地理教學時空思維培養探討

姜永華

時空思維是高中地理教學中重要的學科思維之一,貫穿于整個高中地理教學。地理學科的重要內容之一就是各種地理事物或者地理現象的變化特點(時空維度)或者分布規律(空間維度)。從教學目標與要求來說,運用地理事物和地理現象的變化特點與分布規律來解決各種現實熱點問題是地理學科教學的最基本要求。

一、構建時空思維模式

高中階段,地理時空思維模式基本可構建為如下兩種:同一空間,不同時間,某地理事物或者現象的變化規律;同一時間,不同空間,某地理事物或者現象的分布規律。以人教版必修一“地球的運動”中地球公轉的地理意義為例。教學目標中,要求理解和掌握的公轉地理意義主要有:晝夜長短的變化、正午太陽高度的變化、四季的更替和五帶的劃分,聯系地球公轉的相關知識。從時空思維領域分析,以上幾個意義的成因皆是由于:地球在圍繞太陽公轉的過程中(不同時間),由于黃赤交角的存在,使得地球上的太陽直射點在南北回歸線之間(不同空間)來回移動,導致地球上:同一空間,不同時間(一年內),正午太陽高度和晝夜長短不同(春、秋分除外),因此,溫帶地區可以根據此變化,從時間上劃分出春夏秋冬四季;同一時間,不同空間(緯度不同的各地區),正午太陽高度和晝夜長短不同(春、秋分除外),因此,地球上緯度不同的地區接受到的熱量不同,從空間上可劃分出五帶。

必修三第一章第一節“地理環境對區域發展的影響”的課標要求:以長江三角洲和松嫩平原兩個不同區域(空間)為例,比較自然環境、人類活動的區域差異(地理事物與現象的空間分布規律);以長江中下游平原為例,比較不同發展階段(時間)地理環境對人類生產和生活方式的影響(地理事物與現象的時間變化規律)。從時空思維領域分析,其實就是:同一時間,不同空間,地理事物或者現象的分布規律;同一空間,不同時間,地理事物或者現象的變化規律。

二、時空示意圖歸類

1.時間序列示意圖

“同一空間,不同時間,某地理事物或者現象的變化規律”。該模式空間一定,時間不定,可用時間序列示意圖表示,主要表現為下列兩種基本形態(如圖1、圖2)。

形態一的橫坐標是時間軸,縱坐標則能較為清晰地顯示某地理事物或者現象的變化趨勢和特征;形態二則是借助一幅或者多幅同一空間的圖形作為載體,反應同一空間不同時間段某地理事物或者現象的變化情況。形態一常見類型圖舉例如,圖3為孟買(印度西岸城市,屬熱帶季風氣候)的降水量柱狀和氣溫曲線圖,反應的是某年12個月中各月的降水量和氣溫及其變化情況。

形態二常見類型圖舉例,如圖4借助兩幅同一空間(南亞及其周圍地區)的地圖反應了不同時間段即1月和7月該地區季風的方向變化情況。

2.空間序列示意圖

“同一時間,不同空間,某地理事物或者現象的分布規律”。該模式時間一定,空間不定,可用空間序列示意圖表示,主要表現為下列兩種基本形態(如圖5、圖6)。

形態三的橫坐標是空間軸,縱坐標則能較為清晰地顯示某地理事物或者現象在各不同空間的分布數量等特點;形態四則在同一時間內較為直觀地顯示了地理事物或者現象在相對位置上的空間分布情況。

舉例見圖7,圖7為不同類型土地的付租能力隨市區距離遞減示意圖。

三、時空尺度比較

時間尺度和空間尺度的大小不同,使其知識理解的角度以及層次等有所不同,因此,把握正確的時空尺度觀念,對于更深入而全面地理解地理知識十分重要。

1.時間尺度

圖8反映太陽直射點的回歸運動規律示意圖。從“年”的時間尺度來看,太陽直射點一直在南北回歸線之間做來回運動;從“天”的時間尺度看,如秋分這一天,太陽直射點運動到赤道上且正在向南運動。

地質作用中很多內力作用進行的很快(屬于短時間尺度的變化),如火山和地震,可以在瞬間就改變地表形態;而有些內力作用進行得極其緩慢(長時間尺度的變化),不易被人們覺察,但經過漫長地質年代的積累,也會隨地表形態發生顯著的變化,如喜馬拉雅山的隆起。另外,“滄海桑田”反映的也是長時間尺度的地表形態變化。

2.空間尺度

相同圖幅的大比例尺地圖(范圍較小)信息更詳細,而小比例尺地圖(范圍較大)的空間定位感更強,很多大比例尺顯示不出的隱性信息可以在小比例尺地圖中呈現出來。

以日照圖(圖9)為例,大比例尺的局部日照圖盡管信息詳細,但有時過于繁雜,有的干擾信息會對有效信息的提取造成影響,而且有時顯示出來的信息量不全,使得在整體圖中能反映出來的信息在此體現不出而影響思維活動,有些時候可以考慮回歸整體,尋找隱性信息。

四、時空思維的變換(以空間為例)

有些圖像的呈現較抽象,不能完全反應真實的信息,這對學生的空間思維能力要求較高,但是只要能抓住原圖形的基本原理這個“本質”,任何變化都只是“萬變不離其宗”。如圖10中,圓所示范圍內為夜半球,北極圈內出現極夜,X點緯度為66°34′,Y點經度是70°W,則P點位于X點的什么方向?

分析:原圖所提供的是平面的夜半球,不能完全真實地反映出各點在地球上的空間關系。結合圖中的條件,轉化成空間立體圖(圖11所示),此時再根據圖形分析題中條件,解題思路會非常清晰。

等高線等示意圖,一般也不能直觀反映實際地理現象,這就要求學生具備一定的空間想象與圖形轉換能力,能利用抽象的等高線地形圖,與直觀具體的剖面圖進行聯想并適當還原。如圖12中MN、XY兩條地形剖面線的交點,在剖面圖13中對應的是P(左圖中的最低點)和Q(右圖中的最低點)。

同一地理事物或者現象,由于觀察角度的不同,也會有不同的呈現。比較常見的是各類晨昏線的轉換圖,如由側視圖轉換成俯視圖(圖14和圖15)或投影圖等。

五、心理圖像的構建(以空間為例)

近幾年地理學科對區域分析的考查能力在加強,因此,地理學習過程中,要求學生對世界某些重要區域有一定的空間定位能力,需要學生能建立實用性強的心理簡圖并對重要區域的輪廓形成空間認識。例如,讀圖16經緯線示意圖,其中X地位于大陸東海岸,Y地位于大陸西海岸,則X、Y的大致空間定位為()。將題目中的經緯度放入構建的心理簡圖(圖17)中會發現,X、Y分別位于北半球太平洋的西岸和東岸,分別處于中國的東海岸和美國的西海岸。

圖18的地圖,則對空間定位思維的要求更高,沒有經緯網輔助,只有國家或者地區的輪廓,這就需要了解重要國家和區域的輪廓(圖中甲所在的國家為新加坡)。當然,這是一個積累的過程,沒有其它捷徑可走,功夫需花在平時,只有多積累,才能聚沙成塔集腋成裘。