學科大概念視角下地理教具的制作及應用探索

［摘 要］利用自制教具創設情境進行地理教學是教師圍繞地理學科大概念開展教學的有效手段。自制教具應遵循直觀性、簡易性和趣味性原則。文章以人教版高中地理選擇性必修1“地球的運動”為例，以空間位置影響地理特征、光照時空分異影響地理環境這兩個學科大概念，選取地球運動的地理意義為單元大概念，晝夜長短和正午太陽高度的時空變化為一般概念，通過自制教具，搭建地理現象、一般概念和多元大概念之間的橋梁，幫助學生從學科視角看待現實問題。

［關鍵詞］學科大概念；地理教具；時空分異；地球運動

［中圖分類號］ G633.55 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）19-0090-03

《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）明確提出，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實［1］。學科大概念作為落實地理核心素養的有力抓手，在教學設計與課程創新中發揮著重要作用。在此背景下，利用自制教具創設情境進行地理教學成為教師圍繞地理學科大概念開展教學的有效手段。

一、學科大概念的內涵及價值

大概念是居于學科中心構成學科骨架的、能反映學科本質特征的概念［2］，其具有持久性、聯結性、統攝性等特點。大概念視角下的教學可以實現課堂內容少而精，把握體現學科本質、反映學科思想方法的核心概念，促進學生自主整合知識內容，建構個性化知識框架。

全面落實地理核心素養需要了解地理學科結構，而學科結構可視為學科大概念的聯結［3］。居于上位的學科大概念通過聯系下位的一般概念，揭示學科知識內容之間的普遍聯系，增強學生對學科的認識與理解，形成對事物本質、變化過程、規律方法的基本認識，建立起學科整體觀念，形成地理思維。學科大概念強調教學應以學生理解、內化知識為目標，重視對知識的挖掘，引導學生構建網狀知識體系。

二、制作教具應遵循的原則

教具是教學活動的組成部分，教具制作應遵循以下原則。

（一）直觀性原則

地理學具有抽象性、區域性、綜合性的特點，很多學生在學習過程中難以完全理解復雜抽象的地理知識。在教學過程中，教師需要加強直觀教學，運用自制教具再現地理現象和過程，讓多媒體教學中的平面圖像具象化，給學生帶來更好的課堂體驗。通過自制教具，學生可從多個角度進行觀察和實踐，培養地理實踐力和綜合思維。

（二）簡易性原則

自制教具一般就地取材，制作簡單、貼近生活，既可以簡單明了地揭示地理規律，又方便學生自己動手實踐。例如，用卡紙等材料，通過裁剪和旋轉即可模擬晝夜長短和正午太陽高度的變化。

（三）趣味性原則

自制教具寓教于樂。美國心理學家皮亞杰認為，一切有成效的工作必須以某種興趣為先決條件。興趣是學習的初始動力，是深度學習的保證。有意識地使用自制教具來創設情境可以活躍課堂氣氛，使教學更具趣味性，激發學生的探索欲和積極性，開拓學生的思維，讓學生樹立正確的人地協調觀，培育地理核心素養。

三、學科大概念視角下地理教具的制作探索

教具能加強地理現象與一般概念之間的聯系，實現知識架構和內化。以人教版高中地理選擇性必修1“地球的運動”為例，以空間位置影響地理特征、光照時空分異影響地理環境這兩個學科大概念，選取地球運動的地理意義為單元大概念，晝夜長短和正午太陽高度的時空變化為一般概念，通過自制教具，搭建地理現象、一般概念和多元大概念之間的橋梁，幫助學生從學科視角看待現實問題。

（一）以明晰位置影響特征為制作理念

宏觀天體的運動及其帶來的影響較為抽象，學生很難對其有清晰、具體的認知。學生在學習該內容時，要將其與之前學過的地球運動部分的知識聯系起來，進行自我建構。地球的自轉和公轉產生赤道面與黃道面，進而導致黃赤交角的產生；太陽直射點的回歸運動，引起晝夜長短和正午太陽高度的變化。通過自制的教具能夠反映太陽直射點在地表緯度位置的回歸運動、晝夜長短和正午太陽高度的變化規律。該教具材料易得、制作簡單、直觀形象，便于在教學中使用。

在利用自制教具進行教學的過程中，筆者選取了徐州、鄭州、悉尼、班加羅爾四個地點進行晝夜長短和正午太陽高度變化規律的探究。以徐州為參考點，鄭州與其位于同一半球、同一緯度，兩地晝夜長短和正午太陽高度相同，可實現晝夜長短由點到同一緯度的探究。悉尼與徐州位于不同半球、同一緯度，兩地晝夜長短狀況相反，而正午太陽高度卻沒有類似的直接聯系。利用自制教具來探究，可避免學生混淆晝夜長短和正午太陽高度的規律。班加羅爾與徐州兩地距北回歸線的緯度差相同，當太陽直射北回歸線時，兩者的正午太陽高度相同。學生通過操作教具，找到正午太陽高度相同的點的分布位置，有利于進一步理解并掌握正午太陽高度的緯度變化規律。

在應用教具探究晝夜長短和正午太陽高度的變化規律時，學生通過動手實踐、觀察現象以及聽教師講解，利用觸覺、視覺、聽覺等多感官協同思考，形成對晝夜長短和正午太陽高度的感受和認知，在理解并建構知識的同時，促進綜合思維、地理實踐力等高階思維的發展，實現具身認知。

（二）以探索光照時空分異為制作要求

教具制作過程：準備彩色卡紙（黑色、藍色、黃色、紅色各一張）、硬紙板、記號筆、圓規、剪刀、直尺、量角器、膠水、工字釘等材料。用圓規在藍色卡紙上畫一個半徑為11厘米的圓，剪下后，在圓的一側用量角器按序依次標出度數；在藍色圓無刻度標記的一側，距離圓心兩厘米處剪下一塊區域，將裁剪后的藍色圓放在硬紙板上，并在藍色圓鏤空處下方的硬紙板上涂抹膠水；用圓規在黃色卡紙上畫一個半徑為10厘米的圓，將圓剪下后，在圓上畫出66°34′N、23°26′N，0°、23°26′S、 66°34′S五條緯線，并標出南、北極點；在黃色圓的左側，用記號筆連接南、北回歸線的末端，并沿線剪下；將裁剪后的黃色圓按照圓心對齊的方式疊放在藍色圓上方，在藍色圓鏤空處將黃色卡紙與硬紙板粘貼在一起；在紅色卡紙和黃色卡紙上剪下若干箭頭，并將這些箭頭粘貼在藍色圓內有刻度的一側；用圓規在黑色卡紙上畫出一個半徑為10厘米的半圓并剪下；將黑色半圓按照圓心對齊的方式疊放在黃色圓上方，且需擺放在藍色圓無刻度標記的一側，并在黃色圓剪裁處將黑色半圓與藍色圓沿0°緯線粘貼在一起；把工字釘放在圓心處將藍、黃、黑三色卡紙與硬紙板固定在一起。這樣，一個簡易的教具就做好了。

四、學科大概念視角下地理教具應用探索

晝夜長短和正午太陽高度是高中地理教學的難點，受限于地理空間思維能力，學生對該部分的抽象內容難以理解。以學科大概念為指引，通過自制地理教具模擬地球運動，可以使學生對該知識有直觀的體驗和感知，有利于學生探索晝夜長短和正午太陽高度的變化規律，進而理解地球運動的意義，深挖各種地理現象產生的原因、規律，并將其運用到生產、生活中。貫穿“地理位置決定地理特征”這一學科大概念，嘗試將太陽直射點的緯度位置與地球表面不同緯度晝夜長短和正午太陽高度的特征進行關聯。以“地理位置決定地理特征”為視角，制作地理教具，助力學生突破空間認知的不足，發現太陽直射點所在緯度位置的變化引發的地球不同緯度的晝夜長短和正午太陽高度變化的因果關系，從而實現由一般地理概念論證得出地理學科大概念，促進地理核心素養培育［4］。

在使用教具時，教師提醒學生，黃色半圓表示晝半球，黑色半圓表示夜半球，黃色箭頭表示太陽光線；藍色圓標明角度的目的在于其可以表示任意緯度的太陽高度。教師操作模型，黃色圓保持靜止，而藍色圓和黑色圓移動；轉動黃色箭頭，模擬太陽直射點的移動，展示全球各緯度的晝夜長短和正午太陽高度隨太陽直射點的移動而變化的現象。在應用過程中，由于所選取地點占據一定的地理空間，僅取其中心點所在位置的經緯度坐標作為該地的坐標。

（一）探索直射點位置與晝夜長短變化特征

天安門廣場每天都進行升降旗儀式，但升降旗的時間并不是每天都一樣：夏季的升降旗時間要早于冬季的升降旗時間。這是因為天安門廣場升降旗的時間與當天日出、日落時間一致，即每天的白晝和黑夜的時間是變化的。那為什么夏季的升降旗時間要早于冬季的升降旗時間呢？其中晝夜長短變化有什么規律嗎？

筆者在教具上確定徐州、悉尼的位置，引導學生動手實踐，利用教具模擬太陽直射點的來回移動QwV7pcMxfkPyiqICFcpW+qSyp/g2Kw6e+GC8JSAX3+M=，觀察當太陽直射不同緯線時，徐州和悉尼的晝夜變化狀況，并找出與徐州的晝夜長短變化情況相同的點的分布位置，完成晝夜長短變化比較。

學生在轉動教具模擬太陽直射點的運動過程中，可以直觀、清晰地觀察到當太陽直射0°時，全球各緯度被黑色半圓遮住的部分占其緯線長的一半，即全球各地晝夜等長。隨著太陽直射點的南北移動，位于同一半球、同一緯度的地方，晝夜長短相同，如徐州（34°N）和鄭州（34°N），無論太陽直射點如何移動，兩地的晝夜長短始終相同。而位于不同半球、同一緯度的各點晝夜長短則相反，如徐州（34°N）和悉尼（34°S），當太陽直射8°N時，徐州所在緯度的晝弧長度與悉尼所在緯度的夜弧長度相同，即徐州的晝長與悉尼的夜長相等。

通過教具演示，學生能更清晰、直觀地理解晝夜長短的緯度變化規律和季節變化規律。晝夜長短變化與我們日常生活息息相關，并深刻地影響著人們的作息習慣。例如，前文提到的天安門廣場的升降旗時間，夏季時，太陽直射北半球，北半球各地晝長大于夜長；冬季時，太陽直射南半球，北半球各地晝長小于夜長，因而夏季的升降旗時間要早于冬季的升降旗時間。

（二）探索直射點位置與正午太陽高度特征

校園里旗桿的影長總是不斷變化的，不僅一天中不同時刻的影長不同，而且在不同日期的相同時刻影長也各不相同，影長的變化正好反映了正午太陽高度的變化。在我們的印象里，一天中旗桿的影長是先變短后變長的，正午時刻的影長最短，那在不同日期的正午時刻，旗桿的影長會發生怎樣的變化（正午太陽高度有什么變化規律呢）？

教師先在教具上確定徐州、鄭州、悉尼和班加羅爾的位置，引導學生使用教具觀察太陽直射不同緯線時教具上各點的正午太陽高度變化情況，找到當太陽直射北回歸線時與徐州正午太陽高度相同的點的分布位置，根據教具上的刻度讀出各點的正午太陽高度數值，完成四個城市正午太陽高度變化的比較。

學生在動手操作教具時可以觀察到：位于同一半球、同一緯度的各地的正午太陽高度相同，如徐州和鄭州，隨著太陽直射點的移動，兩地正午太陽高度始終相同；位于不同半球、相同緯度的各點正午太陽高度不同，如徐州和悉尼，隨著太陽直射點的移動，雖然兩地晝夜長短狀況相反，但是兩地的正午太陽高度沒有相同或相反的必然聯系；距離太陽直射緯線相同緯度差的各點正午太陽高度相同，如徐州和班加羅爾，當太陽直射北回歸線時，徐州和班加羅爾距離北回歸線的緯度差相同，兩地的正午太陽高度也相同。太陽直射緯線時正午太陽高度始終為90°，正午太陽高度從直射緯線向南北兩側遞減。

此外，學生還可以觀察到：隨著太陽直射點在南北回歸線之間運動，當太陽直射北回歸線時，北回歸線及以北地區距離太陽直射緯線的距離最近，即正午太陽高度達到一年中的最大值，南半球各地距離太陽直射緯線的距離最遠，即正午太陽高度達到一年中的最小值，如徐州的正午太陽高度此時達到一年中的最大值，悉尼的正午太陽高度達到一年中的最小值。位于南北回歸線之間的地區的正午太陽高度一年中會迎來兩次最大值，且最大值為90°。例如，當太陽直射班加羅爾時，該地的正午太陽高度達到最大值，為90°。

通過學習正午太陽高度的變化規律，學生很容易歸納影長與正午太陽高度的關系：正午太陽高度越大，影長越短。因此，距離太陽直射緯線越近的地方，其正午太陽高度越大，影長越短。以徐州為例，一年中，當太陽直射北回歸線時，徐州所在緯線與太陽直射緯線的距離最近，正午太陽高度達到最大值，旗桿的影長最短；而當太陽直射南回歸線時，徐州所在緯線與太陽直射緯線的距離最遠，正午太陽高度達到最小值，旗桿的影長最長。

五、結語

從大概念的教學功能來看，該教具設計理念較好地體現了大概念的整合性，將研究問題整合為一個整體，使探究過程圍繞單元大概念進行。從自制教具的制作實踐來看，該教具制作能提高學生的學習效率，滿足學生多樣化的學習需求。從自制教具的應用實踐來看，該教具的應用有利于學生建立空間概念，發展綜合思維，促進地理核心素養的落實。由于本模型屬于演示類教具，以教師的操作演示為主，學生的參與感略低，因此可以安排學生課后自主制作教具，增強學生的參與感，提高學生的動手能力與實踐能力。

［ 參 考 文 獻 ］

［1］ 韋志榕，朱翔.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2020.

［2］ 胡玉華.基于核心素養的學科大概念及其教學策略［J］.基礎教育課程，2021（12）：13-21.

［3］ 李剛，呂立杰.落實學科核心素養：圍繞學科大概念的課程轉化設計［J］.教育發展研究，2020（Z2）：86-93.

［4］ 陸才穩.大概念視角的高中地理論證式教學研究［J］.中學地理教學參考，2022（23）：31-34.

（責任編輯 陳 明）