時空尺度變化中的過程性思維

陳 林

（武漢市常青第一中學， 湖北 武漢 430024）

時空尺度變化中的過程性思維

陳 林

（武漢市常青第一中學， 湖北 武漢 430024）

一、時空尺度慨念的意義

時間尺度和空間尺度的劃分是科學研究的基礎。流星、地震過程以秒計時，滑坡、泥石流過程以分鐘計時，天氣現象以小時、天計時，植物生長以年、數十年計時，地質活動以十萬年、億年計時（見圖1），時間尺度因研究對象而變化。面對浩瀚的宇宙我們用光年度量，對地球的空間我們用千米度量。地理學在空間尺度上劃分了全球、大洲、國家、區域四個層次，隨著研究水平的提高，地理學對區域、小尺度空間研究更深入。

圖1　地質時期的氣候變化

時間尺度反應地理事物具有發生、發展的順序性、持續性。空間尺度表達了地理事物的空間位置、與其他事物的組織關系或排列順序。在時間尺度和空間尺度的交互變化中，正確認識地理事物發生、發展的過程，可以幫助我們厘清不同空間尺度地理環境各組成要素間相互影響關系；地理環境各要素又是如何與整體環境協調一致。從特定的區域入手，以時間尺度為序，認識人類如何干預地理環境，發展特色產業或產業鏈，又是如何保護、修復地理環境，實現可持續發展。以時空尺度變化的視角審視地理事物發生、發展的過程可以幫助我們分析地理環境的形成過程，養成探究地理問題的興趣，形成科學研究素養。

二、透過地理原理，解析地理事物空間尺度變化的過程、環節

熱力環流是生活中常見的的現象，其發生的過程、環節，既有水平尺度又有空間尺度的變化，也有時間上的順序。分析此類問題也可以培養學生關注生活、熱愛地理學習的情操。

例11 圖2為某地1000百帕和700百帕的等壓面等高線圖（單位：m）。讀圖回答1～ 3題。

圖2　

1.若該地等壓面的彎曲是由熱力環流引起的，則該地可能是

A.夏季的湖泊 B.冬季的湖泊

C.白天的城郊 D.夜晚的城郊

2.若該地是北半球的中緯度某氣壓中心，則可能是

A.中心氣流上升

B.中心氣流下沉

C.3300米高空氣流呈順時針流動輻合

D.近地面氣流呈逆時針輻散

3.若該地是南半球某地，則近地面風力最大的風向是

A.東風 B.西風 C.南風 D.北風

【過程性思維】

⑴分析材料明確空間尺度的差異

海拔越高氣壓越低（空間尺度）→1000百帕→近地面（見圖3）→700百帕→高空（見圖4）

⑵將平面圖轉化為立體圖（見圖5）

圖3　近地面

圖4　高空

圖5　剖面圖

⑶運用地理原理理順現象發生、發展的因果關系及過程

冷熱不均→空氣垂直運動→近地面低壓→空氣上升→受熱

夏季水體熱容量大，升溫慢→T湖＜T岸→近湖面為高壓

冬季水體熱容量大，降溫慢→T湖＞T岸→近湖面為低壓

城市熱島效應→T城＞T郊→城郊近地面高壓

⑷近地面風向、風力

空氣的水平運動為風→由高壓吹向低壓，南半球左偏→等壓面壓力差大，水平氣壓梯度力大→風力大

參考答案：1.B 2.A 3.A

三、切入點是解決時空尺度變化問題的鑰匙

找到好的切入點猶如柳暗花明、撥云見日讓人豁然開朗，增強學生學習的愉悅感。在示意圖、統計表、分布曲線圖中，時常會看到極值點、平衡點、對稱點、轉折點，這些點往往就是好的切入點。

(3) 人類對于日常一直看到的東西，有一種將其自然忽略與屏蔽的慣性，所以在突發事件發生時，燈光指示往往被忽略而達不到應有的指示作用。

全球晝夜長短和正午太陽高度變化規律是時間尺度和空間尺度變化的典型問題，直射點在全球運動軌跡圖中，有春分、秋分平衡點，也有夏至、冬至轉折點，可以很好的利用這樣的切入點突破難點。

【過程性思維】

⑴找切入點：從夏至、冬至、春分、秋分四個特殊節氣直射點位置入手（見圖6）

圖6　

⑵夏至、冬至、春分、秋分四個特殊節氣正午太陽高度和晝夜長短變化圖（見圖7）

圖7　

從夏至、冬至、春分三個特殊節氣直射點位置入手，講清全球晝夜長短隨時間變化規律和正午太陽高度隨空間變化規律，是非常直觀的手段。

圖7a中太陽直射23°26′N，①赤道以北，晝弧大于夜弧，緯度越高晝越長，北極圈內極晝；②赤道以南，晝弧小于夜弧，緯度越高晝越短，南極圈內極夜；③赤道晝夜平分；④北回歸線上正午太陽高度90°，向南北兩側遞減，直到晨昏圈太陽高度為0°。

圖7 b中太陽直射2 3°2 6′S，與太陽直射23°26′N時相反。

圖7c中太陽直射赤道，全球各地晝夜平分；正午太陽高度角由赤道向兩側遞減。

圖8　

把7a、7b、7c三圖組合在一起可觀察到，當直射點由南回歸線向北回歸線移動，即直射點向北移動的時空變化時，①赤道上晝夜始終平分；②同緯度值的北半球和南半球兩地晝長相加為24小時；③北半球各地晝變長，夜變短；④當直射點位于北半球時，北半球各地晝長夜短。

例22 據圖9，歸納某國家交通運輸線路分布的特點。

圖9　

【過程性思維（以交通樞紐——莫斯科為切入點）】

（1）觀察交通運輸線的類型→鐵路、管道、內河航運；

（2）分別描述各交通運輸線的分布特點→分布的疏密、分布的位置、走向、等級、長短等；

（3）綜合歸納各交通運輸線分布的整體特點→是否相互連接，是否形成網絡等。

參考答案：內河航運南北向，運輸價值小；鐵路、管道東西向分布長，南北向短；油氣管道向西輸向鄰國。鐵路線多平行向西延伸，相互連接的樞紐站點少。

四、按時間、空間尺度變化，分析地理事物影響因素

從空間事物組織關系上找出影響地理事物區位因素是基礎，從時間順序上理順影響地理事物因素的因果關系是關鍵，有邏輯的表達地理事物發生、發展過程是能力。

例3 3 閱讀圖文材料，回答下列各題。

圖10A為世界某區域等高線示意圖，圖10B為區域圖中喀布爾和卡拉奇兩地的降水季節分配圖，圖10C為甲地河流流量的時間變化曲線。

圖10　

（1）分析說明喀布爾和卡拉奇的年降水量的差異。

（2）描述喀布爾和卡拉奇兩地降水季節分配的差異，并分析其原因。

（3）從河水的補給角度解釋圖10A中甲地河流流量兩晝夜的變化特點。

【過程性思維】

⑴空間位置不同與對應降水量差異及成因

空間位置：

喀布爾，內陸山區，多地形雨。

卡拉奇，沿海，夏季風不易到達，降水少。

時間分布：

喀布爾，冬季降水較多，年降水量多。

卡拉奇，夏季風不易到達，年降水量少。

⑵降水季節差異及成因

空間位置：

喀布爾，地處西風南支支流，山地迎風坡。

卡拉奇，終年基本受副熱帶高氣壓帶控制。

時間分布：

喀布爾，11月～次年5月份西風帶南移，降水較多。

卡拉奇，夏季偶爾受西南季風影響，降水稍多。

⑶河水補給與流量變化

空間位置：河流發源于內陸高山→冰雪融水補給→流量與氣溫呈正相關。

時間尺度：兩晝夜。按時間順序性推理：第一天流量變化幅度大，第二天變化幅度小。

參考答案：（1）喀布爾年降水量大于卡拉奇。喀布爾地處內陸山區，多地形雨；卡拉奇雖處沿海，但夏季風不易到達，降水少。

（2）喀布爾降水集中在冬春季節，冬、春季節受西風影響帶來降水；卡拉奇降水集中在夏季，夏季受西南季風影響帶來降水。

（3）特點：流量第一天變化幅度大，第二天變化幅度小（或第一天變化幅度大于第二天）。原因：河水以冰雪融水補給為主，流量隨氣溫而變化；第一天天氣晴朗，晝夜溫差大，流量晝夜變化大；第二天為陰天，晝夜溫差小，流量徑流晝夜變化小。

五、從微觀入手、由點到面，厘清地理事物發生、發展過程

改變分析的空間尺度能提供深入了解地理過程和現象的洞察力，能了解地理過程和現象在不同尺度上是如何相互聯系的。從微觀入手更容易發現問題，由點到面，轉換分析空間尺度，使學生深入理解地理過程。以時間尺度為序，認識人類如何干預地理環境過程，達到保護和修復地理環境，規劃區域可持續發展戰略。

例44 圖11為R河流域及周邊地區圖。結合材料回答問題。

R河塑造了世界著名的大峽谷，峽谷平均深度達1600m，R河中上游地區年降水量約為250～500mm，下游地區年降水量一般不足100mm。甲國在R河干支流上修建了近百座水庫和大型引水工程，促進了該國西部的城市和工農業的發展。

R河大峽谷呈現出谷底荒漠、北壁林木蒼翠、南壁植物稀少的景觀，分別說明其成因。

圖11　

【過程性思維】

⑴微觀入手：北壁和南壁植被差異是微地貌產生的小氣候差異，由此處入手容易找到解決問題的突破口（見圖12）。

⑵由點到面，空間轉換：根據R河、大峽谷的緯度位置、海陸位置，進一步推知，該區域位于30°～40°大陸西岸偏內陸。R河上游冬季受西南風影響稍長降水偏多，下游受副熱帶高壓影響稍長降水偏少。

⑶脆弱的生態：因本區域降水較少，在R河干支流上修建了近百座水庫和大型引水工程，發展該國西部的城市和工農業，勢必引起新的生態問題，不利于可持續發展。

圖12　

參考答案：大峽谷深居內陸，谷底受下沉氣流控制，降水稀少，形成荒漠景觀； 北壁為濕潤氣流的迎風坡，降水多，林木蒼翠；南壁為背風坡，降水少，植物稀少。

宇宙是時間和空間的總和，時間和空間本身就是事物存在的基本形式，在時空交互變化中，弄清地理事物發生、發展過程，有助于感悟自然之美，也有助于引導同學終身欣賞和認識這個世界。