气象类实践活动设计与素养测评探究

童燕 田野 李洪萍

摘 要：气象要素的考查是地理选拔性考试考点选择的重点方向，在近年浙江省的地理选考中，此类试题出现的频率较高，但部分试题不适合用于气象观测方面的地理实践力考查。本文以气象观测活动为案例，探究在纸笔测试背景下地理实践力考查的题型设计和评价标准转型，以提升此类活动开展的针对性和有效性，并着力于学生地理实践力的养成。

关键词：气象观测;纸笔测试;地理实践力

中图分类号：G633.55        文献标识码：A        文章编号：1005-5207（2022）07-0034-05

随着课程改革对高中地理的进一步影响，浙江省普通高校招生选考科目考试（下简称“选考”）地理试题越来越关注学生核心素养的考查。对于高中生而言，增强以概念思维为核心的学科知识与非概念表征的生活世界（实践）之间的联系，是知识得以迁移、转化和应用的重要基础，也是学科核心素养生成的基本保障。[1]但如何测试学生的地理实践力在现今的选拔性考试中难度较大，受限较多。气象要素的考查一直是浙江地理选考中的考查重点与难点。笔者对浙江省近5次地理选考试卷进行统计（表1）发现，气象类地理试题中隐含地理实践力的考查。

[表1 2020—2022年浙江选考气象观测试题统计][时间 题号 内容 2020年1月 24、25题 亚欧大陆东、西海岸间平均气温差值统计 26题 西太平洋副热带高压脊季节变化 2020年7月 24、25题 我国华北某气象站放飞探空气球进行大气观测 26题 河南省5个站点监测空气质量 27题 青藏高原观测7月天气要素 2021年1月 11、12题 非洲西部局部大气环流 24、25题 飞机飞过暖锋前缘形成白色云带 27题 我国东部3个地区夏季暴雨出现概率统计 2021年6月 24、25题 我国东部地区两测站测得垂直方向不同高度风向、风速 27题 世界某区域不同风向成雾频次与时空分布 2022年1月 24、25题 我国某城市大气散射辐射日变化 27题 我国某区域年降雪等日数线分布 ]

试题多以学术统计或科研考察为情境，考查学生分析地理事象的能力。如2020年7月的24、25题组，我国华北某气象站放飞探空气球进行大气观测，是一个科研实验。以实验过程为情境，考查学生地理问题的分析能力，有地理實践力考查的影子。因此，在日常教学活动中需要开展相关的实践活动和针对性训练。当然也有部分试题不宜倾向于气象观测方面的地理实践力考查。通过对地理实践力内涵的解读和近年气象类试题的分析，笔者发现气象类地理实践活动有三个可考查的方向：模拟实验、场地观测和图像判读。

一、气象模拟实验的设计与测评方向

模拟实验与考察、调查等实践活动相比，对时间和空间的要求更小，纸笔评测的可能性更高。地理实验相比物理、化学、生物等自然学科的实验起步较晚，新课改以来地理实验的研究数量不断增多。高中气象类知识绝大多数是具有物理性质的，当前可开展的气象模拟实验活动有气压带和风带形成实验、热力环流实验、海陆热力性质差异实验、季风实验、冷暖锋实验、气旋（低压）与反气旋（高压）实验、模拟温室效应实验等[2]。如耿夫相在《例谈地理探究性实验活动的建构》一文中通过观察品红溶液在平衡管中的移动来模拟二氧化碳的温室作用[3];李晓燕通过观察上下各开一个小口的纸箱两侧的气流来模拟热力环流[4];董锦春用红色暖水和蓝色冷水类比模拟锋面实验等[5]。实验方案不断提出与改进，丰富了地理气象类实验素材，方案数量最多的是热力环流实验、温室效应实验和海陆热力性质差异实验。地理实践力的纸笔测试可以气象模拟实验为主题，考查学生实验方案的设计能力、地理工具的选择能力、地理问题的发现与解决能力等。笔者通过锋面模拟实验素材尝试地理实践力评测试题命制。

例1.阅读材料，完成下列要求。

材料：某学校地理兴趣小组模拟锋面实验（图1）。一个玻璃容器用活动挡板一分为二，一侧装入滴有红墨水的热水，另一侧装入滴有蓝墨水的冷水。快速抽开活动挡板，观察冷热水的交界面。

（1）快速抽开活动挡板后，冷热水的交界面会发生什么变化？

（2）实验过程中，有同学觉得锋面现象不是很明显，于是决定改进。请你提出改进建议（可选择合适的实验工具）。

（3）实验观察后，小方同学认为实验用液体替代气体模拟锋面不够严谨，于是决定重新设计。请选择合适的实验工具设计模拟实验并写出实验步骤（自行挑选图2中的实验工具，展示只供参考，可自行增减）。

参考答案详见表2。

多样化的试题形式会衍生多样化的学生答案，如果仍受标准化阅卷方式制约，非对即错，则很难真实反映出学生地理实践力的形成状况和等级水平。地理实践力中的行动能力往往是开放性的，更是存在等级差异的。《普通高中地理课程标准（2017年版）》对地理实践力的素养水平进行了详细划分，为地理实践力试题的评价标准提供了科学依据。因此，活动3开放性的实验设计，学生只要选择合适的地理实验工具，有条理清晰的实验步骤和逻辑严密的操作流程都是可行的，无所谓绝对的对或错。在试题评定过程中可借鉴《普通高中地理课程标准（2017年版）》对地理实践力素养水平的等级评定，量化操作。

二、气象观测活动的设计与测评方向

气象观测活动主要是对生活中的气象变化及规律进行观测，往往是一项长期活动，对于学生的动手能力、学习耐心要求较高。实践过程中可以利用简便的气象观测仪器（如干湿球温度表、雨量筒、测风仪等）、学校小型气象观测站、当地气象观测部门等开展气象观测活动。对于高中地理一般可开展的气象观测活动有：降水、气温、气压、风等气象要素的观测等。通过实践活动获取实践区域的观测数据，归纳天气变化特点和规律。气象观测活动的开展可以观测城市和郊区热力环流、湖泊与陆地热力环流、锋面过境前后气压变化、观测区域的降水量、观云识天气等。尽管常见的地理试题类型是选择题、填空题和简答题，但是为了凸显地理实践力的考查效果，该类试题也可借鉴其他学科的试题命制，改成判断题、绘图题、改错题、连线题等。以气象观测活动为情境载体，辅以多样化的试题形式，更能凸显地理实践力的等级水平。笔者以湖陆风观测为教学案例尝试开展试题命制。

例2.阅读材料，完成下列要求。

材料：湖陆风是在较大湖泊和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性风。某学校地理兴趣小组想探究洞庭湖区的湖陆风情况，通过网络查询获取信息。图3为洞庭湖区域略图，图4为岳阳和常德平均湖陆风统计图（正值表示西风风速，负值表示东风风速）。

（1）在图4横线上填写正确的城市名称并说明理由。

（2）该兴趣小组成员小方根据查询信息绘制了14时洞庭湖与岳阳之间的湖陆风垂直结构示意图（图5）。通过分析发现该图存在错误，请纠错。

（3）活动探究时小组成员提出如下问题：①洞庭湖湖陆风最弱时是什么季节，为什么？②洞庭湖湖陆风最强时是什么季节，为什么？③湖边大规模兴建城市对湖陆风会产生什么影响，分析原因。

请选择其中一个问题作答。

参考答案详见表3。

试题以湖陆风的气象观测活动为情境载体，尝试形式多样的问题考查方式。问题的设计旨在考查学生能否融入真实情境，获取情境关键信息，具备发现问题、分析解决实际问题的地理思维能力。第（1）小题考查学生的读图分析能力，同一湖泊的东西两个城市气象观测数据存在差异，让学生回溯推理。第（2）小题以改错的形式呈现，对学生的能力要求较高，学生只有对情境活动了然于心，熟练运用热力环流原理才可纠正示意图中的错误。第（3）小题为开放性题目，给学生更多的选择，更能体现学生地理问题的发现与解决能力。

三、天气图演示活动的设计与测评方向

气象观测类地理实践活动由于各学校设备有限、观测时间较长、活动设计难度较大等原因，相关的实践活动开展较少。若能利用现有的软件，实际演示气象实况，并预报未来天气变化，可以作为实地观测不足的补充手段，以提升学生气象观测综合素养。笔者曾利用中央气象台（http：//www.nmc.cn/）的“天气图”功能开展演示活动，让学生了解某时某地的天气实况和预测未来天气变化。

此类活动的开展具有一定的难度，可根据教学主题的需要来选择实践活动内容，着力于相关数据的收集和处理，绘制直观的地理图像，从而培养学生“看图识天气”的实践素养。

活动任务：①学习使用中央气象台天气实况中的“天气图”功能，认识站点的填图要素;②寻找高压中心（H）、低压中心（L）、冷锋、暖锋和台风等符号的分布区域;③选择某一感兴趣的天气系统（高、低气压中心或冷锋、暖锋），观测不同高度上的风向、风速变化，并绘制出风向、风速随高度变化示意图;④选取家乡所在区域省级行政区范围，描绘出近地面等压线图，并预报未来24小时内的天气状况。

该活动的开展，目的是让学生了解天气形势图绘制的基本原理，并能借助天气图进行天气状况的判断与预报。依据考试性质的不同，可选择不同的内容和等级水平进行纸笔测试背景下的试题设计。

例3.阅读图文材料，完成下列要求。

材料一：图6是中央气象台的“天气图”功能中北半球某高纬度地区3月26日20时不同气压面的等高线图。位于锋面上下的风向往往存在明显差异。等高线高度的单位为dagpm，即位势什米，1dagpm约等于9.8米。

材料二：在气象观测中，风向和风速常用风矢图表示。风矢图中长竖叫作风杆，代表风向（尖头朝哪风就往哪吹）。与长竖垂直的横线叫风羽，代表风速。每一长横表示4m/s（约为二级风），一短横表示2m/s（约为一级风），一三角旗表示20m/s。

（1）据图6绘制测站A自下而上垂直方向不同高度的风向、风速变化图，判断测站A上空的锋面类型、锋面位置、风向变化。

（2）绘制测站A周边近地面等压线分布图，标注锋面位置。

参考答案详见表4。

本题通过利用中央气象台“天气图”功能中的同一时刻不同气压面的等高线图，提供了一个真实的气象观测情境。旨在考查学生利用材料获取信息、利用图表统计的方式处理信息、根据图表分析信息的能力。评价的标准具有梯度性，能够较好地衡量学生的地理实践力等级水平。在第（1）题中，要求学生利用气象实况，绘制锋面附近自下而上垂直方向不同高度的风向、风速变化图，考查了读取数据和绘制图表的能力。在绘图和读取数据的基础上，需要分析数据，结合气象原理，判断测站上空锋面类型、锋面位置、风向变化，能够帮助学生更好理解锋面系统的概念和结构。根据材料信息，进行米与位势什米的换算，得出每幅图的海拔高度。从图中找出风矢，利用风矢得出测站上空风向和风速的信息。设计风向风速变化图，利用风向风速变化图得出1.4～2.8km处风向明显变化，存在锋面。且近地面是西南风，锋面向东北移动，应该是暖锋。在第（2）题中，需要利用高空的气压数值、风向风速变化、锋面的位置等，推测近地面的气压分布情况，并進行绘图技能的考评。首先根据图中信息，可得出北侧为低压。依据上题的判断，得出测站附近存在暖锋，由于是在北半球，因此暖锋应该在测站的西侧。

只要能服务于地理实践力考查，任何题型和设问都可以进行尝试，不应有条条框框的限制。试题形式的多样化会让学生眼前一亮，更利于激发学生的创造性思维，也更能考查学生的思维结构，较真实地反映出学生地理核心素养的形成状况。地理实践力的评测要让参与过地理实践活动的学生更容易获得高分，未参考过实践活动的学生也能融入实践情境，通过收集和处理地理信息探究出答案。[6]因此，试题的素材要贴近学生实际，或来源于生活，或改编于教材案例，或取自当下社会热点时事，让学生能产生共鸣。

参考文献：

[1] 余文森.论学科核心素养形成的机制[J].课程·教材·教法，2018，38（1）：4-12.

[2] 李莹莹.高中地理气象与气候模拟实验优化设计及评价标准研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2018.

[3] 耿夫相.例谈地理探究性实验活动的建构[J].中学地理教学参考（上半月），2014（6）：45-46.

[4] 李晓燕.探究实验让高中地理再现自然科学之美——以热力环流实验为例[J].中学地理教学参考（下半月），2015（9）：46-47.

[5] 董锦春.地理实验教学原则刍议[J].中学地理教学参考，2010（Z1）：33-34.

[6] 汤国荣地理教学研究室.秉持地理特色，凸显学科价值——教师视角下的2021年部分高考试题分析[J].地理教育，2021（7）：29-42.