基于地理實踐力培養的高中地理校本課程開發
——“繪制標桿的影子長短變化”的教學案例

廣東省佛山市三水區三水中學 藍碧微

一、開發背景

新修訂的《普通高中地理課程標準》提出地理學科四大核心素養為人地協調觀、綜合思維、區域認知和地理實踐能力。其中地理實踐能力是指人們在考察、實驗和調查等地理實踐活動中所具備的意志品質和行動能力。其表現包括：（1）能夠用觀察、調查等方法收集和處理地理信息，培養發現問題、探索問題的興趣。（2）能夠與他人合作設計地理實踐活動方案，獨立思考并選擇適當的地理工具。（3）能夠實施活動方案，主動從體驗和反思中學習，實事求是，有克服困難的勇氣和方法。隨著新課程改革的不斷深入，人地協調觀、綜合思維和區域認知都能在地理教學中較好地落實，但地理實踐能力中提到的野外考察、模擬實驗和社會調查等實踐活動在地理教學中卻由于受高考壓力、學校理念、基礎設施、課時限制、安全隱患等因素影響難以開展，地理實踐活動成為地理教學的軟肋，地理實踐能力成為地理學科最欠缺的培養內容。本文嘗試以“繪制標桿的影子長短變化”為例，結合高中地理必修一的相關理論知識，把影子朝向和長短變化這一節設計成地理實踐活動，為高中地理校本課程探索出新的教學模式。

二、活動目的

（一）人地協調觀

通過實踐活動掌握日影朝向和長短的變化情況，理解日影問題與日常生活的密切關系。

（二）綜合思維

通過學習二分二至日太陽影子的變化示意圖，從時間和空間對太陽和影子的運動軌跡進行分析。

（三）區域認知

從實驗中，讓學生知道物體的影子總是隨著太陽移動的時間和空間變化而變化；物體影子長短與太陽高度的大小呈負相關；物體影子與太陽的方向相反。并讓學生把實踐活動放到全球不同地區加以考慮比較，從而加深對日影變化的理解。

（四）地理實踐力

采用小組合作的方式，通過動手測量、動腦觀察、繪制日影朝向和長短變化圖，培養學生的地理實踐能力和合作探究能力。

三、活動準備

自制1 米高的垂直標桿，準備鋼卷尺、手表、相機、粉筆、鉛筆、A4 紙、指南針、觀察記錄表等工具。

四、講解活動原理

在活動開展前，教師講解全球不同緯度地區二分二至日日出日落示意圖（圖1）和二分二至日晝夜長短與日出日落方位圖（圖2），讓學生掌握日影朝向和長短的變化規律。

1.日影朝向的變化

圖1 全球不同緯度地區二分二至日日出日落示意圖

圖2 二分二至日晝夜長短與日出日落方位圖

（1）正午日影朝向的變化

物體影子與太陽的方向相反，正午物體影子朝向取決于太陽直射點的位置。

①南、北回歸線之間的地區（熱帶地區），當太陽直射時，正午物體影子就在物體正下方，物體影子與物體重合成一個點。太陽直射點以北的地區正午物體影子朝向正北，直射點以南的地區正午物體影子朝向正南（極夜地區和極點除外，極夜地區正午無日影，極點日影只有一個方向）

②北回歸線以北地區，正午時太陽位于正南方，物體影子朝正北。

③南回歸線以南地區，正午時太陽位于正北方，物體影子朝正南。

（2）日出、日落日影朝向的變化

時間 地區日出 日落太陽方位日 影朝向太陽方位日 影朝向春秋分 全球 正東 正西 正西 正東全球（除極晝極夜地區） 東北 西南 西北 東南北半球夏半年極晝地區（除極點） 正北 正南 正北 正南全球（除極晝極夜地區） 東南 西北 西南 東北北半球冬半年極晝地區（除極點） 正南 正北 正南 正北

2.日影長短的變化

時間 地區 日影最短 日影最長一天 有白晝期的地區 正午 日出 日落南北回歸線之間地區 直射時一年北地區 夏至日正午冬至日北半球有白晝期地區的正午北回歸線以南地區 冬至日正午夏至日南半球有白晝期地區的正午南回歸線以

五、活動過程

（一）活動任務

繪制標桿影子的日變化圖。

（二）活動步驟

1.根據已學的地理知識，選擇晴朗有陽光的天氣，在校園內或校園外選擇空曠的地方（全天無其他影子影響的地方），對自制標桿進行觀察和測量。

2.把全班分成若干小組，5—6 人為一組，每組獨立開展測量活動，設組長、拉尺、讀數標記、記錄數據、畫圖和拍攝各一人。

3.利用指南針確定好正東、正西、正南、正北后，以標桿底座為中心在地面用粉筆畫一個方位坐標。

4.從早上7 點到下午5 點之間（校內建議每隔50 分鐘測量一次，因為學生每節課時間為40 分鐘，盡量不影響學生上課又保證測量的時間頻率；校外建議每隔1 小時一次）在標桿影子尾端用粉筆做上標記并在地面記錄此時測量的時間。用鋼卷尺測量標桿底部到旗桿影子尾端的地面距離，在表格中對應時間記錄本次旗桿影長。

5.用指南針確定每個時間點的太陽方位和影子方向，并在表格中記錄。

觀察時間： 年 月 日 第**小組成員：校內觀察時間7 ：50 8 ：40 9 ：30 10：20 11：10 12：00地方時12：50 13：40 14：30 15：20 16：10校外觀察時間7 ：00 8 ：00 9 ：00 10：00 11：00 12：00 13：00 14：00 15：00 16：00 17：00太陽方位 影長 影子方向

6.記錄完最后一個時間點的測量數據后，把每一個用粉筆標記的標桿影子尾端用平滑的曲線連起來，并用相機拍下繪圖。在A4 紙上用鉛筆繪制觀測到的日影示意圖。

圖3 標桿影子日變化A4 紙底圖

圖4 標桿影子日變化參照圖

注：（1）測量日期不同，標桿影子示意圖也不一樣，可以參照二分二至日標桿影子長短和朝向的日變化圖判斷畫圖是否準確。（2）標桿影子日變化參照圖是以坐標（23°N,120°E)為例而作的簡圖。

（三）活動總結

1.物體影子總是隨著太陽移動的時間和空間變化而變化；

2.物體影子長短與太陽高度的大小呈負相關：一天中，物體影子最短時為地方時12 點，太陽高度最大；物體影子最長為日出或日落時，太陽高度最小。

3.物體影子與太陽的方向相反

4.日出到正午：物體影子由長變短；正午到日落：物體影子由短變長。

（四）活動拓展

繪制標桿正午影子年變化圖

圖5 標桿正午影子年變化A4 紙底

圖6 標桿正午影子年變化參照圖

（五）典型例題

例1：如圖7 是北半球某地理實踐活動小組繪制的操場旗桿分別在春秋分、冬夏至的影子長短和朝向的日變化示意圖（O 點為旗桿處，虛線表示旗桿影子），日影正確的是（ ）

圖7

【答案】C

【解析】春分日和秋分日，太陽都從正東升起，正西落下；夏至日，太陽從東北升起，西北落下；冬至日，太陽從東南升起，西南落下。圖A 若為春分日，物體影子與太陽的方向相反，太陽應從正東升起，正西落下，圖A 錯誤；圖B 若為夏至日，太陽應從東北升起，西北落下，圖B 錯誤；圖C 若為秋分日，太陽從正東升起，正西落下，圖C 正確；圖D 若冬至日，太陽應從東南升起，西南落下，圖D 錯誤。

例2：如圖8 為某學校操場上的旗桿及其影子示意圖，讀圖回答：

圖8

圖9

（1）如果旗桿的位置是在北京，那么正午旗桿的影子朝向始終是朝向____方向。

（2）如果旗桿的位置是在北回歸線上，那么_____日（節氣）這一天正午旗桿是沒有影子的。

（3）如果該旗桿在佛山市某中學，當正午旗桿影子是一年當中最長的一天時，這一天是______日（節氣），這一天地球公轉到圖9 中ABCD 中的_____位置附近。

【答案】（1）北；（2）夏至；（3）冬至；A

【解析】（1）若旗桿的位置是在北京，那么影子始終是朝向北方的，因為北京處于北回歸線以北，太陽始終都在其南方；（2）若旗桿的位置是在北回歸線上，那么在夏至日這天（6 月22 日前后），太陽的直射點在北回歸線上，太陽的高度角最大，旗桿是沒有影子的；（3）若旗桿在佛山市某中學，這天的影子是一年中最長，太陽的直射點在南回歸線上，時值北半球的冬至日（為12 月22 日前后），這天在北半球的A位置上。