在“板塊構造學說”教學中對學生進行科學探究精神的培養(yǎng)

人類腳踩的大地是時刻不停運動的，還是始終永遠固定不動的?地球上地貌單元(海洋、陸地、高山等)的基本輪廓是如何形成的?這一直是十九世紀以前人們爭論不休的問題。正是因為板塊構造學說給了很好的解釋與回答，也因此使它成為20世紀自然科學史上一次最偉大的發(fā)現之一，被公認為是地理學發(fā)展史上的一場革命。

一 板塊構造學說科學發(fā)現歷程給我們的啟示

學習目標:學習和領悟科學家科學研究發(fā)現的一般方法，即猜想、假設與論證，培養(yǎng)為科學獻身精神與品格;學習方法:文獻法即上網或到圖書館，參觀法即到地質館看化石。

1 19世紀古生物學家和地理學家的不可思議(地質館參觀化石、查閱文獻):古生物學家和地理學家通過不斷艱苦的探險與考察發(fā)現，胡安、費爾南德斯群島的植物與鄰近的南美洲大陸植物沒有親緣關系，反而同被海洋相隔很遠的火地島、南極洲、新西蘭有親緣關系。這是多么不可思議的事情，難道這些大陸原來是連在一起的，后來才分開的嗎?

2 魏格納的直覺幾何猜想(觀察大西洋兩岸大陸輪廓圖，用剪紙實驗法，將非洲與南美洲拼合):德國氣象學家魏格納，1910年的一天在他觀看世界地圖時，被大西洋兩岸大陸幾何輪廓相似性所吸引，他發(fā)現南美洲海岸直角突出部分與非洲西海岸直角凹進的幾內亞灣，一凸一凹相互對應，似乎可以拼合起來，這個直覺印象使魏格納猜想:非洲大陸和南美洲大陸以前會不會是貼在一起的?是不是受了某種力的作用后才斷裂分開的呢?并提出了著名的大陸飄移學說。認為三億年前的古生代后期，地球所有的大陸都聯合在一起，構成一個龐大的原始聯合古陸，稱為泛大陸，其周圍是一片遼闊的海洋，稱為泛海洋。二億年前的中生代初，這個泛大陸逐漸分裂、漂移(用微機演示聯合古大陸的分裂過程)。

3 魏格納為科學獻身與大陸漂移學說的沉寂:大陸漂移學說自產生，就遭到了當時一些著名的地質學家的反對，“說他，直接證據不足，是自我陶醉，是毫無科學根據的幻想，是玩耍兒童七巧板的發(fā)明!”1930年，非常不幸的事發(fā)生了，魏格納在尋找大陸漂移的直接證據時，也就是在他五十歲生日那天，永遠長眠在荒涼的格陵蘭島的冰原上。大陸漂移學說也因此沉寂起來。

4 海底擴張學說的產生，導致了大陸漂移學說復活(微機演示大洋中脊兩測磁極異常條帶圖和巖石年齡的對稱性圖)。

20世紀50年代，海洋科學研究發(fā)展迅速，人們探測到，位于大洋盆地中的海底山嶺——稱為大洋中脊，幾乎分布在所有大洋的中部(除太平洋)，是火山、地震活動最激烈的地方，且兩側分布著極性正負對稱相同磁性異常條帶，并且大洋中脊兩測巖石的年齡也表面出驚人的對稱性。于是在1961年，美國人赫斯和狄茲得出海底擴張的結論，使大陸漂移學說復活。

5 1968年，美國的勒皮雄在大陸漂移、海底擴張學說的基礎上，提出了“板塊構造學說”。

6 學生自我體驗:科學觀察、科學實測考證是科學研究的基礎。沒有對不同大陸植物親緣關系和相同地層生物化石的觀察事實，沒有對海底巖石磁異常和年齡的對稱的實測與考證，板塊構造學說是不會產生的。

科學家面對眾多觀察的事實，用形象思維和直覺思維進行大膽的天才性“猜想”(如魏格納面對大西洋兩岸大陸的輪廓相似性，想到它們可以拼合起來)，產生創(chuàng)造性的靈感(這些大陸原來是連在一起的，后來才分開)，用邏輯思維進行“論證”(用古生物學、古地磁學、巖石年齡、火山和地震分布等眾多科學證據，來推斷與證明板塊理論的正確性)的研究方法，是科學發(fā)現的基本方法。對于學生在現實生活中，進行一系列科學的發(fā)明與創(chuàng)造，無疑是最好的范例。

科學家為了尋找確鑿的證據，長期遠途探險與考察，那種不畏艱險不怕犧牲、忍辱負重的堅強毅志，是科學發(fā)現的不竭動力(魏格納大陸漂移學說，受到了人們的批判與嘲弄，他兩次考察格陵蘭島，并遇難于此)，對培養(yǎng)學生為科學、為真理而獻身的精神，是非常有意義的。

二 板塊構造學說的觀點、證據與應用

學習目標:掌握板塊構造科學研究結論和成果，領悟其深刻的哲學內涵，形成辯證唯物主義的自然觀。學習方法:文獻法即上網或到圖書館，參觀法即到地質館看化石。

1 主要觀點(微機演示板塊運動過程的示意圖):板塊構造學說認為，漂浮于軟流圈之上的地球最外層的剛性的巖石圈并非鐵板一塊，它被大洋中脊、俯沖帶和深海溝、地縫合線等板塊界線，分割成幾個巨大的塊體，這就是板塊。全球劃分六大板塊:太平洋板塊、亞歐板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊六大板塊，板塊都在不停地運動，使陸地和海洋不斷地生長與消亡，是形成地表各種構造活動(如山脈、高原)和形變(向斜與背斜、斷層)的根本原因。板塊內部，地殼比較穩(wěn)定，板塊邊緣非常活躍，是火山、溫泉與地震分布的密集區(qū)。并認為板塊構造運動的動力來源是:地幔中的軟流層，存在著熱量對流現象，并且有多個對流中心。大洋中脊是對流上升和地熱的排泄口，地幔物質不斷的涌出，冷卻固結形成新洋殼，并與軟流圈的水平流動物質一起，驅動著大洋中脊兩測的板塊產生相向運動。移動著的大洋板塊遇到大陸殼時，就會俯沖下降，是地殼熔化與葬身消亡的地方，俯沖帶恰恰是軟流圈對流下降的地方。

2 證據:世界大陸輪廓具有顯著的相似性。如若將南北美洲大陸和非洲、歐洲大陸彼此相向移動，兩者可拼全合在一起，不留什么空隙。

大西洋兩邊大陸的地層、巖石、構造遙相呼應。如非洲的開普勒山和南美洲的布宜諾斯艾利斯山，可以連接起來，視為同一地質構造的延續(xù)。

從古氣候、古動物群和古植物群的分布來看，南美洲、非洲、印度半島、澳大利亞等地在古生代和中生代初期都十分接近，到了中生代之后才有顯著不同，說明這些大陸曾經連在一起，后來才漸漸分開(化石參觀)。

大地測量的數據也證實，同一地點的經緯度在不停地發(fā)生著變化(實地測量)。實際測量:如大西洋中脊每年向外擴張2—4厘米，太平洋東部中脊每年向外擴張的速度是6—16厘米。

大洋中間海嶺兩旁的地磁異常是對稱的;海嶺兩側巖石的年齡也是對稱分布的，并呈現出由海嶺中心向其兩側由新到舊的變化規(guī)律。

3 應用:板塊邊緣是火山、地震和溫泉產生的地帶，為人類對火山和地震預測、預報和減災作出了貢獻(微機演示全球火山地震分布圖)。

板塊構造很好地回答了大洋的演化過程(微機圖片說明)。

胚胎期:巖漿上升，大陸將發(fā)生破裂，形成裂谷，兩旁陸殼將外移，谷底往往形成長條形湖泊，火山活動強烈，如東非大裂谷、貝加爾湖，是海洋剛剛產生的開始;幼年期:上升和擴展，由窄變寬，迎進海水，如紅海和亞丁灣。若其擴張速率每年5厘米，最多經過一億年即可造就一個新大西洋;成年期:擴展，加寬，如大西洋;衰退期:受擠壓力為主，變窄，如太平洋;結束期:擠壓上升。如地中海;遺痕(地縫合線)擠壓上升，如喜馬拉雅山。

回答了山脈和島弧等地貌的成因(微機演示板塊力的作用與山脈、島孤的形成關系圖)。

板塊碰撞在擠壓力的作用下，產生一系列高大山脈和島孤海溝系。如縱貫美洲西部的南北科迪勒拉—安第斯山脈、東亞島孤海溝系，以及東西向的阿爾卑斯山和我國的喜馬拉雅山脈、陰山—天山脈、秦嶺—昆侖山脈、南嶺山脈等，是板塊相撞擠壓而形成的。

為人類尋找礦物創(chuàng)造了理論根據。如錫、銅等有色金屬多分布在板塊的邊緣，而煤、石油等沉積礦物多分布在板塊比較穩(wěn)定的低洼地帶。我國的大慶油田、勝利油田以及我國西部盆地內的油田的發(fā)現，是板塊構造理論的貢獻(微機演示有色金屬分布與全球大大小小板塊分布的關系)。

回答了許多生物分布的問題。因為板塊運動，使寸草不生的南極洲才有了世界上最大的煤田的分布;才有了澳大利亞大陸的動物和植物具有那樣的古老性和特有性。

學生體驗:板塊學說內在的科學魅力(大陸的運動、海洋的演化和山脈形成)和它所折射出的唯物主義自然觀的光芒(世界是物質的，物質是不斷運動的，運動是有規(guī)律可循的，不存在任何什么神靈與虛幻的世界)，使學生領悟到，科學是最偉大的，也是最美的，培養(yǎng)了學生熱愛科學的精神;板塊構造學說，在探討山脈和高原的成因，地震活動、礦帶分布，古氣候狀況、生物演化等領域中的作用，使學生領悟，科學技術是第一生產力，可以極大地改善人民的生活和生產的效益，預防各種自然的災害，保護人類安全。

三 板塊構造學說留給后人的不解難題

學習目標:養(yǎng)成批判性繼承前人知識的學風。學習方法:查找文獻。

板塊構造學說并不能解釋所有的現象，如大洋中脊兩側的磁異常對稱，有的地方并非如此，如南太平洋和北印度洋就非常不同。關于板塊驅動力的問題，雖然有關學者提供了多種可能方式，如板塊運動的動力源泉是地幔物質的熱力對流，但人們對這種熱力對流的存在還表示懷疑，沒有可靠的證據。

學生體驗:板塊構造學說的缺點與不足，給學生留下不解難題，為有志于從事這方面研究的學生確立了今后研究的方向和埋下了伏筆，使學生感到，人類未知事物是無窮無盡的，科學研究也是無止境的，每個人只有努力，都可能創(chuàng)造出偉大的成績來。

總之，板塊構造學說的典型案例教學，重視學生的科學探究的過程和內心的體驗，充分體現以學生為主體和以教師為主導的教學理念，將科學探究精神、科學研究的方法和科學發(fā)現的靈感播撒在學生的心靈，是學生探究素養(yǎng)培養(yǎng)與形成在教學實踐中的最好嘗試。

參 考 文 獻

[1]李四光.地質力學概論[M].科學出版社，1973.

[2]王耀文.地震學概要[M].地質出版社，1960.

[3]中國自然地理編寫組.中國自然地理[M].高等教育出版

社，1984.

[4]劉德生，等.世界地理[M].高等教育出版社，1988.