“單圈環流”兩種引入方式的比較研究

河北省秦皇島市第一中學（066006） 翟立群

一、引言

單圈環流是中學地理教學內容的一部分，是大氣環流教學過程中必不可少的重要環節，是學習三圈環流形成、理解并把握全球氣壓帶和風帶分布特征的重要知識前提與基礎，起到承上啟下的作用。單圈環流指的是赤道地區大氣受熱上升，于高空流向北極上空，在北極冷卻下沉，于極地近地表流向赤道地區所形成的大氣環流，其過程如圖1所示。

圖1 單圈環流示意

在中學地理教學中，單圈環流的引入方式有兩種。第一種叫做“三種假設”引入式，具體內容是假設地球不自轉、地球不公轉和地球表面平坦均勻等三個條件，之后在老師的引導下得出全球范圍內的單圈環流，即如果滿足地球不自轉、地球不公轉和地球表面平坦均勻等三個假設條件，那么赤道與極地之間就會形成單圈環流；第二種叫做“熱力環流”引入式，就是熱力環流原理直接應用到全球，經過學生的思考、推論得出極地與赤道間的單圈環流。

二、分析與討論

中學教學中諸多公開課、優質課，甚者還有國家核心期刊上部分相關內容的教學設計論文，單圈環流的引入往往采用的是第一種方式—“三種假設”引入式，而第二種—“熱力環流”引入式，無論是在課堂上還是在期刊論文上卻很少見到。可以說，“三種假設”引入式已成為中學地理教學的經典模式，也得到廣大教師工作者的認可與選擇；“熱力環流”引入式作為一種新的教學方法，其特征與“三種假設”引入式的區別，值得教學工作者去研究與探討，對于豐富課堂教學方法有著重要的意義。其區別具體如下：

1. 形成條件的繁與簡

教學中，單圈環流兩種引入方式的預設條件在數量上有著明顯的差別。“三種假設”引入式包括4個條件，分別是熱力環流原理、假設地球不自轉、假設地球不公轉和假設地球表面平坦均勻；“熱力環流”引入式只有一個條件—熱力環流原理。一個人的思考往往會受條件的限制與約束，過多的條件會干擾學生的思考、使學生思前顧后，不益于學生的思考與結論的生成。

“三種假設”引入式的預設條件過于繁冗，學生利用熱力環流原理解決全球范圍大氣運動時，往往會考慮其它三個假設條件對大氣運動產生的影響，赤道與極地間的大氣單圈環流形式很難在學生大腦中生成。換句話說，學生在思考時難以權衡四個條件的主次，思考切入點不明顯。“熱力環流”引入式條件充分，把熱力環流原理直接應用到全球范圍，學生很容易想到赤道與極地間的單圈環流大氣運動形式。可以看出“熱力環流”引入式更易于學生的思考和理解。

2. 思考切入點是否明顯

對于學生的思考來講，教師問題設計的有效性至關重要。是否具有思考切入點是問題設計是否有效的關鍵性指標，即如果一個問題根據已掌握的知識經過思考具備解決的可能性，那么這個問題就是有效的，而這里“已掌握的知識”就是這個問題的思考切入點；相反，如果一個問題根據已掌握的知識經過思考不能夠解決，那么這里“已掌握的知識”不能夠成為設計問題的思考切入點，也就是這個問題設計缺少思考切入點。

學生思考形成單圈環流的切入點是熱力環流原理，“三種假設”引入式掩蓋了思考切入點，這是因為學生往往把注意力集中在三個假設條件上，而忽視熱力環流原理，所以學生的思考一片茫然、無從下手；相反，“熱力環流”引入式就是強調了思考的切入點—熱力環流原理，學生根據熱力環流原理很容易想到赤道是熱區、極地是冷區，這樣赤道地區與極地地區間的單圈環流大氣運動形式在學生頭腦中水到渠成。可以看出，“熱力環流”引入式較之“三種假設”引入式，更易于學生的思考。

新課程改革注重學生的思考，“三種假設”引入式掩蓋了思考切入點，學生的思考價值降低；“熱力環流”引入式思考切入點明顯，學生的思考效果顯著、學習成就感強。

3. 問題設計是否可以讓學生提出新問題

對學生而言，提出問題比解決問題更重要（愛因斯坦）。在教學中，如果學生能夠提出相關問題，教學的意義將會被放大，是否能夠提出問題是兩種引入方式的一大區別。

疑點是提出問題的關鍵所在。“三種假設”引入式基本上不具備能夠讓學生提出問題的環境—疑點。首先，在傳統教學中，“三種假設”引入式把三個假設條件看成是形成單圈環流的充分條件，所以教學疑點是不存在的。其次，“三種假設”引入式基本上是在老師的引導下完成的，教師與學生之間形成“教”與“學”的傳授模式，學生的思考空間被占用，疑點生成的環境不存在。

相反，“熱力環流”引入式具備能夠讓學生提出問題的環境—疑點。單圈環流的形成是熱力環流原理的簡單應用，赤道是熱區，大氣受熱上升，近地面形成低壓；極地是冷區，大氣冷卻下沉，近地面形成高壓；大氣于近地面由極地流向赤道，高空與之相反，形成單圈環流。上述單圈環流的形成過程存在以下兩個疑點。

疑點1：地球表面水平運動的物體會受到地轉偏向力的影響，如果考慮地轉偏向力對大氣運動的影響，那么赤道與極地間的單圈環流還會形成嗎？

疑點2：地球表面不是均勻的，有陸地和海洋之分，由于海陸熱力性質不同使得陸地與海洋表面溫度存在差異，這樣在海洋與陸地之間形成的熱力環流是否對赤道與極地間的單圈環流產生影響呢？

如上分析，單圈環流兩種引入方式在學生是否能夠提出問題方面存在明顯差異，“熱力環流”引入式具備能夠使學生提出問題的環境，更符合新課程的要求與理念。

4. 本末倒置

單圈環流的形成條件是一個結論性的認知，是在長期的科學研究與教學中總結出來的，即在地球表面均勻沒有海陸差異的狀態下，忽略地轉偏向力、太陽直射點的移動對大氣運動的影響，赤道與極地之間形成單圈環流。在這個過程中，單圈環流是“本”，而其形成條件是“末”。

單圈環流的兩種引入方式對其形成條件展示方式有著明顯的區別。“三種假設”引入式把三種假設條件當作充分條件置于先，把赤道與極地間形成的單圈環流當作結論置于后—本末倒置，不符合科學的認知規律，不易于學生的思考。從教學設計上看屬于傳授性教學，不符合新課程理念。

“熱力環流”引入式把熱力環流原理直接應用到全球形成單圈環流，但是這其中存在疑點，當學生與老師共同把這些疑點一一處理之后，就會得出這樣一個結論—單圈環流的形成條件：地球表面均勻、忽略地轉偏向力和太陽直射點的移動對大氣運動的影響。本末未倒置，符合科學的認知規律。從教學設計上看屬于探究性教學，符合新課程思想。

可以看出，“三種假設”引入式是直接把單圈環流形成的條件展示給學生，而“熱力環流”引入式是通過師生共同探究，最后總結單圈環流形成的條件。

5. 真假命題

假設地球不自轉、假設地球不公轉和假設地球表面平坦均勻，如果滿足以上三種假設，赤道與極地之間就會形成單圈環流。這是“三種假設”引入式經常用到的一個命題，然而這個命題的真假非常值得商榷。

假設地球不自轉、不公轉，其實地球與太陽就會達到相對靜止的狀態。這樣，地球面向太陽的一側始終接受太陽輻射，形成地球上的一個永久熱極；而背向太陽的一側，始終不會獲得太陽輻射，形成地球上的一個永久寒極；而并非形成赤道熱量多、兩極熱量少的分布狀態。其所形成的大氣環流表現為寒熱兩極之間的巨大極圈環流，大氣在熱極強烈受熱上升，于高空向四周輻散開并流向寒極高空；于寒極高空冷卻急劇下沉，在寒極近地面向四周輻散開來，流回熱極附近，其形成過程如圖2所示。

圖2 極圈環流示意

從以上分析，可以看出“如果滿足三種假設，赤道與極地之間就會形成單圈環流”這樣一個結論是不準確的、不成立的，它是一個假命題。

“熱力環流”引入式不存在命題的真與假，因為它是一個不斷完善的過程。“熱力環流原理在全球范圍的應用形成單圈環流”是一個不完善的命題，這些不完善恰恰是疑點所在之處，而這些疑點可以引發學生的思考并提出相關問題來不斷完善這個命題，最后總結單圈環流的形成條件。

把假命題當作教學知識傳授給學生屬于科學性錯誤，是教學中的硬傷，對學生情感、態度與價值觀的培養無疑是有害無益的。從這個角度上看，“三種假設”引入式存在科學性錯誤，不符合新課程的要求；“熱力環流”引入式是師生共同不斷完善的過程，注重學生的參與，符合新課程的理念。

三、結論

1.單圈環流兩種引入方式在知識與技能方面表現為“能夠說出單圈環流的形成條件”，“三種假設”引入式單圈環流的形成條件是“假設地球不自轉，假設地球不公轉、假設地球表面平坦均勻”；“熱力環流”引入式單圈環流的形成條件是“忽略海陸差異、忽略地轉偏向力、忽略太陽直射點的移動對大氣運動的影響”。

2.過程與方法方面，“三種假設”引入式表現為“通過展示三種假設條件在老師的引導下使學生了解單圈環流的形成條件”，就是通過傳授的方法認識單圈環流的形成條件；“熱力環流”引入式表現為“通過對教學疑點（海陸差異、地轉偏向力和太陽直射點的移動對大氣環流的影響）的釋疑，師生共同探究單圈環流的形成條件”。

3.情感態度與價值觀方面，“熱力環流”引入式注重探究性教學，注重培養學生的思考、分析能力，注重鼓勵猜想假設，注重培養科學精神；“單圈環流”引入式表現為“教師與學生之間‘教’與‘學’的傳授模式”，難以體現學生的思考與探究。

4.“熱力環流”引入式較“單圈環流”引入式更能體現新課程的教學理念。