Thiết kế và lựa chọn các lưới chiếu thích hợp cho các bản đồ trong sách giáo khoa Địa lý Lớp 6 trung học cơ sở

Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 348 THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÁC LƯỚI CHIẾU THÍCH HỢP CHO CÁC BẢN ðỒ TRONG SÁCH GIÁO KHOA ðỊA LÝ LỚP 6 TRUNG HỌC CƠ SỞ LÊ HUỲNH Khoa ðịa lý, Trường ðHSP Hà Nội I. ðẶT VẤN ðỀ Sách giáo khoa ðịa lý là tài liệu quan trọng mang tính “pháp lệnh” ñối với việc dạy và học tập môn ðịa lý ở nhà trường phổ thông. Nội dung và chất lượng cuả sách giáo khoa là yếu tố cơ bản góp phần nâng cao chất lượng và ñổi mới phương pháp giảng dạy. Trong nội dung sách giáo khoa ðịa lý (SGKðL), hệ thống kênh hình mà chủ yếu là các bản ñồ, lược ñồ giữ một vai trò rất quan trọng. Tuy nhiên, hiện nay do yêu cầu ñổi mới chương trình, ñổi mới phương pháp giảng dạy, ñặc biệt ñổi mớí và nâng cao chất lượng hệ thống sách giáo khoa, rất nhiều vấn ñề cần phải ñược ñặt ra như: Tỷ lệ tương quan giữa kênh chữ và kênh hình, ñặc biệt về yêu cầu cơ sở toán học, tính chính xác khoa học của hệ thống bản ñồ trong sách giáo khoa ðịa lý, với mục ñích làm cho chất lượng sách giáo khoa ðịa lý phổ thông ngày càng tốt hơn. Hệ thống sách giáo khoa ðịa lý phổ thông hiện nay ñã có nhiều tiến bộ về mặt chất lượng và hình thức (ñược in màu). Tuy vậy, vẫn còn nhiều hạn chế cần ñược khắc phục. Trong ñó, mặt hạn chế nhất cuả sách giáo khoa ðịa lý phổ thông là hệ thống kênh hình. Các bản ñồ, lược ñồ hầu như không ñược biên tập một cách khoa học theo nguyên tắc bản ñồ, ñặc bịêt về yêu cầu của cơ sở toán học như lưới chiếu và tỷ lệ bản ñồ. ðiều ñó làm hạn chế không nhỏ tới tính khoa học, tính sư phạm cuả các bản ñồ trong sách giáo khoa ðịa lý. Vì thế cần phải có quan niệm ñúng ñắn, khoa học về các bản ñồ trong sách giáo khoa ðịa lý, muốn thế phải xây dựng ñược một hệ thống lướí chiếu bản ñồ thích hợp, chuẩn ñể làm bản ñồ nền cho các bản ñồ ñịa lý trong hệ thống sách giáo khoa phổ thông. II. HỆ THỐNG KIẾN THỨC BẢN ðỒ VÀ HIỆN TRẠNG CÁC BẢN ðỒ, LƯỢC ðỒ TRONG SÁCH GIÁO KHOA ðỊA LÝ LỚP 6 PHỔ THÔNG CƠ SỞ Chương trình kiến thức bản ñồ ñược trình bày trong sách giáo khoa ñịa lý lớp 6 bao gồm: - Hình dạng, kích thước của Trái ðất và hệ thống kinh, vĩ tuyến. - Bản ñồ, cách vẽ bản ñồ - Tỷ lệ bản ñồ - Phương hướng trên bản ñồ, kinh ñộ, vĩ ñộ và toạ ñộ ñịa lý. - Kí hiệu bản ñồ, cách biểu hiện ñịa hình trên bản ñồ. Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 349 - Thực hành sử dụng ñịa bàn và thước ño ñể vẽ sơ ñồ lớp học. Ngoài kiến thức bản ñồ ñược trình bày theo 6 bài, ở những bài tiếp theo về: sự vận ñộng của Trái ðất và các hệ quả của nó, các thành phần tự nhiên của Trái ðất: khí hậu, thủy quyển, sinh quyển... ñều có phần kiến thức liên quan tới bản ñồ và các kỹ năng bản ñồ. Các hình vẽ, các lược ñồ và bản ñồ trong sách giáo khoa ðịa lý lớp 6 tuy ñã ñược trình bày nhiều màu, ñẹp và sinh ñộng, nhưng tính chính xác khoa học còn nhiều hạn chế. Có thể dẫn ra ñây một số ñiểm sau: - Hình 6 (trang 10) vẽ châu Nam cực thành Nam Băng dương, Bắc Băng Dương lại thành ñại lục... - Hình 7 (trang 10) Bản ñồ nửa cầu có hệ kinh tuyến 1800 thì lại chia thành 2000. - Hình 21(trang 22) vẽ châu Nam cực nằm trong vùng ôn ñới Nam bán cầu vì châu Nam cực lại vẽ gần sát chí tuyến Nam? - Hình 50 (trang 56) hình 58 (trang 67) ñai khí áp và ñới khí hậu Trái ðất thể hiện bằng ñai nằm ngang giữ diện tích. Thì hình 51(trang 59) thể hiện các loại gió chính lại dùng ñai cong của lưới giữ góc. ðiều ñó làm cho việc so sánh giữa các bản ñồ cùng hệ thống sẽ khó khăn. - Các bản ñồ thế giới ñược xây dựng bằng nhiều phép chiếu rất khác nhau, trong ñó có những phép chiếu khó mà học sinh lớp 6 không thể hiểu nổi. Mặt khác hầu như tất cả các bản ñồ (tên gọi trong sách giáo khoa) ñều không có tỷ lệ, ñiều ñó mâu thuẫn ngay với bài học số 3 ñược trình bày trong sách. III. THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN HỆ LƯỚI CHIẾU BẢN ðỒ TRONG SÁCH GIÁO KHOA ðỊA LÝ LỚP 6 Ở lớp 6, học sinh với khái niệm Trái ðất hình cầu, tự quay quanh trục nghiêng và chuyển ñộng xung quanh mặt trời, các ñới khí hậu, các ñới cảnh quan... ðối với học sinh, khi bước vào học môn ðịa lý, lần ñầu tiên tiếp xúc với bản ñồ nên việc thiết kế và bố cục hệ thống bản ñồ cho lớp 6 thích hợp nhất là nêu ñược hình dáng thể cầu của Trái ðất. Do ñó việc chọn lưới chiếu cho bản ñồ cần nghĩ ñến khi học sinh ñọc bản ñồ trên giấy phẳng mà vẫn nhận biết Trái ðất có dạng cầu lập thể, vì thế không nên dùng các phép chiếu xa lạ quá so với hình cầu. Việc thể hiện các ñường kinh tuyến ñể có thể xác ñịnh toạ ñộ ñịa lý và hướng Bắc Nam của bản ñồ mà còn có nhiệm vụ làm nổi lập thể mặt cong ñịa cầu và thể hiện rõ các ñới khí hậu là những yêu cầu cần thiết ñối với bản ñồ giáo khoa lớp 6. Nội dung bài giảng ñịa lý lớp 6 là Trái ðất. Nên phạm vi thể hiện bản ñồ là toàn cầu với diện tích 510 triệu km2. Do vậy, ñể phù hợp với tâm sinh lý học sinh lớp 6 bản ñồ thế giới tiện nhất là thể hiện ở dạng hai bán cầu. Bản ñồ bán cầu và hai bán cầu ñược ñóng khung ñường tròn cho khái niệm hình cầu Trái ðất. Bản ñồ lớp 6 rất quan tâm và nhấn mạnh thể hiện ñường xích ñạo (00), các chí tuyến (± 23027’) và Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 350 vòng cực (± 66033’) ñó là những ñường xác ñịnh các ñới ñịa lý quan trọng. Các ñới ñịa lý thể hiện thành các ñai thẳng song song càng dễ nhận biết. Với hệ ô kinh vĩ tuyến hình múi và hình ñai, học sinh khẳng ñịnh quả ñất hình cầu, có trục quy ước hướng Bắc Nam, từ ñó suy ra hướng ðông - Tây, qua ñó có cơ sở nhận thức dễ dàng các ñới của Trái ðất và kinh tuyến khởi ñầu, xác ñịnh vị trí trên bản ñồ bằng toạ ñộ ñịa lý. Vì thế thể hiện mô hình quả ñịa cầu có thể sử dụng một số lưới chiếu sau ñây. 1. Lưới chiếu hình phương vị vô cực a. Lưới chiếu hình phương vị vô cực ngang. ðể thể hiện quả ñịa cầu có hình dạng ñơn giản, chính xác, giáo viên vẽ hình tròn lên bảng bằng compa. Kẻ nối cực Bắc và cực Nam của trục Trái ðất bằng nét ñứt thẳng ñứng qua tâm o. Rồi kẻ ñường xích ñạo thẳng nằm ngang qua tâm o, chia hình tròn thành 2 nửa cầu Bắc và Nam bằng nhau. ðây là hình ảnh Trái ðất ñược thể hiện trên một hình tròn ñơn giản dễ vẽ. ðây cũng chính là hình ảnh Trái ðất vẽ với khoảng cách nhìn từ xa vô tận và tầm nhìn ñặt ngang với mặt phẳng xích ñạo,tức là góc nhìn α = 00. Phép chiếu này ñược gọi là phép chiếu hình phương vị vô cực ngang. Nếu muốn vẽ ñầy ñủ hệ thống kinh,vĩ tuyến của nó thì theo công thức sau: x = R.Sinϕ y = R. Sinλ. Cosϕ (1) Trong ñó R là bán kính Trái ðất, ϕ và χ là vĩ ñộ và kinh ñộ. ðặc ñiểm cuả lưới chiếu này kinh tuyến là những ñường cong ñối xứng nối từ cực Bắc xuống cực Nam và càng xít dần về phía biên ðông và biên Tây hình cầu. Vĩ tuyến là những ñường thẳng song song với xích ñạo và xít dần về phía cực Bắc và cực Nam. Xích ñạo Cực Bắc Cực Nam O Hình 1. Trục Trái ðất thẳng ñứng vuông góc với mặt phẳng xích ñạo. B N Mặt phằng chiếu hình tiếp xúc xích ñạo Hình 2. Lưới kinh, vĩ tuyến ñịa cầu vẽ theo tầm nhìn ñặt ngang với mặt phẳng xích ñạo và ở xa vô tận. Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 351 Ưu ñiểm của lưới chiếu này thể hiện ñúng như thật hình ảnh Trái ðất nhìn từ khoảng cách xa thẳm trong vũ trụ. Nhược ñiểm càng ra ñến biên quả cầu, các yếu tố trên bản ñồ không thể hiện ñược. Từ hình vẽ ñó,vẽ thêm giá ñỡ và ñặt quả ñịa cầu nghiêng một góc 23027’ ta có quả ñịa cầu ñể bàn. Góc 23027’ là ñộ nghiêng cuả ñịa trục Trái ðất (hay 66033’ so với mặt phẳng quỹ ñạo) khi chuyển ñộng quanh Mặt Trời. Hình 3. Quả ñịa cầu ñể bàn Nhờ có các vĩ tuyến ñều là những ñường thẳng song song với xích ñạo nên hình chiếu này tiện dùng ñể minh hoạ các hiện tượng ñịa lý do vĩ ñộ quyết ñịnh như: - Mô hình các ñới khí hậu trên Trái ðất - Sự thay ñổi nhiệt ñộ theo vĩ ñộ. - Minh hoạ ñộ dài ngày ñêm trên Trái ðất. Hình 4. Các ñới khí hậu trên Trái ðất Hình 5. Nhiệt ñộ thay ñổi theo vĩ ñộ trên Trái ðất b. Lưới chiếu hình phương vị vô cực nghiêng Các hình vẽ 1,4,5 bỏ ñi các ñường kinh tuyến cong, thể hiện ñược các ñai vĩ ñộ rõ ràng, nhưng Trái ðất ñược mô tả phẳng như cái ñĩa. Có thêm các ñường kinh tuyến cong ñối xứng như hình 2,3 mặt cong Trái ðất ñược làm nổi lên một phần. ðể vẽ quả cầu lập thể, hình chiếu phương vị vô cực cần quan sát Trái ðất với tầm nhìn một góc 00<α < 900 so với mặt phẳng xích ñạo. Ta có: Với góc nhìn Trái ðất so với mặt phẳng xích ñạo α = 80, hình ảnh cuả lưới chiếu hình phương vị vô cực nghiêng có hệ kinh vĩ tuyến ñều cong nên ñạt lập thể hơn hình 1. Xem hình 6, có thể dùng ñể minh hoạ kích thước Trái ðất (hình 7) hay hình thái chuyển ñộng cuả Trái ðất (hình 8) ñạt hiệu quả hơn nhiều. ðặc ñiểm với góc nhìn α = 80, ñiểm cực Bắc và cực Nam vẫn nằm sát biên ñịa cầu. ðiểm cực Bắc nằm về phía mặt trước ñịa cầu cách biên cầu 1%, bán kính R. x = R (Sinϕ. Cos α - Cosϕ.Cosλ.Sin α) y = R (Cosϕ. Sin λ) (2) Hàn ñới Hàn ñới Nhiệt ñới Ôn ñới Ôn ñới 66033' 23027' 00 23027' 66033' Vòng cực Chí tuyến bắc Xích ñạo 80C 180C 250C 600 23027' 00 23027 Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 352 210 ðiểm cực Nam nằm về phía mặt khuất ñịa cầu cũng cách biên cầu 1% Bán kính R nên việc vẽ trục Trái ðất xuyên qua cực Bắc và cực Nam trùng sát biên cầu là chấp nhận ñược và hợp lý vừa ñủ ñể vẽ ra mặt phẳng xích ñạo. Hình 6. Quả ðịa cầu với góc nhìn α= 80 so với mặt phẳng xích ñạo Hình 7. Kích thước Trái ðất Hình 8. Hướng tự quay của Trái ðất( Trái ðất ñược quan sát với góc nhìn α = 80 so với mặt phẳng xích ñạo) ðể nhìn thấy chỏm cầu Trái ðất, góc α phải lớn hơn 80. Với α = 210 tầm nhìn Trái ðất thẳng góc với thủ ñô Hà Nội. ðất nước Việt Nam ñược ñặt vào giữa quả ñịa cầu. Mô hình này vừa ñủ ñể vẽ ñược rõ chỏm cầu từ vĩ tuyến 800 trở lên ñến cực Bắc nên tiện minh hoạ hệ thống kịnh vĩ tuyến trên Trái ðất và mô hình hiện tượng lệch hướng do vận ñộng tự quay của Trái ðất cả ở Bắc và Nam bán cầu. Quả ñịa cầu này còn có thể minh hoạ rõ ràng sự vận ñộng của Trái ðất trên quỹ ñạo quay quanh mặt trời ñúng như nhìn từ ngoài không gian vũ trụ vẽ theo lưới chiếu hình phương vị vô cực nghiêng với góc nhìn α = 210. Hình 9 . Quả ðịa cầu với góc nhìn α= 210 so với mặt phẳng xích ñạo 2. ðai hình tròn giữ diện tích ñới cầu Lưới chiếu hình ống giả giữ diện tích thể cầu. Muốn minh hoạ rõ ràng nội dung bản ñồ ở biên cầu vùng cực Bắc và cực Nam và ñể có thể so sánh diện tích giữa các ñai vĩ ñộ thì phải nới rộng khoảng cách song song của lưới chiếu hình phương vị vô cực ngang sang ñiều kiện giữ diện tích. Hình 10. Diện tích ñai hình tròn Hình 11. Diện tích ñới cầu 6370km Xích ñạo 40076km Cực Bắc Cực Nam Mặt phẳng xích ñạo Cực Bắc Cực Nam 80 00 ϕt 00 ϕc Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 353 Tức là làm cho: diện tích ñai hình tròn 4 R2(sin ϕtcosϕt + Πϕt/ 180 0) ứng với diện tích ñới cầu; 2ΠR2sinϕc. Từ ñó ta có tọa ñộ x cuả ñai trên hình tròn ứng với vĩ tuyến ϕc trên hình cầu là: X = 2 R sinϕt Với 2/Π (sinϕtcosϕt + Πϕ/180 0) ðể vẽ các múi kinh tuyến ta có: Y = 2R sin( λ/2) cosϕt (3) Mô hình Trái ðất vẽ theo công thức lưới chiếu hình ống giả diện tích thể cầu này (3) ta có thể dùng ñể minh họa các hiện tượng ñịa lý sau; - Tỷ lệ diện tích ñai lục ñịa và ñại dương của Trái ðất phân bố theo vĩ ñộ - Các ñai khí áp trên Trái ðất - Các loại gió vùng cực, vùng vĩ ñộ trung bình và vùng xích ñạo. - Minh họa các ñới khí hậu. 3. Một số lưới chiếu minh hoạ cách biểu hiện bề mặt ðịa cầu. ðể minh họa cách dàn mặt cong ñịa cầu thành mặt phẳng bản ñồ, có thể dùng một số lưới chiếu sau; a. Lưới chiếu hình nón nhiều tầng giữ chiều dài kinh tuyến giữa. Lưới chiếu có ñặc ñiểm hình mũi cầu ðịa cầu ñược phân làm 12 múi, kinh tuyến giữa là ñường thẳng có tỷ lệ m = 1, vĩ tuyến là cung tròn có bán kính r = Rcotgϕ,có tỷ lệ n = 1 và giao với kinh tuyến giữa vuông góc. Kinh tuyến biên mỗi múi cầu là λ = ± 150, cong ñối xứng và chụm lại ở cực Bắc và cực Nam. Lưới chiếu có toạ ñộ x, y như sau: x = ΠRϕ/1800 + R cotgϕ  1- cos(λ sin ϕ) Y = R cotgϕ sin(λ sin ϕ) (4) b. Lưới chiếu hình ống giản ñơn ðặc ñiểm của mạng lưới kinh vĩ tuyến là ñường kẻ ô vuông. chiều cao của lưới chiếu là ΠR. Tất cả các kinh tuyến có tỷ lệ m = 1. Chiều ngang cuả lưới chiếu là 2Π R. Tất cả các vĩ tuyến ñều dài bằng xích ñạo. lưới chiếu có toạ ñộ X, Y như sau: x = ΠR ϕ/1800 y = ΠRλ/1800 Lưới chiếu này tiện dùng ñể làm bản ñồ khu vực giờ quốc tế cho ñịa lý lớp 6. lưới chiếu này còn có thể dùng làm bài tập cho học sinh tập vẽ bản ñồ thế giới 5 châu 9 không bao gồm vùng cực) c. Lưới chiếu hình ống giả giữ diện tích Sanson. ðặc ñiểm cuả lưới chiếu này là; kinh tuyến giữa là ñường thẳng ΠR, các kinh tuyến bên là ñường cong hình sin ñối xứng chụm lại tại ñiểm cực. (5) Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển 354 Vĩ tuyến là những ñường thẳng song song, cách ñều nhau, giao vuông góc với kinh tuyến giữa và có ñộ dài 2ΠR cosϕ ngắn dần về phía cực. Kinh tuyến và các vĩ tuyến có tỷ lệ m = n = 1. lưới chiếu có tọa ñộ x, y như sau: x = ΠRϕ/1800 y = ΠR cosϕ.λ/1800 (6) d. Lưới chiếu hình ống giả giữ diện tích bán cầu. Thực chất lưới chiếu này là từ lưới chiếu hình ống giả giữ diện tích thể cầu mà ra, có cùng dạng công thức (4) Lưới chiếu có ñặc ñiểm: các vỹ tuyến là những ñường thẳng song song với ñường xích ñạo, hình thành các ñai vĩ ñộ. Các kinh tuyến là những ñường cong chia ñều các vĩ tuyến ñối xứng qua kinh tuyến giữa của mỗi bán cầu. Lưới chiếu này có nhiều ưu ñiểm ñáp ứng ñược những yêu cầu kỹ thuật bản ñồ lớp 6. Nên nó rất phù hợp ñể thiết kế bản ñồ ðịa lý thế giới ðông, Tây bán cầu ñặc trưng cho lớp 6. Mặt khác bản ñồ thế giới ðông, Tây bán cầu vẽ theo lưới chiếu này rất tiện ñể thiết kế một xêri các trang bản ñồ trong tập atlas ñịa lý lớp 6 ñể minh họa có hệ thống các hiện tượng ñịa lý của thạch quyển, thủy quyển, khí quyển và sinh quyển Trái ðất, ñể học sinh dễ dàng so sánh, ñối chiếu, thay thế cho các nội dung ðịa lý ñược thể hiện trên vài lưới chiếu khác nhau như trong sách giáo khoa ðịa lý lớp 6 vẫn thường làm. Việc lựa chọn và thiết kế hệ thống lưới chiếu này giúp cho các cuốn sách giáo khoa ðịa lý có ñược những mô hình chuẩn, số liệu chuẩn, các nền bản ñồ chuẩn. Từ ñó giúp người biên tập có cơ sở biên vẽ, trang trí, trình bày và bố cục các bản ñồ trong sách theo ñúng ý nghĩa giáo khoa. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tập lưới chiếu bản ñồ Việt Nam và bản ñồ ðông Dương. Cục ño ñạc Bản ñồ, 1977. [2]. Nguyễn Thế Hiệp. Phép chiếu thể hiện Việt Nam ở trung tâm bản ñồ thế giới phép chiếu Phương vị ngang cải tiến. Cục ño ñạc Bản ñồ, năm 1972. [3]. Triệu Hiến. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kết hợp ñể tìm phép chiếu bản ñồ. ðề tài cấp Bộ, mã số B94-18-6E-43. B N Hình 12. Bản ñồ thế giới hai bán cầu Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý 355 [4]. Lê Huỳnh. Một số ý kiến về các bản ñồ - lược ñồ trong các sách giáo khoaðịa lý phổ thông. Hội nghị khoa học khoa ðịa lý, năm 2001. [5]. Lê Huỳnh. Xây dựng atlas giáo khoa ñịa lý Việt Nam phục vụ giảng dạy và học tập ở trường phổ thông. ðề tài cấp Bộ, mã số B2002-75-30. SUMMARY DESIGNING AND CHOOSING APPROPRIATE MAP PROJECTS FOR THE TEXTBOOK OF GEOGRAPHY GRADE 6 JUNIOR HIGH SCHOOL LE HUYNH It is important to choose and design the appropriate map projection system in the textbook of geography. This provides maps with the accurate mathematical base ensure scientology and improves the quality of textbook of geography.