追尋科學家探究之路全面提升學生地理技能

李興防

（淄博市高青一中, 山東 淄博 256300）

追尋科學家探究之路全面提升學生地理技能

李興防

（淄博市高青一中, 山東 淄博 256300）

科學家在探究地理問題時一般從地理環境中的具體事項著眼，由特殊案例產生疑問→觀察地理事象的時間、空間分布及變化→假定條件實驗、模擬，探究規律→分析原因→得出結論。下面以“天氣系統和氣候”創新思維為例，追尋科學家的探究之路，全面提升學生地理技能，以拋磚引玉。

一、善于觀察，提出問題

假如你沿亞歐大陸東西兩岸或橫穿亞歐大陸長途旅行，會感受到自然景觀紛繁復雜，天氣、氣候特征差別很大，這自然就會產生很多疑問——亞歐大陸東岸和西岸、沿海和內陸的天氣、氣候的特征有什么差異？這種差異有沒有規律可循？影響天氣和氣候的主要因素有哪些？這些因素之間又有怎樣的內在聯系等等。

二、設定條件，模擬實驗

科學家在探究地理問題時，常見的思路有以下兩種。

1.由現象到原理，逐步推進

現象人人都能感知，但大多數人在腦海中一晃而過，而科學家則善于捕捉到這些看似平常，又蘊含規律的事象，逐步追尋、探究，幫助人們揭開世界的萬物之謎。例如，晴朗無風的夜晚，在安全開闊的場地點燃一堆柴火（篝火晚會），觀察到火苗從中間向上升起，草木灰也跟隨火苗上升，在四周有草木灰紛紛落下，就可以推知火堆中間溫度最高、氣流上升、密度最小，火苗和草木灰隨之而上升；而四周氣溫較低，空氣下沉，密度較大，在重力和下沉氣流的影響下，草木灰也跟著降下，從而形成熱力環流。再如，地中海沿岸夏季炎熱干燥、冬季溫和多雨，氣溫、降水差別很大→季節差異較大→夏季受副熱帶高氣壓帶控制、冬季受西風帶影響→氣壓帶、風帶的季節移動→太陽直射點的南北季節移動→地球運動（公轉）→黃赤交角存在、北極總是指向北極星附近等；然后把由現象到原因的思路反過來就是科學家呈現給我們的思路：由于黃赤交角存在、北極總是指向北極星附近→地球運動（公轉）→太陽直射點南北季節移動→氣壓帶、風帶南北季節移動→地中海沿岸夏季受副熱帶高氣壓帶控制、冬季受西風帶影響→夏季炎熱干燥、冬季溫和多雨→天氣、氣候差別很大。

2.由簡單到復雜，層層深入

對于簡單的問題，人們都能分析原因，但一遇到復雜的問題就束手無策。而科學家有一個最大的特點，就是把復雜的問題簡單化，構建模型、假定條件，用簡單的道理幫助我們理解復雜的問題。如地球上天氣和氣候復雜多變，與緯度位置、大氣環流、海陸分布、地形、洋流、人類活動等因素有關，在探索成因規律時，科學家一般是先設定一些要素（定量），研究某一要素（變量）是如何影響的。我們知道，地球表面分布著陸地、海洋，陸地上地形多樣，加上人類活動影響，探究某一要素對天氣、氣候影響是非常困難的。在這種情況下，科學家為把復雜問題簡單化，就要進行一系列的假設，假定地表均一就排除陸地、海洋因素影響；假定不運動，就排除自轉、公轉的影響，這樣探究天氣、氣候的影響因素就一目了然了。

在探究大氣環流形成時可分為四個階段：第一階段，先假設地球表面均一、不運動，由于黃赤交角的存在，地球表面各地獲得太陽輻射量多少不同，得出地表溫度隨緯度升高而降低。這時赤道地區氣溫高、近地面空氣膨脹上升后向南北擴散，地面空氣密度減小，形成低氣壓，而上空由于空氣的不斷流入，空氣密度相對增大，比同高度南北方氣壓高，形成高氣壓；極地附近由于氣溫低，空氣冷卻下沉，近地面空氣密度大，形成高氣壓，而對應的高空，空氣密度相對較小，形成低氣壓。這樣近地面由極地地區流向赤道地區，高空由赤道上空流向極地上空，從而形成了單圈環流。第二階段，加上地球自轉，使得水平運動物體發生偏轉（北半球向右偏、南半球向左偏、赤道上不偏轉），結合高空、近地面風的受力情況，高空的風受水平氣壓梯度力和地轉偏向力兩個力的影響（摩擦力忽略不計），風向與等壓線是平行的（如由赤道上空奔向南北極地的高空風在南北緯30°上空形成西風帶，阻擋了向高緯去的氣流，被迫下沉，形成副熱帶高氣壓帶）；近地面受水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力共同作用，風向與等壓線成一夾角，如信風帶（東北信風、東南信風）、西風帶（北半球西南風、南半球西北風）、極地東風帶（北半球東北風、南半球東南風），從而形成了三圈環流。第三階段，加上地球公轉，使得氣壓帶、風帶隨太陽直射點的南北移動而移動，大氣環流圈也隨著移動，從而影響地球表面的天氣、氣候，如地中海氣候、熱帶草原氣候的形成等。第四階段，考慮海陸分布，地球上海陸相間分布對大氣環流有較大影響，陸地熱容量小于海洋，使得陸地在夏季形成熱低壓、在冬季形成冷高壓，就截斷了氣壓帶的分布規律，如1月亞歐大陸上形成亞洲高壓（蒙古-西伯利亞高壓），把副極地低氣壓帶截斷，在海洋上形成阿留申低壓中心、冰島低壓中心；7月亞歐大陸上形成亞洲低壓（印度低壓），把副熱帶高氣壓帶截斷，在海洋上形成夏威夷高壓中心、亞速爾高壓中心，從而在亞歐大陸東岸形成典型的季風氣候。

三、分析現象，得出規律

科學家在研究特殊的事象后，再到一般，進一步推知，看其他類似事象是否符合這一規律。如地中海地區是典型的地中海氣候，隨地球的公轉，太陽直射點南北來回移動，使得冬、夏季分別受西風帶和副熱帶高氣壓帶的影響，冬季溫和多雨、夏季炎熱干燥。地中海地區位于30°N～40°N大陸西岸，是不是南北緯30°～40°大陸西岸都是地中海氣候呢？由特殊到一般，通過分析，確實有這一規律；但不同地區的地中海氣候特點、分布有明顯差異，然后再由一般到特殊，找出一些特殊的現象和規律。如南北美洲大陸西岸地中海氣候南北延伸，且逼近太平洋海岸是因為科迪勒拉山系的影響，非洲南端、澳大利亞南端地中海面積較小是由于陸地面積小的原因。

四、設計思路，展示成果

在探究出天氣、氣候的規律后，為了普及，科學家就設計了學習思路，即大氣的受熱過程→熱力環流→大氣的水平運動→單圈環流→三圈環流→氣壓帶、風帶的季節移動→氣壓帶風帶對氣候的影響→海陸分布對氣壓帶、風帶的影響→季風環流→常見的天氣系統→全球氣候變化。這樣設計體現了由簡單到復雜、層層遞進，便于理解，這其中包含了許多人的智慧、辛勞。

通過以上分析，應該體會到身邊處處是學問，要善于用睿智雙眼觀察自然、社會，從中發現問題、提出問題、假定條件、模擬探究、得出結論，這樣大自然的許多奧秘就會被我們逐一破解，實現從普通人向科學家的飛躍。還等什么，抓緊行動，放飛我們的理想吧。