对比四版本高中地理教材引发的思考——以大气热力环流为例，本文主要内容关键词为：环流论文,为例论文,热力论文,大气论文,教材论文，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。
高中地理最基本的地理原理之一便是热力环流，其地位非常重要。因为它不仅是学生学习大气水平运动和全球大气环流的基础，又是学生学习大气热力状况（受热过程）的继续。因此学生对大气运动知识掌握的程度直接能从对这部分知识的理解中反映出来。
然而由于一标多本——现有山东教育出版社（下文简称鲁教版）、湖南教育出版社（下文简称湘教版）、人民教育出版社（下文简称人教版）和中国地图出版社（下文简称中图版）四种版本的教材，它们对热力环流原理的阐述存在一定的差异，加之有些教师对此知识点有处理不到位的现象，甚至出现了科学性的错误。笔者试图通过对比分析四种版本教材，来对热力环流问题进行探讨。
一、课程标准
关于热力环流，教育部制订的《普通高中地理课程标准（实验）》中没有明确的条目标准和活动建议，而是将这一地理原理包括在“运用图表说明大气受热过程”的标准中。
由陈澄、樊杰主编的《普通高中地理课程标准（实验）解读》对这一标准进行了解说：“本条‘标准’旨在认识导致大气运动的基本原理，为后面学习天气系统、大气环流以及全球气候变化打下理论基础”；“从有关大气各条‘标准’综合来看，可以从以下几个方面把握本条‘标准’：……第四，学习大气受热过程，是为理解大气运动打基础，所以，大气热力环流是需要阐述的另一个基本原理。大气热力环流是大气不均匀受热的结果。大气不均匀受热主要是由太阳辐射的纬度差异和下垫面热性质差异引起的。大气不均匀受热是大气运动的主要原因，大气热力环流则是理解许多大气运动类型的理论基础。小到城市热岛环流，大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。第五，学习和说明大气受热过程，需要借用一些原理示意图，如大气温室效应示意图、大气热力环流形成示意图等。”[1]
二、版本比较
三、教材分析
从以上四种教材中对大气热力环流原理形成的阐述中发现：四种教材形成了两种不同的观点。
四、个人思考
（一）比较认同人教版教材对热力环流原理的阐述
四种教材对空气垂直运动的原因都是一样的，但对空气垂直运动引起的气压变化结果存在一定的差异，特别是对近地面气压高低变化的原因，差异更大。笔者没有能力判定谁对谁错，但愿意将本人对热力环流原理空气运动与气压高低变化的理解发表在此，与专家共同探讨。
首先假设近地面和上空大气都是均匀的（图1），热力环流的形成是建立在理想状态下的。然后引入黄赤交角的存在导致各地太阳高度角的变化，引起太阳辐射能在高低纬度间的热量差异。地面的冷热不均就会引起空气的垂直运动。空气的垂直运动必然引起A、B、C三地上空气压的变化。那么此时三地近地面的气压是否有变化呢？也就是说空气的垂直运动是同时引起近地面和高空的气压变化呢，还是首先引起高空的气压变化？
我们可以思考一下这样一个“叠罗汉”实验：五个人叠罗汉，如果其中有一个体重较大的人从第二位升高到了第四位，最下面那个人承受的重量其实并没有改变，改变的只是原来位于第三位和第四位上的人所承受的重量。
同样的道理，当A地空气受热膨胀上升（不考虑空气向周围扩散），将首先引起A地上空的空气密度发生变化，进而引起气压的变化。而近地面的气压实际上还是原来空气柱里的空气产生的压力，因为空气并没有从该空气柱中流走；同样道理，B、C两地空气冷却收缩（不考虑周围空气流入），B、C两地上空的气压减小，但近地面的气压并没有增加，因为并没有从外面流入空气，两地近地面的气压还是原来空气柱产生的压力。
那么近地面的气压是在什么时候发生变化的呢？笔者认为近地面的气压变化是在上空出现水平运动之后，即出现空气由高气压向低气压流动之后。A地近地面的气压因为空气柱里空气减少而降低，B、C两地因为空气柱里的空气增加而上升。近地面出现高低气压后，空气就会从B、C两地流回A地。这样就形成了空气环流——热力环流。
因此人教版教材对热力环流原理的阐述是比较科学合理的。当在理想的状态下，对空气的运动过程进行理想的分解，其形成过程是：地面冷热不均→空气的垂直运动→同一水平面出现气压高低差异→空气的水平运动（如图1－4）。
（二）在教学实践中要避免易犯的两个错误
1.避免对热力环流中气压的高低判断出现错误。图5是人教版教材中热力环流形成示意图中最后一幅图，图中标有气压的高和低。但在对这幅图中各点气压高低关系的处理上，有些教师会错误地认为：
“A点近地面气压比上空D点的气压低，B、C两点近地面气压比其上空E、F两点气压高。”
从图来看，这个结论好像正确，因为A处写着“低”，D处写着“高”，但事实上，这种认识和理解是错误的，这是因为对影响气压的因素不清楚所致。
图5
影响气压的因素主要有两个，即气温和海拔。同一水平面上气温越低，气压越高，即温压是负相关。同一地点海拔越高，气压越低。因此我们很容易看出上述观点的错误之处：由于A点海拔比D点低，所以A点气压应该比D点高。图中A处写着“低”是相对于同一水平面上的B、C两点而言，D点也是同样道理。也就是说比较气压高低是在同一高度下进行比较；同一地点垂直方向上气压是随高度的升高而降低的。
2.避免在空气运动的先后顺序方面出现错误。有些教师和学生在画热力环流时，上升和下沉运动的箭头画完之后，紧接着就画近地面的水平运动方向，最后画上空的水平运动方向。表面上看，这种画法没有什么错误之处，实际上这种画法反映出教师和学生对热力环流的理解仍然存在一定的偏差。在A、B、C三地出现上升和下沉运动之后，首先引起的是上空气压的高低差异，当然应该是先有上空的空气水平运动；后有近地面的空气水平运动（见图1－4）。所以，教师在绘制热力环流时，一定要遵循空气运动的先后顺序，不要让学生产生一种错觉：水平方向上上空和地面空气运动的先后关系可以随意颠倒。特别是在应用热力环流知识拓展的海陆风、山谷风、城市热岛效应时要引起学生的注意，要让学生形成正确的地理思维过程。
收稿日期：2008-10-10
注释：
① 见全日制普通高级中学教科书（必修）《地理》上册相应章节。