精研地理概念，巧解課堂生成性問題

范曉偉

人教版高中地理必修1《宇宙中的地球》一章是高中地理教學(xué)的重難點(diǎn)之一。該章若干重要的地理概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)地理、構(gòu)建知識(shí)體系的基礎(chǔ)。教師在備課時(shí)需要深入研究這些概念，加強(qiáng)自身的理解，從而加深學(xué)生的理解與把握。筆者所在學(xué)校學(xué)生普遍成績較好，課堂思維活躍，課堂教學(xué)中經(jīng)常生成各種“奇思妙想”，有時(shí)讓人應(yīng)接不暇，所以筆者在備課時(shí)尤其注意深入研究學(xué)生關(guān)注的重要概念和原理，以便能夠在解答學(xué)生問題時(shí)游刃有余。

一、八大行星取代九大行星

人教版教材中介紹了八大行星，比原九大行星少了冥王星。學(xué)生只知其然不知其所以然。教材對(duì)行星的定義為：“在橢圓軌道上環(huán)繞恒星運(yùn)行的、近似球狀的天體。”據(jù)此冥王星屬行星。教材后續(xù)描述為：“行星質(zhì)量比恒星小，本身不發(fā)光，靠反射恒星的光而發(fā)亮。”據(jù)此冥王星同樣屬行星。那冥王星究竟為何被“開除”？伍光和在《自然地理學(xué)》中采納了國際天文聯(lián)合會(huì)第26屆大會(huì)提出的行星定義：“太陽系的行星必須符合三個(gè)條件：第一，在繞太陽運(yùn)動(dòng)的前提下，能清除其軌道附近的其他天體而成為其所在空間的最大天體；第二，具有足夠大的質(zhì)量，能依靠自身的引力使形狀呈近似球形；第三，內(nèi)部不發(fā)生核聚變反應(yīng)?！壁ね跣菨M足后兩個(gè)條件，但是不滿足第一個(gè)條件。冥王星赤道半徑為1160km，質(zhì)量只有地球的0.24%，體積為6.39×109km3，比月球還小，被歸類為矮行星。據(jù)矮行星的命名規(guī)則，冥王星改名為冥神星。在此，筆者建議修訂教材時(shí)，可將行星的最新定義解釋配置在教材有關(guān)行星的介紹部分中，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

二、太陽大氣層的命名

人教版教材中介紹太陽大氣層分光球、色球和日冕三層。學(xué)生學(xué)習(xí)此內(nèi)容時(shí)，會(huì)對(duì)其命名規(guī)則產(chǎn)生興趣，會(huì)發(fā)問：太陽大氣層是依據(jù)什么規(guī)則命名的？

人教版教材中描述光球：“光球是用肉眼可以觀測到的太陽表面，厚度約500千米。地球上接收到的太陽光基本上都是由光球發(fā)射出來的。”教材只講特點(diǎn)，未講命名。色球?qū)优c日冕層也是如此。金祖孟在《地球概論》中做了解釋：“光球是太陽大氣的低層，厚度約500km，它之所以被叫做光球，是由于它的明亮。太陽內(nèi)部產(chǎn)生的輻射，都被它自己的物質(zhì)吸收。只有光球發(fā)射的光，才能透過這一薄層向空間傳播。色球是太陽大氣的中層，厚度約2000km。只有在日全食的短暫瞬間，當(dāng)太陽光球全部被月輪遮蔽時(shí)，色球才表現(xiàn)為陰暗圓面周圍的玫瑰色花邊，色澤鮮艷，故稱色球?！边@些內(nèi)容詮釋了光球和色球的命名來源，但是《地球概論》中的日冕仍和教材中一樣，只解釋特點(diǎn)。筆者查閱維基百科后，得知“日冕”這個(gè)詞是一個(gè)拉丁詞，意為“皇冠”，是從古希臘演化來的。筆者認(rèn)為，光球、色球的中文名是意譯的外文名，日冕的名字同樣是意譯于它的古希臘語本意。

三、地球自轉(zhuǎn)的周期

人教版教材中描述地球自轉(zhuǎn)周期時(shí)，介紹了恒星日和太陽日，突出其區(qū)別在于參考點(diǎn)不同。此內(nèi)容為教學(xué)難點(diǎn)，很多教師在授課時(shí)會(huì)作區(qū)分，認(rèn)為太陽日是“假”周期，而恒星日是“真”周期。學(xué)生對(duì)否定其已有知識(shí)非常敏感，會(huì)思考恒星日是否“真”周期。

筆者查閱資料，發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)真正周期的說法，來自金祖孟的《地球概論》：“恒星日是指同一恒星連續(xù)兩次在同地中天的周期……恒星日是地球自轉(zhuǎn)的真正周期?！焙芏嗬蠋熞源藶橐罁?jù)，來講授恒星日為地球自轉(zhuǎn)真正周期，并用《地球概論》中配圖來回答學(xué)生的疑問。

《地球概論》中對(duì)此圖的解釋：“在一個(gè)恒星日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°，但在一個(gè)太陽日內(nèi)，地球自轉(zhuǎn)360°59′。這59′的差值是地球公轉(zhuǎn)造成的，使太陽日比恒星日約長4分。讀此圖時(shí)必須注意，在太陽系范疇內(nèi)，太陽是中心天體，它的光線是輻散的；恒星無比遙遠(yuǎn)，它的光線可看作平行的，圖中所示的三顆星，指的是同一顆恒星?！笔紫龋@個(gè)解釋包含的假設(shè)，即恒星無比遙遠(yuǎn)，其光線可看作平行的，這個(gè)假設(shè)并不成立。圖中三條光線都來自同一顆恒星，所以三條光線彼此間存在夾角，恒星無比遙遠(yuǎn)，說明夾角非常小，接近0°，但無論如何接近，始終不是真正0°。其次，距離地球無比遙遠(yuǎn)的恒星，是否“恒定不動(dòng)”呢？恐怕答案是否定的。恒星是運(yùn)動(dòng)的，無論其運(yùn)動(dòng)速度快或慢，都會(huì)對(duì)其光線產(chǎn)生影響。金祖孟在《地球概論》中也講到：“如果考慮到地軸進(jìn)動(dòng)或春分點(diǎn)西退，那么，恒星日與地球自轉(zhuǎn)周期，也還存在細(xì)微的差別?！敝链?，筆者認(rèn)為，恒星日并不是地球自轉(zhuǎn)的真正周期，只是非常接近真正周期。筆者比較贊同人教版教材的編寫，只說明恒星日和太陽日的差異在于參考點(diǎn)的不同，而不指出自轉(zhuǎn)的真正周期。至于自轉(zhuǎn)的真正周期，還需進(jìn)一步探索。

四、恒星日與太陽日、恒星年與回歸年的時(shí)間長短對(duì)比

人教版教材中介紹地球公轉(zhuǎn)周期，恒星年時(shí)長為365日6時(shí)9分10秒。回歸年時(shí)長為365日5時(shí)48分46秒。根據(jù)自轉(zhuǎn)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)學(xué)生明白了為何恒星日短于太陽日，但困惑是為何恒星年長于回歸年。

金祖孟在《地球概論》中解釋：“由于地軸的進(jìn)動(dòng)，春分點(diǎn)沿黃道西移，回歸年稍短于恒星年。春分點(diǎn)每年西移50″，回歸年相應(yīng)地比恒星年短0.0142日，即20分24秒。這一差值，我國古稱歲差，即周歲與周天之差。”

回歸年的度量是以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，太陽沿黃道連續(xù)兩次經(jīng)過春分點(diǎn)所需的時(shí)間即為回歸年。伍光和在《自然地理學(xué)》中解釋：“月球和太陽對(duì)地球引力產(chǎn)生的力矩使地球赤道面向黃道面趨近，由于地球不斷自轉(zhuǎn)，按照陀螺進(jìn)動(dòng)原理，自轉(zhuǎn)軸必然繞黃道軸旋進(jìn)，而黃赤交角保持不變。當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)軸旋進(jìn)時(shí)，春分點(diǎn)西移，故地球自轉(zhuǎn)不到一周即可兩次經(jīng)過春分點(diǎn)，這就是歲差。春分點(diǎn)每年西移50.2564″，自轉(zhuǎn)軸旋進(jìn)周期約為25700年?！惫P者認(rèn)為，地軸進(jìn)動(dòng)或自轉(zhuǎn)軸旋進(jìn)，都說明了春分點(diǎn)會(huì)西移，而以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)的回歸年就比恒星年少轉(zhuǎn)了50.2″左右，也即時(shí)間長度短了20分24秒。

五、地核的物質(zhì)構(gòu)成

人教版教材介紹地核時(shí)只介紹了溫度壓力等性質(zhì)，未介紹物理形態(tài)。學(xué)生一般會(huì)根據(jù)地震波波速的變化，尤其是橫波和縱波的變化，來推測地核的狀態(tài)。根據(jù)教材“地震波的傳播速度與地球內(nèi)部圈層的劃分”，可以看到橫波在地下深度2900km處消失，縱波速度劇烈下降。根據(jù)學(xué)生已有的波傳播知識(shí)，就會(huì)判斷地核為液態(tài)或氣態(tài)，無論外核內(nèi)核均是如此?？墒聦?shí)真是這樣的嗎？金祖孟在《地球概論》中解釋：“通過古登堡界面時(shí)，P波速度急劇下降，S波停滯不前，突然消失。外核和內(nèi)核之間的界面出現(xiàn)在5100km深處，稱利曼界面。在這個(gè)界面上，P波又急劇加速，S波重又出現(xiàn)（由P波轉(zhuǎn)換而來）?！庇捎诮滩膱D不完整，會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生的判斷。筆者認(rèn)為，由于P波在液體中要急劇減速，而S波不能在液體中傳播，所以外核可能是液態(tài)。但在5100km深處的利曼界面上，P波又急劇加速，S波又重新出現(xiàn)，由此推測，內(nèi)核可能為固態(tài)。

建議人教版教材編寫者，在修訂教材時(shí)，能夠在地震波橫波縱波傳播變化圖中，將外核與內(nèi)核的真實(shí)情況呈現(xiàn)在學(xué)生面前。