基于核心素養培養的問題式教學
——以正午太陽高度角計算為例

●江蘇省泰興市第三高級中學 李 進

正午太陽高度角是指正午時太陽光的入射方向與地平面之間的夾角。在高中地理學習中，正午太陽高度角的計算和應用是重點，也是難點。很多教師在教授這一內容時都直接告知學生正午太陽高度角的計算公式是H=90°-|φ-δ|。其中，φ為當地緯度，取正值；δ為太陽直射點所在緯度，與當地處于同一半球時取正值，不同半球取負值。學生在計算正午太陽高度角時都是直接代入公式。但關于這個公式是怎么來的、為什么用這個公式就能夠算出正午太陽高度角，很多學生往往是知其然而不知其所以然。

筆者將通過簡單的數學方法推算出正午太陽高度角的計算公式。

情況一太陽直射點所在緯度與所求地緯度處于同一半球。

如圖:求夏至日50°N正午太陽高度角。

由于太陽離我們較遠，所以，我們把太陽光線看作是一組平行光線，地球看作是一個圓，50°N的正午太陽高度角就是太陽光線與50°N切線的夾角h，所以：

h=α

α=90°-β

β=φ-δ

h=90°-(φ-δ)

其中，φ是圓心與當地緯度50°N的連線，所以，φ就是當地緯度的度數50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點23°26′N的連線，因此，δ就是太陽直射點所在緯度的度數23°26′。

h=90°-(φ-δ)

=90°-(50°-23°26′)

=63°26′

通過公式H=90°-|φ-δ|計算進行驗證，分析當地緯度50°N，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N在同一半球，所以，23°26′取正值，代入公式我們可以計算出50°N的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°-23°26′|=63°26′。

情況二太陽直射點所在緯度與所求地緯度處于不同半球。

如圖:求夏至日50°S正午太陽高度。

同樣，我們把太陽光線看作是平行光線，地球看作是一個圓，50°S的正午太陽高度角就是太陽光線與50°S切線的夾角h，由于太陽光線是一組平行光線，

所以：

h=α

α=90°-β

β=φ+δ

h=90°-(φ+δ)

其中，φ是圓心與當地緯度50°S的連線，所以，φ就是當地緯度的度數50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點23°26′N的連線，所以，δ就是太陽直射點所在緯度的度數23°26′。

h=90°-(φ+δ)

=90°-(50°+23°26′)

=16°34′

通過公式H=90°-|φ-δ|計算驗證，分析當地緯度50°S，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N，在不同的半球，所以23°26′取負值，代入公式我們可以計算出50°S的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°+23°26′|=16°34′。通過正午太陽高度角公式的推導過程，學生對公式的應用就會得心應手，更利于學生對地理知識的掌握。

地理學科是一門綜合性較強的學科，這就需要地理教師去了解、掌握其他學科的相關知識，并且把這些知識巧妙、靈活地運用到地理教學中去，通過多種方式激發學生的學習興趣，開闊學生的視野，從而培養學生的地理素養。