讀“地理難點突破策略”一文而想
——兼析熱力環(huán)流教學(xué)難點及處理

浙江金華第一中學(xué)（321015） 王洋平

讀“地理難點突破策略”一文而想
——兼析熱力環(huán)流教學(xué)難點及處理

浙江金華第一中學(xué)（321015） 王洋平

熱力環(huán)流因其較強的邏輯性，是高中生學(xué)習(xí)地理的一大難點，但熱力環(huán)流是大氣運動的基本原理，故也是一大教學(xué)重點。為突破該教學(xué)的重難點，眾多地理教師也是費盡心血，但很多時候是“枉費心機”，教學(xué)效果不明顯。研讀了江蘇兩位老師“建構(gòu)主義指導(dǎo)下的地理難點突破策略”（2010年05期，本文簡稱“難點突破策略”）后，深有啟發(fā)，對課堂教學(xué)大有裨益。但是，仔細(xì)研讀之下，筆者發(fā)現(xiàn)原文作者在處理熱力環(huán)流教學(xué)難點時，幾處知識和因果邏輯的難點處理值得商榷。筆者認(rèn)為主要有兩大邏輯推理和圖示錯誤。

一、兩處邏輯錯誤

1．氣壓和大氣密度間的因果邏輯。原文中有多處密度和氣壓的相關(guān)論述，如“高處大氣稀薄、氣壓低”、“大氣密度減小，氣壓降低”、“近地面空氣受熱膨脹上升，空氣密度減小，形成低壓”等等。從以上文句可發(fā)現(xiàn)，原文作者認(rèn)為“密度大小是導(dǎo)致氣壓高低的誘因”，且兩者存在明顯的因果邏輯。筆者認(rèn)為該邏輯是一個明顯的誤解。

2．近地和對應(yīng)高空氣壓變化的因果邏輯。對不同高度氣壓變化的因果邏輯，原文有如“空氣受冷收縮下沉；近地面密度變大、氣壓變大，形成高壓；高空密度、氣壓變小，形成低壓”等。從上表述，筆者認(rèn)為原文作者疏忽了高空和近地氣壓變化的因果邏輯，而且有讓人認(rèn)為“高空低壓形成的直接誘因為近地高壓的形成”。如果這樣，很不幸，筆者認(rèn)為是明顯的科學(xué)性錯誤。

二、圖像表達的錯誤

1．熱力環(huán)流圖像（如下圖①葉曉平, 王晨光. 建構(gòu)主義指導(dǎo)下的地理難點突破策略[ J ]. 地理教學(xué). 2010(5).）表達的錯誤。

（1）高空大氣質(zhì)量和密度沒有任何變化（該高空面均是2個小黑點），卻有氣壓差異。

（2）三地空氣柱質(zhì)量沒有任何變化（每個空氣柱均有12個小黑點），卻在地表形成氣壓差異。

（3）中間高度等壓面上大氣密度不一，卻沒有氣壓差異（從等壓面呈水平可知）。

2．反饋加深中圖像的表達。從答案中推理圖中等高線是一個高空等高線，但圖和文中皆無交代。如果理解為近地等壓線，那反饋練習(xí)答案就是錯誤的，至少原文給的不是唯一的答案。

原文諸多失誤的根本是沒有正確處理熱力環(huán)流的因果邏輯——同一平面氣壓差異的因果推理，氣壓、大氣密度（質(zhì)量）間的因果邏輯。可以說正是邏輯錯誤導(dǎo)致圖像中的多處錯誤。

這兩個邏輯的處理是熱力環(huán)流教學(xué)過程中教師處理的難點，也是學(xué)生理解熱力環(huán)流氣壓、氣溫、氣流運動的障礙。對于科學(xué)性知識，雖不一定對學(xué)生全部講白，但地理教師則不能有半點馬虎。基于此，結(jié)合原文，提出糾偏，與原文作者交流，也與各位同仁交流。

要化解上述難點，就得首先弄清氣壓產(chǎn)生的本源。氣象學(xué)前輩周淑貞教授的表述為“假設(shè)大氣相對與地面處于靜止?fàn)顟B(tài)，則某點氣壓值等于該點單位面積上所受鉛直氣柱的重量”②周淑貞主編. 氣象學(xué)與氣候?qū)W（第三版）[M]. 北京: 高等教育出版社. 1997.。筆者圖示該表述（如右圖，箭頭代表可以鉛直上下延伸，H0、H1、H2分別代表不同等高面），即H0處氣壓值P0應(yīng)為H1、H2兩處氣壓值P1、P2之和，可見某地氣壓值應(yīng)與該地鉛直空氣柱的重量有關(guān)，而不是空氣密度直接影響氣壓值變化。因此有同一垂直方向上，海拔越低氣壓值越高。故原文作者關(guān)于氣壓和密度的論述有待完善。對比原文中熱力環(huán)流產(chǎn)生前和形成后圖示也可發(fā)現(xiàn)，原文中甲乙丙三地的垂直空氣柱重量根本就沒變（前后均用12個小黑點代表每個空氣柱重量），即甲乙丙三地近地氣壓在熱力環(huán)流形成前后是相等的，而不像原文所說的發(fā)生了變化。可見圖像錯誤源于邏輯錯誤。

那么，某地氣壓在什么情況下會發(fā)生改變呢？還是借用周淑貞教授的表述“一個地方的氣壓值經(jīng)常有變化，變化的根本原因是其上空大氣柱中空氣質(zhì)量的增多或減少”①② 周淑貞主編. 氣象學(xué)與氣候?qū)W（第三版）[M]. 北京: 高等教育出版社. 1997.。可見，原圖中，甲乙丙三地近地氣壓要發(fā)生變化，只有三地垂直空氣柱重量發(fā)生變化。根據(jù)熱力環(huán)流形成原理可知，實際因為近地?zé)嶂行臍饬魃仙揭?/p>

a. 地表受熱均勻，大氣垂直空氣柱大氣質(zhì)量相等，無明顯上升、下沉，三地氣壓相等（以示區(qū)分，乙地大氣用空心小點表示，下圖也同）。

c. H1等高面，氣壓值暖中心高空比冷中心高空大。受水平氣壓梯度影響，氣流向冷中心上空流動，從而導(dǎo)致熱中心上空大氣柱質(zhì)量降低，近地氣壓隨之下降；反之冷中心近地會成相對高壓。

e. 近地持續(xù)的冷熱不均維持了熱力環(huán)流。

因此在因果邏輯上，氣壓變化過程中近地和對應(yīng)高空應(yīng)后者為因，近地氣壓變化為果。當(dāng)然，熱力環(huán)流是循環(huán)往復(fù)，一旦形成環(huán)流，氣壓變化間因果就是一種動態(tài)的平衡。作為傳道授業(yè)的地理教師，我覺的還是需要理清思路和精確表達其中的因果邏輯，因為教師講解“差之毫厘”，學(xué)生的理解就會“謬以千里”。

在熱力環(huán)流難點突破時在采用小步驟畫圖法，圖示邊上加注一些關(guān)鍵性語句，可使學(xué)生對圖像氣溫、氣壓、氣流變化的因果邏輯有著較強的理解。

最后要提的是，“課后反饋”中如不加高空等高線標(biāo)注，那與原文熱力環(huán)流圖中的近地部分布特征相似，但與原文作者意圖差之千里。而對熱力環(huán)流中的一個經(jīng)定高度后，使該高度以上大氣變重而致該高度氣壓變大（序圖b），氣流遵循水平氣壓梯度原理，由該高度水平流向同高度的冷中心上空（序圖c），進而形成熱力環(huán)流（序圖d）。在教學(xué)處理上，采用原文建構(gòu)主義策略——“小坡度、小步驟”，筆者覺得可按因果邏輯先后，采用板圖或動畫逐一展開。

b. 地表受熱不均，冷中心（甲、丙）氣流下沉、熱中心（乙）上升。但每地垂直空氣柱大氣質(zhì)量仍相等，即近地點氣壓仍相等。但H1等高面，大氣質(zhì)量出現(xiàn)暖中心高空比冷中心高空大，即高空出現(xiàn)氣壓差異。

d. 因高空氣流輻合和輻散的差異，導(dǎo)致冷暖中心近地氣壓差異影響，在近地形成冷中心流向暖中心的水平氣流。（注意高空氣流運動和近地氣壓變化的因果邏輯）

f. 最后用等壓面表達同一高度面上氣壓差。（注意圖示中中間等壓面上空氣重量的三地相等，因在此高度三地氣壓相等）

簡圖示意如下（圖序為a—b—c—d—e—f）。典案例——山谷風(fēng)（原文作為原理演繹，但無具體展開），有些同仁認(rèn)為“山谷風(fēng)的成因是山坡與谷地間熱力差異而形成”，實際這是科學(xué)性的錯誤。“白天因坡上空氣比同高度上的自由大氣增熱強烈，于是暖空氣沿坡上升，形成谷風(fēng)”，“夜間由于山坡上輻射冷卻，使鄰近坡面的空氣迅速變冷，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷地，形成山風(fēng)”②周淑貞主編. 氣象學(xué)與氣候?qū)W（第三版）[M]. 北京: 高等教育出版社. 1997.。所以谷風(fēng)分析時要注意，溫差產(chǎn)生于同一高度；講解山風(fēng)時要注意沿坡面下沉是因冷卻導(dǎo)致大氣密度較大，因重力而下沉。但不管是山風(fēng)還是谷風(fēng)，都是坡面與同一高度自由大氣的熱力差異而導(dǎo)致，所以作為熱力環(huán)流的一個經(jīng)典案例分析。