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地理与数学物理知识脱节现象及对策探讨

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顾中正

[摘 ? 要]地理学是一门研究人类赖以生存和发展的地理环境，以及人类与地理环境之间关系的科学，高中地理特别是必修1自然地理部分与高中数学、物理相结合的内容比较多。然而，在高一必修1地理新课的教学过程中，不同学科知识存在脱节现象，这给地理必修1的教学带来了难度，特别是增加了学生的学习难度。文章以鲁教版高中地理必修1教材为例，浅析如何处理教材，教授好这部分知识，巧妙处理好地理教学中遇到的不同步的理科知识。

[关键词]高中地理;鲁教版;必修1;数学;物理

[中图分类号] ? ?G633.55 ? ? ? ?[文献标识码] ? ?A ? ? ? ?[文章编号] ? ?1674-6058（2019）25-0081-03

古诗有云：“地转天旋，万事开头难。”任何事物，开头确实很难，比如高中地理必修1的自然地理部分，学生普遍觉得很难学，这是什么原因呢？该如何改变这一局面，让学生不要上高中一开始接触地理学科就产生畏惧之感？

地理学是一门研究人类赖以生存和发展的地理环境，以及人类与地理环境之间关系的科学，高中地理特别是必修1自然地理部分与高中数学、物理相结合的内容比较多，如行星运动、行星运动轨道平面与形状、地球自转与公转、太阳能量来源的机理、正午太阳高度、地理纬度等。高中地理中还用到不少物理概念（如力、角速度、线速度、周期、参照物等）和物理规律（如万有引力、开普勒第二定律、力的合成与分解等），同时也用到了一些数学概念（如二面角、线面角等）和数学原理（如偏心率等）。然而，在高一必修1地理新课的教学过程中，不同学科知识存在脱节现象，这无疑给必修1的教学带来了难度，更主要的是增加了学生的学习难度，所以，学生感觉必修1自然地理比较难也并不奇怪。

那么，教师该如何处理教材，如何教授这部分知识，才能巧妙处理好地理教学中遇到的不同步的理科知识呢？

一、做到心中有数，了解地理学科与数学、物理学科有哪些知识存在联系

比如，在高一上学期学地球的自转运动时，会用到物理上的角速度和线速度，而物理中的这一知识点需要到高一下学期才学习;学地球的公转运动时，会用到数学中的椭圆及焦点，而这一内容是在高一下学期学习;学地球的自转和公转的关系时，将用到数学立体几何中的面面角，这又是高一下学期才学习的内容;学地方时中的时区的划分时会用到数学里的等差数列;学大气运动中风的形成时，会用到物理中的合成与分解;等等。

现将国标鲁教版高中地理必修1所联系的物理学、数学知识在物理、数学教材中的分布（见表1、表2）呈现如下：

从表1、表2可以看出，学生在高一上学期学习的地理知识，其中所涉及的物理、数学内容却遍及高中阶段的前前后后，有的知识在物理、数学中还属于教学难点，这必将给地理教学带来很多的困难，使学生学习起来有畏难情绪，影响学习的自信心，甚至导致一些学生本想学文科，但是由于认为地理难学而放弃学文科，调查也证实了这种现象存在的普遍性。

二、借助可利用的教学资源，处理好地理教学中与数学、物理不同步的理科知识

人类生活在自然地理环境中，就会受到自然环境与社会环境的影响和制约，而地球作为自然地理环境载体，其本身又是宇宙天体中的一员，其运动和变化又受到其他天体的影响，因此高中地理必修1教材把“从宇宙看地球”作为全书的第一单元，作为高中地理学习的开始，这是基于地理学科知识的系统性考虑的，但是相关地理学习要用到物理和数学知识。与此相关的物理和数学知识在高中物理、数学教材中的编排也是基于这两门学科和教学考虑的。学生在学习这些地理知识的时候，会存在畏难情绪，影响学习地理的信心，真是“万事开头难”啊！但是，作为教师，可以全盘考虑，借助资源，弄清原理，仔细讲解。

[例1]地球公转的椭圆轨道的讲解

高中地理必修1第一单元，讲述地球公转路线的特点是近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的两个焦点中的一个焦点上。关于椭圆及其焦点的知识，学生在数学课上还未涉及，为此我事先准备了一根线绳，在上课时让一名学生在黑板上帮我固定线绳的两端，我用粉笔绷紧绳子，移动粉笔就画出了一个椭圆。我告诉学生，固定线绳的两个端点，就称为椭圆的两个焦点。这样，用直观的演示，解释了地理教师用语言无法阐述清楚的学生还未学到的数学问题，便于学生理解掌握地球公转轨道的特点，且学生记忆深刻。

[例2]地球自转角速度和线速度

必修1第一单元涉及地球的运动，地球自转的线速度和角速度是重点知识，与之对应的物理知识在高一第二学期才学习，但为了使学生能够透彻理解其特征和规律，要求教师必须讲解。教师在具体讲解时，不能引入物理上那些新的、陌生的名称与概念，比如匀速圆周运动、矢量、标量等等，因为物理在高中阶段是很多学生都感觉比较困难的学科。地理教师只要能够巧妙地对概念加以转化，直接应用，就不但不会给学生增加难度，反而会让他们感觉学习地理轻松而有乐趣。

所以，在涉及线速度和角速度的定义时，教师可以边讲边用地球仪演示：地球表面各点除南北极点外，都在绕同一个自转轴旋转，当我们从极点观察地球的自转时（将地轴北端指向学生），每一点运动的轨迹就相当于其所在的纬线圈（画圆讲解），转一周（圈）360°，所用时间是1个恒星日（约24小时），所以其角速度就是360°/1恒星日（≈15°/小时）;转一周（圈）经过的距离就是纬线圈的长度，所用时间也是1恒星日（约24小时），所以其线速度就是纬线长/1恒星日（线速度大小与纬线长有关：线速度从赤道向南北两极逐渐递减）。

三、轉换角色，换位思考

教师在教学时应该站在学生的认知角度，避免使用理科专业术语，真正因材施教。教师在讲述时，对于不同步的理科知识要尽量化繁为简，去粗取精，并以通俗易懂的语言简要讲解，一带而过。这一环节尤为重要，是处理好地理教学中不同步理科知识的关键，成功与否，在此一举。教师在处理时，切忌如同专业学科教师那样详细分析，或是像门外汉那样避开不讲;可以设置悬念，引导学生学会思考，这样既能解决实际问题，又能节约较多的教学时间，而且非常有利于培养学生探求知识的兴趣，方便学生今后各学科的灵活学习和综合能力的培养。

[例3]正午太阳高度的变化规律

“同一天，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减”及其推论一“夏至日时，太阳直射北回归线，此时，北回归线及其以北地区，正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度达到一年中的最小值”，以上规律可以用几何学的原理，辅以化繁为简、变曲为直的方法，便于学生理解掌握。

如图1，化曲线为直线，太阳直射在赤道上的A点，A、B、C三点的正午太阳高度可近似等于直线上A′、B′、C′的太阳高度。从图中很明显得出∠1>∠2>∠3（三角形的外角大于任何一个不相邻的内角，这是初中数学知识），这样就证明了正午太阳高度的变化规律。

至于推论一的理解，见图2：太阳直射在北回归线上，A为北回归线以北的某一点，∠1、∠2、∠3分别为太阳直射北回归线、赤道、南回归线上时A点的正午太阳高度，且太阳只能在南北回归线之间移动。从图中可直观地看出∠1>∠2>∠3，同理，可证明推论一的后半部分。

[例4]风的形成

风的形成，是必修1第二单元的重点、难点所在。学生若没有弄懂，对实际风向的判断往往会出错，搞清楚了，就能为后面学习气旋、反气旋及大气环境中的风向判断打下良好的基础。对此，可利用物理中力的合成、分解以及力的平衡原理进行分析：在没有摩擦力等外力的情况下，空气质点受水平气压梯度力和地转偏向力的作用，发生运动偏转，最后风向平行于等压线。此时，水平气压梯度力与地转偏向力的大小相等、方向相反，合力为零，二力达到平衡状态。如高空大气中的风向，是气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。

而近地面的风，还受到摩擦力的影响。大气的运动需要考虑摩擦力、水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用（如图3）。

因为摩擦力永远和运动方向相反，即与风向相反，而地转偏向力又在运动方向偏右侧90°（北半球）或偏左侧90°（南半球），所以，摩擦力与地转偏向力的合力和水平气压梯度力达到平衡时，风是斜穿等压线吹的。一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度，在这范围内的风向都斜穿等压线。摩擦力愈大，风向与等压线之间的夹角愈大;摩擦力愈小，其夹角愈小（如图4）。教师应让学生对风的形成过程及原理掌握得清楚，理解得透彻，实现对知识的迁移运用，提高综合能力。

高中地理学科是一门综合性非常强的学科，以著名科学家钱学森的话来说，它是一个“开放的复杂巨系统”，融合了多学科的知識。教师不要让地理与数学物理知识的脱节成为学生快乐学习地理的障碍，应帮助学生对各学科知识融会贯通，从而提高学生综合运用知识的能力，也努力让“万事开头难”不要这么难！

（责任编辑 ? 周侯辰）

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