地理教学时空思维培养探讨

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时空思维是高中地理教学中重要的学科思维之一,贯穿于整个高中地理教学。地理学科的重要内容之一就是各种地理事物或者地理现象的变化特点(时空维度)或者分布规律(空间维度)。从教学目标与要求来说,运用地理事物和地理现象的变化特点与分布规律来解决各种现实热点问题是地理学科教学的最基本要求。

一、构建时空思维模式

高中阶段,地理时空思维模式基本可构建为如下两种:同一空间,不同时间,某地理事物或者现象的变化规律;同一时间,不同空间,某地理事物或者现象的分布规律。以人教版必修一“地球的运动”中地球公转的地理意义为例。教学目标中,要求理解和掌握的公转地理意义主要有:昼夜长短的变化、正午太阳高度的变化、四季的更替和五带的划分,联系地球公转的相关知识。从时空思维领域分析,以上几个意义的成因皆是由于:地球在围绕太阳公转的过程中(不同时间),由于黄赤交角的存在,使得地球上的太阳直射点在南北回归线之间(不同空间)来回移动,导致地球上:同一空间,不同时间(一年内),正午太阳高度和昼夜长短不同(春、秋分除外),因此,温带地区可以根据此变化,从时间上划分出春夏秋冬四季;同一时间,不同空间(纬度不同的各地区),正午太阳高度和昼夜长短不同(春、秋分除外),因此,地球上纬度不同的地区接受到的热量不同,从空间上可划分出五带。

必修三第一章第一节“地理环境对区域发展的影响”的课标要求:以长江三角洲和松嫩平原两个不同区域(空间)为例,比较自然环境、人类活动的区域差异(地理事物与现象的空间分布规律);以长江中下游平原为例,比较不同发展阶段(时间)地理环境对人类生产和生活方式的影响(地理事物与现象的时间变化规律)。从时空思维领域分析,其实就是:同一时间,不同空间,地理事物或者现象的分布规律;同一空间,不同时间,地理事物或者现象的变化规律。

二、时空示意图归类

1.时间序列示意图

“同一空间,不同时间,某地理事物或者现象的变化规律”。该模式空间一定,时间不定,可用时间序列示意图表示,主要表现为下列两种基本形态(如图1、图2)。

形态一的横坐标是时间轴,纵坐标则能较为清晰地显示某地理事物或者现象的变化趋势和特征;形态二则是借助一幅或者多幅同一空间的图形作为载体,反应同一空间不同时间段某地理事物或者现象的变化情况。形态一常见类型图举例如,图3为孟买(印度西岸城市,属热带季风气候)的降水量柱状和气温曲线图,反应的是某年12个月中各月的降水量和气温及其变化情况。

形态二常见类型图举例,如图4借助两幅同一空间(南亚及其周围地区)的地图反应了不同时间段即1月和7月该地区季风的方向变化情况。

2.空间序列示意图

“同一时间,不同空间,某地理事物或者现象的分布规律”。该模式时间一定,空间不定,可用空间序列示意图表示,主要表现为下列两种基本形态(如图5、图6)。

形态三的横坐标是空间轴,纵坐标则能较为清晰地显示某地理事物或者现象在各不同空间的分布数量等特点;形态四则在同一时间内较为直观地显示了地理事物或者现象在相对位置上的空间分布情况。

举例见图7,图7为不同类型土地的付租能力随市区距离递减示意图。

三、时空尺度比较

时间尺度和空间尺度的大小不同,使其知识理解的角度以及层次等有所不同,因此,把握正确的时空尺度观念,对于更深入而全面地理解地理知识十分重要。

1.时间尺度

图8反映太阳直射点的回归运动规律示意图。从“年”的时间尺度来看,太阳直射点一直在南北回归线之间做来回运动;从“天”的时间尺度看,如秋分这一天,太阳直射点运动到赤道上且正在向南运动。

地质作用中很多内力作用进行的很快(属于短时间尺度的变化),如火山和地震,可以在瞬间就改变地表形态;而有些内力作用进行得极其缓慢(长时间尺度的变化),不易被人们觉察,但经过漫长地质年代的积累,也会随地表形态发生显著的变化,如喜马拉雅山的隆起。另外,“沧海桑田”反映的也是长时间尺度的地表形态变化。

2.空间尺度

相同图幅的大比例尺地图(范围较小)信息更详细,而小比例尺地图(范围较大)的空间定位感更强,很多大比例尺显示不出的隐性信息可以在小比例尺地图中呈现出来。

以日照图(图9)为例,大比例尺的局部日照图尽管信息详细,但有时过于繁杂,有的干扰信息会对有效信息的提取造成影响,而且有时显示出来的信息量不全,使得在整体图中能反映出来的信息在此体现不出而影响思维活动,有些时候可以考虑回归整体,寻找隐性信息。

四、时空思维的变换(以空间为例)

有些图像的呈现较抽象,不能完全反应真实的信息,这对学生的空间思维能力要求较高,但是只要能抓住原图形的基本原理这个“本质”,任何变化都只是“万变不离其宗”。如图10中,圆所示范围内为夜半球,北极圈内出现极夜,X点纬度为66°34′,Y点经度是70°W,则P点位于X点的什么方向?

分析:原图所提供的是平面的夜半球,不能完全真实地反映出各点在地球上的空间关系。结合图中的条件,转化成空间立体图(图11所示),此时再根据图形分析题中条件,解题思路会非常清晰。

等高线等示意图,一般也不能直观反映实际地理现象,这就要求学生具备一定的空间想象与图形转换能力,能利用抽象的等高线地形图,与直观具体的剖面图进行联想并适当还原。如图12中MN、XY两条地形剖面线的交点,在剖面图13中对应的是P(左图中的最低点)和Q(右图中的最低点)。

同一地理事物或者现象,由于观察角度的不同,也会有不同的呈现。比较常见的是各类晨昏线的转换图,如由侧视图转换成俯视图(图14和图15)或投影图等。

五、心理图像的构建(以空间为例)

近几年地理学科对区域分析的考查能力在加强,因此,地理学习过程中,要求学生对世界某些重要区域有一定的空间定位能力,需要学生能建立实用性强的心理简图并对重要区域的轮廓形成空间认识。例如,读图16经纬线示意图,其中X地位于大陆东海岸,Y地位于大陆西海岸,则X、Y的大致空间定位为( )。将题目中的经纬度放入构建的心理简图(图17)中会发现,X、Y分别位于北半球太平洋的西岸和东岸,分别处于中国的东海岸和美国的西海岸。

图18的地图,则对空间定位思维的要求更高,没有经纬网辅助,只有国家或者地区的轮廓,这就需要了解重要国家和区域的轮廓(图中甲所在的国家为新加坡)。当然,这是一个积累的过程,没有其它捷径可走,功夫需花在平时,只有多积累,才能聚沙成塔集腋成裘。