“地球运动的地理意义”内容详析

许婉英

一、知识构建

地球运动及其地理意义是必修Ⅰ模块的重要基础理论，对学生认识自然环境及自然环境对人类活动的影响都有着重要意义。从义务教育阶段的地理课程标准看，学生已了解到地球有两种基本运动形式（自转和公转）及产生的一些地理现象（如昼夜更替和地方时、正午太阳高度和昼夜长短变化），但从学习能力要求看仅限于会用简单方法演示两种运动形式，会用一些地理事实说明地球存在的两种运动形式及产生的地理现象。同时，个别省区义务教育阶段选用的是历史与社会和科学课程标准，这方面的学习就更为薄弱。

伴随学生理性思维能力的提升，普通高中地理课程标准提出了“分析地球运动的地理意义”学习要求。从这条标准的行为动词看，强调“分析”能力；结合知识内容要求看，该标准包含着四层递进的含义：一是知道地球的两种基本运动形式、特点及相互关系；二是理解地球运动的规律及产生的地理现象；三是分析这些规律及地理现象产生的原因；四是分析这些地理现象对地理环境的形成和变化以及人类活动的重要意义。

对照各版本教材，对课标的诠释基本趋同。从教材的编写思路看，中图版与人教版相似，鲁教版与湘教版相似。从学习方法、知识呈现过程、具体知识及呈现方式看，各版本教材还是存在一定的差异。基于课标并综合各版本教材建构如下知识结构体系（如图1）。

二、目标导航

知识与技能：知道地球有两种基本运动形式——自转和公转；认识地球自转和公转的一般特点——方向、周期、速度、公转轨道；了解不同参照系下地球的真运动和视运动；认识地球两种基本运动之间的关系（同时运动、相互叠加）及黄赤交角的存在和意义；理解地球自转和公转产生的地理意义（昼夜交替、地方时的产生、水平运动物体产生偏向、地球形状的变化；昼夜长短和正午太阳高度角的变化、四季更替和五带划分）并分析原因；分析地球自转和公转产生的地理现象对地理环境的形成和变化及人类活动的重要意义。初步了解地理实验（模拟和演示实验）、地理观察和观测的学习方法；掌握阅读、绘制、运用和分析地理示意图的一般方法和技能。

过程与方法：通过模拟实验及观察、实物或多媒体动画演示及观察、阅读图像、对比和综合分析、绘制示意图等方式学习，在此过程中了解地理模拟实验和实物演示的一般观察方法，掌握阅读、分析和绘制示意图的一般技能。通过对地理现象观测，实际案例、图片和文字材料的探究，分析自转和公转产生的地理意义并分析对地理环境的形成和变化以及人类活动的重要意义，从而提高观察地理事物、获取地理信息、分析地理现象的能力。

情感、态度与价值观：通过模拟实验、实物或多媒体动画演示及地理现象观测，培养地理学习兴趣，形成探究现象和问题的意识、动手操作的习惯，初步养成求真、求实的科学态度；通过分析地球两大运动的关系及产生的地理意义，认识到事物是普遍联系、发展变化和有规律可循的，树立辩证唯物主义宇宙观和学习对生活有用地理的观念。

三、重难疑点

1.教学重点分析

依据课程标准，这部分教学的重点应是“分析地球运动的地理意义”。地球自转和公转的特点和规律是理解和分析地球运动地理意义的基础，分析地球运动的地理意义对地理环境的形成和变化以及人类活动的重要意义是运用层面的拓展（即对现实生活中地理现象的解析）。从技能层面看，学会阅读、绘制、分析、运用各类地球运动示意图是这部分教学的能力要求重点。

联系整个高中地理学习的内容标准，再结合不同版本教材的编写，在教学地球自转的地理意义时应重点放在昼夜更替、地方时的产生和水平运动物体产生偏向，对自转引起的地球形状变化只需了解，其地位仅限于使自转产生地理意义更为全面和激发学生地理学习兴趣。在教学地球公转的地理意义时应重点放在昼夜长短变化、正午太阳高度变化和四季更替中的天文四季。对于气候统计上的四季、传统意义上的四季以及五带划分这些内容的教学应定位在知识的拓展延伸、今后学习的基础辅垫以及激发学习兴趣上。

2.教学难点剖析

虽然高一学生的理性思维能力有所发展，但是空间想象和思维能力还相当薄弱。因此，让学生理解宇宙中的地球有两种同时进行、相互叠加的运动并理解运动带来的地理意义难度很大，而且学生还未接触数学中的球面知识，学习中又要联系运用一些物理知识，难度就更大。

难点一：地球运动的方向和周期。对于地球自转和公转的方向均呈自西向东学生较易理解，难在从不同视角观察地球的运动方向及两种运动之间的关系，具体体现在：一是理解从北极上空看呈逆时针方向、从南极上空看呈顺时针方向。二是理解不同视角下两种运动的叠加，即从北（南）极上空看自转和公转均呈逆（顺）时针方向，且地轴的空间指向几乎不变。对于地球自转和公转的周期难在理解不同参照系下地球的真运动和视运动。以恒星为参照系是地球的真运动，其自转周期是一个恒星日（23时56分4秒），公转周期是一个恒星年（365天6时9分）；以太阳为参照系是地球的视运动，其自转周期是一个太阳日（24小时，即通常所说的一日），其公转周期是一个回归年（365天5时48分46秒，即通常所说的一年）。

难点二：地球运动的速度。这部分内容的学习有三个难点：一是明确球体运动存在两种速度——角速度和线速度。二是理解地球自转时南北两极既无角速度也无线速度、任何地点的角速度相同、线速度随纬度变化（含变化规律及一般计算方法）。三是理解地球公转是绕日地质心运动，太阳位于公转轨道的焦点上；地球运行至近日点和远日点的时间；地球公转时其速度出现快慢现象及变化规律。

难点三：黄赤交角的存在和意义。这部分学习的难点是首先要理解为何存在黄赤交角，其次在明确黄赤交角大小的基础上理解其存在的意义——引起太阳直射点的回归运动，影响昼夜长短和正午太阳高度的变化等。

难点四：地球运动产生的地理意义。学习这部分内容难点多。一是辨清几个易混淆的地理概念。如昼夜更替与昼夜长短；地方时与时区、区时；太阳高度与正午太阳高度。二是理清几则相互关系。如太阳光线与晨昏线的关系；地方时与自转角速度的关系；黄赤交角与太阳直射点移动的关系；太阳直射点与昼夜长短、正午太阳高度的关系；昼夜长短、太阳高度与四季的关系。三是掌握几个重要的地理规律。如晨昏线的日和年移动规律；东西位置不同地点的地方时早晚规律；水平运动物体在南北半球的偏转规律；太阳直射点的移动规律；昼夜长短和正午太阳高度随纬度和季节的变化规律；天文、气候和传统四季的划分规律。四是掌握几个计算方法。如地方时和区时的计算方法；不同纬度正午太阳高度计算方法。五是各类地球运动示意图、太阳光照图的判读、绘制和分析。六是运用地球运动产生的地理意义解释自然现象，分析对自然环境和人类生活的影响。如日月星晨东升西落、北半球冬夏半年日数差异、河岸的冲刷、风的偏向、冬夏日室内接受日照的差异等。

3.教学疑点解析

这部分内容存在的主要困惑是教学程度的把握，如人教版和湘教版教材皆用一定篇幅以读图思考或活动形式编制了地方时和区时的计算和实际运用，而中图版和鲁教版均作简约化处理。回看课标，这部分内容应是教学重点，意在要求学生学会运用地方时，学会分析地方时对人类活动的影响。又如，湘教版教材在活动中编制了自转线速度的计算、用观察日影的方法测定所在地的经度、正午太阳高度的数学计算。回看课标，这些内容都不是教学的重点，只是为学生理解某个知识、提高某种能力提供了一种学习方法，是过程与方法目标。因此，应依据课标再结合高一和高三不同学段的考查要求选择和把握教学目标。

四、教学建议

1.方法参考

（1）采用模拟实验、模拟演示与绘制示意图相结合的方法，将动态运动转为静态图像理解。理解不同视角下的地球运动方向及两种运动之间的关系、黄赤交角的存在和意义等都需要很强的空间思维能力，而学生空间思维能力薄弱的主要原因在于无法感知空间运动，建立空间概念，难以把握运动的空间特征。通过教师的模拟实验和演示及学生亲身模拟演示能触发学生观察的视角和探索的兴趣，再引导学生将观察到的现象转绘成示意图，就是将学生的感性认识逐渐转为理性理解的过程。在教学地球自转运动的方向、地球自转和公转的相互关系、黄赤交角的存在及意义、太阳直射光线与晨昏线的关系、太阳直射点与昼夜长短和正午太阳高度的关系时，都可采用将教师的模拟实验与学生的模拟演示相结合，将学生的模拟演示与学生绘制示意图相结合的教学方法。

（2）运用数形结合和数理推理的方法，将抽象的知识和特点形象化、具体化。分析运用地方时和区时、正午太阳高度角大小变化带来的影响等知识时，需要掌握基本的数学计算方法，若将这些计算与图形相结合，会使难于理解的公式图形化，使抽象思维变形象思维，有助于学生把握计算的本质。如教学地方时和区时运用的计算公式为：某地的地方时=已知地点的地方时±（两地经度差×4分钟/度）；某地区时=已知地点的区时±两地区时差（所求地点在已知地点的东侧用“+”，西侧用“-”）。教学某地正午太阳高度角随季节大小变化时运用的公式为：某地的正午太阳高度H=90°-|φ±δ|，其中φ为当地纬度，δ为太阳直射点的纬度（当地夏半年用“-”，冬半年用“+”）。若运用数形方法，将计量问题转化为图形问题更容易理解。

（3）运用比较分析法，使易混淆的地理概念、地理图表、地理规律清晰化。在学习恒星日和太阳日、恒星年和回归年、昼夜更替与昼夜长短、地方时与区时、太阳高度与正午太阳高度时，让学生对这些地理概念进行比较分析；在学习晨昏线的移动规律、水平运动物体在南北半球的偏转规律、昼夜长短和正午太阳高度随纬度和季节的变化规律时，可运用几幅示意图让学生进行比较分析，分析它们的主要差异，总结其一般特点，从而准确理解地理概念、明晰地理示意图、把握地理规律。

（4）运用案例分析法，使学生在探究中学会运用知识。在分析地球运动产生的地理意义以及对自然环境和人类生活的影响时，可联系生活中的自然现象和实际案例，如日月星晨东升西落、北半球冬夏半年日数差异、河岸被冲刷、风的偏向、冬夏季节室内照射阳光的差异、住宅小区楼间距与采光、太阳能热水器支架的调节、中纬度地区四季分明等。通过情境创设、问题设置、生生探究和师生评价等环节，让学生在探究分析中学会运用知识。

2.图表使用

（1）地球自转周期示意图（图2）。该图主要用于理解不同参照系下地球自转的周期，运用该图有三个关键点：一是明确地球是运动物体，太阳和恒星是不同的参照系，恒星距地球遥远而位置相对稳定，太阳是距地球最近的恒星。二是该图为宇宙空间俯视图，地球自转与公转的方向均为逆时针。三是P为地面上某一点，P与地心（E）、太阳（S）或某一恒星（☆）两次三点共线的时间间隔为自转周期。在使用此图时，若用一张纸板制作的地球（纸板上标注P点及P与地心的连线）相结合一起演示地球运动，并列出相应比较表（表1），学生更易理解和掌握。

（2）太阳直射点的回归运动引起昼夜长短和正午太阳高度变化示意图（图3）。该图的运用有两个关键：一是引导学生对示意图进行比较分析并学会归纳总结。通过比较分析感知太阳直射点移动引起了晨昏线移动，从而导致昼弧夜弧长短变化（即昼夜长短变化）；通过分析归纳出太阳直射点的移动使正午太阳高度随纬度和季节变化的规律（如表2）。二是引导学生学会从不同的视角观察并绘制相对应的示意图，如南北极上空观察、局部截图观察的昼夜长短变化图。

3.活动指导

课标在活动建议中提出“运用教具、学具或计算机模拟演示地球的自转和公转，解释昼夜更替和四季形成的原因”的建议。此类活动适宜在课堂教学中进行，通过学生参与演示、进行观察，更便于探究自然现象的成因，具体教学方法见前面介绍。

课标还提出了“观察某种天文现象并查阅有关资料，说出自己观察的结果及体会”的活动建议。此类活动需要学生在课外完成，教师应结合课标内容指导学生开展几项观察类探究活动或研究性学习活动。其中，观察类探究活动如日月东升西落、北斗七星斗柄的四季朝向、物体影子的日变化、冬夏季室内照射阳光的差异等。开展此类活动相对比较容易，关键在于学生是否能坚持，并将观察到的现象进行记录和绘制成相应的示意图，然后结合所学知识对观察现象进行探究分析。适宜开展的研究性学习活动如测算小区住宅楼的采光条件；利用杆影测算当地的地理坐标和正午太阳高度角等。下面以利用杆影测算地理坐标和正午太阳高度角为例加以说明。

活动时间：阳光明媚的某天中午前后。测算当地经度可以任选一天，而测算当地的地理坐标和正午太阳高度角最好选择在二分二至日（考虑学期应选择秋分日和冬至日）。

活动准备：选择一块平坦开阔地，保证杆影不受阻挡；将一根木杆垂直立于地面并露出地面2米（木杆太短日影可能不清晰，杆长不限会给计算带来麻烦）；一条皮尺；一个指南针。

活动过程：①用指南针找到正北，在立杆的地面画出一条朝正北的线条（如图4）；②中午前后观察并记录杆影经过地面正北时的时间及杆影长短（若当地在北京东侧选择12点后，若当地在北京西侧选择12点前）；③利用地方时计算公式推算当地所在的经度，利用三角函数公式计算当日的正午太阳高度角；④另外选择某天或某节气，再次观测、记录杆影长短并算当地的正午太阳高度；⑤比较前后两次杆影长短变化及正午太阳高度的变化并分析两者之间的关系。

五、思考与练习

拓展思考1：利用恒星日和太阳日示意图思考，若地球自转或公转的方向发生变化，则自转周期会发生什么变化？

意图：使学生进一步理解学习难点，明确以某恒星为参照系的是地球真运动，以太阳为参照系的是地球视运动。当自转或公转中的某一方向变化（即不同向运动），则恒星日>太阳日；当自转与公转的方向都变化时（即同向运动），则恒星日<太阳日。

拓展思考2：黄赤交角变大或变小，太阳直射点的回归运动发生什么变化？昼夜长短、正午太阳高度会发生什么变化？五带划分会发生什么变化？

意图：使学生深入把握学习重点，明晰黄赤交角的变化是引起太阳直射点回归运动变化的直接原因，是引起昼夜长短和正午太阳高度变化的根本原因，是划分五带的主要依据。黄赤交角变大，太阳直射点移动的范围变大，昼夜长短和正午太阳高度角在一年中变化的幅度会变大，五带中热带和寒带的范围变大，温带范围变小。