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| 用实验法、特例法突破热力环流的教学难点 |
| 出处：shuixingan 更新时间：2007-3-14 10:40:30 |
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用实验法、特例法突破热力环流的教学难点
一、问题提出
随着科学技术的进步和全球环境的变化，地理的教学内容和研究手段也在改变，其中“地理要讲理”就是很重要的一个特点。因此教好地理首先在于对地理原理的理解，而高中地理侧重于地理原理知识的讲述，结论的描述，强调知识的理解与应用，表达方式较为抽象，考查方式灵活多样，这与学生原初中地理的学习乃至高中其他文科知识的学习有很大的不同。加上由于缺乏相关的其他学科知识，学生学习存在较多的问题，在教学中难点多，如果处理不当，直接影响整个教学任务的完成和教学质量的提高。常言道：“牵牛要牵牛鼻子。”要突破教学难点，就要抓住关键，搞好关键知识的教学。
关键即前后联系的纽带与桥梁。关键知识点是整个学科知识体系中承前启后的重要环节，是开启学科知识学习的钥匙。其原理往往应用广泛，可以多方发散和迁移，考点集中，考查形式与切点多样。“热力环流”就具备这样的特征，对其正确的学习和理解，能为后面的大气环流（三圈环流、季风环流）学习打好基础，甚至整个高中地理学习有着至关重要的作用。
但是热力环流却是学生学习地理的很大障碍。特别是近地面受热变低压，冷却变高压；近地面是低压高空就是高压；上课一再强调在同一水平面大气从高压流向低压。而一分析问题学生就抛弃这个至关重要的条件。刚下课就有学生问我，A地受热变低压，高空变高压，A地大气不是从低压流向高压了吗？把热力环流的立体图看成是平面图；明明是因为近地面冷却而下沉，学生却要问你“下沉，空气要冷吗？”；近地面气温高为低压，气温低为高压，学生做题时往往记反了。类似以上的问题每届学生都很严重,每次考试得分率都不理想。因此，热力环流是学生学习高中地理的一大难点。
二、问题分析
1.学情分析
我们学校是一所位置很偏僻的山区学校，生源不好，学生的基础差。而地理是一门集物理、数学、化学、生物等知识的综合学科。有些学生，特别是一些女生在初中时就畏惧数理化，空间想象力很差，到高中学地理的难度就可想而知了。有些学生甚至对空气受热膨胀而上升、冷却收缩而下沉也不理解。经常在做题时认为受热要下沉，冷却会上升。“一讲到气温、气压很多学生就傻了”这句话是我们地理老师的口头禅；学生也发出“读理科要是没物理、读文科要是没地理，读书其实也不难”的感慨。
2.教材分析
热力环流的学习过程中，既要用物理知识来理解环流的形成过程中气温、气压的关系，又要具备一定的空间想象力来理解气温、气压与高度的关系。教材的编写明显是建立在初中物理之上的，且是建立在对气温与气压关系已掌握的基础上的。教材没有解释空气受热就上升、冷却要下沉的根本原因，特别是新教材，对热力环流的描述不到二百字，文字基本是对结论的阐述。上课时如不把温度与空气运动方向的关系；温度、高度与气压的关系给学生讲透，学生学的过程就会云里雾里。
三、问题解决
1.用实验法给学生树立空气受热要上升的空间参照物
针对一些学生对“近地面空气受热膨胀而上升”这一现象的不理解，我在上新课前做了一个很简单的实验:把一块小方木放进装满水的大烧杯里，并用一根筷子把小方木按到杯底，问学生如果我一放小方木将怎样运动？同学们异口同声的说“浮起来！”我接着问: “小方木为何浮起来?”有不少学生说“因为小方木受到的浮力大于重力。”“很好！初中物理学得不错！”我及时表扬了刚刚回答问题的学生。又提问：“为何小方木受到的浮力大于重力？”“因为密度不一样。”有个别学生轻声回答。从声音可看出学生回答时很不自信，“对！就是密度不一样！因为小方木的密度比水小，所以小方木在水里要浮起来”我给了不自信的学生一个有力的肯定。并以此开始拓展：把水换成大气，而生活在大气底层的我们为什么不浮起来？受热的空气为何要浮起来？“因为我们的密度比空气大。”学生声音又大起来了。我又问：“受热的空气为何会上升？”“因为受热的空气体积要大起来（膨胀），体积大起来密度就减小，密度减小后与周围未受热的空气就有了密度差，所以受热的空气要浮起来。”不少男生大声的叫着。为了强化结果，我又追问：“受热的空气相当于烧杯里的什么？”学生很快说：“木块！”。我又问：“未受热的空气相当于烧杯里的什么？”“水！”学生齐上声回答。最后学生推出这样一个结论：物质是否能在气体或液体里浮起来，只要比较它们的密度大小。
就这样通过一个小小的实验，学生很快理解了空气受热膨胀上升、冷却收缩下沉的根本原因。为后面热力环流的学习奠定了物理基础。该实验虽没直接呈现地理知识，但它却为不少基础较差的学生学习热力环流提供了形象的参照物，大大降低了热力环流学习的难度。
2.用特例法来解释热力环流形成过程中的气压变化。
“近地面空气受热形成热低压，冷却形成冷高压。”对一些基础较好的学生不是学习的难点，但对空间想象差、物理基础差的学生来说，难度也不小。因为气压的概念本身就很抽象，对 “空气受热膨胀上升，近地面形成低压高空形成高压”，有不少学生并不知道低压高压的变化过程，只是死记硬背，故一到考试做错是肯定的。为此，我尝试了多种教学方法，现在我觉得用特例法教学效果最好。
我所用的特例法，是根据气压概念来假设的。空气分子运动所产生的压力叫气压。按照概念理解：空气分子越多所产生的压力就越大；若空气分子增多，气压就变大；若空气分子减少，气压就变小。假设：在同一水平面上，近地面A、B、C三地空气分子数量都为15个，相应的高空A，、B，、C，分子数量为8个。（因为同一地点，高度增加气压降低，所以高空分子假设为8个），如图（1）所示： 若A地受热，B、C两地冷却，则A地近地面的空气就膨胀上升，A地的空气分子就要减少，假设上升跑掉的空气分子数是2个，则A地的空气分子减少2个后为13个，高空的A，就多了2个空气分子为10个；近地面B、C冷却空气下沉，假设下沉的分子数也是2个，则B、C两地的分子数增多，从原来的15个变为17个，相应的B，、C，从原来的8个变为6个，如图（2）所示：
这样，很直观的把同一水平面上空气分子数量的变化呈现给了学生。根据“空气分子越多所产生的压力就越大”，空气分子数量的变化也就是气压的变化。如A地受热后空气分子减少，就意味着气压变小；B、C两地冷却，空气分子数增多，就意味着气压变大。由气温变化导致的气压变化，可用数字的变化来体现。这样，气温与气压的关系，由定性改为定量，抽象变为具体。
学生也很容易比较出同一水平面上气压的大小。即在同一水平面上的A、B、C三地，A地的空气分子数量最少为13个，B、C两地都为17个，故在这个水平面上，A地为低压，B、C两地为高压。这时，要强调在同一水平面上气流从高压流向低压。学生就能理解近地面的气流从B、C流向A地。 在高空的A，、B，、C，这一水平面上，A，空气数为10个，B，、C，都为6个，故A，为高压，B，、C，为低压。气流从A，流向B，、C，。这样，整个热力环流 形成，如图（3）所示： 从图（1）（2）（3）可直观的比较：气压与高度的关系；气温与气压的关系；同一水平面上高压与气压的比较。都由定性改为定量，抽象变为直观。热力环流的学习难度大大降低。学生即使忘了，看一下图就能记起来。
四、几点建议
1、高压与低压的问题
热力环流是大气运动最简单的形式，也是一个简单的物理过程。教师在讲解时一般习惯边讲边画示意图，若教师在画图中不强调高、低压是指水平方向的差异，就会使一些学生误以为是垂直方向的气压分布状况，从而进一步认为在垂直方向上，空气也会从低压流向高压。实际上近地面垂直方向上气压的分布是空气运动的结果而不是空气运动的原因。只有在同一水平面上，才能进行高压与低压的比较。热力环流的原理是地面冷热不均，其发生的顺序：地面冷热不均→大气垂直运动→同一水平面气压差异（近地面热处为低压，冷处为高压；高空相反）→水平运动（同一水平面上高压流向低压）。在热力环流形成的过程中一定要不断地强调是“同一水平面”的气压比较，水平运动是垂直运动的结果。因为热力环流是大气运动的理论基础，若不将此概念讲解清楚，对以后大气环流及天气、气候的学习和理解都会产生一定的影响，可谓“后患无穷”。
2、等压线与同一水平面的关系问题
教材中没有介绍等压线是怎样做出来的，大概是因为初中地理学习过等高线的原理。实际上学生对等压线是比较陌生的，只是顾名思义：等压线上各点气压值是相等的。在教学中教师还是有必要讲清楚等压线是指“同一水平面上气压相等的点连成的线”。强调“同一水平面上”这一特点。为什么呢？因为不论是教材中还是教师在黑板上画等压线，数值递变排列总是上、下更替，就会使学生认为等压线是垂直方向做出来的等值线，大小值的递变也是沿垂直方向变化的。其实我们讨论水平气压梯度力是在讨论水平方向上大气的运动。为了不让学生产生不必要的误解，教师在画水平气压梯度力时要强调 “同一水平面”的条件。在以后高考复习中，还会涉及到等压面的问题，等压面才反应的是垂直方向上气压的变化。因此在这里建议，教学时一定要强调教材图2.31中的等压线处于同一水平面上。
以上所讲的两个问题不一定是教师在讲授的过程中的错误，很大程度上是教与学的偏差造成的，是学生在理解时易犯的错误，并且这些错误一时不一定会表现出来，往往在复习或解题中就发现了。在此，只希望各位教师在教学稍能注意一下这类教学偏差，在学生第一次学习这些内容时，就建立正确的理解，为以后的学习打下坚实的基础。
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