例谈地理思维建模在高考复习中的应用

翟军

摘 要：在地理高考复习教学中，由于“题海战术”的广泛应用，不少教师将所谓的“答题模板”奉为圭臬，企图以此“包打天下”，实际情况却是事与愿违。本文以“山地地形与大气运動关系”为例，通过构建地理思维模型，并以此方法解析系列高考试题，以提升学生的地理思维品质，最终摒弃“答题模板”达到“知识活化”“能力强化”“素养内化”的效果。

关键词：思维建模;山地地形;大气运动

在地理高考复习教学中，由于“题海战术”的广泛应用，不少教师将所谓的“答题模板”奉为圭臬，企图以此包打天下，实际情况却是事与愿违。这是因为当前的高考试题尤其是综合题，情境材料新颖，素材来源于现实生活、生产实践或最新科研成果;设问角度巧妙、层层递进、不落俗套;编制的参考答案科学、合理、逻辑关联性强，有一定的进阶性。试题侧重于对学生地理素养的考查，而非简单考查知识的记忆与复述，生搬硬套所谓的“答题模板”不仅无法达到应试的要求，还严重损害了学生的创新能力。高考复习中摒弃所谓“答题模板”的同时，应当多构建地理思维模型，以提升学生的地理思维品质，最终达到“知识活化”“能力强化”“素养内化”的效果。

如何才能在高考复习中实现这一目标并且通过纷繁复杂的高考试题培养学生的思维建模能力？笔者以“山地地形与大气运动的关系”为例试着加以剖析。

一、“山地地形与大气运动关系”思维模型的建构

2020年，一位网友在微博晒出一张飞机上航拍的秦岭的图片（图1）并配文字：秦岭，以一己之力，挡住南下冷空气。该条微博迅速登上热搜，很多网友回帖称此类现象在很多地方也有出现，如昆明四季如春，而冬季的贵阳却是阴冷潮湿，这其中就有乌蒙山的作用。中国气象局为此专门回复，解释了秦岭对冷（暖）空气的屏障作用，分析了图片现象产生的原因。首先，秦岭的海拔高度对冷空气南下和暖湿气流北上都有一定的阻挡作用，但同时冷空气自西向东，自北向南长途跋涉、翻山越岭，移动到秦岭时也消耗了“元气”，所以实力不够强的冷空气“走”到这就没“后劲”了，就算有“耐力”比较强的冷空气，奋力翻过秦岭之后实力也明显削弱，因此造成秦岭“挡”住冷空气的现象。其次，并不是所有的冷空气都可以被秦岭“挡住”，遇到强冷空气来袭，还是可以“破关”过去，影响到我国南方地区。一般来说，山脉阻挡干冷空气并不会出现如照片一样“泾渭分明”的现象;相反，当山脉阻挡了暖湿气流，则会在一侧出现暖气流抬升形成云，而另一侧气流下沉出现晴空。最后，借此纠正网友的错误，即有云的一侧是暖湿空气而非冷空气。

从网友的发帖与中国气象局的回复中可以得到重要启示，现实生活中纷繁复杂的地理现象的背后往往都蕴含着科学原理，能以科学的方法加以分析，就可以构建此类现象的思维模型，在此基础上实现更深层次的理解和迁移应用[1]。所谓地理思维建模的过程就是将地理现象抽象化、生活经验严谨化、地理解释科学化、地理表达可视化。结合中国气象局的回复和所学知识，可以将山地地形与大气运动的关系建立起思维模型。即当盛行风风向与海拔较高的山地之间为垂直或接近垂直关系时，山地对冷空气具有屏障（阻挡）作用，背风坡较为温暖（图2）;山地对暖湿气流具有屏障（抬升）作用，迎风坡一侧云雨较多，背风坡一侧干燥少雨（图3）。

从历年的高考真题发现，有关山地地形与大气运动关系的试题频频出现，笔者利用山地地形与大气运动之间关系的思维模型，将试题分为四种情况逐一分析。

二、基于“山地地形与大气运动关系”思维模型的高考试题分析

1.看得见的山，看得见的风

例1.（2009年高考上海卷地理试题第28、29小题）阅读日本河流示意图（图4），回答下列问题。

（1）一般而言，夏季日本太平洋沿岸河流径流量大于日本海沿岸河流，其原因是什么？而日本太平洋沿岸地区的水资源却显得较为紧张，原因又是什么？

（2）濑户内海沿岸地区河流在冬、夏季节的降水补给均比较少，解释其原因。

解析：第（1）题，图中呈现了地形和大气的运动信息，其中山地分布及走向、冬（夏）季风风向一目了然。图中可见夏季风风向为东南风，来自太平洋，为暖湿气流，风向与山地地形基本垂直，依据山地地形与大气运动的关系模型判断，夏季太平洋沿岸位于山地迎风坡一侧，降雨充沛，补给地表径流，而夏季日本海沿岸处于背风坡一侧，气流下沉，雨水较少。至于日本太平洋沿岸地区的水资源较为紧张，这与用水需求量大有直接关系，因为日本太平洋沿岸属世界著名工业区，城市密集，人口众多，工业与生活用水需求量大。

第（2）题，根据山地地形与大气运动的关系模型，影响日本的冬（夏）季风均来自海洋，分别是日本海和太平洋，冬、夏季风会带来丰富的海洋水汽，在山地迎风坡一侧形成大量地形雨，从而补给地表径流;但在背风坡一侧，气流下沉，降水较少。在濑户内海沿岸地区，冬季有北部的山脉阻挡西北季风带来的日本海水汽，夏季有南部的山脉阻挡东南季风带来的太平洋水汽;那无论冬季还是夏季，濑户内海沿岸地区均处于雨影区，因此降水较少。

2.看得见的山，看不见的风

例2.（2016年高考全国Ⅰ卷第37题（1）小题）阅读图文材料，完成下列要求。

某科考队8月考察堪察加半岛，考察中发现堪察加半岛北部发育苔原，南部生长森林;东西向气候区域差异显著;大型植食性和肉食性野生动物数量较少，但冬眠杂食性且善捕鱼的熊的数量较多;大量来自海洋的鲑鱼溯河流而上，成为熊的重要食物。图5示意堪察加半岛的地形。

说明堪察加半岛地形对气候区域差异的影响。

解析：解答此题的关键有两点：①要调动和运用所学的有关全球性大气环流分布规律的知识来推知当地的盛行风向;②依据图中等高线分布信息来判断山脉走向和相对高差。根据当地的经纬度位置及所学的大气环流分布规律，可知该半岛位于东亚季风环流区，夏季盛行东南季风，冬季盛行西北季风;再根据等高线地形图的相关信息可知，该半岛山脉大致呈南北向，与季风风向基本垂直，依据山地地形与大气运动的关系模型，可以推断：受山地地形影响，山地两侧形成多雨区和雨影区。具体来看，夏季半岛东侧为迎风坡，降雨丰沛;半岛西侧为背风坡，降雨较少。冬季半岛西侧为迎风坡，降雪丰富;半岛东侧为背风坡，降雪较少。另外再根据纬度位置及地形高差大等信息，可知该半岛气候垂直分异较为明显。

3.看不见的山，看得见的风

例3.（2020年高考全国Ⅰ卷第4～6题）为获得冬季防风、夏季通风的效果，我国东北平原的某城市对一居住区进行了相应的建筑布局规划，规划建筑物為高层（7层以上）和多层（7层或以下）。图6示意在该居住区内规划的两个居住片区、道路、出入口及当地盛行风向。据此完成4～6题。

4.下列建筑布局中，适合居住片区Ⅱ的是

①并列排布    ②横向错列排布

③自由排布    ④纵向错列排布

A.①           B.②          C.③           D.④

5.相对居住片区Ⅱ，居住片区Ⅰ的建筑布局宜

①建筑密度大  ②建筑密度小  ③以高层建筑为主  ④以多层建筑为主

A.①③       B.①④       C.②③       D.②④

6.该居住区出入口的设计主要是为了避开

A.春季盛行风       B.夏季盛行风

C.秋季盛行风       D.冬季盛行风

答案：4.B   5.A   6.D

解析：本组试题解题的关键信息是题干材料中的“为获得冬季防风、夏季通风的效果”，与之相辅相成的是以风向频率玫瑰图的方式将冬、夏季的盛行风呈现出来。根据风向频率玫瑰图可知，该地的主导风向为西南风和东北风，再结合该城市位于我国东北平原，进而判断冬季盛行东北风，夏季盛行西南风。第4题，居住片区Ⅱ位于该居住区西南方向，冬季可以受到居住片区Ⅰ的挡风作用，因此对于居住片区Ⅱ来说，主要考虑的是夏季通风。选择②横向错列排布模式有利于将西南风引入小区内，其他排布模式均不太利于夏季的有效通风。第5题，居住片区Ⅰ位于该居住区的东北方向，位于冬季盛行风的上风向，为了更好地阻挡冷空气，建筑布局以高层建筑为主，楼层高、建筑密度大有利于阻挡冬季风，起到冬季防风作用。这里的高大建筑实际上起到了类似高大山脉对冷空气所起到的屏障作用。解题模型基于山地地形与大气运动的关系模型。第6题，从图中看，该居住区出入口位于小区的东南和西北方向，与盛行风向垂直，很明显是为了避开冬季寒冷的东北风，因为夏季暖湿的西南风是无须避开的。

4.看不见的山，看不见的风

例4.（2012年高考全国文综Ⅰ卷第6～7题）读图7，回答下列问题。

6.根据图中信息可以推断

A.1月平均气温甲城市高于乙城市

B.1月平均气温甲城市低于乙城市

C.7月平均气温甲城市高于乙城市

D.7月平均气温甲城市低于乙城市

7.图中甲、乙两城市分别位于

A.关中平原，浙闽丘陵     B.江汉平原，山东丘陵

C.汉水谷地，黄淮平原     D.汾河谷地，松嫩平原

解析：不少教师认为，解决此题首先要根据经纬网进行较为准确的空间定位，应先完成第（2）小题，明确甲位于汉水谷地，处于秦岭以南，乙位于黄淮平原，淮河以北;再根据甲、乙两城市所在的地形区，判断1月、7月两城市的平均气温高低。此种解题方法实际上还是属于对知识的死记硬背，没有体现出知识活化、素养内化的新课程改革背景下的考试要求。

本组试题解题的精髓在于化“无形”的山为“有形”的山，找“无形”的风为“有形”的风。如何才能做到？首先，根据图中铁路线分布与河流的关系可知，甲城市所在区域铁路线基本沿河分布，表明该区域是山区;接着可进一步根据河流干流与支流的关系，判断主要山脉的走向为东西走向。其次，乙城市所在区域铁路线与河流交错分布，有的铁路甚至穿越了河流源头附近，表明该区域为平原。由此很容易将第（2）小题中的A、B选项排除，再次，根据松嫩平原位于东北地区，纬度较高，由此判读选项C为正确答案。当“无形”的山已经找到以后，根据两区域所处的大气环流可知，冬季（1月）盛行偏北风，夏季（7月）盛行偏南风;最后，基于山地地形与大气运动的关系模型，可以较为轻松地推断，甲城市冬季（1月）山地对冷空气的屏障作用较为明显，因此平均气温高于同纬度但受冷空气影响较强的乙城市。夏季（7月）两城市普遍高温，温差不大。

三、构建和应用“山地地形与大气运动关系”思维模型的启示

从以上经典的高考试题分析中可以得到以下启示：①有关山地地形与大气运动关系的试题常考常新，是高频考点。②所有相关试题的解构均是以山地地形与大气运动的关系模型为基础。③近年来不少试题将山地地形与大气运动的信息内隐，对于考生来说，如何将“看不见的山、看不见的风”变为“看得见”，是高考复习中需要解决的重点问题。

1.如何将看不见的山变为看得见

在复习教学中，教师应引导学生先从大尺度的地形分布入手，熟悉世界主要山脉的分布。接着从小尺度入手，要求学生能够利用等高线地形图或其他与地形有关联的图像信息判读山地地形的分布及走向。

2.如何将看不见的风变为看得见

首先，教师要引导学生先从大尺度的全球性大气环流入手，根据1月、7月世界海平面等压线分布图，熟知世界、中国冬夏主要气压中心的正常位置和中心气压值。能够根据上述气压中心概况，判断世界和我国主要地区常年或冬夏主风向，知道风向与主要山脉、海岸、洋流等的位置的关系。知道西风、信风主要盛行地区以及亚洲季风的分布与季节变化。其次，教师要引导学生从小尺度入手，能够通过风向频率分布图或城市规划图等信息获取某区域的盛行风信息。

思维建模是引导思维活动演进的程序，地理思维建模就是对若干个具有相似性思维要求的地理事件与现象进行概括，归纳出普适性的分析模型。如果将问题解决过程构建成可视化的模型，那么具体问题的解决过程自始至终都是一个思维建模的过程[1]。在高考复习教学中，教师引导学生自主构建地理思维模型，将地理现象、地理问题加以概括、提炼，以可视化的方式将逻辑结构予以呈现，有助于简化和压缩庞大的知识信息;有助于学生更快地识别问题、发现问题、解决问题。

参考文献：

[1] 张剑平， 朱雪梅， 周文健. 地理思维建模的实践与思考——以“全球气候变化及其对人类活动的影响”为课例[J].中学地理教学参考（下半月）， 2009（06）：17-21.