“地球運動的地理意義”內容詳析

許婉英

一、知識構建

地球運動及其地理意義是必修Ⅰ模塊的重要基礎理論，對學生認識自然環境及自然環境對人類活動的影響都有著重要意義。從義務教育階段的地理課程標準看，學生已了解到地球有兩種基本運動形式（自轉和公轉）及產生的一些地理現象（如晝夜更替和地方時、正午太陽高度和晝夜長短變化），但從學習能力要求看僅限于會用簡單方法演示兩種運動形式，會用一些地理事實說明地球存在的兩種運動形式及產生的地理現象。同時，個別省區義務教育階段選用的是歷史與社會和科學課程標準，這方面的學習就更為薄弱。

伴隨學生理性思維能力的提升，普通高中地理課程標準提出了“分析地球運動的地理意義”學習要求。從這條標準的行為動詞看，強調“分析”能力；結合知識內容要求看，該標準包含著四層遞進的含義：一是知道地球的兩種基本運動形式、特點及相互關系；二是理解地球運動的規律及產生的地理現象；三是分析這些規律及地理現象產生的原因；四是分析這些地理現象對地理環境的形成和變化以及人類活動的重要意義。

對照各版本教材，對課標的詮釋基本趨同。從教材的編寫思路看，中圖版與人教版相似，魯教版與湘教版相似。從學習方法、知識呈現過程、具體知識及呈現方式看，各版本教材還是存在一定的差異。基于課標并綜合各版本教材建構如下知識結構體系（如圖1）。

二、目標導航

知識與技能：知道地球有兩種基本運動形式——自轉和公轉；認識地球自轉和公轉的一般特點——方向、周期、速度、公轉軌道；了解不同參照系下地球的真運動和視運動；認識地球兩種基本運動之間的關系（同時運動、相互疊加）及黃赤交角的存在和意義；理解地球自轉和公轉產生的地理意義（晝夜交替、地方時的產生、水平運動物體產生偏向、地球形狀的變化；晝夜長短和正午太陽高度角的變化、四季更替和五帶劃分）并分析原因；分析地球自轉和公轉產生的地理現象對地理環境的形成和變化及人類活動的重要意義。初步了解地理實驗（模擬和演示實驗）、地理觀察和觀測的學習方法；掌握閱讀、繪制、運用和分析地理示意圖的一般方法和技能。

過程與方法：通過模擬實驗及觀察、實物或多媒體動畫演示及觀察、閱讀圖像、對比和綜合分析、繪制示意圖等方式學習，在此過程中了解地理模擬實驗和實物演示的一般觀察方法，掌握閱讀、分析和繪制示意圖的一般技能。通過對地理現象觀測，實際案例、圖片和文字材料的探究，分析自轉和公轉產生的地理意義并分析對地理環境的形成和變化以及人類活動的重要意義，從而提高觀察地理事物、獲取地理信息、分析地理現象的能力。

情感、態度與價值觀：通過模擬實驗、實物或多媒體動畫演示及地理現象觀測，培養地理學習興趣，形成探究現象和問題的意識、動手操作的習慣，初步養成求真、求實的科學態度；通過分析地球兩大運動的關系及產生的地理意義，認識到事物是普遍聯系、發展變化和有規律可循的，樹立辯證唯物主義宇宙觀和學習對生活有用地理的觀念。

三、重難疑點

1.教學重點分析

依據課程標準，這部分教學的重點應是“分析地球運動的地理意義”。地球自轉和公轉的特點和規律是理解和分析地球運動地理意義的基礎，分析地球運動的地理意義對地理環境的形成和變化以及人類活動的重要意義是運用層面的拓展（即對現實生活中地理現象的解析）。從技能層面看，學會閱讀、繪制、分析、運用各類地球運動示意圖是這部分教學的能力要求重點。

聯系整個高中地理學習的內容標準，再結合不同版本教材的編寫，在教學地球自轉的地理意義時應重點放在晝夜更替、地方時的產生和水平運動物體產生偏向，對自轉引起的地球形狀變化只需了解，其地位僅限于使自轉產生地理意義更為全面和激發學生地理學習興趣。在教學地球公轉的地理意義時應重點放在晝夜長短變化、正午太陽高度變化和四季更替中的天文四季。對于氣候統計上的四季、傳統意義上的四季以及五帶劃分這些內容的教學應定位在知識的拓展延伸、今后學習的基礎輔墊以及激發學習興趣上。

2.教學難點剖析

雖然高一學生的理性思維能力有所發展，但是空間想象和思維能力還相當薄弱。因此，讓學生理解宇宙中的地球有兩種同時進行、相互疊加的運動并理解運動帶來的地理意義難度很大，而且學生還未接觸數學中的球面知識，學習中又要聯系運用一些物理知識，難度就更大。

難點一：地球運動的方向和周期。對于地球自轉和公轉的方向均呈自西向東學生較易理解，難在從不同視角觀察地球的運動方向及兩種運動之間的關系，具體體現在：一是理解從北極上空看呈逆時針方向、從南極上空看呈順時針方向。二是理解不同視角下兩種運動的疊加，即從北（南）極上空看自轉和公轉均呈逆（順）時針方向，且地軸的空間指向幾乎不變。對于地球自轉和公轉的周期難在理解不同參照系下地球的真運動和視運動。以恒星為參照系是地球的真運動，其自轉周期是一個恒星日（23時56分4秒），公轉周期是一個恒星年（365天6時9分）；以太陽為參照系是地球的視運動，其自轉周期是一個太陽日（24小時，即通常所說的一日），其公轉周期是一個回歸年（365天5時48分46秒，即通常所說的一年）。

難點二：地球運動的速度。這部分內容的學習有三個難點：一是明確球體運動存在兩種速度——角速度和線速度。二是理解地球自轉時南北兩極既無角速度也無線速度、任何地點的角速度相同、線速度隨緯度變化（含變化規律及一般計算方法）。三是理解地球公轉是繞日地質心運動，太陽位于公轉軌道的焦點上；地球運行至近日點和遠日點的時間；地球公轉時其速度出現快慢現象及變化規律。

難點三：黃赤交角的存在和意義。這部分學習的難點是首先要理解為何存在黃赤交角，其次在明確黃赤交角大小的基礎上理解其存在的意義——引起太陽直射點的回歸運動，影響晝夜長短和正午太陽高度的變化等。

難點四：地球運動產生的地理意義。學習這部分內容難點多。一是辨清幾個易混淆的地理概念。如晝夜更替與晝夜長短；地方時與時區、區時；太陽高度與正午太陽高度。二是理清幾則相互關系。如太陽光線與晨昏線的關系；地方時與自轉角速度的關系；黃赤交角與太陽直射點移動的關系；太陽直射點與晝夜長短、正午太陽高度的關系；晝夜長短、太陽高度與四季的關系。三是掌握幾個重要的地理規律。如晨昏線的日和年移動規律；東西位置不同地點的地方時早晚規律；水平運動物體在南北半球的偏轉規律；太陽直射點的移動規律；晝夜長短和正午太陽高度隨緯度和季節的變化規律；天文、氣候和傳統四季的劃分規律。四是掌握幾個計算方法。如地方時和區時的計算方法；不同緯度正午太陽高度計算方法。五是各類地球運動示意圖、太陽光照圖的判讀、繪制和分析。六是運用地球運動產生的地理意義解釋自然現象，分析對自然環境和人類生活的影響。如日月星晨東升西落、北半球冬夏半年日數差異、河岸的沖刷、風的偏向、冬夏日室內接受日照的差異等。

3.教學疑點解析

這部分內容存在的主要困惑是教學程度的把握，如人教版和湘教版教材皆用一定篇幅以讀圖思考或活動形式編制了地方時和區時的計算和實際運用，而中圖版和魯教版均作簡約化處理。回看課標，這部分內容應是教學重點，意在要求學生學會運用地方時，學會分析地方時對人類活動的影響。又如，湘教版教材在活動中編制了自轉線速度的計算、用觀察日影的方法測定所在地的經度、正午太陽高度的數學計算。回看課標，這些內容都不是教學的重點，只是為學生理解某個知識、提高某種能力提供了一種學習方法，是過程與方法目標。因此，應依據課標再結合高一和高三不同學段的考查要求選擇和把握教學目標。

四、教學建議

1.方法參考

（1）采用模擬實驗、模擬演示與繪制示意圖相結合的方法，將動態運動轉為靜態圖像理解。理解不同視角下的地球運動方向及兩種運動之間的關系、黃赤交角的存在和意義等都需要很強的空間思維能力，而學生空間思維能力薄弱的主要原因在于無法感知空間運動，建立空間概念，難以把握運動的空間特征。通過教師的模擬實驗和演示及學生親身模擬演示能觸發學生觀察的視角和探索的興趣，再引導學生將觀察到的現象轉繪成示意圖，就是將學生的感性認識逐漸轉為理性理解的過程。在教學地球自轉運動的方向、地球自轉和公轉的相互關系、黃赤交角的存在及意義、太陽直射光線與晨昏線的關系、太陽直射點與晝夜長短和正午太陽高度的關系時，都可采用將教師的模擬實驗與學生的模擬演示相結合，將學生的模擬演示與學生繪制示意圖相結合的教學方法。

（2）運用數形結合和數理推理的方法，將抽象的知識和特點形象化、具體化。分析運用地方時和區時、正午太陽高度角大小變化帶來的影響等知識時，需要掌握基本的數學計算方法，若將這些計算與圖形相結合，會使難于理解的公式圖形化，使抽象思維變形象思維，有助于學生把握計算的本質。如教學地方時和區時運用的計算公式為：某地的地方時=已知地點的地方時±（兩地經度差×4分鐘/度）；某地區時=已知地點的區時±兩地區時差（所求地點在已知地點的東側用“+”，西側用“-”）。教學某地正午太陽高度角隨季節大小變化時運用的公式為：某地的正午太陽高度H=90°-|φ±δ|，其中φ為當地緯度，δ為太陽直射點的緯度（當地夏半年用“-”，冬半年用“+”）。若運用數形方法，將計量問題轉化為圖形問題更容易理解。

（3）運用比較分析法，使易混淆的地理概念、地理圖表、地理規律清晰化。在學習恒星日和太陽日、恒星年和回歸年、晝夜更替與晝夜長短、地方時與區時、太陽高度與正午太陽高度時，讓學生對這些地理概念進行比較分析；在學習晨昏線的移動規律、水平運動物體在南北半球的偏轉規律、晝夜長短和正午太陽高度隨緯度和季節的變化規律時，可運用幾幅示意圖讓學生進行比較分析，分析它們的主要差異，總結其一般特點，從而準確理解地理概念、明晰地理示意圖、把握地理規律。

（4）運用案例分析法，使學生在探究中學會運用知識。在分析地球運動產生的地理意義以及對自然環境和人類生活的影響時，可聯系生活中的自然現象和實際案例，如日月星晨東升西落、北半球冬夏半年日數差異、河岸被沖刷、風的偏向、冬夏季節室內照射陽光的差異、住宅小區樓間距與采光、太陽能熱水器支架的調節、中緯度地區四季分明等。通過情境創設、問題設置、生生探究和師生評價等環節，讓學生在探究分析中學會運用知識。

2.圖表使用

（1）地球自轉周期示意圖（圖2）。該圖主要用于理解不同參照系下地球自轉的周期，運用該圖有三個關鍵點：一是明確地球是運動物體，太陽和恒星是不同的參照系，恒星距地球遙遠而位置相對穩定，太陽是距地球最近的恒星。二是該圖為宇宙空間俯視圖，地球自轉與公轉的方向均為逆時針。三是P為地面上某一點，P與地心（E）、太陽（S）或某一恒星（☆）兩次三點共線的時間間隔為自轉周期。在使用此圖時，若用一張紙板制作的地球（紙板上標注P點及P與地心的連線）相結合一起演示地球運動，并列出相應比較表（表1），學生更易理解和掌握。

（2）太陽直射點的回歸運動引起晝夜長短和正午太陽高度變化示意圖（圖3）。該圖的運用有兩個關鍵：一是引導學生對示意圖進行比較分析并學會歸納總結。通過比較分析感知太陽直射點移動引起了晨昏線移動，從而導致晝弧夜弧長短變化（即晝夜長短變化）；通過分析歸納出太陽直射點的移動使正午太陽高度隨緯度和季節變化的規律（如表2）。二是引導學生學會從不同的視角觀察并繪制相對應的示意圖，如南北極上空觀察、局部截圖觀察的晝夜長短變化圖。

3.活動指導

課標在活動建議中提出“運用教具、學具或計算機模擬演示地球的自轉和公轉，解釋晝夜更替和四季形成的原因”的建議。此類活動適宜在課堂教學中進行，通過學生參與演示、進行觀察，更便于探究自然現象的成因，具體教學方法見前面介紹。

課標還提出了“觀察某種天文現象并查閱有關資料，說出自己觀察的結果及體會”的活動建議。此類活動需要學生在課外完成，教師應結合課標內容指導學生開展幾項觀察類探究活動或研究性學習活動。其中，觀察類探究活動如日月東升西落、北斗七星斗柄的四季朝向、物體影子的日變化、冬夏季室內照射陽光的差異等。開展此類活動相對比較容易，關鍵在于學生是否能堅持，并將觀察到的現象進行記錄和繪制成相應的示意圖，然后結合所學知識對觀察現象進行探究分析。適宜開展的研究性學習活動如測算小區住宅樓的采光條件；利用桿影測算當地的地理坐標和正午太陽高度角等。下面以利用桿影測算地理坐標和正午太陽高度角為例加以說明。

活動時間：陽光明媚的某天中午前后。測算當地經度可以任選一天，而測算當地的地理坐標和正午太陽高度角最好選擇在二分二至日（考慮學期應選擇秋分日和冬至日）。

活動準備：選擇一塊平坦開闊地，保證桿影不受阻擋；將一根木桿垂直立于地面并露出地面2米（木桿太短日影可能不清晰，桿長不限會給計算帶來麻煩）；一條皮尺；一個指南針。

活動過程：①用指南針找到正北，在立桿的地面畫出一條朝正北的線條（如圖4）；②中午前后觀察并記錄桿影經過地面正北時的時間及桿影長短（若當地在北京東側選擇12點后，若當地在北京西側選擇12點前）；③利用地方時計算公式推算當地所在的經度，利用三角函數公式計算當日的正午太陽高度角；④另外選擇某天或某節氣，再次觀測、記錄桿影長短并算當地的正午太陽高度；⑤比較前后兩次桿影長短變化及正午太陽高度的變化并分析兩者之間的關系。

五、思考與練習

拓展思考1：利用恒星日和太陽日示意圖思考，若地球自轉或公轉的方向發生變化，則自轉周期會發生什么變化？

意圖：使學生進一步理解學習難點，明確以某恒星為參照系的是地球真運動，以太陽為參照系的是地球視運動。當自轉或公轉中的某一方向變化（即不同向運動），則恒星日>太陽日；當自轉與公轉的方向都變化時（即同向運動），則恒星日<太陽日。

拓展思考2：黃赤交角變大或變小，太陽直射點的回歸運動發生什么變化？晝夜長短、正午太陽高度會發生什么變化？五帶劃分會發生什么變化？

意圖：使學生深入把握學習重點，明晰黃赤交角的變化是引起太陽直射點回歸運動變化的直接原因，是引起晝夜長短和正午太陽高度變化的根本原因，是劃分五帶的主要依據。黃赤交角變大，太陽直射點移動的范圍變大，晝夜長短和正午太陽高度角在一年中變化的幅度會變大，五帶中熱帶和寒帶的范圍變大，溫帶范圍變小。