太阳直射点移动规律教学方法示例

2016-12-28姚云

地理教学 2016年11期

关键词：黄道赤道误区

姚云

（北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京 100875）

太阳直射点移动规律教学方法示例

姚云

（北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京 100875）

太阳直射点的移动规律一直被视为高中地理“地球的运动”这一节内容的重要瓶颈，这一知识点掌握好了，本节内容的重点“地球运动所产生的地理意义”也就不难攻克了。尽管教师们都会按照课程标准的活动建议，采用教具、学具、计算机模拟的方式来形象展示太阳直射点的移动，但收效甚微。笔者认为究其原因是教师在形象演示过程中没有针对学生的认识误区给予纠正，使学生带着错误认识，自然得出错误结论，因此便并不能正确理解太阳直射点的移动规律。笔者认为可以遵循“找出认识误区——澄清认识误区——形象演示并讲解”的顺序来进行教学，帮助学生更好地理解太阳直射点的移动规律。

太阳直射点；移动；认识误区；纠正；形象演示

普通高中地理课程标准（实验）在“地球的运动”这一节的要求是“分析地球运动的地理意义”［1］，因此“对地球运动的地理意义的分析”被确认为本节内容的重点。［2］其中，自转、公转和直射点移动规律的掌握是理解和分析地球运动所产生地理意义的基础和前提，直射点的移动，更是地球自转和公转共同作用的结果，也是产生正午太阳高度角变化、昼夜长短变化、四季和五带的直接原因，同时也是后续学习大气运动、水循环等内容的知识前提。因此，它在整个高中自然地理部分的学习中起着举足轻重的作用，其学习效果的好坏，直接影响着学生对高中自然地理内容的学习。

再看课程标准中对该节内容的活动建议是“运用教具、学具或通过计算机模拟，演示地球的自转与公转，解释昼夜更替与四季形成的原因”［3］。在“太阳直射点的移动”具体的教学中，教师们一般都会按照活动建议，采用教具、学具或计算机模拟的形式，来帮助学生学习，增加其形象认识。但学生对该内容的理解仍停留在模棱两可、不甚理解的层面。究其原因主要是教师在“太阳直射点移动”的形象演示过程中，往往只把太阳直射点的移动规律和结果形象地呈现给学生，而由于学生本身知识储备不够，知识还没建立有效联结，存在较多认识误区，所以并不能快速、正确地理解这一移动规律，因此对这一知识的掌握便不好。本文结合笔者自身的代课经验和学生对该内容的学习情况，提出教师在这一内容具体教学中，可以遵循“找出认识误区——澄清认识误区——形象演示并讲解”的方式，来帮助学生更好地掌握太阳直射点的移动规律。

一、找出认识误区

学生在这一知识的学习中，总是觉得很难，觉得太抽象，不能一下子理解。主要是因为学生在学习过程中存在以下认识误区，影响了对该知识点的正确理解。

1.忽视黄赤交角的存在，认为地球总是“正着身子”绕日公转

太阳直射点的移动规律，实际上就是地球围绕太阳公转运动过程中，太阳直射点在地球表面的移动轨迹所呈现的规律。学生在理解这一运动时，总是忽视黄赤交角的存在，即忽视“地球总是斜着身子绕日公转”的这一事实，想当然地把地球的自转轨道和地球的公转轨道放在同一平面，如图1所示。因此，他们认为尽管地球在绕日公转，但太阳始终只直射赤道。

图1

2.忽视地轴与黄道平面的夹角始终为66°34'，地轴总是大致指向北极星的位置

有些学生尽管知道黄赤交角的存在，知道地球始终斜着身子绕日公转，却又忽视了地球在公转过程中，地轴始终与黄道平面成66°34'的夹角，且大致指向北极星位置的这一事实。甚至不经意间想当然地把地球自转速度看成是和地球公转速度相等的，地球上的某点始终面向太阳而不停地自转和公转，地轴则不断向太阳一侧倾斜，呈来回摆动状。如图2所示，地球上的A点在公转轨道上始终面向太阳而运动，永远被太阳直射，地轴也始终倾向于太阳一侧，其指向不断变动。因此他们认为如果太阳在春分日时直射赤道，那么就始终直射赤道。

图2

3.忽视地球始终在公转轨道（即黄道）上绕日公转

地球围绕太阳而公转的轨道平面，即黄道平面，我们认为它是固定的。地球始终是在该平面上绕日公转的。但在实际操作和演示中，学生经常忽略了这一点，想当然地认为无论地球怎么运动，太阳始终直射赤道。所以在演示中会不自觉地使太阳直射赤道，而导致地球的公转运动并没有始终在公转轨道上进行。如图3所示，假设桌面中的椭圆轨道为地球公转的黄道平面，地球在该平面上的公转轨迹为“A-B-C-D”，但很多学生总想当然地认为太阳永远直射赤道，不自觉地使地球公转轨迹脱离黄道平面，形成如图3中的“A-B'-C-D'”的运动轨迹。

图3

二、澄清认识误区

学生由于存在以上认识误区，使他们很难理解太阳直射点实际的移动规律，进而影响他们实际的学习效果。因此，针对以上学生存在的认识误区，教师在具体知识讲解和演示中，应先帮助学生澄清认识误区，明确太阳直射点移动规律的几个重要知识前提，才能在实际演示中让学生更好地理解这一规律。重要的知识前提有以下几个。

1.黄赤交角的存在

地球自转的轨道平面，称为赤道平面，地球公转的轨道平面，称为黄道平面。赤道平面和黄道平面之间存在一个夹角，称为黄赤交角。它基本保持不变，为23°26'。正是因为这个黄赤交角的存在，才使得地球在黄道平面这个水平平面上始终斜着身子绕日公转。

2.地轴始终指向北极星位置

黄道平面与赤道平面的夹角为23°26'，而地轴与赤道平面垂直，为90°，所以地轴与黄道平面的夹角为66°34'。由于黄赤交角被认为是基本不变的，因此地轴与黄道平面的夹角也基本不变，所以，地轴被认为始终大致指向北极星的位置。

3.地球始终在黄道平面上绕日公转

地球的公转轨道基本是固定的，即黄道平面。因此太阳直射点的移动其实是地球和太阳在黄道平面上的相对运动而产生的结果。无论是地球还是太阳，都是在黄道平面上运动的。

三、形象演示并讲解

1.生活教具演示——“水瓶”演示

在平时的课堂讲解中，可以随意拿出手边的任何教具，如水瓶、喝水的杯子、黑板擦、粉笔盒等作为“地球”，在上面大致标出赤道及南、北回归线的位置。然后把讲台或课桌当做“地球”的公转轨道面——黄道面。使“地球”始终保持向某个方向倾斜的状态，在桌面上绕另一物体（作为“太阳”）自西向东转动，如图4所示。讲解中一定要强调地球是“倾斜着身子”、“始终指向某一个方向”、“在黄道面上”自西向东公转的。从图4的演示中很明显可以看到，在春分日时，水瓶的中间正对着太阳，瓶盖和瓶底都没正对着太阳，所以太阳直射在瓶中间a上，即赤道上。随着水瓶不断自西向东运动，水瓶上半部渐渐靠近太阳，在夏至日时，水瓶上半部离太阳最近，被直射。黄赤交角决定了太阳所能直射的最北地区是北纬23°26'，所以夏至日时太阳直射在北回归线b上。秋分日，水瓶中间处又渐渐靠近太阳，此时太阳直射水瓶正中间a处，即赤道。冬至日，水瓶下半部渐渐移向太阳，离太阳最近，被直射，因为所能直射的最南位置是南回归线，所以这一天太阳直射南回归线c处。

图4

2.逆向思维法——Flash演示

地球在公转轨道上围绕太阳公转，而使太阳直射点在地球表面的南北回归线之间来回运动，这是地球和太阳之间的相对运动。既可以看成是太阳不动，地球围绕太阳而运动；也可以看成地球不动，太阳围绕地球而运动。如图5，可以用Flash演示其运动过程，但必须强调是在黄道面上进行的运动，而且地球始终斜着身子。很明显可以看出，春分日时，太阳直射赤道；春分日之后，太阳开始往赤道以北运动；夏至日时，太阳直射北回归线；夏至日之后，太阳开始往北回归线以南运动；秋分日时，太阳重新直射赤道；秋分日之后，太阳继续往赤道以南运动；冬至日时，太阳直射南回归线；冬至日之后，太阳又开始往北运动；到下一年春分日时，太阳重新直射回赤道。太阳直射点在地球上的运动轨迹可用图6表示。