追尋科學(xué)家探究之路全面提升學(xué)生地理技能

李興防

（淄博市高青一中, 山東 淄博 256300）

追尋科學(xué)家探究之路全面提升學(xué)生地理技能

李興防

（淄博市高青一中, 山東 淄博 256300）

科學(xué)家在探究地理問題時一般從地理環(huán)境中的具體事項著眼，由特殊案例產(chǎn)生疑問→觀察地理事象的時間、空間分布及變化→假定條件實(shí)驗、模擬，探究規(guī)律→分析原因→得出結(jié)論。下面以“天氣系統(tǒng)和氣候”創(chuàng)新思維為例，追尋科學(xué)家的探究之路，全面提升學(xué)生地理技能，以拋磚引玉。

一、善于觀察，提出問題

假如你沿亞歐大陸東西兩岸或橫穿亞歐大陸長途旅行，會感受到自然景觀紛繁復(fù)雜，天氣、氣候特征差別很大，這自然就會產(chǎn)生很多疑問——亞歐大陸東岸和西岸、沿海和內(nèi)陸的天氣、氣候的特征有什么差異？這種差異有沒有規(guī)律可循？影響天氣和氣候的主要因素有哪些？這些因素之間又有怎樣的內(nèi)在聯(lián)系等等。

二、設(shè)定條件，模擬實(shí)驗

科學(xué)家在探究地理問題時，常見的思路有以下兩種。

1.由現(xiàn)象到原理，逐步推進(jìn)

現(xiàn)象人人都能感知，但大多數(shù)人在腦海中一晃而過，而科學(xué)家則善于捕捉到這些看似平常，又蘊(yùn)含規(guī)律的事象，逐步追尋、探究，幫助人們揭開世界的萬物之謎。例如，晴朗無風(fēng)的夜晚，在安全開闊的場地點(diǎn)燃一堆柴火（篝火晚會），觀察到火苗從中間向上升起，草木灰也跟隨火苗上升，在四周有草木灰紛紛落下，就可以推知火堆中間溫度最高、氣流上升、密度最小，火苗和草木灰隨之而上升；而四周氣溫較低，空氣下沉，密度較大，在重力和下沉氣流的影響下，草木灰也跟著降下，從而形成熱力環(huán)流。再如，地中海沿岸夏季炎熱干燥、冬季溫和多雨，氣溫、降水差別很大→季節(jié)差異較大→夏季受副熱帶高氣壓帶控制、冬季受西風(fēng)帶影響→氣壓帶、風(fēng)帶的季節(jié)移動→太陽直射點(diǎn)的南北季節(jié)移動→地球運(yùn)動（公轉(zhuǎn)）→黃赤交角存在、北極總是指向北極星附近等；然后把由現(xiàn)象到原因的思路反過來就是科學(xué)家呈現(xiàn)給我們的思路：由于黃赤交角存在、北極總是指向北極星附近→地球運(yùn)動（公轉(zhuǎn)）→太陽直射點(diǎn)南北季節(jié)移動→氣壓帶、風(fēng)帶南北季節(jié)移動→地中海沿岸夏季受副熱帶高氣壓帶控制、冬季受西風(fēng)帶影響→夏季炎熱干燥、冬季溫和多雨→天氣、氣候差別很大。

2.由簡單到復(fù)雜，層層深入

對于簡單的問題，人們都能分析原因，但一遇到復(fù)雜的問題就束手無策。而科學(xué)家有一個最大的特點(diǎn)，就是把復(fù)雜的問題簡單化，構(gòu)建模型、假定條件，用簡單的道理幫助我們理解復(fù)雜的問題。如地球上天氣和氣候復(fù)雜多變，與緯度位置、大氣環(huán)流、海陸分布、地形、洋流、人類活動等因素有關(guān)，在探索成因規(guī)律時，科學(xué)家一般是先設(shè)定一些要素（定量），研究某一要素（變量）是如何影響的。我們知道，地球表面分布著陸地、海洋，陸地上地形多樣，加上人類活動影響，探究某一要素對天氣、氣候影響是非常困難的。在這種情況下，科學(xué)家為把復(fù)雜問題簡單化，就要進(jìn)行一系列的假設(shè)，假定地表均一就排除陸地、海洋因素影響；假定不運(yùn)動，就排除自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的影響，這樣探究天氣、氣候的影響因素就一目了然了。

在探究大氣環(huán)流形成時可分為四個階段：第一階段，先假設(shè)地球表面均一、不運(yùn)動，由于黃赤交角的存在，地球表面各地獲得太陽輻射量多少不同，得出地表溫度隨緯度升高而降低。這時赤道地區(qū)氣溫高、近地面空氣膨脹上升后向南北擴(kuò)散，地面空氣密度減小，形成低氣壓，而上空由于空氣的不斷流入，空氣密度相對增大，比同高度南北方氣壓高，形成高氣壓；極地附近由于氣溫低，空氣冷卻下沉，近地面空氣密度大，形成高氣壓，而對應(yīng)的高空，空氣密度相對較小，形成低氣壓。這樣近地面由極地地區(qū)流向赤道地區(qū)，高空由赤道上空流向極地上空，從而形成了單圈環(huán)流。第二階段，加上地球自轉(zhuǎn)，使得水平運(yùn)動物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)（北半球向右偏、南半球向左偏、赤道上不偏轉(zhuǎn)），結(jié)合高空、近地面風(fēng)的受力情況，高空的風(fēng)受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力兩個力的影響（摩擦力忽略不計），風(fēng)向與等壓線是平行的（如由赤道上空奔向南北極地的高空風(fēng)在南北緯30°上空形成西風(fēng)帶，阻擋了向高緯去的氣流，被迫下沉，形成副熱帶高氣壓帶）；近地面受水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力共同作用，風(fēng)向與等壓線成一夾角，如信風(fēng)帶（東北信風(fēng)、東南信風(fēng)）、西風(fēng)帶（北半球西南風(fēng)、南半球西北風(fēng)）、極地東風(fēng)帶（北半球東北風(fēng)、南半球東南風(fēng)），從而形成了三圈環(huán)流。第三階段，加上地球公轉(zhuǎn)，使得氣壓帶、風(fēng)帶隨太陽直射點(diǎn)的南北移動而移動，大氣環(huán)流圈也隨著移動，從而影響地球表面的天氣、氣候，如地中海氣候、熱帶草原氣候的形成等。第四階段，考慮海陸分布，地球上海陸相間分布對大氣環(huán)流有較大影響，陸地?zé)崛萘啃∮诤Ｑ?，使得陸地在夏季形成熱低壓、在冬季形成冷高壓，就截斷了氣壓帶的分布?guī)律，如1月亞歐大陸上形成亞洲高壓（蒙古-西伯利亞高壓），把副極地低氣壓帶截斷，在海洋上形成阿留申低壓中心、冰島低壓中心；7月亞歐大陸上形成亞洲低壓（印度低壓），把副熱帶高氣壓帶截斷，在海洋上形成夏威夷高壓中心、亞速爾高壓中心，從而在亞歐大陸東岸形成典型的季風(fēng)氣候。

三、分析現(xiàn)象，得出規(guī)律

科學(xué)家在研究特殊的事象后，再到一般，進(jìn)一步推知，看其他類似事象是否符合這一規(guī)律。如地中海地區(qū)是典型的地中海氣候，隨地球的公轉(zhuǎn)，太陽直射點(diǎn)南北來回移動，使得冬、夏季分別受西風(fēng)帶和副熱帶高氣壓帶的影響，冬季溫和多雨、夏季炎熱干燥。地中海地區(qū)位于30°N～40°N大陸西岸，是不是南北緯30°～40°大陸西岸都是地中海氣候呢？由特殊到一般，通過分析，確實(shí)有這一規(guī)律；但不同地區(qū)的地中海氣候特點(diǎn)、分布有明顯差異，然后再由一般到特殊，找出一些特殊的現(xiàn)象和規(guī)律。如南北美洲大陸西岸地中海氣候南北延伸，且逼近太平洋海岸是因為科迪勒拉山系的影響，非洲南端、澳大利亞南端地中海面積較小是由于陸地面積小的原因。

四、設(shè)計思路，展示成果

在探究出天氣、氣候的規(guī)律后，為了普及，科學(xué)家就設(shè)計了學(xué)習(xí)思路，即大氣的受熱過程→熱力環(huán)流→大氣的水平運(yùn)動→單圈環(huán)流→三圈環(huán)流→氣壓帶、風(fēng)帶的季節(jié)移動→氣壓帶風(fēng)帶對氣候的影響→海陸分布對氣壓帶、風(fēng)帶的影響→季風(fēng)環(huán)流→常見的天氣系統(tǒng)→全球氣候變化。這樣設(shè)計體現(xiàn)了由簡單到復(fù)雜、層層遞進(jìn)，便于理解，這其中包含了許多人的智慧、辛勞。

通過以上分析，應(yīng)該體會到身邊處處是學(xué)問，要善于用睿智雙眼觀察自然、社會，從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、假定條件、模擬探究、得出結(jié)論，這樣大自然的許多奧秘就會被我們逐一破解，實(shí)現(xiàn)從普通人向科學(xué)家的飛躍。還等什么，抓緊行動，放飛我們的理想吧。