“时空对称性”在地球公转地理意义教学中的应用

张娜

新世纪以来，特别是党的十八大以来，我国普通高中教育发展进入到以内涵发展、提高质量为重点的发展新阶段。通过教育部对《国务院办公厅新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》的解读和中共中央办公厅、国务院办公厅《关于深化教育体制机制改革的意见》中都在积极推进普通高中育人方式改革。新修订的普通高中课程方案和课程标准也提出要努力培养学生正确的价值观念、必备品格和关键能力，发展学生核心素养。

地理学科的核心素养是在特定情境下综合应用地理知识、技能和态度解决问题的品格和关键能力。“素养”是指在学校、家庭、社会等不同学习环境下获得的，具有后天性，作为地理学科的核心素养也非“天生”，并且不是“全面”的地理素养，而是地理素养中作为“关键少数”的、最为核心的素养[1]。核心素养的后天性要求教师创设有利的教学环境，特别是注重问题情境的设置与地理实践活动的组织，规避直接的、灌输式的“知识倾销”给学生带来的负担[2]。因此我们教师要充分发挥主导作用，深入理解学科特点、知识结构、思想方法，科学把握学生的认知规律，突出学生的主体地位，激发其学习兴趣，提高学生的学习能力。

在地理必修Ⅰ地球运动——地球公转的地理意义这一内容的教学过程中，学生普遍存在的问题是：首先，空间思维想象能力较为薄弱;其次，对地球公转的昼夜长短和正午太阳高度的变化规律不能理解进而导致记忆不扎实，最后，看不明白地球公转地理意义题目给出的图文资料和情境，也就使得学生无法从中获取答题的有效信息，即便熟悉规律也很难应用。

一、       基于“核心素养”背景下，对地球公转地理意义的教学目标分析

分析教学目标是我们进行教学设计和实施教学的基础和前提。地球公转的地理意义这部分内容的课标要求是“结合实例，说明球运动的地理意义”。必修Ⅰ教材中涉及到的运动包括地球运动、大气运动和海水运动等都是侧重于对其运动的成因、规律和影响三个方面。要想说明地球公转运动的地理意义，首先要让学生明白上述地理现象如何产生的，地球自转和公转是同时进行的，所以，由此形成黄赤交角，正是因为有黄赤交角的存在，导致太阳直射点在南北回归线之间往返运动，才会产生地球公转的地理现象。所以教师在教学过程中应关注地球自转和公转之间的关系，避免孤立分析地球的公转运动。

课标中的“结合实例”就要求学生能够理解昼夜长短和正午太阳高度的变化规律，在题目给出的情境下能够应用地球公转运动规律分析和解决实际生活中实际问题，说明地球公转的地理现象对地理环境的影响，树立正确的人地观念，培养地理审美情趣，实现人地协调。

二、在教学过程中，如何激发学生的学习兴趣、如何巧妙地利用“时空对称性”帮助学生深入理解地球公转地理意义。

（一）课堂导入

播放中国传统文化——24节气的相关视频，笔者说明 24节气的划分依据是地球在黄道（地球绕日公转的轨道）上的位置变化，引出地球公转运动。弘扬中华优秀传统文化，坚定文化自信，联系生活实际，激发学生探究兴趣。

（二）展示课程标准和近三年全国文综、海南地理试卷关于地球运动的分值分布

做到让学生知考綱，明考向;引起学生对地球公转地理意义知识点的重视。

（三）指导学生看教材图1.18黄赤交角与二分二至日地球的位置（北半球）和教材18-19页内容

提问1：地球自转和公转的关系，并让学生动手绘制太阳直射点的回归运动图。提问2：地球公转地理意义有哪些？是什么原因导致这些现象的出现的？设计目的是要提高学生绘图识图的技能，明确地球公转的地理现象产生的原因。

（四）教师播放昼夜长短变化的相关视频，让学生自主探究昼夜长短的分布及其变化规律

教师给予总结：从空间上看，越接近赤道的地区，昼夜长短的变化幅度越小;从时间上看越接近春分和秋分日，昼夜长短的变化幅度越小。

（五）学以致用

将学生分成六个学习小组，合作讨论完成两组试题。采取合作探究的学习方式引发学生学习思维的碰撞，为更好地理解“时空对称性”做好铺垫。

（六）教师创设问题情境

曼哈顿悬日，这个词语是美国自然历史博物馆天体物理学家尼尔·迪格拉斯·泰森在2002年首次使用到的。它是指在每年在美国纽约的曼哈顿（街道大多呈棋盘式布局）出现的自然现象，即日落时阳光洒满纽约的所有东西向街道，太阳似乎是悬在两侧高楼大厦之间的壮观景象。每年有两次会出现曼哈顿悬日景观，当地5月28日是第一次出现悬日景观的时间，时间长达15分钟。那么试图推测第二次呈现悬日景观的时间为（ ）

A.7月12日前后 B.1月14日前后

C. 6月22日前后 D.8月10日前后

教师给出结果是7月12日前后。对于纽约曼哈顿而言，5月28日和7月12日是关于夏至日时间对称，所以两个日期的昼夜长短情况相同，日落时太阳的方位也是相同的。

（七）正午太阳高度的分布及变化规律

由于学生有地方时计算的基础，能够很好地理解正午太阳高度的涵义。播放正午太阳高度变化的视频以及教材中的图1.23，学生自主探究正午太阳高度的分布及变化规律。在此基础上，教师给出正午太阳高度的计算公式：H=90°-纬差（太阳直射点和所求地点间的纬度差）。

教师总结：同一时刻，关于太阳直射点南北对称的两个地点的正午太阳高度相同，即体现了正午太阳高度“空间上的对称”。

通过对地球公转运动相关高考试题的分析后不难发现，试题的命题方向不仅考查学生关于地球公转现象的基本规律。近年来更是突出强调在不同条件下分析解决生活中的实际问题，闪耀着地理学科思维的火花，体现地理的理性思维和美感[3]。在普通高中育人方式改革的背景下，教师应当根据教学内容，学生的认知能力，创设有利的教学环境。对于地理学科中的“疑难杂症”， 教师通过反思不断深化对地理原理和地理规律的认识，从而达到透过“现象”看“本质”的效果。地理教学过程中倘若抓住了问题的本质，就能使复杂的问题简单化，大大降低学生学习难度，提高课堂教学的有效性[4]。与此同时，教师也要注重问题情境的创设与地理实践活动的组织，提出的问题要由浅入深并且富有启发意义，引发学生的积极思考，获得成功体验而不断提高学习兴趣。