基于地理实践力培养的高中地理校本课程开发——“绘制标杆的影子长短变化”的教学案例

广东省佛山市三水区三水中学 蓝碧微

一、开发背景

新修订的《普通高中地理课程标准》提出地理学科四大核心素养为人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践能力。其中地理实践能力是指人们在考察、实验和调查等地理实践活动中所具备的意志品质和行动能力。其表现包括：（1）能够用观察、调查等方法收集和处理地理信息，培养发现问题、探索问题的兴趣。（2）能够与他人合作设计地理实践活动方案，独立思考并选择适当的地理工具。（3）能够实施活动方案，主动从体验和反思中学习，实事求是，有克服困难的勇气和方法。随着新课程改革的不断深入，人地协调观、综合思维和区域认知都能在地理教学中较好地落实，但地理实践能力中提到的野外考察、模拟实验和社会调查等实践活动在地理教学中却由于受高考压力、学校理念、基础设施、课时限制、安全隐患等因素影响难以开展，地理实践活动成为地理教学的软肋，地理实践能力成为地理学科最欠缺的培养内容。本文尝试以“绘制标杆的影子长短变化”为例，结合高中地理必修一的相关理论知识，把影子朝向和长短变化这一节设计成地理实践活动，为高中地理校本课程探索出新的教学模式。

二、活动目的

（一）人地协调观

通过实践活动掌握日影朝向和长短的变化情况，理解日影问题与日常生活的密切关系。

（二）综合思维

通过学习二分二至日太阳影子的变化示意图，从时间和空间对太阳和影子的运动轨迹进行分析。

（三）区域认知

从实验中，让学生知道物体的影子总是随着太阳移动的时间和空间变化而变化；物体影子长短与太阳高度的大小呈负相关；物体影子与太阳的方向相反。并让学生把实践活动放到全球不同地区加以考虑比较，从而加深对日影变化的理解。

（四）地理实践力

采用小组合作的方式，通过动手测量、动脑观察、绘制日影朝向和长短变化图，培养学生的地理实践能力和合作探究能力。

三、活动准备

自制1 米高的垂直标杆，准备钢卷尺、手表、相机、粉笔、铅笔、A4 纸、指南针、观察记录表等工具。

四、讲解活动原理

在活动开展前，教师讲解全球不同纬度地区二分二至日日出日落示意图（图1）和二分二至日昼夜长短与日出日落方位图（图2），让学生掌握日影朝向和长短的变化规律。

1.日影朝向的变化

图1 全球不同纬度地区二分二至日日出日落示意图

图2 二分二至日昼夜长短与日出日落方位图

（1）正午日影朝向的变化

物体影子与太阳的方向相反，正午物体影子朝向取决于太阳直射点的位置。

①南、北回归线之间的地区（热带地区），当太阳直射时，正午物体影子就在物体正下方，物体影子与物体重合成一个点。太阳直射点以北的地区正午物体影子朝向正北，直射点以南的地区正午物体影子朝向正南（极夜地区和极点除外，极夜地区正午无日影，极点日影只有一个方向）

②北回归线以北地区，正午时太阳位于正南方，物体影子朝正北。

③南回归线以南地区，正午时太阳位于正北方，物体影子朝正南。

（2）日出、日落日影朝向的变化

时间 地区日出 日落太阳方位日 影朝向太阳方位日 影朝向春秋分 全球 正东 正西 正西 正东全球（除极昼极夜地区） 东北 西南 西北 东南北半球夏半年极昼地区（除极点） 正北 正南 正北 正南全球（除极昼极夜地区） 东南 西北 西南 东北北半球冬半年极昼地区（除极点） 正南 正北 正南 正北

2.日影长短的变化

时间 地区 日影最短 日影最长一天 有白昼期的地区 正午 日出 日落南北回归线之间地区 直射时一年北地区 夏至日正午冬至日北半球有白昼期地区的正午北回归线以南地区 冬至日正午夏至日南半球有白昼期地区的正午南回归线以

五、活动过程

（一）活动任务

绘制标杆影子的日变化图。

（二）活动步骤

1.根据已学的地理知识，选择晴朗有阳光的天气，在校园内或校园外选择空旷的地方（全天无其他影子影响的地方），对自制标杆进行观察和测量。

2.把全班分成若干小组，5—6 人为一组，每组独立开展测量活动，设组长、拉尺、读数标记、记录数据、画图和拍摄各一人。

3.利用指南针确定好正东、正西、正南、正北后，以标杆底座为中心在地面用粉笔画一个方位坐标。

4.从早上7 点到下午5 点之间（校内建议每隔50 分钟测量一次，因为学生每节课时间为40 分钟，尽量不影响学生上课又保证测量的时间频率；校外建议每隔1 小时一次）在标杆影子尾端用粉笔做上标记并在地面记录此时测量的时间。用钢卷尺测量标杆底部到旗杆影子尾端的地面距离，在表格中对应时间记录本次旗杆影长。

5.用指南针确定每个时间点的太阳方位和影子方向，并在表格中记录。

观察时间： 年 月 日 第**小组成员：校内观察时间7 ：50 8 ：40 9 ：30 10：20 11：10 12：00地方时12：50 13：40 14：30 15：20 16：10校外观察时间7 ：00 8 ：00 9 ：00 10：00 11：00 12：00 13：00 14：00 15：00 16：00 17：00太阳方位 影长 影子方向

6.记录完最后一个时间点的测量数据后，把每一个用粉笔标记的标杆影子尾端用平滑的曲线连起来，并用相机拍下绘图。在A4 纸上用铅笔绘制观测到的日影示意图。

图3 标杆影子日变化A4 纸底图

图4 标杆影子日变化参照图

注：（1）测量日期不同，标杆影子示意图也不一样，可以参照二分二至日标杆影子长短和朝向的日变化图判断画图是否准确。（2）标杆影子日变化参照图是以坐标（23°N,120°E)为例而作的简图。

（三）活动总结

1.物体影子总是随着太阳移动的时间和空间变化而变化；

2.物体影子长短与太阳高度的大小呈负相关：一天中，物体影子最短时为地方时12 点，太阳高度最大；物体影子最长为日出或日落时，太阳高度最小。

3.物体影子与太阳的方向相反

4.日出到正午：物体影子由长变短；正午到日落：物体影子由短变长。

（四）活动拓展

绘制标杆正午影子年变化图

图5 标杆正午影子年变化A4 纸底

图6 标杆正午影子年变化参照图

（五）典型例题

例1：如图7 是北半球某地理实践活动小组绘制的操场旗杆分别在春秋分、冬夏至的影子长短和朝向的日变化示意图（O 点为旗杆处，虚线表示旗杆影子），日影正确的是（ ）

图7

【答案】C

【解析】春分日和秋分日，太阳都从正东升起，正西落下；夏至日，太阳从东北升起，西北落下；冬至日，太阳从东南升起，西南落下。图A 若为春分日，物体影子与太阳的方向相反，太阳应从正东升起，正西落下，图A 错误；图B 若为夏至日，太阳应从东北升起，西北落下，图B 错误；图C 若为秋分日，太阳从正东升起，正西落下，图C 正确；图D 若冬至日，太阳应从东南升起，西南落下，图D 错误。

例2：如图8 为某学校操场上的旗杆及其影子示意图，读图回答：

图8

图9

（1）如果旗杆的位置是在北京，那么正午旗杆的影子朝向始终是朝向____方向。

（2）如果旗杆的位置是在北回归线上，那么_____日（节气）这一天正午旗杆是没有影子的。

（3）如果该旗杆在佛山市某中学，当正午旗杆影子是一年当中最长的一天时，这一天是______日（节气），这一天地球公转到图9 中ABCD 中的_____位置附近。

【答案】（1）北；（2）夏至；（3）冬至；A

【解析】（1）若旗杆的位置是在北京，那么影子始终是朝向北方的，因为北京处于北回归线以北，太阳始终都在其南方；（2）若旗杆的位置是在北回归线上，那么在夏至日这天（6 月22 日前后），太阳的直射点在北回归线上，太阳的高度角最大，旗杆是没有影子的；（3）若旗杆在佛山市某中学，这天的影子是一年中最长，太阳的直射点在南回归线上，时值北半球的冬至日（为12 月22 日前后），这天在北半球的A位置上。