几何画板在地理教学中的实践和探索

新课标指出“现代教育技术的使用将会深刻地影响地理教学的内容、方法和目标的改变”。几何画板作为一种先进的学习工具，不仅能帮助学生更准确、深刻地理解地理概念及解决地理问题，而且本身就是一个智力开发的工具。由于几何画板能够在变动的情况下反映地理现象中地理事物间不变的几何关系，成为一个极好的“地理实验室”，利用它可以发现和探索地理规律，使学生的想象力得以发挥，聪明才智得以开发，思维能力得到培养，素质得到提高。<--IWMS_AD_BEGIN-->    我们在地理教学实践中开展了利用几何画板来解决地理教学中的一些难点问题的探索，取得了很好的效果，以下就是教学中的一些案例。
    案例1：昼夜长短变化
    分析：在地球的侧视图中，在学生掌握太阳直射点移动的基础上构建太阳直射点的移动轨迹，并且能够在直射点动态运动过程中，相对应地动态反映晨昏线位置的变化，以及任一纬度上这一天具体的昼长与夜长，以及不同纬度昼夜长短的变化。
    制作：
    第一步，构造地球侧视的模式图，标出回归线和极圈等重要经纬线。
    第二步，构造在北回归线和南回归线之间的一段弧（直射点的运动区间）。
    第三步，取弧AB上一点，连接地心O构造太阳直射光线以及与之平行的一组太阳光线。
    第四步，以地心O为垂点，构造晨昏线CD，并且在CD和它所对应的弧中进行填充，表示黑夜。
    第五步，构造一条纬线MN，标记出它与晨昏线的交点P，MP为昼弧，NP为夜弧。
    效果：
    拖动直射点，可以观察直射点的移动规律；或者点击运动按钮“直射点”，让直射点自动在回归线之间移动。
    在直射点移动过程中观察晨昏线CD的位置变化，直射光线与赤道之间的夹角等于晨昏线与地轴之间的夹角。
    在两分两至日，探究任意纬度上的昼夜长短状况的规律。如图1：在冬至日12月22日时，拖动点M，当M处于不同纬度时观察昼弧MP和夜弧NP的变化。

    图1
    如果进一步探索，可以通过“昼长＝（MP／MN）×24”和“夜长＝（NP／MN）×24”计算昼长和夜长。
    在任意一段时间内，如图2中，在5月1日至6月22日中，通过拖动直射点，可以观察在南纬50°处在这段时间内的昼夜长短状况发生的变化，以及极圈内的极昼、极夜的范围的变动

    图2
    案例2：极地投影地图中的昼夜长短变化
    分析：在极地投影地图中的昼夜长短的变化向来是教学的难点，它缺乏侧视图的直观性，因此在学生掌握侧视图中昼夜长短变化的基础上，动态地表示出晨昏线与地球在极圈内的切点的变化，以及不同纬度上昼夜长短状况的变化和极圈内极昼、极夜的范围变化。
    制作：
    第一步，构建极地投影的同心圆模式图，即南、北半球的仰视、俯视图。
    第二步，在极圈中选取一动点，它的移动轨迹在极圈内的两条相对的经线上。
    第三步，构造在图中赤道上处于6点、18点以及动点这三点构成的弧，依据地球的自转标出晨线和昏线。
    第四步，在弧和它对应的背阳的赤道之间填充阴影，表示黑夜。
    第五步，以地球极点为圆心，以动点为圆上的点构造圆，表示极圈的范围。
    效果：
    上图为南极的极地投影图，拖动点P或者点击运动按钮“动点P”，观察极地投影地图中的昼夜长短变化。
    在图3中，表示冬至日的昼夜情况。南半球昼长夜短，南极圈内为极昼，赤道昼夜平分。

    图3
    在图4中，拖动动点P，对比观察图3，赤道依然昼夜平分，南半球昼长夜短，但是昼长逐渐变短，夜长逐渐变长，特别是极昼的范围已经缩小了。还可以进一步拖动P，继续观察各纬度昼夜长短的变化和极圈内的极昼极夜情况的变化。

    图4
    案例3：正午太阳高度的变化
    分析：正午太阳高度的变化是教学的又一难点。随着直射点的移动，各纬度的正午太阳高度不同，在不同的时间段里，同一纬度的地方正午太阳高度也要发生相应的变化。
    制作：
    第一步，同案例1的第一步到第三步。
    第二步，构造一条纬线MN，过M构造直射光线的平行光线以及以M为垂点垂直于OM的地平面。标记出地平面与太阳光线之间的正午太阳高度角H，并且度量出H的大小。
    效果：
    拖动直射点或者点击按钮“直射点”，观察M所在纬度的正午太阳高度的变化，其具体度量值的大小是H，如图5，由此进一步领会正午太阳高度的变化规律。

    图5
    在图6中，拖动M，使得M的纬度发生变化，观察此过程中M的正午太阳高度的变化。

    图6
    案例4：月相的成因和规律
    分析：月相虽然已不是必修内容，但是相关知识还是能激发同学兴趣的，可组织同学进行观测月相的地理活动等。月相的变化取决于日、地、月三者的位置关系，但是传统教学难以解决月相的动态变化的问题。在月球的绕地轨道上的不同位置，能够所见所得地反映出月相以及在轨道上月相连续变化的过程。
    制作：
    第一步，构造月相模式图，中心为地球，内圆为月球的轨道，外圆相对应地显示月相。
    第二步，在外圆上选取一动点P，以它为圆心构建一个圆用以显示月相。
    第三步，度量日地月三者的角度在圆周中的比例，以此比例构建月相圆的阴影弧（背太阳光的一侧）并进行填充，空白部分表示为地球上的人观察到的月相。
    效果：
    拖动月球位置P或点击按钮“月球位置P”，观察月相的动态变化过程：新月→上弦月→满月→下弦月→新月。
    在某一位置上，如图7，观察日、地、月三者的位置关系。

    图7
    在不同的月相中，依据地球的自转方向观察月相所亮的部位，如图7中的望前凸月为西边亮。
    案例5：2005年江苏高考35题
    北京时间下午3时，一兴趣小组在110°E借助太阳的位置用手表确定正南方向（表面朝上）。下图所示四种方法中正确的是_____（填代号）。

    分析：这是一个利用钟表定向的问题，高考的实际得分率非常低。在地方时为6点时，钟表6点的指针指向太阳，而南方在9点钟方向；在地方时为18点时，钟表18点的指针指向太阳，而南方在3点钟方向。由此推断，利用钟表定向是太阳在表盘上运动360°，而“南方”只运动了180°，所以任一时刻“南方”的方向位于指向太阳的指针与12点之间的角平分线上。
    制作：
    第一步，构建钟表表盘，标注时刻，外圆表示太阳和南方所对应的位置。
    第二步，在外圆上选取一动点，以它为圆心构建一个圆，表示太阳对应的钟表时刻。
    第三步，连接钟表表心和太阳，表示指向太阳的指针。
    第四步，构造指向太阳的指针与12点之间的角平分线箭头，表示指向南方的指针。
    效果：
    拖动太阳，指向太阳的指针发生变化，或点击按钮“太阳”，观察指向南方的指针发生的相应的变化。
    如图8，在北京时间为15点时，110°E地方时为14点，当14（2）点的指针指向太阳时，指向南方的指针在1点钟方向上。

    图8
    如图9，在实际测量时，我们用的手表使用的是北京时间，而北京时间比当地的地方时早一个小时，所以在手表上，应向顺时针方向转30°，即3点的指针指向太阳，而指向南方的指针在2点钟方向上。（所以此题答案选A）新课程“提倡教师自制教具，自己设计教学课件，努力提高教学质量和教学效果。”利用几何画板制作的课件融入了教师对教材的理解、处理以及对教学对象的适应，体现了教师的教学思想、教学方法，所以制作出的课件就很容易适应教学的实际需要。同时，掌握几何画板、在网络教室上课，可以让学生直接参与课堂教学，在操作中学地理是一种新的教学模式，它不再有教师滔滔不绝地讲，代之以学生动手“做地理”。在这种教学模式下，不是先有结论，这里的结论来源于学生的观察归纳，打破了传统的讲、练、记的教学模式，所以会获得很好的教学效果。

图9