例談地理思維建模在高考復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

翟軍

摘 要：在地理高考復(fù)習(xí)教學(xué)中，由于“題海戰(zhàn)術(shù)”的廣泛應(yīng)用，不少教師將所謂的“答題模板”奉為圭臬，企圖以此“包打天下”，實(shí)際情況卻是事與愿違。本文以“山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系”為例，通過構(gòu)建地理思維模型，并以此方法解析系列高考試題，以提升學(xué)生的地理思維品質(zhì)，最終摒棄“答題模板”達(dá)到“知識活化”“能力強(qiáng)化”“素養(yǎng)內(nèi)化”的效果。

關(guān)鍵詞：思維建模;山地地形;大氣運(yùn)動

在地理高考復(fù)習(xí)教學(xué)中，由于“題海戰(zhàn)術(shù)”的廣泛應(yīng)用，不少教師將所謂的“答題模板”奉為圭臬，企圖以此包打天下，實(shí)際情況卻是事與愿違。這是因?yàn)楫?dāng)前的高考試題尤其是綜合題，情境材料新穎，素材來源于現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)實(shí)踐或最新科研成果;設(shè)問角度巧妙、層層遞進(jìn)、不落俗套;編制的參考答案科學(xué)、合理、邏輯關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，有一定的進(jìn)階性。試題側(cè)重于對學(xué)生地理素養(yǎng)的考查，而非簡單考查知識的記憶與復(fù)述，生搬硬套所謂的“答題模板”不僅無法達(dá)到應(yīng)試的要求，還嚴(yán)重?fù)p害了學(xué)生的創(chuàng)新能力。高考復(fù)習(xí)中摒棄所謂“答題模板”的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)多構(gòu)建地理思維模型，以提升學(xué)生的地理思維品質(zhì)，最終達(dá)到“知識活化”“能力強(qiáng)化”“素養(yǎng)內(nèi)化”的效果。

如何才能在高考復(fù)習(xí)中實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并且通過紛繁復(fù)雜的高考試題培養(yǎng)學(xué)生的思維建模能力？筆者以“山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系”為例試著加以剖析。

一、“山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系”思維模型的建構(gòu)

2020年，一位網(wǎng)友在微博曬出一張飛機(jī)上航拍的秦嶺的圖片（圖1）并配文字：秦嶺，以一己之力，擋住南下冷空氣。該條微博迅速登上熱搜，很多網(wǎng)友回帖稱此類現(xiàn)象在很多地方也有出現(xiàn)，如昆明四季如春，而冬季的貴陽卻是陰冷潮濕，這其中就有烏蒙山的作用。中國氣象局為此專門回復(fù)，解釋了秦嶺對冷（暖）空氣的屏障作用，分析了圖片現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。首先，秦嶺的海拔高度對冷空氣南下和暖濕氣流北上都有一定的阻擋作用，但同時(shí)冷空氣自西向東，自北向南長途跋涉、翻山越嶺，移動到秦嶺時(shí)也消耗了“元?dú)狻保詫?shí)力不夠強(qiáng)的冷空氣“走”到這就沒“后勁”了，就算有“耐力”比較強(qiáng)的冷空氣，奮力翻過秦嶺之后實(shí)力也明顯削弱，因此造成秦嶺“擋”住冷空氣的現(xiàn)象。其次，并不是所有的冷空氣都可以被秦嶺“擋住”，遇到強(qiáng)冷空氣來襲，還是可以“破關(guān)”過去，影響到我國南方地區(qū)。一般來說，山脈阻擋干冷空氣并不會出現(xiàn)如照片一樣“涇渭分明”的現(xiàn)象;相反，當(dāng)山脈阻擋了暖濕氣流，則會在一側(cè)出現(xiàn)暖氣流抬升形成云，而另一側(cè)氣流下沉出現(xiàn)晴空。最后，借此糾正網(wǎng)友的錯(cuò)誤，即有云的一側(cè)是暖濕空氣而非冷空氣。

從網(wǎng)友的發(fā)帖與中國氣象局的回復(fù)中可以得到重要啟示，現(xiàn)實(shí)生活中紛繁復(fù)雜的地理現(xiàn)象的背后往往都蘊(yùn)含著科學(xué)原理，能以科學(xué)的方法加以分析，就可以構(gòu)建此類現(xiàn)象的思維模型，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更深層次的理解和遷移應(yīng)用[1]。所謂地理思維建模的過程就是將地理現(xiàn)象抽象化、生活經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)化、地理解釋科學(xué)化、地理表達(dá)可視化。結(jié)合中國氣象局的回復(fù)和所學(xué)知識，可以將山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系建立起思維模型。即當(dāng)盛行風(fēng)風(fēng)向與海拔較高的山地之間為垂直或接近垂直關(guān)系時(shí)，山地對冷空氣具有屏障（阻擋）作用，背風(fēng)坡較為溫暖（圖2）;山地對暖濕氣流具有屏障（抬升）作用，迎風(fēng)坡一側(cè)云雨較多，背風(fēng)坡一側(cè)干燥少雨（圖3）。

從歷年的高考真題發(fā)現(xiàn)，有關(guān)山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系的試題頻頻出現(xiàn)，筆者利用山地地形與大氣運(yùn)動之間關(guān)系的思維模型，將試題分為四種情況逐一分析。

二、基于“山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系”思維模型的高考試題分析

1.看得見的山，看得見的風(fēng)

例1.（2009年高考上海卷地理試題第28、29小題）閱讀日本河流示意圖（圖4），回答下列問題。

（1）一般而言，夏季日本太平洋沿岸河流徑流量大于日本海沿岸河流，其原因是什么？而日本太平洋沿岸地區(qū)的水資源卻顯得較為緊張，原因又是什么？

（2）瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)河流在冬、夏季節(jié)的降水補(bǔ)給均比較少，解釋其原因。

解析：第（1）題，圖中呈現(xiàn)了地形和大氣的運(yùn)動信息，其中山地分布及走向、冬（夏）季風(fēng)風(fēng)向一目了然。圖中可見夏季風(fēng)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，來自太平洋，為暖濕氣流，風(fēng)向與山地地形基本垂直，依據(jù)山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型判斷，夏季太平洋沿岸位于山地迎風(fēng)坡一側(cè)，降雨充沛，補(bǔ)給地表徑流，而夏季日本海沿岸處于背風(fēng)坡一側(cè)，氣流下沉，雨水較少。至于日本太平洋沿岸地區(qū)的水資源較為緊張，這與用水需求量大有直接關(guān)系，因?yàn)槿毡咎窖笱匕秾偈澜缰I(yè)區(qū)，城市密集，人口眾多，工業(yè)與生活用水需求量大。

第（2）題，根據(jù)山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型，影響日本的冬（夏）季風(fēng)均來自海洋，分別是日本海和太平洋，冬、夏季風(fēng)會帶來豐富的海洋水汽，在山地迎風(fēng)坡一側(cè)形成大量地形雨，從而補(bǔ)給地表徑流;但在背風(fēng)坡一側(cè)，氣流下沉，降水較少。在瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)，冬季有北部的山脈阻擋西北季風(fēng)帶來的日本海水汽，夏季有南部的山脈阻擋東南季風(fēng)帶來的太平洋水汽;那無論冬季還是夏季，瀨戶內(nèi)海沿岸地區(qū)均處于雨影區(qū)，因此降水較少。

2.看得見的山，看不見的風(fēng)

例2.（2016年高考全國Ⅰ卷第37題（1）小題）閱讀圖文材料，完成下列要求。

某科考隊(duì)8月考察堪察加半島，考察中發(fā)現(xiàn)堪察加半島北部發(fā)育苔原，南部生長森林;東西向氣候區(qū)域差異顯著;大型植食性和肉食性野生動物數(shù)量較少，但冬眠雜食性且善捕魚的熊的數(shù)量較多;大量來自海洋的鮭魚溯河流而上，成為熊的重要食物。圖5示意堪察加半島的地形。

說明堪察加半島地形對氣候區(qū)域差異的影響。

解析：解答此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：①要調(diào)動和運(yùn)用所學(xué)的有關(guān)全球性大氣環(huán)流分布規(guī)律的知識來推知當(dāng)?shù)氐氖⑿酗L(fēng)向;②依據(jù)圖中等高線分布信息來判斷山脈走向和相對高差。根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度位置及所學(xué)的大氣環(huán)流分布規(guī)律，可知該半島位于東亞季風(fēng)環(huán)流區(qū)，夏季盛行東南季風(fēng)，冬季盛行西北季風(fēng);再根據(jù)等高線地形圖的相關(guān)信息可知，該半島山脈大致呈南北向，與季風(fēng)風(fēng)向基本垂直，依據(jù)山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型，可以推斷：受山地地形影響，山地兩側(cè)形成多雨區(qū)和雨影區(qū)。具體來看，夏季半島東側(cè)為迎風(fēng)坡，降雨豐沛;半島西側(cè)為背風(fēng)坡，降雨較少。冬季半島西側(cè)為迎風(fēng)坡，降雪豐富;半島東側(cè)為背風(fēng)坡，降雪較少。另外再根據(jù)緯度位置及地形高差大等信息，可知該半島氣候垂直分異較為明顯。

3.看不見的山，看得見的風(fēng)

例3.（2020年高考全國Ⅰ卷第4～6題）為獲得冬季防風(fēng)、夏季通風(fēng)的效果，我國東北平原的某城市對一居住區(qū)進(jìn)行了相應(yīng)的建筑布局規(guī)劃，規(guī)劃建筑物為高層（7層以上）和多層（7層或以下）。圖6示意在該居住區(qū)內(nèi)規(guī)劃的兩個(gè)居住片區(qū)、道路、出入口及當(dāng)?shù)厥⑿酗L(fēng)向。據(jù)此完成4～6題。

4.下列建筑布局中，適合居住片區(qū)Ⅱ的是

①并列排布? ? ②橫向錯(cuò)列排布

③自由排布? ? ④縱向錯(cuò)列排布

A.①? ? ? ? ? ?B.②? ? ? ? ? C.③? ? ? ? ? ?D.④

5.相對居住片區(qū)Ⅱ，居住片區(qū)Ⅰ的建筑布局宜

①建筑密度大? ②建筑密度小? ③以高層建筑為主? ④以多層建筑為主

A.①③? ? ? ?B.①④? ? ? ?C.②③? ? ? ?D.②④

6.該居住區(qū)出入口的設(shè)計(jì)主要是為了避開

A.春季盛行風(fēng)? ? ? ?B.夏季盛行風(fēng)

C.秋季盛行風(fēng)? ? ? ?D.冬季盛行風(fēng)

答案：4.B? ?5.A? ?6.D

解析：本組試題解題的關(guān)鍵信息是題干材料中的“為獲得冬季防風(fēng)、夏季通風(fēng)的效果”，與之相輔相成的是以風(fēng)向頻率玫瑰圖的方式將冬、夏季的盛行風(fēng)呈現(xiàn)出來。根據(jù)風(fēng)向頻率玫瑰圖可知，該地的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和東北風(fēng)，再結(jié)合該城市位于我國東北平原，進(jìn)而判斷冬季盛行東北風(fēng)，夏季盛行西南風(fēng)。第4題，居住片區(qū)Ⅱ位于該居住區(qū)西南方向，冬季可以受到居住片區(qū)Ⅰ的擋風(fēng)作用，因此對于居住片區(qū)Ⅱ來說，主要考慮的是夏季通風(fēng)。選擇②橫向錯(cuò)列排布模式有利于將西南風(fēng)引入小區(qū)內(nèi)，其他排布模式均不太利于夏季的有效通風(fēng)。第5題，居住片區(qū)Ⅰ位于該居住區(qū)的東北方向，位于冬季盛行風(fēng)的上風(fēng)向，為了更好地阻擋冷空氣，建筑布局以高層建筑為主，樓層高、建筑密度大有利于阻擋冬季風(fēng)，起到冬季防風(fēng)作用。這里的高大建筑實(shí)際上起到了類似高大山脈對冷空氣所起到的屏障作用。解題模型基于山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型。第6題，從圖中看，該居住區(qū)出入口位于小區(qū)的東南和西北方向，與盛行風(fēng)向垂直，很明顯是為了避開冬季寒冷的東北風(fēng)，因?yàn)橄募九瘽竦奈髂巷L(fēng)是無須避開的。

4.看不見的山，看不見的風(fēng)

例4.（2012年高考全國文綜Ⅰ卷第6～7題）讀圖7，回答下列問題。

6.根據(jù)圖中信息可以推斷

A.1月平均氣溫甲城市高于乙城市

B.1月平均氣溫甲城市低于乙城市

C.7月平均氣溫甲城市高于乙城市

D.7月平均氣溫甲城市低于乙城市

7.圖中甲、乙兩城市分別位于

A.關(guān)中平原，浙閩丘陵? ? ?B.江漢平原，山東丘陵

C.漢水谷地，黃淮平原? ? ?D.汾河谷地，松嫩平原

解析：不少教師認(rèn)為，解決此題首先要根據(jù)經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的空間定位，應(yīng)先完成第（2）小題，明確甲位于漢水谷地，處于秦嶺以南，乙位于黃淮平原，淮河以北;再根據(jù)甲、乙兩城市所在的地形區(qū)，判斷1月、7月兩城市的平均氣溫高低。此種解題方法實(shí)際上還是屬于對知識的死記硬背，沒有體現(xiàn)出知識活化、素養(yǎng)內(nèi)化的新課程改革背景下的考試要求。

本組試題解題的精髓在于化“無形”的山為“有形”的山，找“無形”的風(fēng)為“有形”的風(fēng)。如何才能做到？首先，根據(jù)圖中鐵路線分布與河流的關(guān)系可知，甲城市所在區(qū)域鐵路線基本沿河分布，表明該區(qū)域是山區(qū);接著可進(jìn)一步根據(jù)河流干流與支流的關(guān)系，判斷主要山脈的走向?yàn)闁|西走向。其次，乙城市所在區(qū)域鐵路線與河流交錯(cuò)分布，有的鐵路甚至穿越了河流源頭附近，表明該區(qū)域?yàn)槠皆Ｓ纱撕苋菀讓⒌冢?）小題中的A、B選項(xiàng)排除，再次，根據(jù)松嫩平原位于東北地區(qū)，緯度較高，由此判讀選項(xiàng)C為正確答案。當(dāng)“無形”的山已經(jīng)找到以后，根據(jù)兩區(qū)域所處的大氣環(huán)流可知，冬季（1月）盛行偏北風(fēng)，夏季（7月）盛行偏南風(fēng);最后，基于山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型，可以較為輕松地推斷，甲城市冬季（1月）山地對冷空氣的屏障作用較為明顯，因此平均氣溫高于同緯度但受冷空氣影響較強(qiáng)的乙城市。夏季（7月）兩城市普遍高溫，溫差不大。

三、構(gòu)建和應(yīng)用“山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系”思維模型的啟示

從以上經(jīng)典的高考試題分析中可以得到以下啟示：①有關(guān)山地地形與大氣運(yùn)動關(guān)系的試題常考常新，是高頻考點(diǎn)。②所有相關(guān)試題的解構(gòu)均是以山地地形與大氣運(yùn)動的關(guān)系模型為基礎(chǔ)。③近年來不少試題將山地地形與大氣運(yùn)動的信息內(nèi)隱，對于考生來說，如何將“看不見的山、看不見的風(fēng)”變?yōu)椤翱吹靡姟保歉呖紡?fù)習(xí)中需要解決的重點(diǎn)問題。

1.如何將看不見的山變?yōu)榭吹靡?/p>

在復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生先從大尺度的地形分布入手，熟悉世界主要山脈的分布。接著從小尺度入手，要求學(xué)生能夠利用等高線地形圖或其他與地形有關(guān)聯(lián)的圖像信息判讀山地地形的分布及走向。

2.如何將看不見的風(fēng)變?yōu)榭吹靡?/p>

首先，教師要引導(dǎo)學(xué)生先從大尺度的全球性大氣環(huán)流入手，根據(jù)1月、7月世界海平面等壓線分布圖，熟知世界、中國冬夏主要?dú)鈮褐行牡恼Ｎ恢煤椭行臍鈮褐怠Ｄ軌蚋鶕?jù)上述氣壓中心概況，判斷世界和我國主要地區(qū)常年或冬夏主風(fēng)向，知道風(fēng)向與主要山脈、海岸、洋流等的位置的關(guān)系。知道西風(fēng)、信風(fēng)主要盛行地區(qū)以及亞洲季風(fēng)的分布與季節(jié)變化。其次，教師要引導(dǎo)學(xué)生從小尺度入手，能夠通過風(fēng)向頻率分布圖或城市規(guī)劃圖等信息獲取某區(qū)域的盛行風(fēng)信息。

思維建模是引導(dǎo)思維活動演進(jìn)的程序，地理思維建模就是對若干個(gè)具有相似性思維要求的地理事件與現(xiàn)象進(jìn)行概括，歸納出普適性的分析模型。如果將問題解決過程構(gòu)建成可視化的模型，那么具體問題的解決過程自始至終都是一個(gè)思維建模的過程[1]。在高考復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建地理思維模型，將地理現(xiàn)象、地理問題加以概括、提煉，以可視化的方式將邏輯結(jié)構(gòu)予以呈現(xiàn)，有助于簡化和壓縮龐大的知識信息;有助于學(xué)生更快地識別問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張劍平， 朱雪梅， 周文健. 地理思維建模的實(shí)踐與思考——以“全球氣候變化及其對人類活動的影響”為課例[J].中學(xué)地理教學(xué)參考（下半月）， 2009（06）：17-21.