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精研地理概念,巧解课堂生成性问题

作者:jnscsh   时间:2022-02-13 08:40:19   浏览次数:

zoޛ)j馝Z学习地理、构建知识体系的基础。教师在备课时需要深入研究这些概念,加强自身的理解,从而加深学生的理解与把握。笔者所在学校学生普遍成绩较好,课堂思维活跃,课堂教学中经常生成各种“奇思妙想”,有时让人应接不暇,所以笔者在备课时尤其注意深入研究学生关注的重要概念和原理,以便能够在解答学生问题时游刃有余。

一、八大行星取代九大行星

人教版教材中介绍了八大行星,比原九大行星少了冥王星。学生只知其然不知其所以然。教材对行星的定义为:“在椭圆轨道上环绕恒星运行的、近似球状的天体。”据此冥王星属行星。教材后续描述为:“行星质量比恒星小,本身不发光,靠反射恒星的光而发亮。”据此冥王星同样属行星。那冥王星究竟为何被“开除”?伍光和在《自然地理学》中采纳了国际天文联合会第26届大会提出的行星定义:“太陽系的行星必须符合三个条件:第一,在绕太阳运动的前提下,能清除其轨道附近的其他天体而成为其所在空间的最大天体;第二,具有足够大的质量,能依靠自身的引力使形状呈近似球形;第三,内部不发生核聚变反应。”冥王星满足后两个条件,但是不满足第一个条件。冥王星赤道半径为1160km,质量只有地球的0.24%,体积为6.39×109km3,比月球还小,被归类为矮行星。据矮行星的命名规则,冥王星改名为冥神星。在此,笔者建议修订教材时,可将行星的最新定义解释配置在教材有关行星的介绍部分中,以满足学生的学习需求。

二、太阳大气层的命名

人教版教材中介绍太阳大气层分光球、色球和日冕三层。学生学习此内容时,会对其命名规则产生兴趣,会发问:太阳大气层是依据什么规则命名的?

人教版教材中描述光球:“光球是用肉眼可以观测到的太阳表面,厚度约500千米。地球上接收到的太阳光基本上都是由光球发射出来的。”教材只讲特点,未讲命名。色球层与日冕层也是如此。金祖孟在《地球概论》中做了解释:“光球是太阳大气的低层,厚度约500km,它之所以被叫做光球,是由于它的明亮。太阳内部产生的辐射,都被它自己的物质吸收。只有光球发射的光,才能透过这一薄层向空间传播。色球是太阳大气的中层,厚度约2000km。只有在日全食的短暂瞬间,当太阳光球全部被月轮遮蔽时,色球才表现为阴暗圆面周围的玫瑰色花边,色泽鲜艳,故称色球。”这些内容诠释了光球和色球的命名来源,但是《地球概论》中的日冕仍和教材中一样,只解释特点。笔者查阅维基百科后,得知“日冕”这个词是一个拉丁词,意为“皇冠”,是从古希腊演化来的。笔者认为,光球、色球的中文名是意译的外文名,日冕的名字同样是意译于它的古希腊语本意。

三、地球自转的周期

人教版教材中描述地球自转周期时,介绍了恒星日和太阳日,突出其区别在于参考点不同。此内容为教学难点,很多教师在授课时会作区分,认为太阳日是“假”周期,而恒星日是“真”周期。学生对否定其已有知识非常敏感,会思考恒星日是否“真”周期。

笔者查阅资料,发现地球自转真正周期的说法,来自金祖孟的《地球概论》:“恒星日是指同一恒星连续两次在同地中天的周期……恒星日是地球自转的真正周期。”很多老师以此为依据,来讲授恒星日为地球自转真正周期,并用《地球概论》中配图来回答学生的疑问。

《地球概论》中对此图的解释:“在一个恒星日内,地球自转360°,但在一个太阳日内,地球自转360°59′。这59′的差值是地球公转造成的,使太阳日比恒星日约长4分。读此图时必须注意,在太阳系范畴内,太阳是中心天体,它的光线是辐散的;恒星无比遥远,它的光线可看作平行的,图中所示的三颗星,指的是同一颗恒星。”首先,这个解释包含的假设,即恒星无比遥远,其光线可看作平行的,这个假设并不成立。图中三条光线都来自同一颗恒星,所以三条光线彼此间存在夹角,恒星无比遥远,说明夹角非常小,接近0°,但无论如何接近,始终不是真正0°。其次,距离地球无比遥远的恒星,是否“恒定不动”呢?恐怕答案是否定的。恒星是运动的,无论其运动速度快或慢,都会对其光线产生影响。金祖孟在《地球概论》中也讲到:“如果考虑到地轴进动或春分点西退,那么,恒星日与地球自转周期,也还存在细微的差别。”至此,笔者认为,恒星日并不是地球自转的真正周期,只是非常接近真正周期。笔者比较赞同人教版教材的编写,只说明恒星日和太阳日的差异在于参考点的不同,而不指出自转的真正周期。至于自转的真正周期,还需进一步探索。

四、恒星日与太阳日、恒星年与回归年的时间长短对比

人教版教材中介绍地球公转周期,恒星年时长为365日6时9分10秒。回归年时长为365日5时48分46秒。根据自转的学习经验学生明白了为何恒星日短于太阳日,但困惑是为何恒星年长于回归年。

金祖孟在《地球概论》中解释:“由于地轴的进动,春分点沿黄道西移,回归年稍短于恒星年。春分点每年西移50″,回归年相应地比恒星年短0.0142日,即20分24秒。这一差值,我国古称岁差,即周岁与周天之差。”

回归年的度量是以春分点为参考点,太阳沿黄道连续两次经过春分点所需的时间即为回归年。伍光和在《自然地理学》中解释:“月球和太阳对地球引力产生的力矩使地球赤道面向黄道面趋近,由于地球不断自转,按照陀螺进动原理,自转轴必然绕黄道轴旋进,而黄赤交角保持不变。当地球自转轴旋进时,春分点西移,故地球自转不到一周即可两次经过春分点,这就是岁差。春分点每年西移50.2564″,自转轴旋进周期约为25700年。”笔者认为,地轴进动或自转轴旋进,都说明了春分点会西移,而以春分点为参考点的回归年就比恒星年少转了50.2″左右,也即时间长度短了20分24秒。

五、地核的物质构成

人教版教材介绍地核时只介绍了温度压力等性质,未介绍物理形态。学生一般会根据地震波波速的变化,尤其是横波和纵波的变化,来推测地核的状态。根据教材“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分”,可以看到横波在地下深度2900km处消失,纵波速度剧烈下降。根据学生已有的波传播知识,就会判断地核为液态或气态,无论外核内核均是如此。可事实真是这样的吗?金祖孟在《地球概论》中解释:“通过古登堡界面时,P波速度急剧下降,S波停滞不前,突然消失。外核和内核之间的界面出现在5100km深处,称利曼界面。在这个界面上,P波又急剧加速,S波重又出现(由P波转换而来)。”由于教材图不完整,会误导学生的判断。笔者认为,由于P波在液体中要急剧减速,而S波不能在液体中传播,所以外核可能是液态。但在5100km深处的利曼界面上,P波又急剧加速,S波又重新出现,由此推测,内核可能为固态。

建议人教版教材编写者,在修订教材时,能够在地震波横波纵波传播变化图中,将外核与内核的真实情况呈现在学生面前。

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