多維度理解地球運(yùn)動中的難點(diǎn)問題

邢春雷

[摘要]地球運(yùn)動是高中地理教學(xué)的難點(diǎn)內(nèi)容。在地理教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從多維度去探究地球運(yùn)動不易理解的問題，很多內(nèi)容如果能與數(shù)學(xué)學(xué)科的有關(guān)知識相結(jié)合，更容易被學(xué)生掌握。從多維度分析和理解問題，不僅有利于解決地理學(xué)科中地球運(yùn)動這一難點(diǎn)問題，也有利于解決其它問題。這種思維方式對于學(xué)生的終身發(fā)展是有益的。

[關(guān)鍵詞]多維度;地球運(yùn)動;數(shù)學(xué)方法

高中地理中哪部分內(nèi)容學(xué)生學(xué)起來最困難？答案毋庸置疑，就是地球運(yùn)動。地球運(yùn)動不僅是高中地理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，還是近年來全國卷和各地試卷中的高頻考點(diǎn)。為什么學(xué)生學(xué)起來很吃力呢？通過教學(xué)實(shí)踐我歸納為以下幾個原因：

首先，是學(xué)生缺乏空間想象能力。高中地理“地球運(yùn)動”這一部分內(nèi)容理科性質(zhì)較強(qiáng)，對學(xué)生地理空間思維能力要求極高。對于學(xué)生而言，由于缺乏空間想象能力，無法成功地構(gòu)建腦圖，因此對圖的判讀就不明朗。其次，部分學(xué)生對地圖的理解能力不強(qiáng)，通過畫圖、讀圖，最終掌握地理的思維方式和解決地理問題的能力欠缺。再次，也是最重要的一個原因，就是不善于聯(lián)系生活實(shí)際。地理學(xué)習(xí)一定要與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系，特別是對于地球運(yùn)動這部分內(nèi)容而言，很多與生活息息相關(guān)的問題都可以通過我們掌握的地理知識去解決，而很多學(xué)生卻忽略了地理與生活的聯(lián)系。將地球運(yùn)動的意義與生活實(shí)際相結(jié)合，這樣不僅可以將抽象的知識具體化和形象化，還可以加深學(xué)生對所學(xué)知識的印象，最重要的是可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)課本知識的同時，找到自然現(xiàn)象發(fā)生的根本原因，樹立人地協(xié)調(diào)觀。

怎樣使地球運(yùn)動部分的內(nèi)容簡單化？我覺得可以引導(dǎo)學(xué)生從多維度去探究地球運(yùn)動中不易理解的問題。例如，第一個問題：“什么情況下正午太陽高度相等？”要先考慮好該用什么思維去解決這個問題。地理學(xué)科最重要的兩個要素就是時間與空間，地理現(xiàn)象的產(chǎn)生無非就是時間與空間的結(jié)合，所以，看待地理問題我們絕不能忽略時間與空間的重要性。解決上述問題，最好的辦法就是把它回歸到時間和空間層面上來，再借助正午太陽高度角的計算公式H=90°-|a±b|（a為所求地緯度，b為太陽直射點(diǎn)的緯度），探究同一時間、不同緯度地區(qū)有沒有可能出現(xiàn)正午太陽高度角相同的情況，同一緯度地區(qū)、不同時間有沒有可能出現(xiàn)正午太陽高度角相同的情況，這樣答案就很清晰了。同一時間，當(dāng)兩個地區(qū)的緯度關(guān)于太陽直射點(diǎn)對稱時，所求地的緯度與太陽直射點(diǎn)的緯度差值是相等的，即正午太陽高度角相同。同一緯度地區(qū)，當(dāng)兩個時間關(guān)于夏至日或冬至日對稱時，太陽直射點(diǎn)的緯度相同，所以，正午太陽高度角也是相同的。

此外，借助數(shù)學(xué)方法也可以更好地理解這個問題。圖一示意兩個關(guān)于太陽直射點(diǎn)P對稱的緯度地區(qū)，緯度分別為α和β，它們此時的正午太陽高度分別為H1和H2。那么，數(shù)學(xué)方法怎樣確定兩個緯度地區(qū)正午太陽高度角相等呢？通過讀圖我們可以觀察，圖中有兩個直角三角形，它們的斜邊是公共邊，直角邊長度相等，因此它們是全等三角形，所以∠1=∠2，而太陽光線是平行光線，所以，∠H1=∠1，∠H2=∠2，即得到∠H1=∠H2的結(jié)論。借助數(shù)學(xué)知識，我們可以很好地理解關(guān)于太陽直射點(diǎn)對稱的兩個緯度地區(qū)正午太陽高度角度的關(guān)系。

下面再舉一個例子：“為什么北極地區(qū)出現(xiàn)極晝時日出日落方向均是正北，日出日落時間是0時？”觀察圖二，此時北極地區(qū)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，點(diǎn)P為晨昏圈與出現(xiàn)極晝現(xiàn)象的最低緯度地區(qū)的切點(diǎn)，這個切點(diǎn)同時也是晨昏線與該地的交點(diǎn)，所以點(diǎn)P也代表著出現(xiàn)日出現(xiàn)象和日落現(xiàn)象。我們可以看出經(jīng)過點(diǎn)P的太陽光線是沿著點(diǎn)P所在經(jīng)線自北向南照射的，所以對于點(diǎn)P而言，當(dāng)日出和日落時太陽光線就是正北方向。出現(xiàn)日出和日落現(xiàn)象時的時間為什么是0時呢？我們可以觀察點(diǎn)P所在經(jīng)線的地方時，因?yàn)樘栔鄙潼c(diǎn)所在經(jīng)線地方時為12時，點(diǎn)P所在經(jīng)線與太陽直射點(diǎn)所在經(jīng)線是兩條相對的經(jīng)線，經(jīng)度相差180°，所以點(diǎn)P所在經(jīng)線地方時為0時，即對于出現(xiàn)極晝地區(qū)而言，日出日落時間為0時。再者，我們同樣可以借助數(shù)學(xué)方法計算出極晝地區(qū)出現(xiàn)日出和日落的時間，根據(jù)日出時間=12-1/2晝長，日落時間=12+1/2晝長，因?yàn)槌霈F(xiàn)極晝現(xiàn)象，所以晝長取24，我們同樣可以得到日出時間為0時，日落時間為24時（0時）的結(jié)論。需要注意的是，極晝地區(qū)的日出和日落并不是真正意義上的日出和日落。

類似的，我們可以想象一下極夜地區(qū)的情況。極夜地區(qū)沒有日出日落之分，但我們可以考慮它首次迎接日出和日落的時間和方位。如圖二所示，我們以點(diǎn)Q為例，當(dāng)太陽直射點(diǎn)向南移動，Q極夜現(xiàn)象消失，它就會迎來首次日出和日落。日出和日落的時間我們可以通過觀察點(diǎn)Q所在經(jīng)線得到結(jié)論，Q所在經(jīng)線恰好是太陽直射點(diǎn)所在經(jīng)線，所以地方時為12時，即當(dāng)極夜地區(qū)首次迎接日出和日落時，地方時為12時。同理，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法：日出時間=12-1/2晝長，日落時間=12+1/2晝長，因?yàn)槭鞘状斡尤粘?，所以晝長很短很短，近似的晝長取0，代入上面式子也可以得到同樣的結(jié)論。此外，對于像晨昏線上太陽高度角為0°這樣很難理解的問題，也是可以通過數(shù)學(xué)方法解決的。在高中地理教學(xué)中，教師不要簡單地傳授單一的地理知識，而要結(jié)合其他學(xué)科知識不斷豐富地理教學(xué)的內(nèi)容，讓學(xué)生明白知識的共通性。

下面我們再看一個問題：為什么晨昏線上太陽高度角為0°？要想理解這個問題，我覺得把數(shù)學(xué)中的立體幾何知識應(yīng)用到這里再合適不過了。晨昏線上太陽高度角為0°，換句話說，太陽光線與地平線是重合的，怎樣證明呢？如圖三所示，我們在地表定義一點(diǎn)M，連接地心0與M，過點(diǎn)M作它的地平線，接下來我們運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來看，太陽光線垂直于晨線，垂直于昏線，所以垂直于晨線與昏線組成的平面，即垂直于晨昏圈，垂直于晨昏圈內(nèi)所有線段，垂直于OM，所以太陽光線與地平線是平行且重合的?？梢姡瑪?shù)學(xué)方法在地球運(yùn)動一節(jié)中的應(yīng)用是非常廣泛的，要想學(xué)好地球運(yùn)動的相關(guān)知識，一定不能把學(xué)生的思維固化，必須讓他們自己研究，有所創(chuàng)新。

從多維度分析問題，不僅有利于解決地理學(xué)科中地球運(yùn)動這一難點(diǎn)問題，也有利于解決其他問題。這種思維方式對于學(xué)生的終身發(fā)展是有益的。在教學(xué)過程中，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生從多維度分析和理解問題的能力，從而更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和綜合素質(zhì)。

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（責(zé)任編輯 趙永玲）