“單圈環(huán)流”兩種引入方式的比較研究

河北省秦皇島市第一中學（066006） 翟立群

一、引言

單圈環(huán)流是中學地理教學內(nèi)容的一部分，是大氣環(huán)流教學過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)，是學習三圈環(huán)流形成、理解并把握全球氣壓帶和風帶分布特征的重要知識前提與基礎(chǔ)，起到承上啟下的作用。單圈環(huán)流指的是赤道地區(qū)大氣受熱上升，于高空流向北極上空，在北極冷卻下沉，于極地近地表流向赤道地區(qū)所形成的大氣環(huán)流，其過程如圖1所示。

圖1 單圈環(huán)流示意

在中學地理教學中，單圈環(huán)流的引入方式有兩種。第一種叫做“三種假設(shè)”引入式，具體內(nèi)容是假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)、地球不公轉(zhuǎn)和地球表面平坦均勻等三個條件，之后在老師的引導(dǎo)下得出全球范圍內(nèi)的單圈環(huán)流，即如果滿足地球不自轉(zhuǎn)、地球不公轉(zhuǎn)和地球表面平坦均勻等三個假設(shè)條件，那么赤道與極地之間就會形成單圈環(huán)流；第二種叫做“熱力環(huán)流”引入式，就是熱力環(huán)流原理直接應(yīng)用到全球，經(jīng)過學生的思考、推論得出極地與赤道間的單圈環(huán)流。

二、分析與討論

中學教學中諸多公開課、優(yōu)質(zhì)課，甚者還有國家核心期刊上部分相關(guān)內(nèi)容的教學設(shè)計論文，單圈環(huán)流的引入往往采用的是第一種方式—“三種假設(shè)”引入式，而第二種—“熱力環(huán)流”引入式，無論是在課堂上還是在期刊論文上卻很少見到?？梢哉f，“三種假設(shè)”引入式已成為中學地理教學的經(jīng)典模式，也得到廣大教師工作者的認可與選擇；“熱力環(huán)流”引入式作為一種新的教學方法，其特征與“三種假設(shè)”引入式的區(qū)別，值得教學工作者去研究與探討，對于豐富課堂教學方法有著重要的意義。其區(qū)別具體如下：

1. 形成條件的繁與簡

教學中，單圈環(huán)流兩種引入方式的預(yù)設(shè)條件在數(shù)量上有著明顯的差別。“三種假設(shè)”引入式包括4個條件，分別是熱力環(huán)流原理、假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)、假設(shè)地球不公轉(zhuǎn)和假設(shè)地球表面平坦均勻；“熱力環(huán)流”引入式只有一個條件—熱力環(huán)流原理。一個人的思考往往會受條件的限制與約束，過多的條件會干擾學生的思考、使學生思前顧后，不益于學生的思考與結(jié)論的生成。

“三種假設(shè)”引入式的預(yù)設(shè)條件過于繁冗，學生利用熱力環(huán)流原理解決全球范圍大氣運動時，往往會考慮其它三個假設(shè)條件對大氣運動產(chǎn)生的影響，赤道與極地間的大氣單圈環(huán)流形式很難在學生大腦中生成。換句話說，學生在思考時難以權(quán)衡四個條件的主次，思考切入點不明顯。“熱力環(huán)流”引入式條件充分，把熱力環(huán)流原理直接應(yīng)用到全球范圍，學生很容易想到赤道與極地間的單圈環(huán)流大氣運動形式。可以看出“熱力環(huán)流”引入式更易于學生的思考和理解。

2. 思考切入點是否明顯

對于學生的思考來講，教師問題設(shè)計的有效性至關(guān)重要。是否具有思考切入點是問題設(shè)計是否有效的關(guān)鍵性指標，即如果一個問題根據(jù)已掌握的知識經(jīng)過思考具備解決的可能性，那么這個問題就是有效的，而這里“已掌握的知識”就是這個問題的思考切入點；相反，如果一個問題根據(jù)已掌握的知識經(jīng)過思考不能夠解決，那么這里“已掌握的知識”不能夠成為設(shè)計問題的思考切入點，也就是這個問題設(shè)計缺少思考切入點。

學生思考形成單圈環(huán)流的切入點是熱力環(huán)流原理，“三種假設(shè)”引入式掩蓋了思考切入點，這是因為學生往往把注意力集中在三個假設(shè)條件上，而忽視熱力環(huán)流原理，所以學生的思考一片茫然、無從下手；相反，“熱力環(huán)流”引入式就是強調(diào)了思考的切入點—熱力環(huán)流原理，學生根據(jù)熱力環(huán)流原理很容易想到赤道是熱區(qū)、極地是冷區(qū)，這樣赤道地區(qū)與極地地區(qū)間的單圈環(huán)流大氣運動形式在學生頭腦中水到渠成。可以看出，“熱力環(huán)流”引入式較之“三種假設(shè)”引入式，更易于學生的思考。

新課程改革注重學生的思考，“三種假設(shè)”引入式掩蓋了思考切入點，學生的思考價值降低；“熱力環(huán)流”引入式思考切入點明顯，學生的思考效果顯著、學習成就感強。

3. 問題設(shè)計是否可以讓學生提出新問題

對學生而言，提出問題比解決問題更重要（愛因斯坦）。在教學中，如果學生能夠提出相關(guān)問題，教學的意義將會被放大，是否能夠提出問題是兩種引入方式的一大區(qū)別。

疑點是提出問題的關(guān)鍵所在。“三種假設(shè)”引入式基本上不具備能夠讓學生提出問題的環(huán)境—疑點。首先，在傳統(tǒng)教學中，“三種假設(shè)”引入式把三個假設(shè)條件看成是形成單圈環(huán)流的充分條件，所以教學疑點是不存在的。其次，“三種假設(shè)”引入式基本上是在老師的引導(dǎo)下完成的，教師與學生之間形成“教”與“學”的傳授模式，學生的思考空間被占用，疑點生成的環(huán)境不存在。

相反，“熱力環(huán)流”引入式具備能夠讓學生提出問題的環(huán)境—疑點。單圈環(huán)流的形成是熱力環(huán)流原理的簡單應(yīng)用，赤道是熱區(qū)，大氣受熱上升，近地面形成低壓；極地是冷區(qū)，大氣冷卻下沉，近地面形成高壓；大氣于近地面由極地流向赤道，高空與之相反，形成單圈環(huán)流。上述單圈環(huán)流的形成過程存在以下兩個疑點。

疑點1：地球表面水平運動的物體會受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響，如果考慮地轉(zhuǎn)偏向力對大氣運動的影響，那么赤道與極地間的單圈環(huán)流還會形成嗎？

疑點2：地球表面不是均勻的，有陸地和海洋之分，由于海陸熱力性質(zhì)不同使得陸地與海洋表面溫度存在差異，這樣在海洋與陸地之間形成的熱力環(huán)流是否對赤道與極地間的單圈環(huán)流產(chǎn)生影響呢？

如上分析，單圈環(huán)流兩種引入方式在學生是否能夠提出問題方面存在明顯差異，“熱力環(huán)流”引入式具備能夠使學生提出問題的環(huán)境，更符合新課程的要求與理念。

4. 本末倒置

單圈環(huán)流的形成條件是一個結(jié)論性的認知，是在長期的科學研究與教學中總結(jié)出來的，即在地球表面均勻沒有海陸差異的狀態(tài)下，忽略地轉(zhuǎn)偏向力、太陽直射點的移動對大氣運動的影響，赤道與極地之間形成單圈環(huán)流。在這個過程中，單圈環(huán)流是“本”，而其形成條件是“末”。

單圈環(huán)流的兩種引入方式對其形成條件展示方式有著明顯的區(qū)別?！叭N假設(shè)”引入式把三種假設(shè)條件當作充分條件置于先，把赤道與極地間形成的單圈環(huán)流當作結(jié)論置于后—本末倒置，不符合科學的認知規(guī)律，不易于學生的思考。從教學設(shè)計上看屬于傳授性教學，不符合新課程理念。

“熱力環(huán)流”引入式把熱力環(huán)流原理直接應(yīng)用到全球形成單圈環(huán)流，但是這其中存在疑點，當學生與老師共同把這些疑點一一處理之后，就會得出這樣一個結(jié)論—單圈環(huán)流的形成條件：地球表面均勻、忽略地轉(zhuǎn)偏向力和太陽直射點的移動對大氣運動的影響。本末未倒置，符合科學的認知規(guī)律。從教學設(shè)計上看屬于探究性教學，符合新課程思想。

可以看出，“三種假設(shè)”引入式是直接把單圈環(huán)流形成的條件展示給學生，而“熱力環(huán)流”引入式是通過師生共同探究，最后總結(jié)單圈環(huán)流形成的條件。

5. 真假命題

假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)、假設(shè)地球不公轉(zhuǎn)和假設(shè)地球表面平坦均勻，如果滿足以上三種假設(shè)，赤道與極地之間就會形成單圈環(huán)流。這是“三種假設(shè)”引入式經(jīng)常用到的一個命題，然而這個命題的真假非常值得商榷。

假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)、不公轉(zhuǎn)，其實地球與太陽就會達到相對靜止的狀態(tài)。這樣，地球面向太陽的一側(cè)始終接受太陽輻射，形成地球上的一個永久熱極；而背向太陽的一側(cè)，始終不會獲得太陽輻射，形成地球上的一個永久寒極；而并非形成赤道熱量多、兩極熱量少的分布狀態(tài)。其所形成的大氣環(huán)流表現(xiàn)為寒熱兩極之間的巨大極圈環(huán)流，大氣在熱極強烈受熱上升，于高空向四周輻散開并流向寒極高空；于寒極高空冷卻急劇下沉，在寒極近地面向四周輻散開來，流回熱極附近，其形成過程如圖2所示。

圖2 極圈環(huán)流示意

從以上分析，可以看出“如果滿足三種假設(shè)，赤道與極地之間就會形成單圈環(huán)流”這樣一個結(jié)論是不準確的、不成立的，它是一個假命題。

“熱力環(huán)流”引入式不存在命題的真與假，因為它是一個不斷完善的過程?！盁崃Νh(huán)流原理在全球范圍的應(yīng)用形成單圈環(huán)流”是一個不完善的命題，這些不完善恰恰是疑點所在之處，而這些疑點可以引發(fā)學生的思考并提出相關(guān)問題來不斷完善這個命題，最后總結(jié)單圈環(huán)流的形成條件。

把假命題當作教學知識傳授給學生屬于科學性錯誤，是教學中的硬傷，對學生情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)無疑是有害無益的。從這個角度上看，“三種假設(shè)”引入式存在科學性錯誤，不符合新課程的要求；“熱力環(huán)流”引入式是師生共同不斷完善的過程，注重學生的參與，符合新課程的理念。

三、結(jié)論

1.單圈環(huán)流兩種引入方式在知識與技能方面表現(xiàn)為“能夠說出單圈環(huán)流的形成條件”，“三種假設(shè)”引入式單圈環(huán)流的形成條件是“假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)，假設(shè)地球不公轉(zhuǎn)、假設(shè)地球表面平坦均勻”；“熱力環(huán)流”引入式單圈環(huán)流的形成條件是“忽略海陸差異、忽略地轉(zhuǎn)偏向力、忽略太陽直射點的移動對大氣運動的影響”。

2.過程與方法方面，“三種假設(shè)”引入式表現(xiàn)為“通過展示三種假設(shè)條件在老師的引導(dǎo)下使學生了解單圈環(huán)流的形成條件”，就是通過傳授的方法認識單圈環(huán)流的形成條件；“熱力環(huán)流”引入式表現(xiàn)為“通過對教學疑點（海陸差異、地轉(zhuǎn)偏向力和太陽直射點的移動對大氣環(huán)流的影響）的釋疑，師生共同探究單圈環(huán)流的形成條件”。

3.情感態(tài)度與價值觀方面，“熱力環(huán)流”引入式注重探究性教學，注重培養(yǎng)學生的思考、分析能力，注重鼓勵猜想假設(shè)，注重培養(yǎng)科學精神；“單圈環(huán)流”引入式表現(xiàn)為“教師與學生之間‘教’與‘學’的傳授模式”，難以體現(xiàn)學生的思考與探究。

4.“熱力環(huán)流”引入式較“單圈環(huán)流”引入式更能體現(xiàn)新課程的教學理念。