一、创设问题情境,激发探究兴趣
本内容活动:把教室门留一很小的缝隙,点燃一支蜡烛,先后置于近地面门缝处和门缝最高处,让学生观察并描述发生的现象。学习本节内容时,北方室内的温度已明显高于室外,蜡烛火焰在近地面门缝处会明显飘向室内,而在门缝最高处则明显飘向室外。这一现象在日常生活中往往不被人注意,学生原有的认知图式难以类推此现象,但会有空气向室内或室外流动的认知。创设这样看似熟悉但与学生原有图式不符的新奇刺激,能迅速激发学生学习兴趣和探究问题的欲望。
二、激活已知图式,联结新旧情境
为引导学生探究这一现象的成因,快速启动学生新情境的学习,首先要激活其在初中物理学习中已形成的有关空气、气压及其与温度关系的认知图式,包括:①空气的热胀冷缩;②气温与气压的关系;③空气密度与气压的关系;④海拔高度与气压的关系;⑤空气流动与气压的关系。
然后让学生分组探讨以门缝为中心的周围空气可能的流动方向,并绘制室内、外空气流动的环流图。对于较难理解的空气垂直方向的流动,教师可适当引导,最后形成统一的空气环流认知图式(图1)。
三、猜想质疑验证,重构认知图式
把问题扩展到地球表面,在黑板上画出图2。
要求学生通过自主学习,解决以下问题:①地球表面A、B、C三地产生冷热差异的原因;②A、B、C三地气压大小的比较;③A、B、C三地空气流动的方向。
对于问题①可提醒学生结合第一单元知识(太阳辐射在纬度间的分布不均)和初中知识(海陆热力差异)来寻找答案,实现新旧知识之间的联结。
然后以小组合作方式探讨并绘制出A、B、C三地的热力环流图,请差异性较大的两个小组代表在黑板上绘制出各自的热力环流图,分别讲述其环流方式和形成原因。
组织学生进一步推理验证结论,直至形成一致的热力环流模式(图3)。
教师把高(低)气压标于结点处,形成完善后的热力环流认知图式(图4),并进行总结性讲解:热力环流是一种常见的自然现象,它是大气运动的最简单形式。地面冷热不均是形成热力环流的直接原因。引起大气运动的根本原因是各纬度获得的太阳辐射能多少不均,此外,下垫面热力性质的差异也是导致大气受热不均的重要原因。
针对图3,引导学生猜想质疑,如①A地海拔高处的气压是否比海拔低处的气压还高?②垂直方向上显示大气是从低气压处流向高气压处,是否错误?
通过猜想质疑,培养学生主动发现问题、解决问题的能力。
让学生解释以门缝为中心的热力环流的形成过程及原因(与情境导入相呼应)。
对前面学习的内容进行总结,筛选并整合相关信息,重构热力环流形成的认知图式(图5)。
四、知识迁移深化,拓宽图式应用
运用热力环流图式,解决以下两个问题:①初中地理已学过城市“热岛效应”,要求学生自主绘制城市热岛环流图并解释成因;②沿海地区白天吹海风,晚上吹陆风,解释海陆风成因并绘制热力环流图。
完成前面内容学习后,这两个问题研究难度相对较低,教师把重点放在成因分析上。然后进一步拓宽热力环流认知图式的应用,解决以下两个问题:③在①题的基础上提问:如何减少城市的“热岛效应”?城市热岛环流对市区大气污染物的扩散有何影响?④重庆地形上位于川东平行岭谷地区,当地很多传统农舍不是建在离水源近的河谷区,而多建在半山腰,为什么?
以上仅以本节中第一部分内容为例,就如何运用地理图式优化教学过程进行设计。在新课程学习中,依据学生已知地理图式和即将调整或构建的地理图式,可适当打破课本原有的内容和顺序,如本节后续的“三圈热力环流”、包括季风在内的大气环流等地理图式都可以通过热力环流图式进行调整或构建。新课程理念也提出新课标是地理教学的唯一依据,课本只不过是教学的材料之一,教师可根据教学实践适当选择或调整。
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