“单圈环流”两种引入方式的比较研究

2013-07-05河北省秦皇岛市第一中学066006翟立群

地理教学 2013年14期

河北省秦皇岛市第一中学（066006）翟立群

一、引言

单圈环流是中学地理教学内容的一部分，是大气环流教学过程中必不可少的重要环节，是学习三圈环流形成、理解并把握全球气压带和风带分布特征的重要知识前提与基础，起到承上启下的作用。单圈环流指的是赤道地区大气受热上升，于高空流向北极上空，在北极冷却下沉，于极地近地表流向赤道地区所形成的大气环流，其过程如图1所示。

图1 单圈环流示意

在中学地理教学中，单圈环流的引入方式有两种。第一种叫做“三种假设”引入式，具体内容是假设地球不自转、地球不公转和地球表面平坦均匀等三个条件，之后在老师的引导下得出全球范围内的单圈环流，即如果满足地球不自转、地球不公转和地球表面平坦均匀等三个假设条件，那么赤道与极地之间就会形成单圈环流；第二种叫做“热力环流”引入式，就是热力环流原理直接应用到全球，经过学生的思考、推论得出极地与赤道间的单圈环流。

二、分析与讨论

中学教学中诸多公开课、优质课，甚者还有国家核心期刊上部分相关内容的教学设计论文，单圈环流的引入往往采用的是第一种方式—“三种假设”引入式，而第二种—“热力环流”引入式，无论是在课堂上还是在期刊论文上却很少见到。可以说，“三种假设”引入式已成为中学地理教学的经典模式，也得到广大教师工作者的认可与选择；“热力环流”引入式作为一种新的教学方法，其特征与“三种假设”引入式的区别，值得教学工作者去研究与探讨，对于丰富课堂教学方法有着重要的意义。其区别具体如下：

1. 形成条件的繁与简

教学中，单圈环流两种引入方式的预设条件在数量上有着明显的差别。“三种假设”引入式包括4个条件，分别是热力环流原理、假设地球不自转、假设地球不公转和假设地球表面平坦均匀；“热力环流”引入式只有一个条件—热力环流原理。一个人的思考往往会受条件的限制与约束，过多的条件会干扰学生的思考、使学生思前顾后，不益于学生的思考与结论的生成。

“三种假设”引入式的预设条件过于繁冗，学生利用热力环流原理解决全球范围大气运动时，往往会考虑其它三个假设条件对大气运动产生的影响，赤道与极地间的大气单圈环流形式很难在学生大脑中生成。换句话说，学生在思考时难以权衡四个条件的主次，思考切入点不明显。“热力环流”引入式条件充分，把热力环流原理直接应用到全球范围，学生很容易想到赤道与极地间的单圈环流大气运动形式。可以看出“热力环流”引入式更易于学生的思考和理解。

2. 思考切入点是否明显

对于学生的思考来讲，教师问题设计的有效性至关重要。是否具有思考切入点是问题设计是否有效的关键性指标，即如果一个问题根据已掌握的知识经过思考具备解决的可能性，那么这个问题就是有效的，而这里“已掌握的知识”就是这个问题的思考切入点；相反，如果一个问题根据已掌握的知识经过思考不能够解决，那么这里“已掌握的知识”不能够成为设计问题的思考切入点，也就是这个问题设计缺少思考切入点。

学生思考形成单圈环流的切入点是热力环流原理，“三种假设”引入式掩盖了思考切入点，这是因为学生往往把注意力集中在三个假设条件上，而忽视热力环流原理，所以学生的思考一片茫然、无从下手；相反，“热力环流”引入式就是强调了思考的切入点—热力环流原理，学生根据热力环流原理很容易想到赤道是热区、极地是冷区，这样赤道地区与极地地区间的单圈环流大气运动形式在学生头脑中水到渠成。可以看出，“热力环流”引入式较之“三种假设”引入式，更易于学生的思考。

新课程改革注重学生的思考，“三种假设”引入式掩盖了思考切入点，学生的思考价值降低；“热力环流”引入式思考切入点明显，学生的思考效果显著、学习成就感强。

3. 问题设计是否可以让学生提出新问题

对学生而言，提出问题比解决问题更重要（爱因斯坦）。在教学中，如果学生能够提出相关问题，教学的意义将会被放大，是否能够提出问题是两种引入方式的一大区别。

疑点是提出问题的关键所在。“三种假设”引入式基本上不具备能够让学生提出问题的环境—疑点。首先，在传统教学中，“三种假设”引入式把三个假设条件看成是形成单圈环流的充分条件，所以教学疑点是不存在的。其次，“三种假设”引入式基本上是在老师的引导下完成的，教师与学生之间形成“教”与“学”的传授模式，学生的思考空间被占用，疑点生成的环境不存在。

相反，“热力环流”引入式具备能够让学生提出问题的环境—疑点。单圈环流的形成是热力环流原理的简单应用，赤道是热区，大气受热上升，近地面形成低压；极地是冷区，大气冷却下沉，近地面形成高压；大气于近地面由极地流向赤道，高空与之相反，形成单圈环流。上述单圈环流的形成过程存在以下两个疑点。

疑点1：地球表面水平运动的物体会受到地转偏向力的影响，如果考虑地转偏向力对大气运动的影响，那么赤道与极地间的单圈环流还会形成吗？

疑点2：地球表面不是均匀的，有陆地和海洋之分，由于海陆热力性质不同使得陆地与海洋表面温度存在差异，这样在海洋与陆地之间形成的热力环流是否对赤道与极地间的单圈环流产生影响呢？

如上分析，单圈环流两种引入方式在学生是否能够提出问题方面存在明显差异，“热力环流”引入式具备能够使学生提出问题的环境，更符合新课程的要求与理念。

4. 本末倒置

单圈环流的形成条件是一个结论性的认知，是在长期的科学研究与教学中总结出来的，即在地球表面均匀没有海陆差异的状态下，忽略地转偏向力、太阳直射点的移动对大气运动的影响，赤道与极地之间形成单圈环流。在这个过程中，单圈环流是“本”，而其形成条件是“末”。

单圈环流的两种引入方式对其形成条件展示方式有着明显的区别。“三种假设”引入式把三种假设条件当作充分条件置于先，把赤道与极地间形成的单圈环流当作结论置于后—本末倒置，不符合科学的认知规律，不易于学生的思考。从教学设计上看属于传授性教学，不符合新课程理念。

“热力环流”引入式把热力环流原理直接应用到全球形成单圈环流，但是这其中存在疑点，当学生与老师共同把这些疑点一一处理之后，就会得出这样一个结论—单圈环流的形成条件：地球表面均匀、忽略地转偏向力和太阳直射点的移动对大气运动的影响。本末未倒置，符合科学的认知规律。从教学设计上看属于探究性教学，符合新课程思想。

可以看出，“三种假设”引入式是直接把单圈环流形成的条件展示给学生，而“热力环流”引入式是通过师生共同探究，最后总结单圈环流形成的条件。

5. 真假命题

假设地球不自转、假设地球不公转和假设地球表面平坦均匀，如果满足以上三种假设，赤道与极地之间就会形成单圈环流。这是“三种假设”引入式经常用到的一个命题，然而这个命题的真假非常值得商榷。

假设地球不自转、不公转，其实地球与太阳就会达到相对静止的状态。这样，地球面向太阳的一侧始终接受太阳辐射，形成地球上的一个永久热极；而背向太阳的一侧，始终不会获得太阳辐射，形成地球上的一个永久寒极；而并非形成赤道热量多、两极热量少的分布状态。其所形成的大气环流表现为寒热两极之间的巨大极圈环流，大气在热极强烈受热上升，于高空向四周辐散开并流向寒极高空；于寒极高空冷却急剧下沉，在寒极近地面向四周辐散开来，流回热极附近，其形成过程如图2所示。