02陈国祥20150802-信息技术对地理课程及教材重构

浅谈信息技术对地理课程与教材的重构

——以“地球上的大气”为例江苏省前黄高级中学陈国祥1章第当前气象技术和气象资源1.气象观测技术地基空基天基用于观测近地面气象环境对流层和平流层气象环境宇宙空间气象环境大气本底、基准、基本自动气象站、酸雨观测站、海上浮漂气象观测站、太阳辐射观测站等。探空气球、多普勒雷达、风廓线雷达、探空飞机、无人机观测等。极轨卫星、静止卫星、空间站观测，空间探测器、射电望远镜等。（1）天基观测风云气象卫星（一号和二号）极轨卫星和静止卫星风云一号风云二号风云二号卫星云图http://（2)空基观测多普勒雷达风廓线雷达多普勒雷达风廓线雷达全国雷达拼图（3）地面观测获取的气象资料我国主要的气象数据资源中央气象台国家气象中心（中央气象台）为科技型的社会基础性公益事业单位，是天气预报的国家级中心，也是世界气象组织亚洲区域气象中心、核污染扩散紧急响应中心，其前身中央气象台，成立于1950年3月1日。中国天气网http:///是中国气象局面向社会和公众、以公益性为基础的气象服务门户网站，由中国气象局公共气象服务中心主办并进行具体开发、运行及维护，在发布气象信息、服务防灾减灾等方面始终保持国内业界的领先地位。中国气象数据网/由国家气象信息中心资料服务室负责本网站的建设和管理,是全国气象数据中心，也是国家专业档案馆之一，隶属于中国气象局国家气象信息中心。作为中国气象学科的国家级数据中心，负责承担全国和全球范围的气象数据及其产品的收集、处理、存储、检索和服务；研究与应用最新数据处理技术；加工和开发各类气象数据产品；2.气象分析与预报技术天气分析，根据天气动力学原理，对填写在有关图表上的观测记录进行描述、操作、推断的过程，是天气预报的基本立足点和主要依据。包括地面天气图分析、等压面图分析、温压场分析和辅助天气图分析等。除天气分析外，气候分析也是近年来发展较快的气象分析与预报技术之一。国外气象组织NOAA隶属于美国商业部下属的科技部门，主要关注地球的大气和海洋变化，提供对灾害天气的预警，提供海图和空图，管理对海洋和沿海资源的利用和保护，研究如何改善对环境的了解和防护。具体有属下的国家天气局（ＮＷＳ）管理气象业务，国家环境预报中心（ＮＣＥＰ）就是国家天气局的业务单位，过去叫气象预报中心，类似于我国的中央气象台。国家环境预报中心（ＮＣＥＰ）航空天气中心气候预报中心环境模式中心水文气象研究中心海洋预报中心空间环境中心风暴预报中心热带预报中心／飓风预报中心国家环境预报中心运行中心/MeteogroupMeteoGroup气象公司成立于1986年，总部位于英国伦敦，是欧洲最大私营气象公司。在全球商业气象服务公司中处于前三甲的位置，MeteoGroup主要针对不同行业的企业和政府部门提供包括数据、软件、咨询等在内的多方位特色气象服务。其开发的天气应用程序Meteoearth、WeatherPro可以提供世界各地两百多万个地区的天气预报信息，并且准确性极高，已成为各大应用市场最畅销的应用程序，一致受到用户的好评与赞扬。气象云服务与应用2章第对课标与教材中的启示问题1：要不要了解大气的垂直分层？课程与教材的问题1.没有让学生建立起垂直尺度的思想。由于大气运动的复杂性，不同高度上的大气层运动是不一样的。我们不能只讲海平面的大气变化，对于制约其的中、高空气流运动视而不见。2.学生建立不起大气的垂直概念，不知道大气层有多厚？不知道，对流层、平流层和高层大气的区别，对于后面的学习也是不利的，如受热过程中的近地面大气、风向中的高空与近地面的区别，三圈环流中的高空与地面等等。3.学生没有垂直大气层和气压值的变化，对于阅读气象资料也是不利的。如海平面气压分析，800百帕、500百帕、200百帕等到底算什么高度，对应到什么层，也是不清楚的。启示1：构建较为完整的知识结构作为一个完整的大气运动系统，需要有一个完整的知识体系与结构，不能仅仅局限于地面来研究大气。完整的知识结构是学生全面认识的逻辑基础，它与学生的思维具有内在的一致性。由于知识性的欠缺，往往造成学生思维上的障碍。许多练习中出现的新概念、新名词，由于缺少了课程与教材的体系，显得很零碎。对比国外的课程与教材，我们的知识体系是不完整的，经不起学生的质疑。问题2：大气水平运动的场域在哪里？问题：水平等压线是怎么来的？条件：何谓高空，何谓近地面？风向：箭头的起始与弯曲？课程与教材中的问题没有突出气压场的概念。没有场，怎来的等压线？没有以具体的高空和近地面气压场作为认知对象，引导学生观察风向的不同。单纯的静态受力分析，没法帮助学生建构起变化风向的观念。没有结合风向分析，形成气流的概念。启示2：引入流体概念，帮助学生建立运动大气的思想。地球表层的大气、陆地水、海水等都是流体，流体的运用应该有不同于固体的地方，不能简单地用静止、线性、固定的思维方法来认识流体的运动。始终要以运动、变化、循环的思维习惯来认识流体，所以补充、回环、环流、系统，应该是一种流体运动的基本模式。流体不能简单还原成为一个个个体，它始终是以组团的方式在进行一种循环运动。流体与周围的事物构建了一个场域。单个流体的运动看似没有规律，但处于场域中，它就存在着规律。问题3：热力环流是什么形式？概念：等压线还是等压面。顺序：垂直气流与水平气流的先后，高空与近地面的气压高低。举例：哪些是热力环流？哪些又不是热力环流？课程与教材中的问题是大气运动的基本模式，不能说是一种常见的形式、最简单的形式。它是一种由冷热不均引起的大气运动，不能排除其它的大气运动形式。垂直运动和水平运动，谁先谁后的问题，只具有认识论意义，不具有本体论上的意义，并不代表空气运动本身真的有先与后。由此得出的冷热不均是根本原因，气压差异是直接原因，只是在热力环流的基础上，人们对大气运动的认识。要充分考虑到热力环流模式的忽略条件，注意其适应的尺度与条件，不能泛化热力环流的适用范围。启示3：立足于复杂性思想，认识大气模型建构的意义。流体的运动是复杂的，它不是机械式的重复。在一定的尺度下，复杂的流体运动可以简化成为一种模型，但这种模型是人们认识的一种方式，并不代表事物本身的简单。人的认识要遵循由简单到复杂的过程，我们需要还原复杂，这是认识提高的必须之路，也是构建成为人的复杂思维的基本途径。这种复杂思维是高中阶段地理学科独特的育人功能。问题4：全球性大气运动到底是经向为主还是纬向为主？简化：由于全球性大气运动非常复杂，课标和教材都在力图简化这部分内容。假设：通过三个条件的假设，还原到单圈闭合环流。这不仅是一种教学方法，也是一些教材的编写思维。基础：认为三圈环流是认识全球大气运动规律的基础。资源：忽视现代气象资源的应用与实践分析。课标与教材中的问题如何认识复杂性的大气运动?是采用思辨方式，还是从现实观察的角度入手？采用思辨方式，进行模型构建、层层推演，会不会离真正的大气运动越来越远？大气环流到底是经向的三圈环流为主，还是纬向的环流为主？高层大气对近地面大气运动有没有影响？对三圈环流的模型应进行修正。启示4：及时更新教材，符合当前大气科学研究的发展。引入最新的大气科学研究成果，强调以纬向环流为主的大气运动，改变三圈环流为模型的传统教材说法。弱化对大气运动的思辩式理解，淡化三圈环流的课程要求，引入新的气象资料，强化对大气运动的观察与数据的科学分析。（由于技术与资料的发展，我们需要重新评估一些知识的难点与基础性）淡化对气压带和风带的成因，只强调其分布。运用最新的大气预测动画，强化对学生的直观与感性教学。问题5：建立什么样的天气系统？复合：水平和垂直方向上的运动名称：高压与反气旋，低压与气旋锋面气旋要不要讲？常见的重要的天气系统有哪些？课程与教材的问题：当前气象科学通过哪些参数来描述天气变化的？如何在天气模拟动画中识别不同地区的天气系统（台风、锋面气旋等）如何帮助学生建立起立体、运动、变化的天气系统（锢囚锋、赤道辐合带、极锋等概念）启示5：强调气象信息和资料的应用。强调对日常天气信息资料的获取，贴近生活，与实践相结合。增加对强对流天气的介绍。气象信息与资料本身就含有许多知识与技术，可以补充一些专门性知识介绍。形成天气变化的日常思维方式（上升成为云