追寻科学家探究之路全面提升学生地理技能

李兴防

（淄博市高青一中, 山东 淄博 256300）

追寻科学家探究之路全面提升学生地理技能

李兴防

（淄博市高青一中, 山东 淄博 256300）

科学家在探究地理问题时一般从地理环境中的具体事项着眼，由特殊案例产生疑问→观察地理事象的时间、空间分布及变化→假定条件实验、模拟，探究规律→分析原因→得出结论。下面以“天气系统和气候”创新思维为例，追寻科学家的探究之路，全面提升学生地理技能，以抛砖引玉。

一、善于观察，提出问题

假如你沿亚欧大陆东西两岸或横穿亚欧大陆长途旅行，会感受到自然景观纷繁复杂，天气、气候特征差别很大，这自然就会产生很多疑问——亚欧大陆东岸和西岸、沿海和内陆的天气、气候的特征有什么差异？这种差异有没有规律可循？影响天气和气候的主要因素有哪些？这些因素之间又有怎样的内在联系等等。

二、设定条件，模拟实验

科学家在探究地理问题时，常见的思路有以下两种。

1.由现象到原理，逐步推进

现象人人都能感知，但大多数人在脑海中一晃而过，而科学家则善于捕捉到这些看似平常，又蕴含规律的事象，逐步追寻、探究，帮助人们揭开世界的万物之谜。例如，晴朗无风的夜晚，在安全开阔的场地点燃一堆柴火（篝火晚会），观察到火苗从中间向上升起，草木灰也跟随火苗上升，在四周有草木灰纷纷落下，就可以推知火堆中间温度最高、气流上升、密度最小，火苗和草木灰随之而上升；而四周气温较低，空气下沉，密度较大，在重力和下沉气流的影响下，草木灰也跟着降下，从而形成热力环流。再如，地中海沿岸夏季炎热干燥、冬季温和多雨，气温、降水差别很大→季节差异较大→夏季受副热带高气压带控制、冬季受西风带影响→气压带、风带的季节移动→太阳直射点的南北季节移动→地球运动（公转）→黄赤交角存在、北极总是指向北极星附近等；然后把由现象到原因的思路反过来就是科学家呈现给我们的思路：由于黄赤交角存在、北极总是指向北极星附近→地球运动（公转）→太阳直射点南北季节移动→气压带、风带南北季节移动→地中海沿岸夏季受副热带高气压带控制、冬季受西风带影响→夏季炎热干燥、冬季温和多雨→天气、气候差别很大。

2.由简单到复杂，层层深入

对于简单的问题，人们都能分析原因，但一遇到复杂的问题就束手无策。而科学家有一个最大的特点，就是把复杂的问题简单化，构建模型、假定条件，用简单的道理帮助我们理解复杂的问题。如地球上天气和气候复杂多变，与纬度位置、大气环流、海陆分布、地形、洋流、人类活动等因素有关，在探索成因规律时，科学家一般是先设定一些要素（定量），研究某一要素（变量）是如何影响的。我们知道，地球表面分布着陆地、海洋，陆地上地形多样，加上人类活动影响，探究某一要素对天气、气候影响是非常困难的。在这种情况下，科学家为把复杂问题简单化，就要进行一系列的假设，假定地表均一就排除陆地、海洋因素影响；假定不运动，就排除自转、公转的影响，这样探究天气、气候的影响因素就一目了然了。

在探究大气环流形成时可分为四个阶段：第一阶段，先假设地球表面均一、不运动，由于黄赤交角的存在，地球表面各地获得太阳辐射量多少不同，得出地表温度随纬度升高而降低。这时赤道地区气温高、近地面空气膨胀上升后向南北扩散，地面空气密度减小，形成低气压，而上空由于空气的不断流入，空气密度相对增大，比同高度南北方气压高，形成高气压；极地附近由于气温低，空气冷却下沉，近地面空气密度大，形成高气压，而对应的高空，空气密度相对较小，形成低气压。这样近地面由极地地区流向赤道地区，高空由赤道上空流向极地上空，从而形成了单圈环流。第二阶段，加上地球自转，使得水平运动物体发生偏转（北半球向右偏、南半球向左偏、赤道上不偏转），结合高空、近地面风的受力情况，高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力的影响（摩擦力忽略不计），风向与等压线是平行的（如由赤道上空奔向南北极地的高空风在南北纬30°上空形成西风带，阻挡了向高纬去的气流，被迫下沉，形成副热带高气压带）；近地面受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线成一夹角，如信风带（东北信风、东南信风）、西风带（北半球西南风、南半球西北风）、极地东风带（北半球东北风、南半球东南风），从而形成了三圈环流。第三阶段，加上地球公转，使得气压带、风带随太阳直射点的南北移动而移动，大气环流圈也随着移动，从而影响地球表面的天气、气候，如地中海气候、热带草原气候的形成等。第四阶段，考虑海陆分布，地球上海陆相间分布对大气环流有较大影响，陆地热容量小于海洋，使得陆地在夏季形成热低压、在冬季形成冷高压，就截断了气压带的分布规律，如1月亚欧大陆上形成亚洲高压（蒙古-西伯利亚高压），把副极地低气压带截断，在海洋上形成阿留申低压中心、冰岛低压中心；7月亚欧大陆上形成亚洲低压（印度低压），把副热带高气压带截断，在海洋上形成夏威夷高压中心、亚速尔高压中心，从而在亚欧大陆东岸形成典型的季风气候。

三、分析现象，得出规律

科学家在研究特殊的事象后，再到一般，进一步推知，看其他类似事象是否符合这一规律。如地中海地区是典型的地中海气候，随地球的公转，太阳直射点南北来回移动，使得冬、夏季分别受西风带和副热带高气压带的影响，冬季温和多雨、夏季炎热干燥。地中海地区位于30°N～40°N大陆西岸，是不是南北纬30°～40°大陆西岸都是地中海气候呢？由特殊到一般，通过分析，确实有这一规律；但不同地区的地中海气候特点、分布有明显差异，然后再由一般到特殊，找出一些特殊的现象和规律。如南北美洲大陆西岸地中海气候南北延伸，且逼近太平洋海岸是因为科迪勒拉山系的影响，非洲南端、澳大利亚南端地中海面积较小是由于陆地面积小的原因。

四、设计思路，展示成果

在探究出天气、气候的规律后，为了普及，科学家就设计了学习思路，即大气的受热过程→热力环流→大气的水平运动→单圈环流→三圈环流→气压带、风带的季节移动→气压带风带对气候的影响→海陆分布对气压带、风带的影响→季风环流→常见的天气系统→全球气候变化。这样设计体现了由简单到复杂、层层递进，便于理解，这其中包含了许多人的智慧、辛劳。

通过以上分析，应该体会到身边处处是学问，要善于用睿智双眼观察自然、社会，从中发现问题、提出问题、假定条件、模拟探究、得出结论，这样大自然的许多奥秘就会被我们逐一破解，实现从普通人向科学家的飞跃。还等什么，抓紧行动，放飞我们的理想吧。