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运用整体性思想指导高中地理课堂教学

2012-03-22广东省广州市番禺区洛溪新城中学511431陈家富

地理教学 2012年22期
关键词:热力环流气压

广东省广州市番禺区洛溪新城中学 (511431) 陈家富

运用整体性思想指导高中地理课堂教学

广东省广州市番禺区洛溪新城中学 (511431) 陈家富

在高中地理必修一的教学中,地球运动、天气气候等地理概念和规律是对地理现象和信息的一种高度概括,其建立过程,是一种对地理现象中所蕴涵的本质特征的感悟。学生要想掌握相关概念和规律,就需要从全面的整体的角度“调动和运用各种知识”去剖析表面现象,解读有用信息,理解知识本质。下面以人教版普通高中课程标准实验教材地理必修一第二章《地球上的大气》中的“热力环流”教学为例,说明在建构主义思想指导下,如何运用整体性思想进行相关教学设计和教学实施。

一、前引后联——从整体性思想角度认识热力环流的形成过程与所涉及的相关知识内容的联系。

热力环流:由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。

其形成的根本原因是:太阳辐射的纬度分布不均,造成高低纬度间的温度差异,从而引起大气运动。

其形成过程为:受热地区大气膨胀上升,近地面形成低气压,而高空形成高气压;受冷地区相反,从而在近地面和高空的水平面上形成了气压差,促使大气的水平运动,形成高低空的热力环流。如图1所示:

图1 热力环流示意图

从热力环流的概念和形成过程可以看到其涉及的相关内容有:

1. 初中物理所涉及的大气压强、大气密度及热胀冷缩性质。这是热力环流教学的基础,要求老师能深刻理解并在课堂教学中引导学生回顾,打下热力环流形成的学习基础。

2. 地球运动中太阳辐射在地球表面各纬度的分布规律。太阳辐射的纬度分布不均导致地面各纬度冷热不均,导致近地面空气的受热不均,这是大气热胀冷缩的运动基础。而低纬热高纬冷又是后面大气环流中三圈环流气压带、风带形成的基础。

3. 热力环流形成过程。近地面空气的受热不均加上气体热胀冷缩,引起近地面空气受热上升或冷却下沉运动,从而引起高低空同一高度大气密度发生变化。近地面热的地方空气受热膨胀上升,于是上空相同高度处,热地方单位面积空气柱重量(即气压)大;冷处收缩下沉,相应高空气压低。近地面热处气流流失后,整个空气柱减轻,地面形成低压,冷处则形成高压。这样一来,在同一水平面上出现气压差。

同一水平面上高气压处空气密度大而低气压处空气密度小,空气具有流动性,会从高气压处流向低气压处,所以高空形成热→冷的气流,近地面形成冷→热的气流。

概括起来:地面冷热不均→大气垂直上升或下沉→同一水平面气压差异→大气水平流动。其形成过程到出现环流结果是一个整体,从整体性角度加以教学,学生不难理解和掌握。

4. 在热力环流教学中要明确指出:水平面上大气从高压流向低压就是我们平常所说的风。这样既为风向判断打下基础,也为大气环流中气压带、风带的形成埋下伏笔。

5. 结合等压面(将气压相等的点连成的面)的变化,如下图所示:高压向高处拱,低压向低处凹。这样的形象示意有助于后面教学中出现的高压脊、低压槽的理解。

图2 高压(脊)和低压(槽)剖面示意图

二、妙解案例——从整体性教学思想出发把握好热力环流在生活中的案例体现。

热力环流在现实生活中存在较为广泛,例如山谷风、海陆风、城市风等都是热力环流的具体体现。

1. 热力环流与城市规划。虽然课本中也点到了城市与郊区之间可能形成热力环流,但很多老师往往选择“忽略”或一笔带过。其实在教学中要加以举例分析,一方面帮助学生加深热力环流知识的理解应用,另一方面这一内容和人教版高中地理必修二中城市功能区及城市规划等相关内容关系密切。城市内部由于人类活动排放大量余热,与郊区相比呈现“热岛效应”。城市与郊区之间会形成热力环流,为保护城市大气环境,在城市规划时,要研究城市风的下沉距离。一方面将大气污染严重的工业布局在城市风下沉距离之外,以避免工厂排放的污染物流向城区加重城区大气污染;另一方面,应将工业卫星城建在城市风环流之外,以避免相互污染,从而达到合理规划城市发展的目的。

2. 海陆风与季风环流。关于海陆风:由于海洋比热容比陆地大,所以白天陆地升温快,气温高,海洋气温低,海陆间形成热力环流,吹海风,夜晚相反,吹陆风。在此基础上若加以引申,若将昼夜对比冬夏季,那么冬夏季海陆之间的气温、气压和风又会怎样变化?这样很容易让学生理解和掌握后面将要学习的重点内容:北半球(亚欧大陆)冬夏季气压中心的形成和季风气候的形成。

3. 利用山谷风解释“巴山夜雨”,解读诸如《三国演义》中“火烧上方谷”等故事中的降水的形成。这样的教学既能吸引学生,更能加深学生对上升气流易成云致雨的理解。

三、乘胜追击——从整体性思想角度拓展对热力环流的深层次理解运用。

1. 抽取热力环流中高低气压形成的实质:地面气流垂直上升的地方形成低气压,气流下沉的地方形成高气压。这既方便学生简洁掌握高低气压形成的本质,更有助于后面气压带、风带中动力型气压带形成的理解和教学:副热带高气压带是因为高空西风导致空气堆积下沉形成,而副极地低气压带是因为冷、暖气流相遇抬升而成。否则学生对为什么较热的副热带形成高气压带而较冷的副极地形成低气压带总会迷惑不解,越想越糊涂。

2. 热力环流与天气状况。《地球上的大气》一章的知识最终落脚点是天气和气候,热力环流的学习是为天气和气候学习做知识和理解的铺垫,所以在热力环流教学过程中最好引伸到对天气的影响。结合饱和空气最大能容纳的水汽含量示意图(如图3所示),可以发现随着气温的降低,空气中能容纳的水汽逐渐减少。而气温是随海拔高度升高而逐渐降低的。所以在热力环流中,低压处随海拔升高,上升气流中的水汽可能成云致雨,而高压下沉气温则增温而不易成云致雨。

图3 空气最大可能容纳的水汽含量示意图

在此基础上将热力环流图转化成如图4所示的环流与天气示意图。

图4 热力环流与天气状况示意图

若能在热力环流教学中拓展到与天气的关系,那么在后面天气系统及其对天气的影响教学中,特别是气旋、反气旋与天气教学中就能很好地利用相关内容,得出气旋因中心气流上升常形成降水天气而反气旋因气流下沉常形成晴朗天气。从而使教学前引后联,加深理解,相得益彰。

3. 热力环流与降水的关系。热力环流中因上升气流而形成降水的原理对于理解地形雨和锋面雨都大有帮助。如下所示:地形雨(图5)因气流受地形抬升而降温成云致雨,锋面雨(图6)则因暖气团沿锋面上升而成云致雨。这样的拓展对后面的教学乃至高考复习都大有帮助。

图5 地形雨示意图

图6 锋面雨示意图

此外,热力环流与水循环、洋流(厄尔尼诺)现象等的相互关系也可以作为拓展对象进行分析。

整体性思想在教学设计和教学过程中运用符合地理教学思想,因为地理环境本身就具有整体性特征。地理学的研究对象是自然环境以及人类活动与自然环境的关系。自然环境包括相互联系、相互影响、相互制约的地形、气候、水文、植被、土壤等要素(主要在必修一中教学),人类活动包括农业生产、工业生产、居住、旅游、地域联系等很多方面(主要在必修二中教学——整体性思想教学设计和教学的核心是区位理论),人类活动与自然环境的关系本身就是一个相互联系、相互渗透、相互影响、相互制约的整体演变过程。所以在分析一个自然要素时,要从多个方面分析其它自然要素,以及人类活动对它的影响。在分析一项人类活动时,要考虑多种自然要素的制约以及其它人类活动的影响,还要考虑这项人类活动对环境的有利和不利的影响。这就是整体性思想在教学设计和教学过程中要求的。而在这种思想指导下的教学活动,可以让学生在学习过程中产生并形成许多新知识、新概念和新方法,而这些正是我们地理教学要达到的目标。

当然,在整体性教学思想指引下,也需要我们老师根据教学内容要求适当调整教学顺序,选用最有利于教学设计的教学手段和教学材料,进行有利用学生学习和掌握知识的练习和训练。比如选用有利于学生形象思维的地图、地理模型、多媒体课件;设计由浅入深的系列探究问题,引用生活当中对新事物、新现象和新问题能迅速理解并作出判断的直觉思维案例等。爱因斯坦在回忆他的学生生活时曾这样感慨道:“现代的教学方法,竟然还没有把研究问题的神圣好奇心完全扼杀掉,真可以说是一个奇迹;因为这株脆弱的幼苗除了需要鼓励以外,还需要自由,要是没有自由,它不可避免地会夭折。”所以,在整体性教学思想指导下,我们还需要注意更多地激发学生思想碰撞的火花,让学生完成学习方法、思维方式方面的转变与成长。

当学生在学习过程中形成了整体性思想,将相关知识内容前引后联就会提升他们学习兴趣,促进学习效率的提高,这样到最后形成自觉的思维习惯,从而保证用最少的时间学到最多的知识,这样也可以最大程度解决必修一乃至整个高中地理教学课时紧,教学难度大的教学矛盾。

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