกี่ยวกับกลุ่มดาวที่ผู้เรียนรู้จักโดยให้ผู้เรียนช่วยกันบอกชื่อดาวต่าง ๆ   3. ครูให้ผู้เรียนแบ่งกลุ่ม ให้ศึกษาหัวข้อดังต่อไปนี้ - การสังเกตตำแหน่งของดาวฤกษ์ 4. ครูให้ผู้เรียนทำแบบทดสอบตามหัวข้อที่กำหนดให้เพื่อทดสอบความรู้ความเข้าใจ 5. ครูมอบหมายงานกรต.ให้ผู้เรียนไปศึกษาค้นคว้า ดังหัวข้อต่อไปนี้ - ให้ผู้เรียนศึกษาวิธีการหาดาวเหนือ	1. ผู้เรียนเตรียมส่งงานที่ได้รับมอบหมาย 2. ผู้เรียนร่วมกันแสดงความคิดเห็น และตอบคำถาม 3. ผู้เรียนร่วมกันศึกษาเนื้อหา ของแต่ละกลุ่มและส่งตัวแทนนำเสนอหน้าชั้นเรียน 4. ผู้เรียนทำแบบทดสอบตามที่ได้รับมอบหมายและร่วมเฉลยคำตอบ 5. ผู้เรียนจดบันทึกหัวข้องานที่ได้รับมอบหมายเพื่อไปศึกษาค้นคว้า และนำข้อมูลที่ได้ไปเก็บไว้ในแฟ้มสะสมงาน นำเสนอในการพบกลุ่มครั้งต่อไป	3 ชั่วโมง 2 ชั่วโมง

สื่อ/แหล่งเรียนรู้

                -  ใบความรู้

-  แบบเรียนวิชาวิทยาศาสตร์

การวัดและประเมินผล

- การมีส่วนร่วม

- การตอบคำถาม

- การสังเกต

- ใบงาน

ใบความรู้

เรื่องที่ 1 กลุ่มดาวจักรราศี

ความหมายของ ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ (Star) หมายถึง ดาวซึ่งมีแสงสว่างในตัวเอง ผลิตพลังงานได้เองโดยการเปลี่ยนมวลสารส่วนหนึ่ง (m) ณ แกนกลางของดาวให้เป็นพลังงาน (E) ตามสมการ E = mc2 ของไอน์สไตน์ เมื่อ c เป็นอัตรเร็วของ แสงซึ่งสูงเกือบ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที การเปลี่ยนมวลเป็นพลังงานของดาวฤกษ์เกิดขึ้นภายใต้อุณหภูมิที่สูงมากเป็น 15 ล้านเคลวิน ในการหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลี่ยม จึงเรียกว่า ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ดาวที่ผลิตพลังงานเช่นนี้ได้ต้องมีมวลมากมหาศาล ดาวฤกษ์จึงมีมวลสารมาก เช่นดวงอาทิตย์ที่มีมวลประมาณ 2,000 ล้านล้านล้านล้านตัน ซึ่งคิดเป็นมวลกว่า 98% ของมวลของวัตถุในระบบสุริยะ ดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ อยู่ไกลมาก แม้จะส่องมองด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ก็มองเห็นเป็นเพียงจุดแสง ดาวฤกษ์เพื่อนบ้านของเรามีชื่อว่า “แอลฟา เซนทอรี” (Alpha Centauri) เป็นระบบดาวฤกษ์สามดวง โคจรรอบกันและกัน อยู่ในกลุ่มดาวคนครึ่งม้า ดวงที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์มากที่สุดชื่อ “พร๊อกซิมา เซนทอรี” (Proxima Centauri) อยู่ห่างออกไป 40 ล้านล้านกิโลเมตร หรือ 4.2 ปีแสง (1 ปีแสง = ระยะทางซึ่งแสงใช้เวลาเดินทางนาน 1 ปี หรือ 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร) ดาวฤกษ์บางดวงมีดาวเคราะห์โคจรล้อมรอบ เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ของเรา เราเรียกระบบสุริยะเช่นนี้ว่า “ระบบสุริยะอื่น” (Extra solar system)

ความสัมพันธ์ระหว่างโลก และดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นดาวฤกษ์ใกล้โลกที่สุดอยู่ตรงกลางระบบสุริยะ มีดาวเคราะห์เป็นบริวารโคจรล้อมรอบ อุณหภูมิที่แกนกลางของดวงอาทิตย์สูงถึง 15 ล้านเควิน สูงพอที่นิวเคลียสของไฮโดรเจน 4 นิวเคลียสจะหลอมรวมกันเป็นนิวเคลียสฮีเลียม 1 นิวเคลียส อุณหภูมิพื้นผิวลดลงเป็น 5,800 เคลวิน ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.4 ล้านกิโลเมตร (ประมาณ 109 เท่าของโลก)

โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะและโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี โดยมีระยะทางเฉลี่ยห่างจากดวงอาทิตย์ 149,597,870 กิโลเมตร และใช้เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 ปี เมื่อสังเกตจากพื้นโลกจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นทางด้านทิศตะวันออกและตกทางด้านทิศตะวันตกทุกวัน ทั้งนี้เนื่องจากโลกมีการหมุนรอบตัวเองรอบละ 1 วัน อย่างไรก็ตามหากติดตามเฝ้าสังเกตการขึ้น – ตก ของดวงอาทิตย์เป็นประจำจะพบว่า ในรอบ 1 ปี ดวงอาทิตย์จะปรากฏขึ้น ณ จุดทิศตะวันออก และตก ณ จุดทิศตะวันตกพอดี เพียง 2 วันเท่านั้น คือวันที่ 21 มีนาคม และวันที่ 23 กันยายน ส่วนวันอื่นๆ  การขึ้น – ตกของดวงอาทิตย์จะเฉียงค่อนไปทางทิศเหนือหรือทางทิศใต้บ้าง โดยในวันที่ 21 มิถุนายน ดวงอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออกค่อนไปทางทิศเหนือมากที่สุดและตกทางทิศตะวันตกค่อนไปทางทิศเหนือมากที่สุด และในวันที่ 22 ธันวาคม ดวงอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออกค่อนไปทางทิศใต้มากที่สุดและตกทางทิศตะวันตกค่อนไปทางทิศใต้มากที่สุด

การที่ตำแหน่งการขึ้น – ตกของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปทุกวันในรอบปี เนื่องจากการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ใน 1 ปีนั่นเอง โดยเมื่อสังเกตจากโลกจะสังเกตเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนย้ายตำแหน่งไปในทิศทางเดียวกับทิศทางที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ นั้นคือเคลื่อนย้ายไปทางทิศตะวันออกตามกลุ่มดาว 12 กลุ่ม ที่เรียกว่ากลุ่มดาวจักรราศี (Zodiac) ตามภาพที่ 2 ได้แก่ กลุ่มดาว แกะหรือเมษ (Aries) วัวหรือพฤษภ (Taurus) คนคู่หรือมิถุน (Gemini) ปูหรือกรกฏ (Cancer) สิงโตหรือสิงห์ (Leo) ผู้หญิงสาวหรือกันย์ (Virgo) คันชั่งหรือตุล (Libra) แมงป่องหรือพฤศจิก (Scorpius) คนยิงธนูหรือธนู (Sagittarius) แพะทะเลหรือมกร (Capricornus) คนแบกหม้อน้ำหรือกุมภ์ (Aquarius) และปลาหรือมีน (Pisces) ดวงอาทิตย์จะปรากฎย้ายตำแหน่งไปทางตะวันออกผ่านกลุ่มดาวเหล่านี้ ทำให้ผู้สังเกตเห็นดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้าขึ้นเร็วกว่าวันก่อนเป็นเวลา 4 นาทีทุกวัน ซึ่งหมายความว่าใน 1 วันดวงอาทิตย์จะมีการเลื่อนตำแหน่งไป 1 องศาหรือรอบละ 1 ปีนั่นเอง

ทางเดินปรากฏของดวงอาทิตย์ผ่านกลุ่มดาวจักรราศี เรียกว่า “สุริยวิถี (Ecliptic)” ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนเส้นสุริยวิถี ณ วันที่ 21 มีนาคม เรียกว่าจุด “วสันตวิษุวัต (Vernal Equinox)” ส่วนตำแหน่ง ณ วันที่ 23 กันยายน เรียกว่าจุด “ศารทวิษุวัต (Autumnal Equinox)” เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ ณ ตำแหน่งทั้งสองดังกล่าวนี้ ดวงอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตกพอดี และช่วงเวลากลางวันจะเท่ากับกลางคืน เส้นทางขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์ในวันวิษุวัต เรียกว่า “เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า (Celestial Eguator)”

ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนเส้นสุริยวิถี ณ วันที่ 21 มิถุนายน เรียกว่าจุด “คริษมายัน (Summer Solstice)” ตำแหน่งดังกล่าว ดวงอาทิตย์จะขึ้นและตกค่อนไปทางเหนือมากที่สุด ในซีกโลกเหนือ ช่วงเวลากลางวันจะยาวกว่ากลางคืนและจะเป็นช่วงฤดูร้อน (Summer) ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนเส้นสุริยวิถี ณ วันที่ 22 ธันวาคมเรียกว่า จุด “เหมายัน (Winter Solstice)” ตำแหน่งดังกล่าว ดวงอาทิตย์จะขึ้นและตกค่อนไปทางใต้มากที่สุด ในซีกโลกเหนือ ช่วงเวลากลางคืนจะยาวกว่ากลางวันและจะเป็นช่วงฤดูหนาว (Winter)

ฤดูกาลเกิดขึ้นเนื่องจากแกนของโลกเอียงทำมุม 23.5 องศากับเส้นตั้งฉากของระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ณ วันที่ 21 มิถุนายน ซีกโลกเหนือจึงเป็นฤดูร้อนและซีกโลกใต้จึงเป็นฤดูหนาว ในทางกลับกัน ณ วันที่ 22 ธันวาคม ซีกโลกใต้กลับเป็นฤดูร้อน ในขณะที่ซีกโลกเหนือ เป็นฤดูหนาวดังแสดงในภาพที่ 3 การเกิดฤดูกาลเป็นผลเนื่องมาจากแต่ละส่วนบนพื้นโลกรับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากันในรอบปี

กลุ่มดาวและฤดูกาล

มนุษย์ในยุคโบราณสามารถสังเกตตำแหน่งการขึ้น – ตกของดวงอาทิตย์และการปรากฏของกลุ่มดาว สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาล ทำให้มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้เป็นปกติสุข โดยการสังเกตดวงอาทิตย์และกลุ่มดาวที่ปรากฏบนท้องฟ้าหลังดวงอาทิตย์ตก มนุษย์สามารถรู้ว่า เมื่อใดควรเริ่มเพาะปลูก เมื่อใดควรเริ่มเก็บเกี่ยว เมื่อใดควรสะสมอาหารแห้งเตรียมไว้เพื่อบริโภคในฤดูหนาว มนุษย์เริ่มรู้จักใช้วัตถุท้องฟ้าเป็นสิ่งกำหนดเวลาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมนุษย์เริ่มเปลี่ยนสภาพการดำรงชีวิตแบบป่าเถื่อนมาอยู่ในระดับที่เจริญขึ้น ซึ่งการดำรงชีวิตเน้นทางด้านกสิกรรมหรือเกษตรกรรม มนุษย์ยิ่งต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งต่อความเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นจังหวะของธรรมชาติเหล่านั้นมากขึ้น

เราอาจทำการสังเกตการณ์ หรือทำการทดลอง เพื่อศึกษาการขึ้น – ตกและตำแหน่งของดาวอาทิตย์และการปรากฏของกลุ่มดาว ณ วันใด ๆ ในรอบปีได้ เมื่อโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ คนบนโลกจะเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ปรากฏผ่านกลุ่มดาวฤกษ์ในจักรราศี ทั้ง 12 กลุ่มดังได้กล่าวมาแล้ว ซึ่งโดยเฉลี่ยดวงอาทิตย์จะใช้เวลาประมาณ 1 เดือนปรากฏเคลื่อนที่ในกลุ่มดาวแต่ละราศ

ตำแหน่งปรากฏของดวงอาทิตย์ในกลุ่มดาวในจักรราศี จะสอดคล้องกับชื่อเดือนทั้ง 12 เดือนที่คนไทยได้กำหนดขึ้นตั้งแต่รัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พระปิยะมหาราช เช่นดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่ในกลุ่มดาวราศีตุลในช่วงราวเดือนตุลาคม และในช่วงเดือนดังกล่าวนี้ กลุ่มดาวจักรราศีที่ปรากฏบนท้องฟ้าหลังดวงอาทิตย์ตกลับขอบฟ้าในตอนหัวค่ำ ก็จะเป็นกลุ่มดาว แมงป่อง คนยิงธนู แพะทะเล คนแบกหม้อน้ำ ปลา และ แกะ ตามลำดับจากทิศตะวันตกต่อเนื่องไปทางทิศตะวันออก ดังนั้นตำแหน่งการขึ้น – ตกของดวงอาทิตย์ในรอบปี ฤดูกาลและกลุ่มดาวที่ปรากฏบนท้องฟ้าจึงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

แบบทดสอบย่อย

คำชี้แจง

ให้นักเรียนเลือกคำตอบ ก. ข. ค. หรือ ง. ที่ถูกที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1. กลุ่มดาวจักรราศี แต่ละกลุ่มมีความยาวของเส้นทางที่ดวงอาทิตย์ผ่านบนท้องฟ้าประมาณ กี่องศา

   ก. 10 องศา

   ข. 20 องศา

   ค. 30 องศา

   ง. 40 องศา

2. เพระเหตุใดเราจึงเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ผ่านกลุ่มดาวจักรราศี

   ก. ดวงอาทิตย์โคจรรอบโลก

   ข. โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

   ค. โลกหมุนรอบตัวเอง

   ง. กลุ่มดาวจักรราศีโคจรผ่านดวงอาทิตย์

3. กลุ่มดาวจักรราศีที่มีแนวขึ้นและตกค่อนไปทางทิศใต้มากที่สุดคือกลุ่มดาวใด

   ก. กลุ่มดาวคนยิงธนู

   ข. กลุ่มดาวปลา

   ค. กลุ่มดาวผู้หญิงสาว

   ง. กลุ่มดาวคนคู่

4. กลุ่มดาวจักรราศีที่มีแนวขึ้นและตกค่อนไปทางทิศเหนือมากที่สุดคือกลุ่มดาวใด

   ก. กลุ่มดาวคนยิงธนู

   ข. กลุ่มดาวปลา

   ค. กลุ่มดาวผู้หญิงสาว

   ง. กลุ่มดาวคนคู่

5. กลุ่มดาวจักรราศีที่ปรากฏขึ้นและตก ณ ทิศตะวันออกและทิศตะวันตกคือกลุ่มใด

   ก. กลุ่มดาวปลาและกลุ่มดาวผู้หญิงสาว

   ข. กลุ่มดาวคนคู่และกลุ่มดาวคนยิงธนู

   ค. กลุ่มดาวปูและกลุ่มดาวมกร

   ง. กลุ่มดาวสิงโตและกลุ่มดาวคนแบกหม้อน้ำ

เฉลยแบบทดสอบ

1. ค.      2. ข.      3. ก.      4. ง.      5. ก.