地球运动基本图形的构建与解读

关于地球的空间运动状态、正午太阳高度与昼夜长短的纬度分布与季节变化等，文字是很难描述清楚的，需要构建一些直观的图形进行形象的表达。借助这些图形去学习相关的基本概念、原理和规律，这是学习地理的基本方法，也是培养地理学习能力的基本要求。

黄赤交角，是描述地球运动空间状态的基本概念。在现行教材中显示黄赤交角的图形（人教版）较为复杂，学生阅读图形构建空间概念的难度很大。利用下面的图形（图1）作为替代文字内容，能收到事半功倍的效果。

图1

上图中的地轴是“正”的，赤道平面是“平”的，这样，地球运动的轨道面（黄道面）就是“斜”的。这和地图学以上方表示北方的习惯相一致，降低了学生的阅读难度。这幅图不但直观地显示了黄赤交角的实质内涵，而且还能够动态地显示由于黄赤交角的存在，太阳直射点的季节移动过程：

（1）夏至日（北半球）：地球“降”到轨道的“最低点”。此时，太阳直射北回归线。

（2）冬至日（北半球）：地球“升”到轨道的“最高点”。此时，太阳直射南回归线。地球在轨道上的“上升”或“下降”，导致太阳直射点的不断移动：从夏至日到冬至日，地球在轨道上由“最低点”升到“最高点”，太阳直射点由北回归线向南移动，经过赤道（秋分日，太阳位于赤道平面，直射赤道）到南回归线，从冬至日到夏至日，则相反。

太阳高度，是教材第一单元知识的核心概念之一。现行教材中，没有太阳高度的概念图形，只有简单描述：太阳高度，指太阳光线与地平面的夹角，即太阳在当地的仰角，又称太阳高度角。这样的描述对于学生是抽象的。在日常生活中，学生有太阳高度及其变化的直观感受，但并没有形成概念，如何使学生把日常观察到的熟悉现象，从感性认识提升到形成概念，是学习正午太阳高度纬度分布与季节变化规律首先要解决的问题。

在课堂学习正午太阳高度的变化一节知识前，布置学生观测课前某日8时、10时、12时、14时、16时的太阳高度。让学生主动去思考“什么是太阳高度”、“怎样测量太阳高度”，激发学生主动探究地理问题的热情和兴趣。在“立杆测影”的观测活动中，感受“太阳光线”、感悟“太阳高度”的概念，形成图2所示的太阳高度的“概念图像”。

图2  太阳高度，指太阳光线与地平面的夹角，
       即太阳在当地的仰角，又称太阳高度角

这种概念图形及构建的思想方法，可以解决许多实际问题，如分析关于不同纬度热水器集热板的倾角大小及季节变化；在建筑楼房时，为了保证后楼一楼常年得到充足的光照，两楼的距离等问题。

日照图，是太阳光照射地球状况的示意图，是分析地球运动所形成的昼夜更替、昼夜长短和正午太阳高度的变化等地理现象的重要工具，也常常成为高考考查学生相关知识和能力的切入点。从视角方位来分，基本的日照图形有侧视日照图和极地俯视图两种类型。

（1）三维侧视日照图

三维日照图（图3所示），是三维空间的一种****图形，可以完整地呈现昼半球与夜半球、晨线与昏线、昼弧与夜弧的分布状况。****三维日照图，可以进行广阔的全境式的空间想象，从而很大程度上降低学生学习相关知识的难度。

      

图3                      图4

（2）二维侧视日照图

以平面形式展示的球面日照图，称为二维侧视日照图。二维侧视日照图，因其图形简洁、易于绘制，更为常见常用，但由于平面图示的局限性，某些地理信息不能尽现于图中。例如，图4就是一幅基本的二维侧视日照图形，反映的是与图3所示时刻相同的日照图形，与图3相比，其不足之处在于背向观测者的另一半球不能直观****、纬线（圈）的几何特征“失真”。因此，受空间想像能力的限制，许多学生解读此类日照图存在较大困难。从以下几个方面突破难点，可取得较好的效果。

①图图转换

二维侧视日照图最根本的不足在于纬线几何变形较大，从而缺失立体感，给学生阅读造成障碍，消除这个障碍的关键是要帮助学生建立三维立体的日照图形的空间概念，能够把二维侧视日照图（图4）顺利转换为三维侧视日照图（图3），明晰图4和图3中的点、线、面之间的对应关系，培养学生对二维侧视日照图形的立体感知能力。

②挖掘信息