高中地理課程改革任重道遠
——有感于全國高中地理優(yōu)質課評選

李萬龍

（常州市第一中學, 江蘇 常州 213003）

高中地理課程改革任重道遠
——有感于全國高中地理優(yōu)質課評選

李萬龍

（常州市第一中學, 江蘇 常州 213003）

2013年11月20～21日我有幸作為江蘇省的代表參加了在江西省九江市舉行的全國高中地理優(yōu)質課評選活動。作為第3小組的評委聽了12節(jié)課，課題是“氣壓帶和風帶(第一課時)”。

如果用傳統(tǒng)的眼光來看我所聽的這12節(jié)課，不用說，這些課都是好課，正如《中學地理教學參考》主編雷鳴在點評中所說的，這些課反映出上課的老師們在五個方面十分用心。一是對講述內容的準備非常用心；二是教師在調動學生參與課堂方面非常用心；三是教師對課堂的處理非常用心，起承轉合，十分流暢；四是課堂上所使用的課件和教具制作都很用心；五是任課教師的著裝、語言、教態(tài)甚至肢體語言的運用都十分用心。整體的教學效果是比較好的，學生能夠比較積極地投入到學習中去，從當堂檢測的情況看，目標達成度也是比較高的。當然也有一些小問題，如預設過多、生成不夠；有些合作學習淪為合作做事，學生高級思維活動不多；學生自主學習缺少必要的指導和腳手架等。這些問題和前面列出的優(yōu)點相比，是微不足道的。

但捫心自問，我們的高中地理教學僅僅滿足于這樣就可以了嗎？我想恐怕不是。正是幾乎完美的課堂，讓我更加不安。

首先，從教學內容來看，我覺得教師們的批判精神還遠遠不夠。

本節(jié)課涉及的課程標準是“繪制全球氣壓帶、風帶分布示意圖，說出氣壓帶、風帶的分布、移動規(guī)律及其對氣候的影響”。因為是第1課時，我想重點應該放在繪制氣壓帶、風帶的分布示意圖，說出氣壓帶、風帶的分布，總結出氣壓帶、風帶的一些規(guī)律性的特征，以幫助學生記憶。如果時間允許，可以把氣壓帶、風帶的移動的內容也教完。而我們的絕大多數(shù)老師都把教學的重點放在三圈環(huán)流及其形成原因分析上了。其實，課程標準中根本沒有提及三圈環(huán)流。我想課程標準中之所以沒有提三圈環(huán)流，課標組的專家們肯定是有所考慮的，因為三圈環(huán)流理論作為一種解釋大氣運動現(xiàn)象的理論，已經為氣象學界所摒棄。退一步講，即使三圈環(huán)流理論有其合理的成分，它也只是大氣環(huán)流理論中的一小部分。《地理課程標準(實驗）解讀》（陳澄主編，江蘇教育出版社，2003．11）第78頁上明確指出：“標準關注的是地球表面的氣壓帶、風帶的形成，對于三圈環(huán)流中高空的氣壓和風向不作要求”。

要把這個問題弄明白，還是讓我們先來回顧一下關于大氣環(huán)流的理論。

1735年，喬治?哈得萊（George Hadley）針對當時已經觀察到的盛行西風和信風，提出了大氣環(huán)流的理論模型。他指出，赤道附近的空氣因為長時間被太陽照射，受熱后密度變低而上升，并往兩極移動，之后，氣流隨著緯度變高而逐漸冷卻，密度增高后下降到地表附近，然后又移動回赤道，形成一個環(huán)流圈。這個環(huán)流圈其實就是我們以前經常講的單圈環(huán)流。

后來經過驗證，赤道上升的氣流并未如哈得萊所假設的那樣吹到兩極，而是在馬緯度（緯度30度附近）便沉降，然后以信風形式吹回到赤道。不過整個環(huán)流和成因大致和哈得萊的假設相符。因此，后世便將這個低緯度地區(qū)的環(huán)流稱為“哈得萊環(huán)流”。在高緯度地區(qū)，盡管大氣獲得的熱量比較少，但熱力差異還是存在的，因此，在高緯度地區(qū)也存在著一個弱的哈得萊環(huán)流，就是高緯環(huán)流。

在低緯環(huán)流和高緯環(huán)流之間是費雷爾環(huán)流。它由威廉?費雷爾（William Ferrel）在19世紀50年代提出。相對于低緯環(huán)流和高緯環(huán)流，費雷爾環(huán)流是一個次要的環(huán)流，依靠前兩個環(huán)流而出現(xiàn)，就如一個處于兩者之間的走珠軸承。

三圈環(huán)流實質就是上述三個環(huán)流的綜合，由T?伯杰龍最先于1928年提出，后經卡爾?古斯塔夫?羅斯貝作進一步發(fā)揮，成為我們以前通常所說的三圈環(huán)流。

三圈環(huán)流理論較好地解釋了地球表面所觀測到的風系：低緯度地區(qū)的信風帶、中緯度的西風帶和極地地區(qū)的東風帶。但是，這個理論也與許多事實不一致：在中緯度高空中西風帶不是改變方向，而是風速變得更強；在低緯度高空氣流常常很弱，或根本不存在。三圈環(huán)流理論也不能解釋大氣中角動量的輸送。

20世紀20年代無線電探空儀應用于高空氣象探測后，人們發(fā)現(xiàn)了高空環(huán)繞極地運動的西風帶及其上的波動。1937年J．皮耶克尼斯首次辨認出作為半球現(xiàn)象的長波，1939 年卡爾?古斯塔夫?羅斯貝從理論上對長波的特性進行了研究，并建立了長波理論。天氣圖上的對流層中上層呈波狀形式的氣壓場或流場中，在北半球會有3～4個波，這種波即大氣長波。由于其水平尺度與地球半徑相當，也稱行星波（planetary waves）。因為卡爾?古斯塔夫?羅斯貝首先從理論上研究了其性質，并做出卓越貢獻，后世便把大氣長波稱為羅斯貝波。

可見，隨著觀察手段的進步和研究的深入，人們對大氣環(huán)流的認識也在不斷深化。到目前為止，大氣環(huán)流的平均狀況主要表現(xiàn)為平均緯向環(huán)流、平均水平環(huán)流、平均經圈環(huán)流和急流等。（《氣象學與氣候學》，周淑貞主編，高等教育出版社，1997年7月第3版）

平均緯向環(huán)流，指大氣盛行的以極地為中心并繞其旋轉的緯向氣流，這是大氣環(huán)流的最基本狀態(tài)。就對流層平均緯向環(huán)流而言，低緯度地區(qū)盛行東風，稱為東風帶（由于地球的旋轉，北半球多為東北信風，南半球多為東南信風，故又稱為信風帶）；中高緯度地區(qū)盛行西風，稱為西風帶（其強度隨高度增大，在對流層頂附近達到極大值，稱為西風急流）；極地還有淺薄的弱東風，稱為極地東風帶。

平均水平環(huán)流，指在中高緯度的水平面上盛行的疊加在平均緯向環(huán)流上的波狀氣流（又稱平均槽脊），通常北半球冬季為3個波，夏季為4個波。

平均經圈環(huán)流，指在南北垂直方向的剖面上，由大氣經向運動和垂直運動所構成的運動狀態(tài)，也即我們以前經常說的三圈環(huán)流。需要說明的是，中緯環(huán)流上空的氣流并不存在許多老師演繹出的偏東風，而是偏西風，低緯上空的偏西風也不明顯甚至不存在，而是偏東風。

綜上所述，三圈環(huán)流不是大氣環(huán)流的核心部分，其形成機制也不是像許多教師演繹的那樣。因此，把三圈環(huán)流及其形成原因作為這節(jié)課的核心內容本身就存在偏差，更何況許多老師對三圈環(huán)流成因的分析與事實不符。

綜觀國內外的相關教材，美國最著名的研究性學習教材《科學探索者/天氣與氣候》(浙江教育出版社，2003年2月第1版)中根本沒有提到三圈環(huán)流，只有氣壓帶和風帶的分析。美國高中主流理科教材《科學發(fā)現(xiàn)者/地理/地質學、環(huán)境與宇宙》(中冊)(浙江教育出版社，2008．8)中也沒有關于三圈環(huán)流的分析，只介紹了近地面風系和高空急流。不過上述兩種教材中都有類似三圈環(huán)流的圖。我國臺灣地區(qū)的地理教材中也沒有三圈環(huán)流的說法，只分析了近地面的氣壓帶和風帶，所附的插圖上中緯高空沒有用箭頭標出氣流。我國大陸目前使用的教材中，魯教版中沒有提到三圈環(huán)流，甚至連環(huán)流也沒有提及，只分析了近地面氣壓帶和風帶的形成原因，所附的插圖“全球氣壓帶、風帶形成分布示意”中仍然畫了三個圈，但并沒有說明中緯高空風向。湘教版、人教版和中圖版教材中都分析了三個環(huán)流圈的形成，但也都回避了中緯高空氣流的方向。

之所以出現(xiàn)老師們把本節(jié)課的教學重點放在分析三圈環(huán)流成因的分析上，其原因可能是以下幾點。一是受老教材和老教師的影響，因為以前都是這樣講的，而且看起來也比較合理。二是教師們的專業(yè)知識和教學觀念沒有及時更新。許多教師腦中的知識還是上大學時甚至上中學時所學的知識，對大氣環(huán)流理論的進步自己就不了解，對課標和教材中細微的變化也不敏感。不少教師將教材上的知識作為沒有任何缺陷的“真理”來看待。其實，沒有絕對完美的真理，任何理論都是有缺陷的。有的教師認為教材上寫的就是絕對正確的，因此“教教材”的現(xiàn)象還十分普遍。其結果是，學生也認為所學到的課本上的知識是沒有缺陷的，是絕對真理。到了大學或者走上工作崗位后才發(fā)現(xiàn)，真實的世界和中學階段學到的理論知識并不一致，簡單地將中學所學的理論知識當作絕對真理來指導實踐活動，其后果是十分可怕的。我們在中學階段就要告訴學生，他們所學的理論知識都是有缺陷的或者是有條件的，或者是復雜知識的簡化，其目的是為了便于這個年齡段的學生更容易理解。

對教學重點判斷中出現(xiàn)的問題反映出我們高中地理老師的批判精神遠遠不夠，這些教師帶領的學生批判性思維又怎么會高呢？而批判性思維是創(chuàng)新能力的核心，這種狀況令人擔憂。

第二，從信息技術的角度來看，我們的高中地理教學已經落后于信息技術的快速進步。

目前對大氣的觀測水平已經遠遠超過了前人，這是300年前的哈得萊無法想象的?，F(xiàn)在，我們可以很方便地獲得全國乃至全球范圍的氣象數(shù)據(jù)，比如“蘋果應用”中有一款叫“Meteosphere”的天氣應用，它可提供最近48小時的天氣預報視頻，包括全球范圍的天氣、云和降水、氣流/風勢、等壓線、溫度/風勢、降雪/降雨、急流、等壓線/降水量等（如圖1、圖2、圖3），我們完全可以運用這一軟件讓學生通過觀察真實的大氣運動來總結大氣運動的特征。而在這代表全國最高水平的12節(jié)課上居然沒有一位教師運用到這些真實的天氣數(shù)據(jù)，真是遺憾。

圖1 高空西風急流

圖3 北大西洋近地面溫度和風勢

第三，從國際科學課程發(fā)展的趨勢來看，我們的高中地理教學理念和實踐已經遠遠落后于國際先進的科學課程理念和實踐。

近年來由于國家間競爭的進一步加強，國際科學課程也在發(fā)生深刻地變革，STEM課程已經成為國際理科課程的共同趨勢。以美國STEM課程為例，1986年美國國家科學委員會(NSB)發(fā)表《尼爾報告》，報告首次明確提出“科學、數(shù)學、工程和技術教育集成”的綱領性建議，成為美國STEM學科集成戰(zhàn)略的里程碑。STEM是Science、Technology、Engineering、Mathematics四個單詞的首字母，也就是科學、技術、工程學和數(shù)學。但STEM課程并不是僅僅強調這幾個學科的重要性，而是要讓學生在實際的情境中綜合運用這幾個學科的知識進行探究或者進行設計。1996年美國國家科學基金會(NSF)發(fā)表報告，明確提出培養(yǎng) K-12系統(tǒng)中STEM課程的師資問題。2007 年美國國家科學委員會(NSB)再度發(fā)表報告，提出增強國家對K-12階段和本科階段STEM教育的主導作用和提高教師的水平。

STEM課堂強調培養(yǎng)學生的八大能力：提出科學問題和界定技術難題，發(fā)展和使用模型，計劃和開展研究，分析和闡釋數(shù)據(jù)，使用數(shù)學、信息、計算機技術和計算思維，構建解釋(針對科學)和設計解決方案(針對工程)，參與基于證據(jù)的爭論，獲取、評估和交流信息。STEM課堂的特點是在復雜的學習情境中強調學生的設計能力和問題解決能力。一個STEM課堂的一般程序是教師提出一個問題，讓學生組成一個班級范圍內的探究小組開展研究，學生要善于使用技術收集、分析數(shù)據(jù)，設計、測試和改進一個解決方案，并與同伴交流研究成果。

STEM課程的學習包括兩個基本循環(huán)：探究學習循環(huán)和設計制作循環(huán)。探究學習循環(huán)從學生源自真實世界的興趣和困惑出發(fā)，到問題澄清、假設檢驗，再到交流分享。設計制作循環(huán)同樣從學生的興趣和困惑出發(fā)，到分析解釋、建模檢驗、設計制造，再到交流分享，最后作用于真實世界。每個循環(huán)都涉及寫作、反思與公開展示，以幫助學生闡釋經驗，澄清所學的知識，并將行動與目標聯(lián)結起來。在兩個循環(huán)并行或串行展開的過程中，學生逐步完善設計方案，進而提高對科學概念的理解，充分發(fā)展實踐與創(chuàng)新能力。

目前的情況下，在我們高中地理課堂中讓學生進行設計不太可能，但讓學生進行基于真實情境問題解決的探究是完全可行的。進行基于真實問題解決的探究學習，能夠讓學生在看似雜亂無章的學習情境中發(fā)展問題解決能力。

就本節(jié)課的內容來看，“氣壓帶和風帶”這一內容是大氣科學中的核心內容，大氣運動本身就是復雜的，非常適合于學生的探究學習，我們可以采用基于場景的項目學習，就是提供一定的情境讓學生去探索實踐，通過場景的虛擬，使學生對問題產生更加直觀的感受，從而有利于問題的解決?！疤O果應用”中的“Meteosphere”可以模擬真實的大氣運動，我們應該讓學生在模擬的環(huán)境中探究大氣運動的規(guī)律，而不是讓學生探究課本上的知識，這種探究至多是對教材知識的理解，而不是對真實問題的解決。

另外，STEM課堂對真實問題的探究都給與充分的時間保證，舍得給學生充分的時間做實驗，教師主要是指導學生處理數(shù)據(jù)。在STEM課堂上很少看到學生做習題，更多的是真實的實驗、測量、研究測出數(shù)據(jù)之間的關系。

相對而言，我們目前的高中地理課堂上仍存在著所謂“高效課堂”的誤區(qū)，大容量、快節(jié)奏仍很受許多教師的追捧，教師們舍不得花時間讓學生探究，害怕浪費時間，因此地理教學淪落為習題教學的現(xiàn)象還相當普遍。上述現(xiàn)象導致學生所獲得的地理知識在很大程度上是靠強化訓練得來的“信息”類型的“死”的知識，而非根植于豐富而鮮活的地理事象和神奇的自然規(guī)律，這種知識在豐富的地理事象面前毫無作為，許多同學不能用地理眼光來看待四季的更替和千變萬化的自然世界。

因此，我們高中地理教學中的自然地理的教學必須加大對科學本質的關注，這需要完成幾個轉變：從為知識而教轉向為理解而教，從關注學生解題能力轉向關注學生對科學概念本質的理解，從關心學生考試分數(shù)轉向關心學生科學素養(yǎng)，從短期“高效”的教學模式轉向扎根的、長久的提高科學素養(yǎng)的教學模式。在這個問題上，地理教師缺少的可能不僅僅是理念，還有面對短期外在評價困擾而應該具備的靜靜堅守的教育信仰和勇于探索的實踐行動。

如果讓我來上這一內容，我有兩個設想，一個是基于真實世界的探究學習。向學生提供實時的全球范圍的等壓線圖、實時的全球范圍的近地面風勢圖、全球1月和7月的海平面等壓線分布圖，讓學生分組合作探究3個問題：全球的氣壓分布有什么特征？全球的近地面風勢有什么特征？這兩者之間有什么關系并提出你的解釋。探究后全班交流，教師點評。另一個是重在科學研究方法的教學。我會以兩幅實時的近地面風勢和等壓線分布圖導入，向同學說明真實的大氣運動是復雜的，氣壓場也是不斷變化的。對于這種復雜的大氣運動我們如何去認識呢？我們可能一下子抓不住要領。近代以來，科學家采用的基本方法就是還原法，即將影響大氣運動的因素排除掉一部分，然后來進行演繹。影響大氣運動的因素主要有：①地區(qū)間的冷熱不均，②地球的自轉及地轉偏向力，③地球的公轉及太陽直射點的南北移動，④海陸熱力性質差異等。第一步，排除②、③、④，得到單圈環(huán)流；第二步，加上②，得到三圈環(huán)流；第三步，再加上③，得到氣壓帶和風帶的季節(jié)移動；第四步，再加上④，得到北半球氣壓帶風帶被分割。通過演繹，我們得出的大氣運動格局越來越接近于真實的大氣運動。但一定要向學生說明，這個理論并不能解釋全部大氣運動現(xiàn)象，還有許多地方是存在問題的，比如中緯高空的西風等。這個理論只是部分地解釋了大氣環(huán)流，不能解釋的部分正是科學家們今后要研究的方向。通過這樣的教學，讓學生了解認識復雜事物的一般方法，認識到理論與實際之間的差距，說明解決這些問題正是我們學習的動力之一。

我想，要讓我們的國家更加強大，必須從變革我們的科學課程和教學開始，地理是現(xiàn)代自然科學的重要組成部分，我們廣大地理教師責無旁貸，高中地理課程改革任重道遠。