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【摘 要】高中地理中很多知识和物理学有着密切联系。在教学中，教师可以借用物理学的一些常用研究方法，帮助学生更好地理解地理原理和地理现象，在学科融合的基础上获得更好的教学效果。
【关键词】物理学常用研究方法；高中地理；探究学习
【中图分类号】G633.5 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2018）11-0050-03
【作者简介】1.郑艾文，南京市第八中学（南京，210003）副校长，一级教师；2.李彤，南京市宁海中学分校（南京，210036）副校长，高级教师，南京市学科带头人。
高中地理教学中有相当一部分地理学知识和物理学密切相关，特别是地球运动、大气、洋流等问题和物理学中的力、气压、密度、比热及物体运动等内容有着密不可分的联系。教师可以借助物理学一些常见的研究方法来进行地理教学，帮助学生理解地理原理和地理现象，促进能力提升和素养培育。笔者以人教版高中地理教材必修一“地球上的大气”一章的部分教学为例，谈谈具体的做法。
一、以“模型法”促进学生理解地理概念
在物理学中，对一些较为复杂及影响因素众多的问题，为了方便分析，常常通过“模型法”将之转化为简单易懂的模型进行研究，比如，在匀速直线运动、平衡状态分析等问题的研究中就常需要用到这种方法。地理教学中在教学“地球上的大气”一章时，“大气受热过程”知识点因比较抽象，学生较难理解。这时，教师可引入物理学的“模型法”帮助学生理解。笔者在教学中构建的模型如图1所示。
简洁的模型图便于学生理解大气受热过程中的几个重要问题，比如，学生通过判读模型图的箭头可以判断各辐射的方向；通过各箭头的粗细差异，学生很容易理解太阳辐射被大气削弱及被地面吸收的比例差异以及地面辐射被大气吸收及穿过大气的比例差异，等等。同时，模型图还具有便于变化和调整的优点。
在整个“地球上的大气”一章中，还有大量的知识，如风向、全球气压带与风带等内容都可以采用构建模型的方式加以分析。简洁清晰、突出重点、富含变化的模型图，能够使学生更直观、更实质、更灵活地掌握各种地理概念和知识结构。
二、以“控制变量法”深化学生探究
物理学中，一种物理现象的成因往往是多因素错综复杂影响的结果，为了弄清事物变化的原因和规律，需要先将其中一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后再来研究其他变量的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。在“地球上的大气”一章中，教师在引导学生探究学习“气压带与风带”的教学内容时就可以利用“控制变量法”逐步加以解决。笔者的教学设计如下——
假设一：假设地球不自转、不公转、表面物理性质完全均一。
在这种假设下，全球的大气运动只受太阳辐射在地球表面分布不均的影响。由于赤道接受太阳辐射最多，气温高，空气受热上升；极地接受太阳辐射少，气温低，气流下沉。从而在赤道及极地的近地面及高空形成同水平面的气压差异，进而形成赤道和极地间的“单圈环流”，如图2所示。
假设二：假设地球有自转、不公转、表面物理性质完全均一。
由于地球自转因素的加入，在分析大气运动时须加入地转偏向力的影响。如图3所示，在地转偏向力的影响下，原先的单圈环流消失，在赤道和30°N之间形成一个环流圈层，在此分析的基础上可以得到如图4所示的“三圈环流”模式图。
图4
假设三：假设地球有自转及公转，表面物理性质完全均一。
（因版面所限略。）
假设四：假设地球有自转及公转，地球表面存在海陆差异。
（因版面所限略。）
通过“控制变量法”的使用，学生在逐一加入变量的过程中更加深刻地理解了全球气压带与风带的成因及特点。在高中地理教学中借用“控制变量法”，有利于扭转教学中“重结论、轻过程”的倾向，更有利于学生研究性学习和创新能力的培养，以及科学素养的形成。
三、以“实验推理法”发展学生思维
在物理学中，有一些物理現象，受条件所限，无法直接验证，需要先行实验，再在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律和结论，这就是所谓的“实验推理法”。在“地球上的大气”一章中，讲授“常见天气系统”内容时，学生常常不易理解气流向上抬升容易成云至雨这一较为抽象的地理现象，于是笔者在教学中设计了这样一个实验，教学过程如下——
[实验展示]教师从保温袋中取出两听可乐放于讲台上，其中一听为常温，一听刚刚从冰箱中取出。放置于桌面片刻，让学生观察两听可乐的外表面情况。
师：两听可乐为什么一听表面有水滴，而另一听没有？
生：其中一听肯定经过冷藏，所以表面会形成水滴。
师：这些水从哪来的，为什么会形成水滴？
生：这些水是大气中的水汽在可乐听表面冷凝的结果。
师：由此可见，气温下降是空气中水汽形成水滴，并最终形成降水的必要条件。那么，暖空气向上抬升并成云致雨的原因是什么？
生：暖空气向上抬升，因为高度升高，气温降低，其中含有的水汽遇冷凝结成水滴，所以容易成云致雨。
[实验展示]教师从保温袋中再次取出两听可乐置于讲台，两听可乐均经过冷藏，但其中一听温度较低，另一听温度较高。放置于桌面片刻，让学生观察两听可乐的外表面情况。
师：这两听可乐的表面都出现了水滴，但有什么差异？
生：一听表面水滴多，另一听少。
师：出现这种差异的原因可能是什么？
生：两听可乐都经过冷藏，但其中一听的温度更低，所以冷凝现象更明显。
师：在现实生活中，降水常常具有不同的强度，根据刚才的实验，大家能否推断出导致降水强度差异的一些原因？ ……
通过两个简单的实验，学生结合已知的“近地面气温随海拔升高而降低”这一地理知识，在教师的有效实验引导下，不仅理解了“气流向上抬升容易成云致雨”这一地理现象，还进一步认识并理解了“降水形成的必要条件及决定降水强度的因素”。可见，实验推理法在高中地理教学中的运用，不但能帮助学生体验科学实验的乐趣，培养学生的推理能力和解决实际地理问题的能力，更能促使学生掌握科学研究的基本方法，让学生形成凡事都要科学推理的思维习惯。
四、以“转换法”实现学生直观体验
在物理学中，一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，常需要根据它们表现出来的看得见、摸得着的现象来间接认识它们。如在物理教学过程中常常根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。在“地球上的大气”一章第四节“全球气候变化”教学中，教材虽有对近代全球变暖程度的数据描述，即“1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃”，但对于学生而言却缺少相应的直观感受。甚至有学生在课堂中质疑：“家里空调使用时，温度范围常常在2℃内波动，人却没什么感觉，为什么不到1℃的气温上升却会给全球带来如此大的影响？”
为此，在教学中，笔者借用了“转换法”教学模式，向学生呈现了如下案例——
联合国政府间气候变化专业委员会第27次全体会议2007年11月12日至17日在西班牙巴伦西亚举行，在联合国政府气候变化专业委员会审议并批准的《气候变化评估报告》中，科学家指出，如果人类不采取行动应对气候变化，下列预言将不可避免地成为现实。
预言一：最早可能在2030年，北极夏天的冰层将全部融化。北极熊等生物只能依靠残存的栖息地苟延残喘。
预言二：如果气温上升2.5摄氏度，30%的物种将灭绝；如果上升3.5摄氏度，将有70%的物种消失。
预言三：全球大约6.34亿生活在海拔10米以下地区的居民有被洪水淹沒的危险。
预言四：……
预言五：……
将五个预言呈现给学生的目的就是让“1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃”这一看似微小的数量变化直观地转换为学生更易理解的自然环境恶化现象，让学生更直观地感受到全球变暖对人类产生的威胁。“转换法”在高中地理教学中的运用，能够更好地让学生学会从现象认识本质，并对学生的地理思维及实践创新能力的培养有着十分重要的意义。
地理作为一门综合性较强的学科，除了物理学外，政治、历史、生物及化学等诸多学科的研究方法都可供借用。高中新课改后的地理课堂教学更注重过程和方法，如果教师在教学中能够有意识地灵活借用各种研究方法，让学生在过程中体会方法、运用方法，一定能够进一步提升学生学习能力，提高学生的地理核心素养。
【关键词】物理学常用研究方法；高中地理；探究学习
【中图分类号】G633.5 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2018）11-0050-03
【作者简介】1.郑艾文，南京市第八中学（南京，210003）副校长，一级教师；2.李彤，南京市宁海中学分校（南京，210036）副校长，高级教师，南京市学科带头人。
高中地理教学中有相当一部分地理学知识和物理学密切相关，特别是地球运动、大气、洋流等问题和物理学中的力、气压、密度、比热及物体运动等内容有着密不可分的联系。教师可以借助物理学一些常见的研究方法来进行地理教学，帮助学生理解地理原理和地理现象，促进能力提升和素养培育。笔者以人教版高中地理教材必修一“地球上的大气”一章的部分教学为例，谈谈具体的做法。
一、以“模型法”促进学生理解地理概念
在物理学中，对一些较为复杂及影响因素众多的问题，为了方便分析，常常通过“模型法”将之转化为简单易懂的模型进行研究，比如，在匀速直线运动、平衡状态分析等问题的研究中就常需要用到这种方法。地理教学中在教学“地球上的大气”一章时，“大气受热过程”知识点因比较抽象，学生较难理解。这时，教师可引入物理学的“模型法”帮助学生理解。笔者在教学中构建的模型如图1所示。
简洁的模型图便于学生理解大气受热过程中的几个重要问题，比如，学生通过判读模型图的箭头可以判断各辐射的方向；通过各箭头的粗细差异，学生很容易理解太阳辐射被大气削弱及被地面吸收的比例差异以及地面辐射被大气吸收及穿过大气的比例差异，等等。同时，模型图还具有便于变化和调整的优点。
在整个“地球上的大气”一章中，还有大量的知识，如风向、全球气压带与风带等内容都可以采用构建模型的方式加以分析。简洁清晰、突出重点、富含变化的模型图，能够使学生更直观、更实质、更灵活地掌握各种地理概念和知识结构。
二、以“控制变量法”深化学生探究
物理学中，一种物理现象的成因往往是多因素错综复杂影响的结果，为了弄清事物变化的原因和规律，需要先将其中一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后再来研究其他变量的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。在“地球上的大气”一章中，教师在引导学生探究学习“气压带与风带”的教学内容时就可以利用“控制变量法”逐步加以解决。笔者的教学设计如下——
假设一：假设地球不自转、不公转、表面物理性质完全均一。
在这种假设下，全球的大气运动只受太阳辐射在地球表面分布不均的影响。由于赤道接受太阳辐射最多，气温高，空气受热上升；极地接受太阳辐射少，气温低，气流下沉。从而在赤道及极地的近地面及高空形成同水平面的气压差异，进而形成赤道和极地间的“单圈环流”，如图2所示。
假设二：假设地球有自转、不公转、表面物理性质完全均一。
由于地球自转因素的加入，在分析大气运动时须加入地转偏向力的影响。如图3所示，在地转偏向力的影响下，原先的单圈环流消失，在赤道和30°N之间形成一个环流圈层，在此分析的基础上可以得到如图4所示的“三圈环流”模式图。
图4
假设三：假设地球有自转及公转，表面物理性质完全均一。
（因版面所限略。）
假设四：假设地球有自转及公转，地球表面存在海陆差异。
（因版面所限略。）
通过“控制变量法”的使用，学生在逐一加入变量的过程中更加深刻地理解了全球气压带与风带的成因及特点。在高中地理教学中借用“控制变量法”，有利于扭转教学中“重结论、轻过程”的倾向，更有利于学生研究性学习和创新能力的培养，以及科学素养的形成。
三、以“实验推理法”发展学生思维
在物理学中，有一些物理現象，受条件所限，无法直接验证，需要先行实验，再在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律和结论，这就是所谓的“实验推理法”。在“地球上的大气”一章中，讲授“常见天气系统”内容时，学生常常不易理解气流向上抬升容易成云至雨这一较为抽象的地理现象，于是笔者在教学中设计了这样一个实验，教学过程如下——
[实验展示]教师从保温袋中取出两听可乐放于讲台上，其中一听为常温，一听刚刚从冰箱中取出。放置于桌面片刻，让学生观察两听可乐的外表面情况。
师：两听可乐为什么一听表面有水滴，而另一听没有？
生：其中一听肯定经过冷藏，所以表面会形成水滴。
师：这些水从哪来的，为什么会形成水滴？
生：这些水是大气中的水汽在可乐听表面冷凝的结果。
师：由此可见，气温下降是空气中水汽形成水滴，并最终形成降水的必要条件。那么，暖空气向上抬升并成云致雨的原因是什么？
生：暖空气向上抬升，因为高度升高，气温降低，其中含有的水汽遇冷凝结成水滴，所以容易成云致雨。
[实验展示]教师从保温袋中再次取出两听可乐置于讲台，两听可乐均经过冷藏，但其中一听温度较低，另一听温度较高。放置于桌面片刻，让学生观察两听可乐的外表面情况。
师：这两听可乐的表面都出现了水滴，但有什么差异？
生：一听表面水滴多，另一听少。
师：出现这种差异的原因可能是什么？
生：两听可乐都经过冷藏，但其中一听的温度更低，所以冷凝现象更明显。
师：在现实生活中，降水常常具有不同的强度，根据刚才的实验，大家能否推断出导致降水强度差异的一些原因？ ……
通过两个简单的实验，学生结合已知的“近地面气温随海拔升高而降低”这一地理知识，在教师的有效实验引导下，不仅理解了“气流向上抬升容易成云致雨”这一地理现象，还进一步认识并理解了“降水形成的必要条件及决定降水强度的因素”。可见，实验推理法在高中地理教学中的运用，不但能帮助学生体验科学实验的乐趣，培养学生的推理能力和解决实际地理问题的能力，更能促使学生掌握科学研究的基本方法，让学生形成凡事都要科学推理的思维习惯。
四、以“转换法”实现学生直观体验
在物理学中，一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，常需要根据它们表现出来的看得见、摸得着的现象来间接认识它们。如在物理教学过程中常常根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。在“地球上的大气”一章第四节“全球气候变化”教学中，教材虽有对近代全球变暖程度的数据描述，即“1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃”，但对于学生而言却缺少相应的直观感受。甚至有学生在课堂中质疑：“家里空调使用时，温度范围常常在2℃内波动，人却没什么感觉，为什么不到1℃的气温上升却会给全球带来如此大的影响？”
为此，在教学中，笔者借用了“转换法”教学模式，向学生呈现了如下案例——
联合国政府间气候变化专业委员会第27次全体会议2007年11月12日至17日在西班牙巴伦西亚举行，在联合国政府气候变化专业委员会审议并批准的《气候变化评估报告》中，科学家指出，如果人类不采取行动应对气候变化，下列预言将不可避免地成为现实。
预言一：最早可能在2030年，北极夏天的冰层将全部融化。北极熊等生物只能依靠残存的栖息地苟延残喘。
预言二：如果气温上升2.5摄氏度，30%的物种将灭绝；如果上升3.5摄氏度，将有70%的物种消失。
预言三：全球大约6.34亿生活在海拔10米以下地区的居民有被洪水淹沒的危险。
预言四：……
预言五：……
将五个预言呈现给学生的目的就是让“1860年以来，全球平均气温升高了0.6℃”这一看似微小的数量变化直观地转换为学生更易理解的自然环境恶化现象，让学生更直观地感受到全球变暖对人类产生的威胁。“转换法”在高中地理教学中的运用，能够更好地让学生学会从现象认识本质，并对学生的地理思维及实践创新能力的培养有着十分重要的意义。
地理作为一门综合性较强的学科，除了物理学外，政治、历史、生物及化学等诸多学科的研究方法都可供借用。高中新课改后的地理课堂教学更注重过程和方法，如果教师在教学中能够有意识地灵活借用各种研究方法，让学生在过程中体会方法、运用方法，一定能够进一步提升学生学习能力，提高学生的地理核心素养。