地理與數(shù)學物理知識脫節(jié)現(xiàn)象及對策探討

顧中正

[摘 ? 要]地理學是一門研究人類賴以生存和發(fā)展的地理環(huán)境，以及人類與地理環(huán)境之間關(guān)系的科學，高中地理特別是必修1自然地理部分與高中數(shù)學、物理相結(jié)合的內(nèi)容比較多。然而，在高一必修1地理新課的教學過程中，不同學科知識存在脫節(jié)現(xiàn)象，這給地理必修1的教學帶來了難度，特別是增加了學生的學習難度。文章以魯教版高中地理必修1教材為例，淺析如何處理教材，教授好這部分知識，巧妙處理好地理教學中遇到的不同步的理科知識。

[關(guān)鍵詞]高中地理;魯教版;必修1;數(shù)學;物理

[中圖分類號] ? ?G633.55 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2019）25-0081-03

古詩有云：“地轉(zhuǎn)天旋，萬事開頭難?！比魏问挛?，開頭確實很難，比如高中地理必修1的自然地理部分，學生普遍覺得很難學，這是什么原因呢？該如何改變這一局面，讓學生不要上高中一開始接觸地理學科就產(chǎn)生畏懼之感？

地理學是一門研究人類賴以生存和發(fā)展的地理環(huán)境，以及人類與地理環(huán)境之間關(guān)系的科學，高中地理特別是必修1自然地理部分與高中數(shù)學、物理相結(jié)合的內(nèi)容比較多，如行星運動、行星運動軌道平面與形狀、地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)、太陽能量來源的機理、正午太陽高度、地理緯度等。高中地理中還用到不少物理概念（如力、角速度、線速度、周期、參照物等）和物理規(guī)律（如萬有引力、開普勒第二定律、力的合成與分解等），同時也用到了一些數(shù)學概念（如二面角、線面角等）和數(shù)學原理（如偏心率等）。然而，在高一必修1地理新課的教學過程中，不同學科知識存在脫節(jié)現(xiàn)象，這無疑給必修1的教學帶來了難度，更主要的是增加了學生的學習難度，所以，學生感覺必修1自然地理比較難也并不奇怪。

那么，教師該如何處理教材，如何教授這部分知識，才能巧妙處理好地理教學中遇到的不同步的理科知識呢？

一、做到心中有數(shù)，了解地理學科與數(shù)學、物理學科有哪些知識存在聯(lián)系

比如，在高一上學期學地球的自轉(zhuǎn)運動時，會用到物理上的角速度和線速度，而物理中的這一知識點需要到高一下學期才學習;學地球的公轉(zhuǎn)運動時，會用到數(shù)學中的橢圓及焦點，而這一內(nèi)容是在高一下學期學習;學地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的關(guān)系時，將用到數(shù)學立體幾何中的面面角，這又是高一下學期才學習的內(nèi)容;學地方時中的時區(qū)的劃分時會用到數(shù)學里的等差數(shù)列;學大氣運動中風的形成時，會用到物理中的合成與分解;等等。

現(xiàn)將國標魯教版高中地理必修1所聯(lián)系的物理學、數(shù)學知識在物理、數(shù)學教材中的分布（見表1、表2）呈現(xiàn)如下：

從表1、表2可以看出，學生在高一上學期學習的地理知識，其中所涉及的物理、數(shù)學內(nèi)容卻遍及高中階段的前前后后，有的知識在物理、數(shù)學中還屬于教學難點，這必將給地理教學帶來很多的困難，使學生學習起來有畏難情緒，影響學習的自信心，甚至導(dǎo)致一些學生本想學文科，但是由于認為地理難學而放棄學文科，調(diào)查也證實了這種現(xiàn)象存在的普遍性。

二、借助可利用的教學資源，處理好地理教學中與數(shù)學、物理不同步的理科知識

人類生活在自然地理環(huán)境中，就會受到自然環(huán)境與社會環(huán)境的影響和制約，而地球作為自然地理環(huán)境載體，其本身又是宇宙天體中的一員，其運動和變化又受到其他天體的影響，因此高中地理必修1教材把“從宇宙看地球”作為全書的第一單元，作為高中地理學習的開始，這是基于地理學科知識的系統(tǒng)性考慮的，但是相關(guān)地理學習要用到物理和數(shù)學知識。與此相關(guān)的物理和數(shù)學知識在高中物理、數(shù)學教材中的編排也是基于這兩門學科和教學考慮的。學生在學習這些地理知識的時候，會存在畏難情緒，影響學習地理的信心，真是“萬事開頭難”??！但是，作為教師，可以全盤考慮，借助資源，弄清原理，仔細講解。

[例1]地球公轉(zhuǎn)的橢圓軌道的講解

高中地理必修1第一單元，講述地球公轉(zhuǎn)路線的特點是近似正圓的橢圓軌道，太陽位于橢圓的兩個焦點中的一個焦點上。關(guān)于橢圓及其焦點的知識，學生在數(shù)學課上還未涉及，為此我事先準備了一根線繩，在上課時讓一名學生在黑板上幫我固定線繩的兩端，我用粉筆繃緊繩子，移動粉筆就畫出了一個橢圓。我告訴學生，固定線繩的兩個端點，就稱為橢圓的兩個焦點。這樣，用直觀的演示，解釋了地理教師用語言無法闡述清楚的學生還未學到的數(shù)學問題，便于學生理解掌握地球公轉(zhuǎn)軌道的特點，且學生記憶深刻。

[例2]地球自轉(zhuǎn)角速度和線速度

必修1第一單元涉及地球的運動，地球自轉(zhuǎn)的線速度和角速度是重點知識，與之對應(yīng)的物理知識在高一第二學期才學習，但為了使學生能夠透徹理解其特征和規(guī)律，要求教師必須講解。教師在具體講解時，不能引入物理上那些新的、陌生的名稱與概念，比如勻速圓周運動、矢量、標量等等，因為物理在高中階段是很多學生都感覺比較困難的學科。地理教師只要能夠巧妙地對概念加以轉(zhuǎn)化，直接應(yīng)用，就不但不會給學生增加難度，反而會讓他們感覺學習地理輕松而有樂趣。

所以，在涉及線速度和角速度的定義時，教師可以邊講邊用地球儀演示：地球表面各點除南北極點外，都在繞同一個自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，當我們從極點觀察地球的自轉(zhuǎn)時（將地軸北端指向?qū)W生），每一點運動的軌跡就相當于其所在的緯線圈（畫圓講解），轉(zhuǎn)一周（圈）360°，所用時間是1個恒星日（約24小時），所以其角速度就是360°/1恒星日（≈15°/小時）;轉(zhuǎn)一周（圈）經(jīng)過的距離就是緯線圈的長度，所用時間也是1恒星日（約24小時），所以其線速度就是緯線長/1恒星日（線速度大小與緯線長有關(guān)：線速度從赤道向南北兩極逐漸遞減）。

三、轉(zhuǎn)換角色，換位思考

教師在教學時應(yīng)該站在學生的認知角度，避免使用理科專業(yè)術(shù)語，真正因材施教。教師在講述時，對于不同步的理科知識要盡量化繁為簡，去粗取精，并以通俗易懂的語言簡要講解，一帶而過。這一環(huán)節(jié)尤為重要，是處理好地理教學中不同步理科知識的關(guān)鍵，成功與否，在此一舉。教師在處理時，切忌如同專業(yè)學科教師那樣詳細分析，或是像門外漢那樣避開不講;可以設(shè)置懸念，引導(dǎo)學生學會思考，這樣既能解決實際問題，又能節(jié)約較多的教學時間，而且非常有利于培養(yǎng)學生探求知識的興趣，方便學生今后各學科的靈活學習和綜合能力的培養(yǎng)。

[例3]正午太陽高度的變化規(guī)律

“同一天，正午太陽高度由太陽直射點所在緯度向南北兩側(cè)遞減”及其推論一“夏至日時，太陽直射北回歸線，此時，北回歸線及其以北地區(qū)，正午太陽高度達到一年中的最大值，南半球各緯度達到一年中的最小值”，以上規(guī)律可以用幾何學的原理，輔以化繁為簡、變曲為直的方法，便于學生理解掌握。

如圖1，化曲線為直線，太陽直射在赤道上的A點，A、B、C三點的正午太陽高度可近似等于直線上A′、B′、C′的太陽高度。從圖中很明顯得出∠1>∠2>∠3（三角形的外角大于任何一個不相鄰的內(nèi)角，這是初中數(shù)學知識），這樣就證明了正午太陽高度的變化規(guī)律。

至于推論一的理解，見圖2：太陽直射在北回歸線上，A為北回歸線以北的某一點，∠1、∠2、∠3分別為太陽直射北回歸線、赤道、南回歸線上時A點的正午太陽高度，且太陽只能在南北回歸線之間移動。從圖中可直觀地看出∠1>∠2>∠3，同理，可證明推論一的后半部分。

[例4]風的形成

風的形成，是必修1第二單元的重點、難點所在。學生若沒有弄懂，對實際風向的判斷往往會出錯，搞清楚了，就能為后面學習氣旋、反氣旋及大氣環(huán)境中的風向判斷打下良好的基礎(chǔ)。對此，可利用物理中力的合成、分解以及力的平衡原理進行分析：在沒有摩擦力等外力的情況下，空氣質(zhì)點受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用，發(fā)生運動偏轉(zhuǎn)，最后風向平行于等壓線。此時，水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力的大小相等、方向相反，合力為零，二力達到平衡狀態(tài)。如高空大氣中的風向，是氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力共同作用的結(jié)果，風向與等壓線平行。

而近地面的風，還受到摩擦力的影響。大氣的運動需要考慮摩擦力、水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的共同作用（如圖3）。

因為摩擦力永遠和運動方向相反，即與風向相反，而地轉(zhuǎn)偏向力又在運動方向偏右側(cè)90°（北半球）或偏左側(cè)90°（南半球），所以，摩擦力與地轉(zhuǎn)偏向力的合力和水平氣壓梯度力達到平衡時，風是斜穿等壓線吹的。一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這范圍內(nèi)的風向都斜穿等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角愈大;摩擦力愈小，其夾角愈?。ㄈ鐖D4）。教師應(yīng)讓學生對風的形成過程及原理掌握得清楚，理解得透徹，實現(xiàn)對知識的遷移運用，提高綜合能力。

高中地理學科是一門綜合性非常強的學科，以著名科學家錢學森的話來說，它是一個“開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)”，融合了多學科的知識。教師不要讓地理與數(shù)學物理知識的脫節(jié)成為學生快樂學習地理的障礙，應(yīng)幫助學生對各學科知識融會貫通，從而提高學生綜合運用知識的能力，也努力讓“萬事開頭難”不要這么難！

（責任編輯 ? 周侯辰）