计量思想——高考地理试题所反映出的地学思维和方法，本文主要内容关键词为：地学论文,思维论文,思想论文,方法论文,地理试题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出
“3+X”新高考方案的实施，使地理、历史、政治三个学科以文综的形式出现在高考中。在以能力考查为主的大原则下，高考地理的考查重点、考查方式、考查内容与过去传统的地理考试相比发生一定的变化。为了适应新的变化，更好地把握高考，有效地指导日常的地理教学，对高考地理学科的考试内容、题型、方向等进行研究已成为中学地理教研的一项重要工作。几年下来，我们对高考地理试题的考查内容、思路方法、应试技巧等方面的研究取得了一定程度的进展，并在此基础上相应出现了“地理学科主干知识”、“区域地理空间定位”、“地理读图技能”、“区位因素分析”等一些研究方向及结论。毫无疑问，这些研究体现了中学地理教师们的教研热情和积极性，在一定程度上促进了中学地理教学的发展。
但是在对近5年高考分数结构和难度进行研究时，我们可以看出文综试卷中地理试题的难度系数是最低的(即是最难的)。可以说地理学科目前承担了决定文综成绩高低及区分文综试卷难度的功能。具体的表现是：每年文综试卷的地理试题中都会出现一些具有一定区分度的“新题型”。这些题目设计新颖、立意深远、思维灵活，往往让教师出乎意料，让考生措手不及，导致绝大多数学生喊“地理太难”。其实这说明我们对地理学科的研究和教学还存在一些盲区。
那么我们应该在哪些方面需要进一步的加强才能使学生答好这些地理试题呢？下面我们通过一道高考题来进行研究说明。
例如(2005年全国卷)。假定工厂选址时只考虑运费，且运费仅与所运货物的重量和运距成正比。某原料的原料指数等于该原料重量与产品重量之比。
A.NB.P
C.QD.R
如果对该高考题的考查内容进行归类的话可以得出以下几点：①从知识来看——该题考查了工业布局和工业区位因素的内容；②从能力来看——该题考查了学生对信息的获取、加工能力和对地理概念的理解、运用能力；③从观念来看——考查了学生用发展的眼光和动态的观点去看待和研究地理事物和地理现象。以上几点考查内容是每一个备考的老师或学生都很熟悉的，且在平时的复习过程中进行了系统的准备。但为什么这道题给人的感觉依然是比较难、比较新的呢？这道题应该如何去解呢？试题背后到底传递了哪些信息呢？
我对这道题的思维过程和解法如下：
通过中学地理的学习已知影响工业布局的区位因素很多，因此我们要把握其主导区位因素且要理清各区位因素之间的关系。该题题干强调“工厂选址时只考虑运费”，就可以看出该题创设情景中的工厂应该布局在运输成本最低的区位。通过题意可知原材料种类、劳动力和设备等因素是固定不变的，所以影响运输成本的因素是主要区位因素(即运费、运输距离和运量)。题干又强调“运费仅与所运货物的重量和运距成正比”，可知原料指数最终成为影响运输成本的关键。通过题意，我们可以将原料指数的文字表述转变成一个数学公式(或模型)：
原料指数(R)=原料重量(M)/产品重量(W)
该公式(或模型)可以用来判断工业区位指向，根据最小费用原理：R＞1时，工厂应该在原料地布局；R＞1时，工厂应该在消费地布局；R=1时，工厂在原料地和消费地布局均可。这样就为解决运费指向的工业区位问题提供了一个模型。运用这个模型我们可以进一步推导出：当原料地有多个地点时，工厂的最佳区位是总运费最小的点。
可见解这道题的关键是根据题意用数学的方法总结归纳出原料指数的公式(或模型)，再用模型的运算规律和逻辑推理去分析判断最终的答案。这种思维过程和解题方法是地理科学的一项重要学科思想和方法论——计量思想。据此，该题不仅考查了学生的地理主干知识和基本能力，更重要的是通过这道高考试题对今后中学地理的教学理念和方向进行引导。具体而言，从宏观层面上通过该题提醒和引导中学地理教育应该关注和加强地理科学的思想、理论、方法的研究和学习(这也是今后对高考进行反思、总结时应当加强的方面)；从微观层面上强调中学生应该学习和领会一个重要的地理学思维品质和研究方法——计量思想。
二、地理学计量思想的产生和发展
地理学是一门古老的学科。早在农业社会时期，人们测算河流长度、测量山体高度、计算耕地面积时就将数学方法应用到地理学中，这就是原始萌芽状态的计量思想和方法。可见地理学的计量思想启蒙于地理学的起源时期。
随着地理学的不断发展，地理学的研究和应用范围越来越广泛、越来越深入。人们在地理科学各个领域的研究过程中经常涉及地理事物的时空分布、地理要素的相互关系、地理事物的发展和变化、地理区划和分类、地理系统的预测、控制和规划等内容，往往会取得和用到大量的相关地理数据资料，这时如果仅用简单的文字叙述和说明就不能清晰、严谨、高效地揭示地理事物及发展变化的内在规律。那么如何通过地理数据来表示地理事物？如何对这些地理数据进行系统整理，从而更深刻地阐明地理现象的规律，透彻地理解地理事物的发生、发展过程呢？就必须将数学的思想和方法引进地理学的分析研究中，这样使地理学朝着定量化的方向发展，促进了计量思想在地理学研究中的广泛发展。这就使计量思想成为地理学重要的思维品质和研究方法之一。
三、计量思想对中学地理教育的意义
1.计量思想是现代地理学发展的必然要求
进行地理学的研究必须了解和掌握地理科学史的发展，必须用历史的和发展的眼光去把握地理学的进程。学术界比较普遍地认为地理学分为三个阶段，即古代地理学阶段、近代地理学阶段、现代地理学阶段。古代地理学指19世纪中期以前的地理学，主要工作是资料收集和地理现象描述。近代地理学是指19世纪中叶到第二次世界大战结束，地理学成为由自然地理和人文地理两大领域构成的科学体系，主要研究工作是解释地理环境和人地关系。现代地理学是指第二次世界大战以后的地理学，地理学的研究向分析、预测地理环境和人地关系演变规律的方向发展。人们对地理学的研究不再局限于对地理现象的解释性描述，而是对地理事物和现象进行深入的定量化研究，以揭示地理现象发生、发展的内在机制及运动规律。
从地理学的发展史可以看出，随着社会的进步和生产力的提高，地理学的学科思想和研究方法也在不断地革新和进步。现代地理学更加关注对地理科学思想、研究方法、学科知识体系和规律的研究。但是，目前中学地理的教学思路和学习重点依然停留在对地理事物的识记和解释性描述上，地理教育思想和理念依然停留在近代地理学阶段，已经落后于当代地理学发展的脚步。因此，在中学地理教学中我们应当渗透现代地理学的思想，地理学不应该是罗列现象和记忆名称位置，地理学的核心应该是揭示规律、追求和探索地理法则。所以在地理学的研究和教学过程中，要学会通过数学方法用定量的精准判断来补充定性的文字描述的不足；以抽象的、反映本质的数学模型去刻画具体的、庞杂的各种地理现象；以地理过程的预测和模拟来代替对现状的陈述和说明；以合理的趋势推导和类推去代替简单的因果说明。可见计量思想的应用和推广极大地丰富了地理学的研究思路、方法和手段，也符合现代地理学的探索和发展的方向。
2.计量思想符合学生地理学习的认知心理
地理学习是一系列的信息获取、识别、转化、储存和提取应用的过程，有效获取、保持知识是学习地理的关键。因此深入理解地理概念，保持地理知识的长时记忆是真正的有效学习。
从学习认知心理的角度来看，有两种学习方式有利于知识的有效获取和长期保持。①情景式学习，即将抽象知识的学习与直观、形象的图像(如示意图、景观图等)结合起来，这样可以促进知识的掌握和记忆。②程序式学习，即将所要学习的相关知识通过一定的法则(如数学公式、“原因—结果”组合等)进行有组织、有系统地组合，这样有利于对知识的理解和应用。由此可知，直观的图形和条理清晰、逻辑严密的模型是学生获得和理解新知识、进行联想推理及思维活动的基础，是进行有效学习的最佳途径。
建立图形和探寻法则是数学的基本方法和思想，是计量思想的主要内涵。所以在日常的中学地理教学中，针对一些抽象的难点知识我们可以运用计量思想将其加工转换成相应的图形和模型，建立知识与图形、法则之间的联系，有利于学生突破难点和加深理解。计量思想对于学生理解和运用地理知识有着事半功倍的作用。
3.计量思想是高考地理的考查重点之一
高考不是一般意义的考试。它是对教育过程、教育结果及受教育者能力、品格等方面进行科学测定的手段；也是对学生的学科知识、思想和研究方法进行评估的手段。因此高考试题注定具有每个学科各自的特点、规律，也必然反映各学科的教育思想、方法和方向。这也是高考命题的原则之一。中学地理教育的最终目的是使学生具备一定的地理基本知识、基本技能、地理思维品质。因此高考文综地理试题必然要考查地理知识、能力、方法和思想。从近几年的高考试题变化趋势来看，针对地理学思想和方法的考查题目在逐年增多。
地理学的思维方法是由地理学本身的学科特征决定的。地理学的研究对象是整个自然界及相关现象。我们知道地理事物及现象的成因、变化、过程、发展趋势具有一定的内在规律和法则，这就需要通过地理数据的收集分析、地理规律的探索、地理模型的构建等手段去探索和研究。这就决定了地理学研究的独特思想品质：区域性、综合性、联系、立体、战略等，它们构成了掌握和精通地理学科的思想基础。而这些思想的运用和实施都离不开立体几何、函数、图形等数学思想和方法的支持，可见为了及时反映地理学科的最新发展方向和动态，计量思想必然会在高考地理试题中得到体现和应用。
四、计量思想在中学地理中的运用
目前，计量思想在中学地理的课堂教学、考试监测、兴趣研究中得到大量的应用，其主要应用如下：
1.定量说明
在地理学研究和学习中，一切地理要素都可用数量来表示和描述。要对很多地理事物及特征进行确定性解释和精确判断，我们可以按照计量思想进行量化操作。例如：图2为等高线地形图，判断甲、乙两虚线所标注的位置哪处是山脊？哪处是山谷？
图2-1
我们将数学中的辅助线思想与地理学中的剖面图知识进行结合，就可以很好地解释和判断该类知识：过甲、乙两虚线做一条辅助线(图2-1中的M)，辅助线M与甲、乙虚线及等高线相交于a、b、c、d、e五点。通过判读各点的海拔数值及其相互关系，可见a点海拔数值小于c、d两点的海拔数值，说明a处比c、d两处低，因此判定a为山谷；b点海拔数值大于d、e两点的海拔数值，说明b处比d、e两处高，因此判定b为山脊。中学地理所涉及的各类等值线问题都可按照上述思路方法去解决。
2.网络分析
在地理学中，我们经常会对地理事物的空间结构进行定量分析，如经纬网、水系、交通网络、商业布局、文化起源及扩散等内容。针对这些内容，几何学方法和图文转换思想是最常用、最直观、最有效的。例：有一架飞机要从拉萨飞往上海，其最短航程的飞行方向是什么？从立体几何的知识可知，球面上两点间的最短距离为球面上过两点大圆的劣弧长度。过这两点的大圆应该也同时经过地心。已知拉萨和上海位于北纬30°线上，而北纬30°纬线圈不经过地心，因此最短航程的飞行方向不是纬线所指示的西东方向，而应该是：先向东北飞，再向东飞，最后向东南飞。
3.分布规律
在研究气候分布、城市规划、产业布局等内容时，我们需要对相关地理事物的分布规律及未来趋势进行分析、概括和预测，这时需要用到等值线、函数、权重、概率、平均数及各种图表等计量思想和方法。例如：在研究城市产业结构布局时，已知某城市的商业、工业、住宅的地租支付能力(如图3)，试分析预测该城市产业分布的空间形态。
我们将三个产业付租能力的函数图放在同一个坐标系中(如图3-1)，在不同地点依次比较这三个产业部门的付租水平，根据市场经济的基本规律：付租水平最高的产业部门具有选择权。因此城市产业布局的空间结构就会呈现同心圆形态(如图3-2)。当然如果不同产业在不同地点的付租水平因某种原因而发生变化时，这个城市的产业布局空间结构也会随之发生变化。
图3-1
图3-2
4.分类研究
在地理学研究学习中，我们有时需要运用计量思想对地理事物的类型和特征进行界定，从而使类型更加清晰，方法更加有效。例如，在讲解大气对太阳辐射的保温作用时，我们引入维恩位移定律：
T×λ=C(其中：T为物体温度、λ为物体电磁波的波长、C为常数)
通过公式我们可知物体的波长和温度成反比。我们把太阳表面温度(6000K)和地球表面平均温度(15°C)分别代入公式可精确判断出太阳辐射为短波，地面辐射为长波。同理我们将任何一个事物(如森林、云、大气、人等)的温度代入公式，可将它们的电磁波辐射类型进行清晰划分。
5.相互关系分析
地理是一门综合性和复杂性很强的学科，这就要求我们在学习地理知识时必须理清各要素之间的内在联系。在学习“地球运动”这部分内容时，我们通常会要求学生背一个公式：
某地正午太阳高度角=90-太阳直射点和该地间的纬度差
通过这个公式可以看出某地正午太阳高度角与太阳直射点是有关系的。但公式只是个结论，它反映了高度角和直射点之间的何种关系？这个公式是怎么来的呢？我们通过公式是看不出来的。很多学生只会死套公式。
例如：当太阳直射B点时(如图4)，A点的正午太阳高度是多少？
其实，运用计量思想我们就可以准确、清晰地理解太阳直射点和地表任意地点正午太阳高度的内在关系。具体思路和方法如下：
首先将题意转化成图形，画出光线和高度角(如图4-1)。利用几何学知识去建立角度之间的关系。A点的正午太阳高度角就是∠CAG，用公式可以表示为：A点的太阳高度角=90-∠FAC。由于太阳光对于地球而言是平行光，因此∠FAC=∠FOD。而∠FOD=∠AOE(即A点纬度)+∠EOB(B点纬度)，通过等量代换就可得出上述公式：∠CAG=90-(∠AOE+∠EOB)。
综上所述，计量思想在地理学中的运用不仅是进行数学运算和求解的工具，而且是在地理研究中进行理论演绎的手段，更是以严谨的逻辑和简洁的形式去分析复杂问题的思想方法。计量思想为深入理解地理知识、准确把握地理规律、解决复杂地理问题提供了清晰思路和有效方法。因此我们在中学地理的教与学中应该有意识地去领悟和运用计量思想。
当然，每一种思想方法都有一定的适用范围，都有一定的局限性。因此我们在地理研究和学习过程中要注意灵活应用计量思想，要注意计量思想与其他思想方法的结合，使其成为我们有效学习地理的思想和方法。