李宗錄老師自然地理教學(xué)的重要問題

專題5高中自然地理教學(xué)重要問題研究李宗錄2013.11.2第1頁1基于PCK（學(xué)科教學(xué)知識）的思考1986年舒爾曼：教師個人教學(xué)經(jīng)驗，教師學(xué)科內(nèi)容知識和教育學(xué)知識的特殊整合。2基于PCK（學(xué)科教學(xué)知識）的思考1990年，格羅斯曼1、一門學(xué)科的統(tǒng)領(lǐng)性觀點（關(guān)于學(xué)科性質(zhì)的知識和最有學(xué)習(xí)價值的知識）；2、學(xué)生對于特定學(xué)習(xí)內(nèi)容易理解和誤解的知識；3、特定學(xué)習(xí)內(nèi)容在橫向和縱向上組織和結(jié)構(gòu)的知識；4、特定學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)給不同學(xué)生的策略性知識。3主要內(nèi)容一、自然地理的學(xué)習(xí)難點二、自然地理的核心思想三、自然地理的模式構(gòu)建四、自然地理的學(xué)習(xí)方法五、自然地理的問題探究六、自然地理的實踐應(yīng)用4一、自然地理的學(xué)習(xí)難點李宗錄2013.11.2第1頁5教師喜歡教學(xué)生害怕學(xué)6自然地理難在哪宏觀抽象理論性強靈活多變學(xué)科融合7自然地理難在哪1.宏觀8自然地理難在哪2.抽象9自然地理難在哪3.理論性強10自然地理難在哪4.靈活多變首先，自然地理環(huán)境由地形、氣候、水文、植被和土壤五大要素組成，這五大要素相互聯(lián)系、相互影響，構(gòu)成自然地理環(huán)境的整體；其次，每個要素又有不同的類型、要素和特征，使得整個自然地理環(huán)境變得紛繁復(fù)雜。11自然地理難在哪4.靈活多變地形可以分為山地、高原、盆地、丘陵和平原五種基本地形，這五種基本地形在區(qū)域的組合就構(gòu)成了區(qū)域的地形特征；氣候由光、熱、水、壓和風(fēng)五大要素構(gòu)成，它們各自又有不同的影響因素和特征；河流的特征包括水文特征（含沙量、流量、流速、結(jié)冰期、汛期）和水系特征，分別對應(yīng)著不同的影響因素等。12自然地理難在哪5.學(xué)科融合13自然地理難在哪5.學(xué)科融合到達(dá)地球的能量僅占輻射總能量的1/22億（大氣熱狀況解疑）

紫藍(lán)青綠黃橙赤0.4微米0.76微米14自然地理難在哪5.學(xué)科融合15自然地理難在哪5.學(xué)科融合16自然地理難在哪5.學(xué)科融合17自然地理難在哪5.學(xué)科融合18自然地理難在哪5.學(xué)科融合19自然地理難在哪宏觀抽象理論性強靈活多變學(xué)科融合圖像思維圖圖轉(zhuǎn)換圖文轉(zhuǎn)換20學(xué)習(xí)的過程結(jié)構(gòu)接收器感覺登記器短時記憶長時記憶短時記憶反應(yīng)生成器效應(yīng)器接受神經(jīng)沖動模式語義編碼選擇性知覺提取反應(yīng)組織作業(yè)反饋強化過程輸入輸出短時貯存搜索過程長時貯存復(fù)述21圖像思維自然地理現(xiàn)象、事物、規(guī)律、原理，大體都可以用圖像來表示出來。自然地理事物的聯(lián)系、運動和變化，也大體都可以用圖像來表示。22圖像思維1、從動態(tài)到靜態(tài)例如地球自轉(zhuǎn)方向的教學(xué)。首先，讓學(xué)生觀察地球儀的演示，或觀察地球自轉(zhuǎn)動畫；其次，讓學(xué)生嘗試在紙上畫出地球自轉(zhuǎn)的側(cè)視圖和極視圖；再次，老師做一些指導(dǎo)，明確圖像應(yīng)該具備的基本要素。側(cè)視圖上必備的三個要素：圓圈（代表地球）、地軸和箭頭（表示地球自轉(zhuǎn)方向）；23圖像思維1、從動態(tài)到靜態(tài)極視圖上應(yīng)該具備：緯線（赤道、北回歸線、北極圈）、經(jīng)線（以極點為中心呈放射狀）、箭頭（表示地球自轉(zhuǎn)方向）。經(jīng)過這一轉(zhuǎn)化，學(xué)生對于地球的自傳方向，就會有一個清楚的認(rèn)識。24圖像思維2、從具體到抽象例如地方時的教學(xué)。第一，通過日晷引入地方時的概念。怎樣確定地球表面的任意地點的時間呢？不能根據(jù)日出日落的時間來確定，因為日出日落的時間會發(fā)生變化。日晷之所以能夠計時，主要是因為正午12點的影子總是是最短的，于是人們就把影子最短的時間確定為12點。25圖像思維2、從具體到抽象第二，在光照圖上講解地方時的概念。讓學(xué)生觀察同一條經(jīng)線盡管日出日落的時間很難一致（除二分日），但總是同時到達(dá)正午12點，因此同一條經(jīng)線的地方時是相同的，有多少條經(jīng)線，就會有多少個地方時。26圖像思維2、從具體到抽象第三，通過區(qū)時分布圖學(xué)習(xí)時區(qū)的概念和時區(qū)的劃分。全球有無數(shù)條經(jīng)線，所以有無數(shù)個地方時，這樣給計時帶來很大困難，于是人們規(guī)定了區(qū)時；第四，老師運用簡圖講解時差的計算規(guī)則。計算法則：同減異加、東加西減27圖像思維2、從具體到抽象第五，通過簡圖總結(jié)時間早晚的確定規(guī)則。人們規(guī)定東12區(qū)為新的一天的開始，東時區(qū)序號越大，時間越早；西時區(qū)序號越大，時間越晚，東時區(qū)時間永遠(yuǎn)早于西時區(qū)，國際日期變更線兩側(cè)的東西12區(qū)，地方時相同，時間相差一天。第六，通過文字信息任意給出地球表面的兩地，讓學(xué)生計算時間。以上從“日晷-光照圖-時區(qū)圖-簡圖-文字”的學(xué)習(xí)過程就是從具體到抽象的過程。28圖像思維3、從立體到平面例如黃赤交角的教學(xué)。首先，讓學(xué)生通過觀察地球自轉(zhuǎn)立體動畫，形成赤道面的概念；其次，讓學(xué)生通過觀察地球公轉(zhuǎn)的立體動畫，建立黃道面的概念；再次，通過觀察赤道面和黃道面的關(guān)系，建立黃赤交角的空間立體概念；接著，把立體的黃赤交角轉(zhuǎn)化成平面圖中的黃赤交角，建立“一軸兩面兩角”的心理圖像。經(jīng)過這些轉(zhuǎn)化，學(xué)生對黃赤交角的形成就會有一個比較清晰的認(rèn)識。29圖像思維4、從個別到整體例如地球公轉(zhuǎn)的教學(xué)。首先，分別繪制出二分二至太陽光照圖；其次，用二分二至光照圖組合地球公轉(zhuǎn)示意圖；再次，動畫演示太陽直射點的移動、晨昏線在地軸兩側(cè)的擺動，讓學(xué)生建立二分二至光照圖的聯(lián)系。30圖像思維5、從常態(tài)到變式例如光照圖的教學(xué)。標(biāo)準(zhǔn)二分二至節(jié)氣半球光照圖任意時間的半球光照圖任意時間的局部光照圖不同觀察點（視角）的光照圖31案例晨昏線探究活動一：晨昏線的繪制活動：用手電筒照射地球儀的方法演示晝半球和夜半球。動畫：對地球自轉(zhuǎn)運動進行更加逼真的演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察晝半球、夜半球和晨昏線，并總結(jié)太陽高度的區(qū)別（晝半球大于0°，夜半球小于0°，晨昏線等于0°）。32案例晨昏線-地方時-晝夜長短探究活動一：晨昏線的繪制活動：在二分二至中任選一個位置，通過板圖的形式引導(dǎo)學(xué)生繪制光照圖。區(qū)別緯線、經(jīng)線、晨昏線、陽光光線、地軸等的關(guān)系。動畫：演示地球公轉(zhuǎn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察在不同位置時光照圖的區(qū)別?；顒樱阂龑?dǎo)學(xué)生繪制二分二至中其他節(jié)氣的太陽光照圖?？煞纸M繪制（夏至日側(cè)視圖和極視圖、冬至日側(cè)視圖和極視圖、春秋分側(cè)視圖和極視圖）。33案例晨昏線-地方時-晝夜長短探究活動二：地方時1.在夏至日側(cè)視圖和極視圖上，確定0點、6點、12點、18點的位置。2.疊加經(jīng)度的數(shù)值，引導(dǎo)學(xué)生思考隨著地球的自轉(zhuǎn)，不同經(jīng)度時間的變化，引出地方時的概念，進而探究時區(qū)和區(qū)時。34案例晨昏線-地方時-晝夜長短探究活動三：晝夜長短的變化1.在秋分日、冬至日、春分日側(cè)視圖和極視圖上，分別找出0點、6點、12點、18點的位置。2.在秋分日、冬至日、春分日側(cè)視圖和極視圖上，疊加緯度的數(shù)值，引導(dǎo)學(xué)生思考不同緯度晝夜長短的變化情況。3.綜合二分二至?xí)円归L短的變化規(guī)律，思考四季的變化。35案例晨昏線-地方時-晝夜長短【案例分析】晝夜現(xiàn)象、晨昏線、地方時、晝夜長短之間存在著緊密的聯(lián)系。在傳統(tǒng)教學(xué)中，他們都屬于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的地理意義的組成部分，這就是注重知識體系的結(jié)果。在探究教學(xué)中，教師可以打破這個界限，依據(jù)知識內(nèi)在的聯(lián)系重新組織探究活動，引導(dǎo)學(xué)生的思維向縱深發(fā)展?！净顒印?/p>

探究教學(xué)中怎樣體現(xiàn)地理知識之間的內(nèi)在聯(lián)系？36二、自然地理的核心思想李宗錄2013.11.2第1頁37自然地理要留給學(xué)生什么有人對中、日、韓三國中學(xué)生做過科學(xué)素質(zhì)調(diào)查，其中有一組問題是：“地球是方的還是圓的？你是怎樣知道的？這個知識有什么用？”日、韓學(xué)生對科學(xué)方法和科學(xué)價值的掌握和理解要好的多。中國學(xué)生的回答是令人遺憾的，只有少數(shù)學(xué)生能回答出通過觀察月食等方法知道的，但多數(shù)學(xué)生是從教材里看到的。絕大多數(shù)學(xué)生對人類思想解放的意義竟然一無所知。38自然地理要留給學(xué)生什么世界是物質(zhì)的物質(zhì)是運動的39地球形狀的探索過程地球是圓的還是扁平的？生活在古代的大多數(shù)人，對于地球是扁平的這一從他們感覺上的跡象從來沒有懷疑過，但少數(shù)哲學(xué)家已經(jīng)開始從純理論的角度來推想地球是一個球形了。畢達(dá)哥拉斯、柏拉圖、亞里士多德等古希臘思想家都相信對稱形式是完美的屬性之一，而最為完善的形式是球形，地球是一個圓，它位于宇宙中心，許多天體環(huán)繞它進行圓周運動。公元前3世紀(jì)，基于地球是球形的認(rèn)識基礎(chǔ)，埃拉托色尼幾乎正確的測定了地球圓周的周長。40

在夏至分別確定兩個地點觀察太陽的位置，一個是西埃尼（今阿斯旺）附近，夏至那天的井底，可以看到太陽的影像反映在井水里；第二個觀察點是亞歷山大圖書館的方尖塔。用這個方尖塔作為日晷，測量夏至?xí)r塔的陰影長度，由此計算出了直立的方尖塔和太陽光線之間的夾角。根據(jù)內(nèi)錯角相等的法則和兩地弧線的估計值，埃拉托色尼計算出地球的圓周長度為25000英里（實際為24860英里）。第3頁地球形狀的探索過程41地球形狀的探索過程在地球是個球形的認(rèn)識基礎(chǔ)上，從托勒密開始，一直到中世紀(jì)的穆斯林地理學(xué)者，曾經(jīng)得出過一個比埃拉托色尼小的多的圓周周長，大約是18000英里，從歐洲出發(fā)，大約向西7000英里，就可以到達(dá)亞洲。哥倫布正是受到了這一較小數(shù)字的鼓勵，才橫渡大西洋，最終發(fā)現(xiàn)了美洲。地理大發(fā)現(xiàn)時代，麥哲倫環(huán)球航行從實踐上證明了地球是個球形。42地球形狀的探索過程由此可見，關(guān)于地球形狀的理論認(rèn)識，再到實踐驗證，經(jīng)過了極其漫長的一段時間。地球形狀的教學(xué)，是初中地理的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)一般只是讓學(xué)生知道曾經(jīng)對地球形狀的幾種觀點，及其后來的正確認(rèn)識。43地球形狀的探索過程關(guān)于地球形狀的認(rèn)識過程，在教學(xué)中幾乎是被忽略的，這不能不說是一個遺憾。因為地球形狀是經(jīng)緯線的劃定基礎(chǔ)，而經(jīng)緯線又是確定海陸輪廓的基礎(chǔ)。沒有了海陸輪廓，根本就無法標(biāo)注各種地理事物在空間上的分布，也就根本無法發(fā)現(xiàn)各種各樣的地理規(guī)律。從這個意義上說，忽略了科學(xué)探究過程的教學(xué)，從本質(zhì)上講，離真正的地理探究教學(xué)很遠(yuǎn)，充其量只不過是“偽探究”。44宇宙的探索過程古代巴比倫人通過對天體的觀察，記載了關(guān)于恒星和行星運動的大量資料，他們發(fā)展了天體位置對人的活動有重要影響的概念，星占學(xué)出現(xiàn)了（在我國星占學(xué)也具有悠久的歷史）。古希臘人進一步發(fā)展了天文科學(xué)，在觀察和借鑒前人的基礎(chǔ)上，托勒密創(chuàng)立了“地心說”，這種思想延續(xù)了1000多年，一直到16世紀(jì)哥白尼的日心說發(fā)表，地心說被推翻。45宇宙的探索過程哥白尼的《天體運行輪》共分六卷：第一卷總論，論述太陽居宇宙中心、地球和其他行星繞太陽運行；第二卷地球自轉(zhuǎn)；第三卷地球公轉(zhuǎn)、太陽的視運動、歲差和黃赤交角的測定；第四卷月球運動、日月食；第五卷、第六卷五大行星。46宇宙的探索過程在這部名著中，地球運動的相關(guān)理論已經(jīng)初步確立。哥白尼提出日心說之后，伽利略、開普勒、布魯諾、牛頓等科學(xué)家又找到了大量的科學(xué)證據(jù)、提出了一些經(jīng)典理論，最終日心說被廣泛接受。47宇宙的探索過程1755年康德提出了星云假說，用以解釋太陽系的形成。1927年比利時數(shù)學(xué)家勒梅特提出“宇宙大爆炸”假說，他認(rèn)為最初宇宙的物質(zhì)集中在一個超原子的“宇宙蛋”里，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數(shù)碎片，形成了今天的宇宙。1929年，美國天文學(xué)家哈勃提出了星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說，人類的宇宙觀開始發(fā)展到星系學(xué)說的新的歷史階段。48經(jīng)緯線的確定過程它在哪兒？這不是一個容易回答的問題。比如乒乓球上有一個黑點，怎么才能確定出那個黑點的位置呢？確定位置總是要和別的東西來對照，如果是陸地表面，做對照的可以是山脈、河流、城鎮(zhèn)、海岸等，這就是相對位置。49經(jīng)緯線的確定過程如果是在海洋上呢？茫茫大海上參照物不是很容易就能夠確定的。于是，找到一種科學(xué)的方法來確定位置，就顯得尤為重要。后來人們找到了這個方法，那就是經(jīng)線和緯線。經(jīng)線和緯線的確定同樣經(jīng)歷了一個漫長的過程。50經(jīng)緯線的確定過程埃及被稱為科學(xué)的搖籃，由于尼羅河的定期泛濫，使得測量田畝變成了極其重要的事情，經(jīng)過長期的實踐，古埃及人掌握了在地面上畫正南正北線的方法，這就是后來經(jīng)線的雛形。最早根據(jù)兩極和赤道的想象網(wǎng)格建立確定位置理論的是古希臘人。公元前6世紀(jì)，泰勒斯提出了一些數(shù)學(xué)法則，成為在地球表面從事測量和定位的第一個希臘學(xué)者。51經(jīng)緯線的確定過程阿那克西曼德把一種叫做日晷的巴比倫儀器引進了希臘。它僅僅是豎立在平地上的一根桿子，用這根直立桿所投射的蔭影的長度和方向，就能測出太陽的不同位置。用日晷可以做各種觀察：桿影最短時就指明是正午，正午時的桿影方向就是正南北，或稱經(jīng)線（源自merides一詞，意即正午）。52經(jīng)緯線的確定過程正午的桿影各季不同，夏至?xí)r最短，冬至?xí)r最長。觀察日出和日落時的桿影方向就能確定春分和秋分，這時日出日落時的桿影合成一線而方向相反。正午的桿影各地不同，同一個時間，在北回歸線以北，緯度高的影子長一些，緯度低的影子短一些，這就是緯度概念的產(chǎn)生。53經(jīng)緯線的確定過程公元前140年，古希臘學(xué)者希帕庫斯提出了緯線和經(jīng)線網(wǎng)格的概念，從理論上正式建立了如何在地球表面上確定一個點的位置的方法。他指出：赤道是一個大圓環(huán)，通過兩極的子午線也是大圓環(huán)。緯線則愈接近兩極愈短。希帕庫斯根據(jù)亞述人的算術(shù)方法把圓分成360°，由于地球轉(zhuǎn)一圈是24小時，而通過赤道到兩極的子午線有360條，地球自轉(zhuǎn)1小時相當(dāng)于在經(jīng)度上轉(zhuǎn)了15°。54經(jīng)緯線的確定過程地理大發(fā)現(xiàn)時代，由于航海的需要，人類對于位置、距離、方向的測定提出了很高的要求，這就需要對經(jīng)線和緯線進行精確測定。對于緯線的測定依靠對某些星辰的觀察或太陽高出地平線的高度的觀察，所用的儀器由星盤到十字形標(biāo)尺、后標(biāo)尺、象限儀、八分儀、六分儀等。對于經(jīng)線的測定，日晷顯然不適合于連續(xù)、精確的觀察需求。55經(jīng)緯線的確定過程早在1522年，人們已經(jīng)明確懂得，一只可靠的鐘，就能解決經(jīng)度問題這個原理，一直到1761年，英國人哈里孫制造出準(zhǔn)確計時的鐘表以后，這個問題也就解決了。航海家們正是在掌握了這些精確測量經(jīng)緯度的技術(shù)之后，才能把所到之處的位置，精確的標(biāo)在地圖上，海陸輪廓也就畫出來了。終于，人們能夠在一張地圖上，清楚的看到自己生活的星球是一個什么樣子。56經(jīng)緯線的確定過程世界上第一個地球儀是紐倫堡的貝海姆做出來的，時間大約是1490年，那時候的地球儀，沒有經(jīng)緯線，也不會有正確的海陸輪廓。人類把地球縮小之后，清晰的展現(xiàn)出一些主要信息。我們現(xiàn)在生活在衛(wèi)星時代，甚至覺得這一切太簡單了。57經(jīng)緯線的確定過程這一切的發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是多么值得慶賀的事情！為了這一天，無數(shù)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、航海家付出了多少辛勞的汗水，甚至自己的生命！在傳統(tǒng)教學(xué)中，這一切都隱去了，變成了對經(jīng)緯度定位方法的直接應(yīng)用。我們當(dāng)然可以說，這依然是由于課時不足，或者還有“沒有必要”等一些借口，但是離開了這些科學(xué)探索過程的課堂探究，究竟還有多少可以值得稱道的東西。58教學(xué)啟示可以設(shè)計學(xué)生測定當(dāng)?shù)亟?jīng)度和緯度的活動。通過什么來測定經(jīng)度呢？時間，日影最短的時間就是當(dāng)?shù)?2點，日影的走向就是當(dāng)?shù)亟?jīng)線的走向?？山?jīng)線是多少度呢？59教學(xué)啟示只要給出一個參照系，這個問題就解決了。比如告訴學(xué)生此時0°經(jīng)線的位置以及時間，利用地方時的計算方法，就可以根據(jù)兩地的地方時之差，輕松算出經(jīng)線的經(jīng)度。通過測經(jīng)度可以進行地方時、晝夜長短變化的教學(xué)。通過什么來測定當(dāng)?shù)氐木暥饶?？最好不過就是正午太陽高度角了。通過測緯度可以進行黃赤交角、太陽直射點的移動、正午太陽高度角的變化的教學(xué)。60自然地理要留給學(xué)生什么世界是物質(zhì)的物質(zhì)是運動的聯(lián)系的差異的循環(huán)的能量是轉(zhuǎn)換的人地關(guān)系61自然地理要留給學(xué)生什么物質(zhì)是聯(lián)系的、差異的整體性和差異性物質(zhì)循環(huán)：水循環(huán)、地殼物質(zhì)循環(huán)、生物循環(huán)、大氣循環(huán)。62自然地理要留給學(xué)生什么識地知理因地制宜63三、自然地理的模式構(gòu)建李宗錄2013.11.2第1頁64自然地理的地理模型地理模型：“設(shè)想系統(tǒng)存在于現(xiàn)實世界中，而模型則嘗試描述、分析、簡化和表示這個系統(tǒng)”（斯特拉勒）。65自然地理的地理模型宇宙模式太陽系模式大氣環(huán)流模式氣候分布模式天氣系統(tǒng)模式水循環(huán)模式洋流分布模式板塊構(gòu)造理論地域分異規(guī)律66大氣運動的探索過程古代的航海需要借助于風(fēng)力，所以對風(fēng)的觀察始于航海者。比如地中海沿岸的南歐、西亞、北非之間的海上貿(mào)易，促使人們很早就注意到了風(fēng)的作用和規(guī)律。公元前8世紀(jì)，希臘水手主要通過觀察風(fēng)和與之相聯(lián)系的天氣來判斷方向。67大氣運動的探索過程在荷馬時代，他們辨別出了四種風(fēng)：北風(fēng)，強勁而寒冷，天氣晴朗；東風(fēng)，溫暖而和潤；南風(fēng)，常出現(xiàn)在一個前進的風(fēng)暴前面，濕潤，有時強烈；西風(fēng)，穩(wěn)定而陣陣有力。很多年以后，在公元前二世紀(jì)，雅典人建筑了一座能辨別八種風(fēng)向的塔，在每一個風(fēng)向面上刻了說明有關(guān)天氣類型的雕塑。這個塔現(xiàn)在仍然矗立在阿克羅波利斯衛(wèi)城故址的一個羅馬廣場中間。68大氣運動的探索過程與此同時，亞歐海上貿(mào)易的發(fā)展，也促使人們對北印度洋海區(qū)、西太平洋海區(qū)季風(fēng)的認(rèn)識。比如中國與日本、南亞、西亞、東非的交流，阿拉伯商人在海上的往返等。散落在廣袤的太平洋之上的群島，它們也很早被劃著獨木舟、善于航海的某類人所發(fā)現(xiàn)，其中肯定有關(guān)于風(fēng)向的認(rèn)識和利用。69大氣運動的探索過程哥倫布是第一個發(fā)現(xiàn)并利用了大西洋中風(fēng)系的探險家。根據(jù)他先前的經(jīng)驗，他知道低緯度吹的是東風(fēng)，較高緯度吹的是西風(fēng)，所以他沿著加那利群島的緯度順著東風(fēng)向西駛?cè)?，從而發(fā)現(xiàn)了新大陸，返航時則向北駛到亞速爾群島的緯度，在西風(fēng)的吹動下返回歐洲。人們在長期的生產(chǎn)生活過程中，通過經(jīng)驗積累，是可以發(fā)現(xiàn)某些規(guī)律并進行利用的?？墒菫槭裁磿羞@些規(guī)律呢？進入到這個階段的思考，才標(biāo)志著人類的認(rèn)識到達(dá)了一個新的階段。70大氣運動的探索過程在對于風(fēng)向規(guī)律的解釋過程中，先后有一些科學(xué)家加入了這一過程，從而形成了目前我們所看到的大氣的知識體系。最早加入到這一行列的是英國偉大的天文學(xué)家愛德蒙?哈雷，1686年他發(fā)表了大西洋信風(fēng)圖，并對風(fēng)向及其風(fēng)的轉(zhuǎn)向進行了說明。1735年，英國氣候?qū)W家哈德萊（Hadely）根據(jù)地面觀測到的熱帶信風(fēng)推測，由于熱帶地區(qū)較熱，空氣上升，在大氣高層向兩極流去，在極地變冷下沉，在地面向赤道流去，構(gòu)成一個閉合的單圈環(huán)流，這就是哈德萊環(huán)流。71大氣運動的探索過程1839年，美國科學(xué)家莫里對大西洋風(fēng)向進行了詳細(xì)的記錄，并于1851年前后提出了兩圈環(huán)流的概念（如圖5）。1856年，美國田納西州的中學(xué)教師費雷爾首先用數(shù)學(xué)來解釋在一個旋轉(zhuǎn)球體上移動中的物體運動規(guī)律，首次應(yīng)用科氏力、氣壓梯度力和摩擦力之間的平衡來解釋中緯度地區(qū)地面的偏南風(fēng)，這就是三圈環(huán)流。72大氣運動的探索過程1928年，Bergeron的模型大約接近于我們現(xiàn)在認(rèn)可的三圈環(huán)流模型，但完整的理論解釋是由Held和Hou在1980年提出的。73大氣運動的模式構(gòu)建三圈環(huán)流作為大氣部分教學(xué)內(nèi)容的核心知識，其理論的建立過程值得我們深思。在教學(xué)中，我們目前的做法也基本上是從熱力環(huán)流講起，然后到一圈環(huán)流，再到三圈環(huán)流，再到季風(fēng)環(huán)流，這個過程基本上與科學(xué)的研究過程是一致的。但是需要看到的是，所有這些大氣運動規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，都是基于對“風(fēng)”——這個人們司空見慣的地理現(xiàn)象的觀察和追問。在教學(xué)中我們應(yīng)該回歸探究的原點，而不是為了理論而理論，為了講授而講授。74大氣運動的模式建構(gòu)熱力環(huán)流設(shè)問1：風(fēng)是怎樣形成的——熱力環(huán)流設(shè)問2：風(fēng)的運動有沒有規(guī)律——三圈環(huán)流設(shè)問3：氣壓帶和風(fēng)帶有何影響——氣候設(shè)問4：海陸分布怎樣影響三圈環(huán)流——季風(fēng)環(huán)流設(shè)問5：季風(fēng)環(huán)流有何影響——氣候75氣候模式的建立76自然地理模式構(gòu)建的過程言語信息智慧技能認(rèn)知策略操作技能態(tài)度辨別具體概念定義性概念規(guī)則高級規(guī)則——加涅《教學(xué)設(shè)計原理》學(xué)習(xí)的結(jié)果77自然地理的地理模型78自然界中的水循環(huán)在《自然界中的水循環(huán)（節(jié)選）》，老師設(shè)計了如下教學(xué)過程。師：一位船員在茫茫大海中遭遇到了風(fēng)暴，船被風(fēng)浪拍成了碎片，幸好他被海流帶到了一個荒島上，荒島很小，沒有植被、沒有淡水，只有在太陽炙烤下發(fā)燙的沙灘，偶然可見被海水帶到沙灘上來的塑料袋、木片。船員的幸運不止這些，因為他在沙灘上見到了一個盛水水用的金屬水桶，這讓他看到了活下去的希望。他目前最急需要的是一杯水，而水桶就是上帝伸過來的救命之手。船員最終用這只水桶，制取了能延續(xù)自己生命的生命之水。那么這個船員是怎樣制取淡水的呢？（選自《荒島求生》）。79自然界中的水循環(huán)生：討論制取淡水的過程。師：我們能不能通過畫圖，來重現(xiàn)《荒島求生》的這個過程呢？生：學(xué)生畫圖。師：這里有一個實驗的視頻，我們某小組的同學(xué)在太陽底下曬了兩個小時拍攝的實驗片段，現(xiàn)在讓我們觀察一下實驗結(jié)果。80自然界中的水循環(huán)生：展示實驗過程。（圖7）81自然界中的水循環(huán)1.在一個平底器皿中加少量的水，蓋滿底部即可，把一個裝有沙子的小瓶放入水中。2.把一塊塑料紙蓋在器皿上用橡皮筋扎緊，然后把一塊石頭放在塑料紙上，壓住塑料紙。石頭要放在裝沙小瓶的正上方。3.將器皿要放在陽光下直曬，或用臺燈直接照射，過1小時以后，觀察器皿內(nèi)和塑料紙會有什么變化。82自然界中的水循環(huán)生：匯報實驗結(jié)果。1.塑料之上有好多凝結(jié)的小水珠，說明器皿底部的水有部分蒸發(fā)了。2.裝沙子的小瓶中也有了水，這是凝結(jié)在塑料紙上的水珠掉進去所致。83自然界中的水循環(huán)師：這些現(xiàn)象的發(fā)生與水的特點有沒有關(guān)系呢？生：水具有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三態(tài)變化的特點，這是這些現(xiàn)象之所以發(fā)生的關(guān)鍵。師：如果器皿底部的水代表海洋，裝沙子的小瓶代表陸地，我們能否畫圖來表示海洋與陸地之間這種水體的循環(huán)過程？生：設(shè)計海洋、陸地之間水體循環(huán)過程。生：展示、討論，完善水循環(huán)的過程和環(huán)節(jié)。師：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)。84自然界中的水循環(huán)【案例分析】通過地理實驗創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生進行地理問題的探究，是新課改中廣大教師比較常用的一種教學(xué)方式。以上課例通過情景的創(chuàng)設(shè)和問題鏈的設(shè)計，很好的達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。85四、自然地理的研究方法李宗錄2013.11.2第1頁86自然地理的研究方法觀察考察觀測計量建模87

水的探索過程對洋流的探索自然始于航海，最先被發(fā)現(xiàn)的洋流應(yīng)該是非洲西海岸的加那利寒流。1415年，葡萄牙航海家亨利王子開啟了地理大發(fā)現(xiàn)的大幕，他的船隊最開始就是在非洲西海岸進行試探性南航。隨著哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，北大西洋中的墨西哥灣暖流、北大西洋暖流也先后被發(fā)現(xiàn)。一些開拓性的航海，總會伴隨著一些洋流的發(fā)現(xiàn)，如達(dá)?伽馬對印度洋的航行、麥哲倫的環(huán)球航行、庫克船長對太平洋的航行等。最后這一切總免不了有人歸納和總結(jié)，88水的探索過程既然洋流是在航海中發(fā)現(xiàn)的，教學(xué)中我們就可以模擬一些這樣的遠(yuǎn)洋航海，認(rèn)識洋流以及對航海的作用，在此基礎(chǔ)上總結(jié)洋流的分布規(guī)律，拓展洋流對地理環(huán)境中氣候、環(huán)境等的影響。89地形、地貌、地質(zhì)的探索過程1、外力作用與地表形態(tài)：地球表面的形狀，曾經(jīng)有上帝創(chuàng)造說、均變說、災(zāi)變說（1681）、構(gòu)造說（1719）,洪水說（河流機械力和均衡河谷的理論）等。1894年德國地理學(xué)家阿?彭克的名著《地表形態(tài)學(xué)》是第一部系統(tǒng)研究地表形態(tài)的著作，書中詳細(xì)的論述了侵蝕和沉積的營力，描述了地貌的各個主要類型。1908年美國地理學(xué)家戴維斯提出侵蝕循環(huán)學(xué)說。90地形、地貌、地質(zhì)的探索過程2、內(nèi)力作用與地表形態(tài)：1912年魏格納提出大陸漂移學(xué)說，1956年美國學(xué)者赫斯提出海底擴張學(xué)說，1968年法國科學(xué)家勒比遜提出板塊構(gòu)造學(xué)說。91地形、地貌、地質(zhì)的探索過程通過梳理可以發(fā)現(xiàn)，外力作用的理論要比內(nèi)力作用早，其所用的研究方法依然是觀察法（野外觀察）。地形、地貌、地質(zhì)是可以看得見的，這為該部分內(nèi)容的教學(xué)提供了新的思路。地形、地貌、地質(zhì)的教學(xué)易于觀察，最好的方法是把學(xué)生帶到大自然中，設(shè)計一次野外實踐活動，讓學(xué)生在親見親歷中進行學(xué)習(xí)。在課堂學(xué)習(xí)過程中，景觀圖片的觀察和解釋就成為地形、地貌、地質(zhì)內(nèi)容學(xué)習(xí)的主要方法，必要時還可以借助于影像材料，讓學(xué)生獲取豐富、感性的信息。92地形、地貌、地質(zhì)的探索過程宇宙和地球、大氣、水等要素雖然也是通過對地理現(xiàn)象的觀察，但需要借助于一些工具，構(gòu)成大氣的要素（風(fēng)、壓、水、熱、光）由于比較抽象，觀察時更困難，則一般會利用示意圖進行推理。93地帶性規(guī)律的探索過程亞里士多德時代，就已經(jīng)提出了地球上熱帶、南北溫帶、南北寒帶的地帶性概念。地帶性規(guī)律作為一個科學(xué)體系，到1898年才由俄國著名學(xué)者道庫恰耶夫創(chuàng)立，后由俄國學(xué)者貝爾格加以拓展、深化和細(xì)化，成為地理學(xué)的基本規(guī)律。與地帶性規(guī)律相對還有非地帶性規(guī)律。94觀察與分析的方法1、觀察的技術(shù)傳統(tǒng)野外測量方法制定測量標(biāo)準(zhǔn)繪制地球圖垂直航空攝影用航空照片來標(biāo)繪地理資料雷達(dá)和紅外成像衛(wèi)星圖像95觀察與分析的方法2、分析的方法文字描述和分析數(shù)學(xué)概念和統(tǒng)計方法的應(yīng)用電子計算機96自然地理的研究方法

——詹姆斯《地理學(xué)思想史》97教學(xué)啟示——地理觀測天文觀測正午太陽高度角的觀測氣象觀測地震觀測98教學(xué)啟示——地理實驗熱力環(huán)流實驗受熱過程實驗水土流失實驗99教學(xué)啟示——地理動畫100教學(xué)啟示——地理動畫101教學(xué)啟示——地理視頻三國演義片段：火熄上方谷102教學(xué)啟示——地理模擬課例：《找礦》材料：硬紙盒、橡皮泥地質(zhì)模型、吸管形式：分組過程：挖深槽、選鉆位、打鉆、畫剖面結(jié)果：白色代表地下水，黑色代表煤103教學(xué)啟示——地理模擬材料：盛黃土的托盤、黃土上覆蓋草皮的托盤過程：1、根據(jù)黑板上等高線圖挖溝2、比較水土流失的大小3、根據(jù)黑板上等高線圖修水庫4、根據(jù)黑板上等高線圖修梯田104教學(xué)啟示——野外觀察課例1：《環(huán)境與發(fā)展》——小壩子鄉(xiāng)土地荒漠化調(diào)查1、野外考察：河北豐寧縣小壩子鄉(xiāng)2、校內(nèi)活動：模擬實驗（風(fēng)的渦流作用）3、課堂教學(xué)：糾錯、原因、危害、治理105教學(xué)啟示——野外觀察課例2：《沿河城地質(zhì)實習(xí)室內(nèi)分析》1、巖石組觀察巖性（碳酸鹽）和微斷面化學(xué)模擬實驗-碳酸鹽形成的化學(xué)機理推斷古地理環(huán)境（古海洋環(huán)境高溫、高鹽）2、巖漿組觀察輝綠巖巖墻和花崗巖大侵入體（地質(zhì)過程）3、階地組永定河兩岸不對稱抬升、河流下切侵蝕106五、自然地理的問題探究李宗錄2013.11.2第1頁107認(rèn)知理論告訴我們，當(dāng)學(xué)生面對問題的時候，學(xué)習(xí)的興趣才有可能被調(diào)動起來，才有可能具有較強的學(xué)習(xí)動機?！爸R”是靜態(tài)的，“問題”是動態(tài)的，只有通過各種問題才能把學(xué)生置于學(xué)習(xí)的主體地位。問題探究的重要性108如何把教材中陳述性的知識轉(zhuǎn)化為具體的問題，這又是教師在進行教學(xué)設(shè)計中所必須思考的主要問題。變“知識”為“問題”的課堂教學(xué)設(shè)計策略，核心是問題的設(shè)置。在地理課堂教學(xué)模式的歷史演進中，從講授式到啟發(fā)式、再到探究式和發(fā)現(xiàn)式教學(xué)，問題的數(shù)量、問題產(chǎn)生的方式都在發(fā)生變革。問題探究的重要性109問題解決教學(xué)并不是“滿堂問”，要注意問題的梯度、效度。在學(xué)案導(dǎo)學(xué)策略、問題解決策略、課題研究策略、實踐體驗策略等教學(xué)策略中，問題的產(chǎn)生、問題的設(shè)置各有特色。問題探究教學(xué)的策略110問題探究教學(xué)的策略1.知識結(jié)構(gòu)化以建構(gòu)主義為主要支撐的新課程改革，其課堂教學(xué)的目的最終還是要構(gòu)建起學(xué)科知識結(jié)構(gòu)。知識結(jié)構(gòu)化對于問題解決教學(xué)策略非常重要，因為知識結(jié)構(gòu)是教師進行教學(xué)預(yù)設(shè)的藍(lán)圖，同時也是學(xué)生進行知識建構(gòu)的主要生成通道，只有順著這些“知識小徑”，才不至于在“知識迷宮”中迷失方向，進而導(dǎo)致低效、乃至無效的“教”與“學(xué)”。在問題解決教學(xué)中，教師與學(xué)生所處的起點是不一樣的，學(xué)生是處于知識建構(gòu)的起點，而教師處于知識建構(gòu)的終點，建構(gòu)的結(jié)果對教師已知，對學(xué)生未知。111問題探究教學(xué)的策略2．結(jié)構(gòu)問題化美國著名數(shù)學(xué)家哈爾莫斯說過：“問題是數(shù)學(xué)的心臟，有了問題，思維才有方向；有了問題，思維才有動力；有了問題，思維才有創(chuàng)新”，對于地理教學(xué)來說也是如此。結(jié)構(gòu)問題化是把知識本位教學(xué)轉(zhuǎn)化為學(xué)生本位教學(xué)的一個有效策略。在教學(xué)的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)問題化的做法很多，主要有引發(fā)興趣、引發(fā)查詢、引發(fā)動手、引發(fā)討論、引發(fā)辯論等策略，教師應(yīng)根據(jù)具體內(nèi)容具體設(shè)計。112問題探究教學(xué)的策略3．問題情境化建構(gòu)主義認(rèn)為，知識并不是絕對的真理，知識存在于特定的情境中。在問題解決策略中，問題情境主要有：①材料問題情境。教師提供豐富的文字、圖像材料，把學(xué)生引入到一定的思維空間，以便發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、建構(gòu)知識。②影像問題情境。運用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，如計算機動畫模擬、DV資料等，創(chuàng)設(shè)問題情景，使問題形象化、具體化，激發(fā)學(xué)生探討問題的欲望。113問題探究教學(xué)的策略3．問題情境化③實驗問題情境。新課標(biāo)實施后，地理試驗在煎熬學(xué)中逐漸被重視，同時也在教育教學(xué)中起到了很好的作用。④虛擬問題情景。“假如你是……”這樣的問題已經(jīng)被作為地理課堂開放性討論的一個主要設(shè)問方式，實際上虛擬問題場景還可以運用到封閉性問題的教學(xué)中。⑤故事問題情景。有許多地理故事可以引入到地理教學(xué)中來，創(chuàng)造出問題情景，引發(fā)學(xué)生探究。114問題探究教學(xué)的策略4．情景生活化①貼近學(xué)生的生活實際：該思路是指在教學(xué)設(shè)計中要設(shè)法通過學(xué)生感興趣的、關(guān)注的、所熟悉的、身邊的、與自己的生活密切相關(guān)的“問題”，來引發(fā)學(xué)生的求知欲、探索欲。例如在《水循環(huán)》的教學(xué)中，可以從身邊的河流出發(fā)，讓學(xué)生思考河流的水來自什么地方，進而引出水循環(huán)的環(huán)節(jié)和類型。115問題探究教學(xué)的策略4．情景生活化②從最近發(fā)展區(qū)出發(fā)：知識之間是有內(nèi)在聯(lián)系的，新的問題的切入也可以建立在對前面問題解決的結(jié)果之上。例如在《大氣運動》的教學(xué)中，熱力環(huán)流、一圈環(huán)流、三圈環(huán)流、季風(fēng)環(huán)流等理論知識存在著認(rèn)知上的前后聯(lián)系。③結(jié)合時政熱點切入：每時每刻都會有一些時政熱點發(fā)生，教師可以利用這些資源來引入教學(xué)，增強學(xué)生對問題的興趣，加強地理教學(xué)與現(xiàn)實的聯(lián)系。116案例117材料一：北京某校地理課外活動小組，在二分二至日的正午測量國旗旗桿的影長，國旗旗桿高10米。思考：1、A、B、C圖分別屬于二分二至的什么時間？10米2.97米A10米20米B10米8.39米C2、正午旗桿的影長為什么會變化呢？118課題：正午太陽高度角的變化1191、正午太陽高度角的概念你能根據(jù)右圖說出什么是正午太陽高度角嗎？1202、正午太陽高度角變化的原因思考：正午太陽高度角為什么會變化？黃赤交角的存在、太陽直射點的南北移動你能解釋旗桿的影長為什么會變化了嗎？121材料二：上海某校地理課外活動小組，也在二分二至日的正午測量國旗旗桿的影長，國旗旗桿與北京一樣高10米。春分夏至秋分冬至北京8.39米2.97米8.39米20米上海5.78米1.12米5.78米13.69米思考：北京和上海的旗桿影長變化有何不同？為什么？1223、正午太陽高度角的變化規(guī)律思考：夏至日正午太陽高度角的分布有何特點？1233、正午太陽高度角的變化規(guī)律思考：冬至日正午太陽高度角的分布有何特點？1243、正午太陽高度角的變化規(guī)律思考：春秋分日正午太陽高度角的分布有何特點？125正午太陽高度角的分布規(guī)律之

——緯度變化規(guī)律在同一時間、不同緯度的分布規(guī)律由直射點向南北兩側(cè)降低思考：夏至日時，北京、哈爾濱、上海那一座城市的正午太陽高度角大？126材料三：北京的王先生退休后，去?？陔S兒子同住，一年之中，他發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：正午的時候，太陽有時在正南、有時在頭頂、有時又在正北，為什么會這樣呢？請畫圖解釋。127ABCDEFG思考1：畫出A、B、C、D、E、F、G等地正午太陽高度角的變化過程，并說出影子朝向與長短的變化情況。思考2：A、B、C、D、E、F、G等地正午太陽高度角最大值與最小值分別出現(xiàn)在什么時間？128正午太陽高度角的變化規(guī)律之

——季節(jié)變化規(guī)律在同一地點、不同季節(jié)的變化規(guī)律（1）北回歸線及其以北：夏至最大、冬至最??；（2）南回歸線及其以南：冬至最大、夏至最??；（3）南北回歸線之間：最大值為900，一年中有兩次。129材料四：北京一位劉女士，在某小區(qū)一層買了一套房。入住后發(fā)現(xiàn)：原本夏季采光很足的客廳，一到冬季客廳的陽光就被南樓擋住了。請你用作學(xué)的知識幫劉女士解釋一下為什么？南樓擋住北樓的光，必須要計算要根據(jù)正午太陽高度角計算科學(xué)的樓距。北樓南樓樓距130課后作業(yè)在我們生活中環(huán)存在著哪些與正午太陽高度角有關(guān)的現(xiàn)象？你能運用數(shù)學(xué)知識，找到計算某地正午太陽高度角的公式嗎？131六、自然地理的實踐應(yīng)用李宗錄2013.11.2第1頁132城市內(nèi)澇——以北京7.21暴雨為例133燕京八景太液秋風(fēng)瓊島春陰金臺夕照薊門煙樹西山晴雪玉泉趵突盧溝曉月居庸疊翠134新燕京八景陶然碧波安華逐浪白石水簾蓮花洞庭大望垂釣二環(huán)看海機場觀瀾故宮踏浪1357月21日的北京136概念：由于強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水的現(xiàn)象.城市內(nèi)澇是什么？137138北京7月21日10時至22日06時降水量分布圖北京為什么會有內(nèi)澇？自東南向西北遞減，局部地區(qū)降水多；海淀朝陽豐臺平谷順義自然原因：強降水,持續(xù)時間長讀圖思考：北京市降水分布有何特點?139北京為什么會有內(nèi)澇？北京城為什么排水比較困難呢？小組展示140北京為什么會有內(nèi)澇？下沉式地形人為原因：排水條件差硬質(zhì)路面地表徑流增加降水下滲減少下墊面徑流系數(shù)滲透率純綠地0.280%瀝青（水泥）0.910%百萬莊小區(qū)實驗數(shù)據(jù)注：徑流系數(shù)指徑流量與相應(yīng)降水量之比自然原因：強降水141內(nèi)澇多出現(xiàn)在什么樣的城市？去哪些城市“看?！弊詈媚?？北京、武漢、成都、長沙、南京、昆明，沒有最好，只有更好！

142城市內(nèi)澇有何危害？交通擁堵人員傷亡財產(chǎn)損失滿地淤泥阻斷交通影響環(huán)境安全隱患工業(yè)損失商業(yè)損失143“截止到2010年，北京市最大年沉降量達(dá)到13.7cm，最大累計沉降量1.3m，累計地面沉降量超過20cm的面積已經(jīng)占到了北京平原的1/3?！毕聺B減弱地下徑流減少加劇地面沉降下滲的減少還加劇了什么問題的發(fā)生？144獻計獻策——“減少澇災(zāi)、地面沉降，變廢為寶”資料：地下：古代“北海團城”和現(xiàn)代日本東京的地下排水系統(tǒng)（小組一活動）2.

地上：荷蘭鹿特丹和德國柏林的地面建設(shè)系統(tǒng)（小組二活動）如何治理城市內(nèi)澇呢？145北海團城146先進的滲排系統(tǒng)倒梯形磚透氣透水土壤層涵洞147先進的滲排系統(tǒng)148逗你一笑149國際經(jīng)驗英國：倫敦地下排水系統(tǒng)改造工程1859年正式動工，1865年完工，在地下五十米處挖掘了實際長度達(dá)到2000公里的排水管道。工程完成當(dāng)年，倫敦的全部污水都被排往大海。不少人擔(dān)心地下被挖空的倫敦會不會坍塌，為了解決這個問題，工程部門特地研制了新型高強度水泥，用這種水泥制造了3.8億塊混凝土磚，構(gòu)成了堅固的下水道。150國際經(jīng)驗法國：巴黎的下水道處于地面以下50米，總長2300多公里，規(guī)模遠(yuǎn)超巴黎地鐵，是世界上最負(fù)盛名的下