基于“物質運動和能量交換”視角的高考全國卷自然地理試題分析

金文龍

（甘肅省榆中縣第一中學，蘭州 730100）

一、引言

自然地理環境要素間的物質運動和能量交換是自然地理環境整體性的基礎。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（下稱新課標）中的學業質量水平4也明確要求“從自然環境各要素的物質運動和能量交換的角度，分析巖石、地貌、大氣、水的運動與變化規律，以及各要素之間的相互影響”。“物質運動和能量交換”視角貫穿地球圈層結構、自然地理要素分析、自然地理環境的整體性等內容，是高中自然地理學習的基礎和主線，也是高考自然地理試題設計的主要思路之一，研究此類題目的設計思路和考查特點，有助于充分理解課標要求，進而指導教學。目前，關于高中自然地理“物質運動和能量交換”視角的研究較少，多為教材分析和教學設計［1-4］，或為“風沙活動”等某一類試題的分析［5］。本文旨在通過對近年來高考全國卷中“物質運動和能量交換”視角類自然地理試題的分析，提出有效的高中自然地理教學策略。

二、“物質運動和能量交換”的相關內容

通過對新課標和2019版高考地理考綱內容的比較，確定高中階段“自然環境各要素的物質運動和能量交換”主要涉及4個要素的12個具體內容。4個要素分別是巖石、地貌、大氣、水，12個具體內容分別是巖石圈物質循環、內力和外力對地表形態變化的影響、大氣受熱過程、熱力環流、常見天氣系統、天氣現象、氣壓帶和風帶、氣候、水循環、陸地水體之間的相互關系、洋流、海—氣相互作用。

通過歸納分析可發現，高中自然地理主要涉及3類物質和2類能量，物質包括固態的巖石、液態的水、氣態的大氣；能量包括內能和外能。內能是指來自地球內部的能量，主要表現為巖漿活動、板塊運動等內力以及重力和地轉偏向力。外能是指來自地球外部的能量，其根本來源是太陽輻射，主要表現為風、流水、冰川、生物等外力，主要作用方式包括風化、侵蝕、搬運、堆積。

三、2017—2022年高考全國卷自然地理典型題目分析

近六年高考全國卷自然地理試題的考查情境大多以“物質運動和能量交換”視角為主線，對巖石、地貌、大氣、水等自然地理要素均有涉及，且設問視角多樣、綜合性強。下文從近六年全國卷自然地理試題中選取了22組“物質運動和能量轉化”視角類題目進行系統分析。

1.總體分析

（1）“物質運動”視角

“物質運動”視角可劃分為物質性質、物質時空分布、物質運動過程、物質富集、物質流失、物質守恒等二級視角。由表1可知，“物質運動”視角考查較多的是物質性質、運動、富集，而物質守恒、流失、時空分布等則考查較少。由此可見，“物質運動”視角的考查側重于：在化學性質相對穩定的前提下，考查物質的物理形態變化、空間流動過程和數量變化。

表1 “物質運動”視角的二級視角

（2）“能量交換”視角

“能量交換”視角可劃分為能量種類、能量時空分布、能量轉化、能量守恒、能量作用方式等二級視角。由表2可知，“能量交換”視角考查較多的是能量時空分布、作用方式、轉化，而能量種類、作用過程、守恒等則考查較少。由此可見，“能量交換”視角的考查側重于：在時空分布規律的背景下，考查不同種類能量的作用方式以及能量之間的相互轉化。

表2 “能量交換”視角的二級視角

2.要素分析

（1）巖石

巖石要素類題目主要考查巖石圈物質循環過程，題目選取原則為“涉及巖石圈物質，但未突出地表形態變化的題目”。近六年高考全國卷中此類題目數量非常少，可能與其涉及的現象較為宏觀、學生不易接觸有關；試題涉及的物質主要是地殼和堆積物，能量則兼顧內能和外能，重力作用是其熱點；情境材料設置較為簡單，設問視角突出物質運動、富集、能量種類和作用方式；試題注重考查巖石圈物質在內、外力共同作用下的運動過程，尤其突出不同條件下能量作用方式的轉換。

（2）地貌

地貌要素類題目主要考查內力和外力對地表形態變化的影響，題目選取原則為“涉及巖石圈物質，且突出地表形態變化的題目”。近六年高考全國卷中此類題目數量較多，這與地貌要素的尺度多樣、類型豐富、貼近生活等特點有關；試題涉及的物質主要有泥沙、巖石、堆積物，能量則兼具內能和外能，流水是其熱點；情境材料設置較為復雜，設問視角突出物質性質、富集、流失及能量作用方式；試題注重考查巖石圈物質在內、外力的不同作用方式下產生的形態變化，尤其突出物質的富集和流失。

（3）大氣

大氣要素類題目主要考查大氣受熱過程、熱力環流、常見天氣系統、天氣現象、氣壓帶和風帶、氣候等，題目選取原則為“過程主要在大氣圈內，且物質主體是氣態的題目”。近六年高考全國卷中此類題目數量較多，這與大氣要素貼近生活、易于觀察、影響巨大等特點有關；試題涉及的物質主要有氣團、水汽、下墊面，能量全部為外能，太陽輻射是其熱點；情境材料設置多元化，設問視角突出物質性質、運動、能量時空分布和轉化；試題注重考查大氣圈物質在太陽輻射時空分布和下墊面性質的影響下產生的物質運動規律和能量轉化過程。

（4）水

水要素類題目主要考查水循環、陸地水體之間的相互關系、洋流、海—氣相互作用等，題目選取原則為“主要物質屬于水圈，且不突出地表形態變化的題目”。近六年高考全國卷中此類題目數量相對較少，這與水要素物理形態變化較多、介于各圈層之間的特點有關；試題涉及的物質主要有氣團、水汽、下墊面，能量多為外能，水鹽運動是其熱點；情境材料設置較為完整，設問視角突出物質富集、運動、守恒、能量作用方式和作用過程；試題注重考查水圈物質在太陽輻射和重力的影響下產生的物質分散和富集的過程。

四、教學啟示

綜上所述，“物質運動和能量交換”視角是高考全國卷自然地理試題考查的主線之一。因此，高中地理教學要將“物質運動和能量交換”視角作為自然地理教學的一個重要線索，從而落實核心素養的培養目標，達到學業水平質量的要求。

1.開展大單元教學，注重項目式學習

大單元教學是“三新”背景下自然地理教學的趨勢，高中自然地理教學設計可采用“物質運動和能量交換”視角下的驅動性問題構建大單元，其特點主要包括：以“物質運動和能量交換”視角對真實自然地理事物和現象的研究或探索為驅動性問題設計單元主線；圍繞該問題主線建立要素綜合、時空綜合、區域綜合、物質和能量綜合的教學結構以及與之配套的學習環境。這種問題主線的單元設計需要解決復雜問題，所以要打破課堂時間限制，采用小組分工合作的項目式學習（PBL）。通過大單元教學和項目式學習，可糾正教師教學中“重分析、輕綜合”的現象，解決學生學習“唯課本，少探究”的問題。

2.采用真實性情境，實現深度學習

高考全國卷中自然地理試題情境均取材于真實的自然地理環境。在真實情境中，學生作為參與者，可以像地理學家一樣思考，進而實現深度學習。但現實中的自然地理環境，其復雜程度大多超出學生認知水平，這就需要對其進行合理的簡化或處理后才能在教學中使用。這種由“自然地理環境”加工而來，符合學生認知水平，具有真實性、復雜性、開放性特點的情境，可稱為真實性情境。真實性情境是以驅動性問題為中心構成的活動場域，因此需要做到：以“物質運動和能量交換”視角為主線；著眼核心概念、基本理論、基本規律；語言組織通俗易懂；準備充足且結構化的學習材料。良好的真實性情境可以幫助學生聯想到生活經驗和知識儲備，并對其進行整合與結構化，達到提升學習效率、實現深度學習、全面提升素養水平的目的。

3.設計結構化任務，完善學習評價方案

“物質運動和能量交換”視角是學業質量水平描述的最高層級要求之一，屬于“可觀察的學習成果結構”分類理論中的關聯結構水平，對學生的思維認知水平要求較高。因此，要在充分了解學生思維認知水平的前提下，設計循序漸進、逐步進階的結構化任務群。任務群的結構可以根據要素、時空、區域、物質和能量的不同知識結構進行組織，也可用不同的研究方法進行組織。評價方案是任務落實的有效保障，新課標中也指出要開展思維結構評價，并關注表現性評價。因此，“物質運動和能量交換”視角的單元任務群評價方案要關注學習成果表現出的思維結構，通過針對性的指導，幫助學生實現學習進階；要注重學生在學習結果中的知識應用、內容整合，學習過程中的決策、交流、合作，并通過這些外在表現評定學生的核心素養水平。

4.重視生活實踐，關注學科發展

高中自然地理教學要密切聯系學生的生活經驗，讓學生在大自然的課堂中學習對其終身發展有用的自然地理。“物質運動和能量交換”視角是對自然地理事物和現象發生、發展過程本質的抽象認識，只有學生對事物和現象有充分的認識，才能對其有更深入的理解。相較于教師設置的情境，真實的自然地理環境對學生的吸引力更強，調動的知識和能力更加豐富，核心素養的培養效果更顯著。因此，自然地理教學應盡可能開展實物展示、實地考察、實際研究。同時，自然地理學科發展迅速，許多新的研究方向和成果不斷涌現，教學中要不斷推陳出新，吸收最新研究成果，幫助學生正確認識地理學科，加強所學內容的時代性和學科特色。