例談地理思維建模在高考復習中的應用

翟軍

摘 要：在地理高考復習教學中，由于“題海戰(zhàn)術(shù)”的廣泛應用，不少教師將所謂的“答題模板”奉為圭臬，企圖以此“包打天下”，實際情況卻是事與愿違。本文以“山地地形與大氣運動關系”為例，通過構(gòu)建地理思維模型，并以此方法解析系列高考試題，以提升學生的地理思維品質(zhì)，最終摒棄“答題模板”達到“知識活化”“能力強化”“素養(yǎng)內(nèi)化”的效果。

關鍵詞：思維建模;山地地形;大氣運動

在地理高考復習教學中，由于“題海戰(zhàn)術(shù)”的廣泛應用，不少教師將所謂的“答題模板”奉為圭臬，企圖以此包打天下，實際情況卻是事與愿違。這是因為當前的高考試題尤其是綜合題，情境材料新穎，素材來源于現(xiàn)實生活、生產(chǎn)實踐或最新科研成果;設問角度巧妙、層層遞進、不落俗套;編制的參考答案科學、合理、邏輯關聯(lián)性強，有一定的進階性。試題側(cè)重于對學生地理素養(yǎng)的考查，而非簡單考查知識的記憶與復述，生搬硬套所謂的“答題模板”不僅無法達到應試的要求，還嚴重損害了學生的創(chuàng)新能力。高考復習中摒棄所謂“答題模板”的同時，應當多構(gòu)建地理思維模型，以提升學生的地理思維品質(zhì)，最終達到“知識活化”“能力強化”“素養(yǎng)內(nèi)化”的效果。

如何才能在高考復習中實現(xiàn)這一目標并且通過紛繁復雜的高考試題培養(yǎng)學生的思維建模能力？筆者以“山地地形與大氣運動的關系”為例試著加以剖析。

一、“山地地形與大氣運動關系”思維模型的建構(gòu)

2020年，一位網(wǎng)友在微博曬出一張飛機上航拍的秦嶺的圖片（圖1）并配文字：秦嶺，以一己之力，擋住南下冷空氣。該條微博迅速登上熱搜，很多網(wǎng)友回帖稱此類現(xiàn)象在很多地方也有出現(xiàn)，如昆明四季如春，而冬季的貴陽卻是陰冷潮濕，這其中就有烏蒙山的作用。中國氣象局為此專門回復，解釋了秦嶺對冷（暖）空氣的屏障作用，分析了圖片現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。首先，秦嶺的海拔高度對冷空氣南下和暖濕氣流北上都有一定的阻擋作用，但同時冷空氣自西向東，自北向南長途跋涉、翻山越嶺，移動到秦嶺時也消耗了“元氣”，所以實力不夠強的冷空氣“走”到這就沒“后勁”了，就算有“耐力”比較強的冷空氣，奮力翻過秦嶺之后實力也明顯削弱，因此造成秦嶺“擋”住冷空氣的現(xiàn)象。其次，并不是所有的冷空氣都可以被秦嶺“擋住”，遇到強冷空氣來襲，還是可以“破關”過去，影響到我國南方地區(qū)。一般來說，山脈阻擋干冷空氣并不會出現(xiàn)如照片一樣“涇渭分明”的現(xiàn)象;相反，當山脈阻擋了暖濕氣流，則會在一側(cè)出現(xiàn)暖氣流抬升形成云，而另一側(cè)氣流下沉出現(xiàn)晴空。最后，借此糾正網(wǎng)友的錯誤，即有云的一側(cè)是暖濕空氣而非冷空氣。

從網(wǎng)友的發(fā)帖與中國氣象局的回復中可以得到重要啟示，現(xiàn)實生活中紛繁復雜的地理現(xiàn)象的背后往往都蘊含著科學原理，能以科學的方法加以分析，就可以構(gòu)建此類現(xiàn)象的思維模型，在此基礎上實現(xiàn)更深層次的理解和遷移應用[1]。所謂地理思維建模的過程就是將地理現(xiàn)象抽象化、生活經(jīng)驗嚴謹化、地理解釋科學化、地理表達可視化。結(jié)合中國氣象局的回復和所學知識，可以將山地地形與大氣運動的關系建立起思維模型。即當盛行風風向與海拔較高的山地之間為垂直或接近垂直關系時，山地對冷空氣具有屏障（阻擋）作用，背風坡較為溫暖（圖2）;山地對暖濕氣流具有屏障（抬升）作用，迎風坡一側(cè)云雨較多，背風坡一側(cè)干燥少雨（圖3）。

從歷年的高考真題發(fā)現(xiàn)，有關山地地形與大氣運動關系的試題頻頻出現(xiàn)，筆者利用山地地形與大氣運動之間關系的思維模型，將試題分為四種情況逐一分析。

二、基于“山地地形與大氣運動關系”思維模型的高考試題分析

1.看得見的山，看得見的風

例1.（2009年高考上海卷地理試題第28、29小題）閱讀日本河流示意圖（圖4），回答下列問題。

（1）一般而言，夏季日本太平洋沿岸河流徑流量大于日本海沿岸河流，其原因是什么？而日本太平洋沿岸地區(qū)的水資源卻顯得較為緊張，原因又是什么？

（2）瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)河流在冬、夏季節(jié)的降水補給均比較少，解釋其原因。

解析：第（1）題，圖中呈現(xiàn)了地形和大氣的運動信息，其中山地分布及走向、冬（夏）季風風向一目了然。圖中可見夏季風風向為東南風，來自太平洋，為暖濕氣流，風向與山地地形基本垂直，依據(jù)山地地形與大氣運動的關系模型判斷，夏季太平洋沿岸位于山地迎風坡一側(cè)，降雨充沛，補給地表徑流，而夏季日本海沿岸處于背風坡一側(cè)，氣流下沉，雨水較少。至于日本太平洋沿岸地區(qū)的水資源較為緊張，這與用水需求量大有直接關系，因為日本太平洋沿岸屬世界著名工業(yè)區(qū)，城市密集，人口眾多，工業(yè)與生活用水需求量大。

第（2）題，根據(jù)山地地形與大氣運動的關系模型，影響日本的冬（夏）季風均來自海洋，分別是日本海和太平洋，冬、夏季風會帶來豐富的海洋水汽，在山地迎風坡一側(cè)形成大量地形雨，從而補給地表徑流;但在背風坡一側(cè)，氣流下沉，降水較少。在瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)，冬季有北部的山脈阻擋西北季風帶來的日本海水汽，夏季有南部的山脈阻擋東南季風帶來的太平洋水汽;那無論冬季還是夏季，瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)均處于雨影區(qū)，因此降水較少。

2.看得見的山，看不見的風

例2.（2016年高考全國Ⅰ卷第37題（1）小題）閱讀圖文材料，完成下列要求。

某科考隊8月考察堪察加半島，考察中發(fā)現(xiàn)堪察加半島北部發(fā)育苔原，南部生長森林;東西向氣候區(qū)域差異顯著;大型植食性和肉食性野生動物數(shù)量較少，但冬眠雜食性且善捕魚的熊的數(shù)量較多;大量來自海洋的鮭魚溯河流而上，成為熊的重要食物。圖5示意堪察加半島的地形。

說明堪察加半島地形對氣候區(qū)域差異的影響。

解析：解答此題的關鍵有兩點：①要調(diào)動和運用所學的有關全球性大氣環(huán)流分布規(guī)律的知識來推知當?shù)氐氖⑿酗L向;②依據(jù)圖中等高線分布信息來判斷山脈走向和相對高差。根據(jù)當?shù)氐慕?jīng)緯度位置及所學的大氣環(huán)流分布規(guī)律，可知該半島位于東亞季風環(huán)流區(qū)，夏季盛行東南季風，冬季盛行西北季風;再根據(jù)等高線地形圖的相關信息可知，該半島山脈大致呈南北向，與季風風向基本垂直，依據(jù)山地地形與大氣運動的關系模型，可以推斷：受山地地形影響，山地兩側(cè)形成多雨區(qū)和雨影區(qū)。具體來看，夏季半島東側(cè)為迎風坡，降雨豐沛;半島西側(cè)為背風坡，降雨較少。冬季半島西側(cè)為迎風坡，降雪豐富;半島東側(cè)為背風坡，降雪較少。另外再根據(jù)緯度位置及地形高差大等信息，可知該半島氣候垂直分異較為明顯。

3.看不見的山，看得見的風

例3.（2020年高考全國Ⅰ卷第4～6題）為獲得冬季防風、夏季通風的效果，我國東北平原的某城市對一居住區(qū)進行了相應的建筑布局規(guī)劃，規(guī)劃建筑物為高層（7層以上）和多層（7層或以下）。圖6示意在該居住區(qū)內(nèi)規(guī)劃的兩個居住片區(qū)、道路、出入口及當?shù)厥⑿酗L向。據(jù)此完成4～6題。

4.下列建筑布局中，適合居住片區(qū)Ⅱ的是

①并列排布? ? ②橫向錯列排布

③自由排布? ? ④縱向錯列排布

A.①? ? ? ? ? ?B.②? ? ? ? ? C.③? ? ? ? ? ?D.④

5.相對居住片區(qū)Ⅱ，居住片區(qū)Ⅰ的建筑布局宜

①建筑密度大? ②建筑密度小? ③以高層建筑為主? ④以多層建筑為主

A.①③? ? ? ?B.①④? ? ? ?C.②③? ? ? ?D.②④

6.該居住區(qū)出入口的設計主要是為了避開

A.春季盛行風? ? ? ?B.夏季盛行風

C.秋季盛行風? ? ? ?D.冬季盛行風

答案：4.B? ?5.A? ?6.D

解析：本組試題解題的關鍵信息是題干材料中的“為獲得冬季防風、夏季通風的效果”，與之相輔相成的是以風向頻率玫瑰圖的方式將冬、夏季的盛行風呈現(xiàn)出來。根據(jù)風向頻率玫瑰圖可知，該地的主導風向為西南風和東北風，再結(jié)合該城市位于我國東北平原，進而判斷冬季盛行東北風，夏季盛行西南風。第4題，居住片區(qū)Ⅱ位于該居住區(qū)西南方向，冬季可以受到居住片區(qū)Ⅰ的擋風作用，因此對于居住片區(qū)Ⅱ來說，主要考慮的是夏季通風。選擇②橫向錯列排布模式有利于將西南風引入小區(qū)內(nèi)，其他排布模式均不太利于夏季的有效通風。第5題，居住片區(qū)Ⅰ位于該居住區(qū)的東北方向，位于冬季盛行風的上風向，為了更好地阻擋冷空氣，建筑布局以高層建筑為主，樓層高、建筑密度大有利于阻擋冬季風，起到冬季防風作用。這里的高大建筑實際上起到了類似高大山脈對冷空氣所起到的屏障作用。解題模型基于山地地形與大氣運動的關系模型。第6題，從圖中看，該居住區(qū)出入口位于小區(qū)的東南和西北方向，與盛行風向垂直，很明顯是為了避開冬季寒冷的東北風，因為夏季暖濕的西南風是無須避開的。

4.看不見的山，看不見的風

例4.（2012年高考全國文綜Ⅰ卷第6～7題）讀圖7，回答下列問題。

6.根據(jù)圖中信息可以推斷

A.1月平均氣溫甲城市高于乙城市

B.1月平均氣溫甲城市低于乙城市

C.7月平均氣溫甲城市高于乙城市

D.7月平均氣溫甲城市低于乙城市

7.圖中甲、乙兩城市分別位于

A.關中平原，浙閩丘陵? ? ?B.江漢平原，山東丘陵

C.漢水谷地，黃淮平原? ? ?D.汾河谷地，松嫩平原

解析：不少教師認為，解決此題首先要根據(jù)經(jīng)緯網(wǎng)進行較為準確的空間定位，應先完成第（2）小題，明確甲位于漢水谷地，處于秦嶺以南，乙位于黃淮平原，淮河以北;再根據(jù)甲、乙兩城市所在的地形區(qū)，判斷1月、7月兩城市的平均氣溫高低。此種解題方法實際上還是屬于對知識的死記硬背，沒有體現(xiàn)出知識活化、素養(yǎng)內(nèi)化的新課程改革背景下的考試要求。

本組試題解題的精髓在于化“無形”的山為“有形”的山，找“無形”的風為“有形”的風。如何才能做到？首先，根據(jù)圖中鐵路線分布與河流的關系可知，甲城市所在區(qū)域鐵路線基本沿河分布，表明該區(qū)域是山區(qū);接著可進一步根據(jù)河流干流與支流的關系，判斷主要山脈的走向為東西走向。其次，乙城市所在區(qū)域鐵路線與河流交錯分布，有的鐵路甚至穿越了河流源頭附近，表明該區(qū)域為平原。由此很容易將第（2）小題中的A、B選項排除，再次，根據(jù)松嫩平原位于東北地區(qū)，緯度較高，由此判讀選項C為正確答案。當“無形”的山已經(jīng)找到以后，根據(jù)兩區(qū)域所處的大氣環(huán)流可知，冬季（1月）盛行偏北風，夏季（7月）盛行偏南風;最后，基于山地地形與大氣運動的關系模型，可以較為輕松地推斷，甲城市冬季（1月）山地對冷空氣的屏障作用較為明顯，因此平均氣溫高于同緯度但受冷空氣影響較強的乙城市。夏季（7月）兩城市普遍高溫，溫差不大。

三、構(gòu)建和應用“山地地形與大氣運動關系”思維模型的啟示

從以上經(jīng)典的高考試題分析中可以得到以下啟示：①有關山地地形與大氣運動關系的試題常考常新，是高頻考點。②所有相關試題的解構(gòu)均是以山地地形與大氣運動的關系模型為基礎。③近年來不少試題將山地地形與大氣運動的信息內(nèi)隱，對于考生來說，如何將“看不見的山、看不見的風”變?yōu)椤翱吹靡姟保歉呖紡土曋行枰鉀Q的重點問題。

1.如何將看不見的山變?yōu)榭吹靡?/p>

在復習教學中，教師應引導學生先從大尺度的地形分布入手，熟悉世界主要山脈的分布。接著從小尺度入手，要求學生能夠利用等高線地形圖或其他與地形有關聯(lián)的圖像信息判讀山地地形的分布及走向。

2.如何將看不見的風變?yōu)榭吹靡?/p>

首先，教師要引導學生先從大尺度的全球性大氣環(huán)流入手，根據(jù)1月、7月世界海平面等壓線分布圖，熟知世界、中國冬夏主要氣壓中心的正常位置和中心氣壓值。能夠根據(jù)上述氣壓中心概況，判斷世界和我國主要地區(qū)常年或冬夏主風向，知道風向與主要山脈、海岸、洋流等的位置的關系。知道西風、信風主要盛行地區(qū)以及亞洲季風的分布與季節(jié)變化。其次，教師要引導學生從小尺度入手，能夠通過風向頻率分布圖或城市規(guī)劃圖等信息獲取某區(qū)域的盛行風信息。

思維建模是引導思維活動演進的程序，地理思維建模就是對若干個具有相似性思維要求的地理事件與現(xiàn)象進行概括，歸納出普適性的分析模型。如果將問題解決過程構(gòu)建成可視化的模型，那么具體問題的解決過程自始至終都是一個思維建模的過程[1]。在高考復習教學中，教師引導學生自主構(gòu)建地理思維模型，將地理現(xiàn)象、地理問題加以概括、提煉，以可視化的方式將邏輯結(jié)構(gòu)予以呈現(xiàn)，有助于簡化和壓縮龐大的知識信息;有助于學生更快地識別問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

參考文獻：

[1] 張劍平， 朱雪梅， 周文健. 地理思維建模的實踐與思考——以“全球氣候變化及其對人類活動的影響”為課例[J].中學地理教學參考（下半月）， 2009（06）：17-21.