变化的天气——锋面系统演示器设计

梁宇丹 陈云丽

摘要:使用教具是实践教学的一部分内容,可以提高学生的地理实践力,培养学生的地理实践能力。本研究以锋面系统为例制作教具，通过让学生能够动手实践，理解抽象的大气运动过程，提高学生对知识的掌握和运用能力。以此探索在教学中体现地理核心素养的方式方法。教具取材方便，制作简单，具有创新性实用性。使用教具后，实验班级比对照班级能更好地掌握锋面系统相关知识点。

关键词：高中地理 锋面天气系统 教具

正文：

随着高中地理课程改革的推进和地理核心素养的提出，我们不断探索提高教学效率的办法。高中地理中尤以自然地理原理最为抽象，但却与生活联系紧密。自然地理要求学生具有较强的空间想象能力和综合思维能力。比如鲁教版老教材必修一第二单元第二节中常见的天气系统，对应鲁教版新教材选择性必修I第三单元《大气变化的效应》第一节《常见的天气系统》。大气运动及其抽象，对学生的思维能力提出更高的要求，在以往的教学中，我们通常采用多媒体动画来演示抽象的大气运动规律及其产生的天气变化，不能体现对地理实践力、综合思维等地理核心素养的培养。对于空间逻辑思维欠佳的学生而言，学习这部分知识尤其困难。因此设计一款让学生能够直观认识天气现象产生原理及变化规律的教具显得尤为重要。

锋面系统演示器主要用于辅助《常见的天气系统》中锋面系统的教学，可用于演示冷锋、暖锋、准静止锋的锋面形态、锋面运动过程及天气变化。教具制作过程中主要使用到轴、皮带传送、模型设置、情景创设等方法。

一、设计思路

本教具借助实物来模拟抽象的大气运动和天气演变，使冷暖气团运动方向和相关的天气演变等抽象地理知识的形象化、实物化。模拟天气现象也更为科学且贴近生活，生动和有趣，有利于激发学生学习兴趣，有利于提高合作探究能力。

图1 锋面演示器设计示意图

本教具由带孔透明演示盒，固定轴，滚动轴，云朵降雨模型，透明薄膜A，不透明厚膜B及微缩生活景观组成。透明演示盒，长50cm，宽20.5cm，高20.5cm由透明板(有机玻璃或亚克力板)粘贴而成。在容器背面的顶部和底部开凿出长30cm宽0.5cm的孔洞，用于放置活动轴，轴上固定不透明厚膜B，表示锋面；彩色塑料透明膜A，垂直固定于厚膜B，以厚膜B为界，分别用蓝色和红色表示冷暖气团。在容器四角放置用吸管组装而成的活动轴，辅助彩色透明膜移动。

2. 教具使用方法

1.锋面演示

分别移动位于演示盒背部的两个轴，改变透明厚膜B（锋面）倾斜角度，坡度较大的代表冷锋，坡度较小的代表暖锋，锋面的垂直投影代表锋面附近阴雨天气及雨区范围大小。

2.锋面过境演示

平行移动两个轴，使锋面水平移动并带动透明膜A同时移动，蓝色面积扩大表示冷气团主动运动，即形成冷锋；反方向平移轴，红色面积扩大表示暖气团主动运动，即形成暖锋。以透明盒内的微缩景观为参照，可以表示出锋面过境前、过境时和过境后，城市的天气变化和对应的控制气团。

教具盒中心设置城市微缩景观。以城市为参照物，冷锋过境前，学校为暖气团控制，气温较高，气压较低，天气晴朗。冷锋过境后，学校被冷气团控制，气温降低，气压升高，天气转晴。

以城市为参照物，暖锋过境前，学校为冷气团控制，气温较低，气压较高，天气晴朗。暖锋过境后，学校被暖气团控制，气温升高，气压降低，天气转晴。

三、课堂使用效果

本次研究，选取两个班进行对照研究，A班使用教具教学，B班不使用教具。通过课堂观察、作业检测、学生访谈，获得对比分析数据，如下表：

表1 锋面演示器使用效果对比

对比项目	A班	B班
教具使用情况	使用	不使用
知识点教学时长	15分钟	20分钟
知识点接受情况	较好	一般
学生反馈	知识点理解透层，能较好完成作业。 能将知识与身边的天气变化联系起来。	能够完成作业，作业效果一般。

通过对比分析我们可以发现，使用教具可以大大提高课堂效率。

四、教具设计亮点

1.科教意义

此教具可以用于锋面形态展示，锋面移动展示，一物多用，便于学生直观理解自然现象的原理，体现科学知识和科学过程相统一的原则。本教具可以创设本土微缩生活景观，融入乡土地理，实物化、具象化展示抽象自然现象的时空变化。使用教具可以大大提高学生学习的积极性，知识掌握度较高。

2.创新性

且目前市面上无关于锋面系统的教具，具有创新性。与传统教学相比，本教具使得教学更贴近生活，进一步体现“学习对生活有用的地理”，在培养学生“综合思维、区域认知、地理实践力学科核心素养”方面有进一步的突破。

3.启发性

更容易让学生产生联想。本教具创设情景是以所在学校区域为背景，更加快速的让学生角色带入，参与到探究中，更便于激发学习兴趣和思考。同时，便于学生在熟悉的区域，深刻感知锋面系统运动的时空变化，再结合所联想的生活实际中天气变化，真正理解并解释自然现象。

4.实用可推广

本教具制作材料来自与生活，主要为透明储物盒、筷子、吸管、透明塑料薄膜等，取材容易，结构简单，易于操作，造价低廉，符合环保和可持续发展理念。外形美观，场景可结合教学所在地区创设情景，便于自制推广。

五、进一步改进思路

教具内部设计齿轮和相关机械，使操作更加便利；可设计成为电动演示，配合语音讲解，可推广至科普博物馆使用。

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