GoogleEarth在天气与气候和地质地貌教学中的应用

GoogleEarth在天气与气候和地质地貌教学中的应用摘要：GoogleEarth是一款虚拟地球的软件，由于其具有强大的地点搜索功能和地理信息显示功能，本文将该软件应用于天气与气候、地质与地貌的教学中。通过应用，可以多角度、多维度地让学生感知地理知识，从而化解理解上的障碍。关键词：GoogleEarth天气与气候、地质与地貌GoogleEarth由于其具有良好的地理信息显示功能，所以从推出到现在，已经被大量的应用于地理教学中来。当前电脑爱好者及一线地理教师更多的关注GoogleEarth基本功能的介绍方面、GoogelEarth在地理教学案例方面的研究[1-6]。其中，电脑爱好者更加注重对其基本功能方面的研究，在此基础上一线地理教师把GoogleEarth资源应用到地理案例教学中，取得了一定的成效。但是一线教师的相关研究中，缺少对天气与气候以及地质地貌等方面的应用研究，所以本文在已有研究基础上，进一步丰富GoogleEarth在地理教学中的应用案例。一、天气与气候相关案例分析1.天气系统天气系统包括锋面气旋，其中锋面这一知识点的导入可以通过GoogleEarth进行，现以呼伦贝尔地区为例，展示具体操作。首先找到并点击“气象”图层，然后在地址栏中输入“呼伦贝尔”，找到并点击相应地标，呼伦贝尔的天气状况如图1.2所示。从图中可以看出，近几天为雨转多云的过程。针对这一现象，可以提问学生天气变化的原因是什么，从而进入天气系统的学习。在具体讲解过程中，会涉及到锋面的性质以及锋面过境前后的天气状况。让学生据图分析，呼伦贝尔近几天天气变化是由哪种锋面引起的，并说出锋面过境的气压状况。首先，就锋面性质而言，属于冷锋。这可以从天气的变化得出，因为冷锋过境时气温降低，天气为降水天气，而图中所示的信息恰好与之相吻合。即从3.12到3.15（TomorrowNight）总体是不断降低的且为降水天气，相对应的气压总体上是不断降低的。而3.16（Monday）则属于冷锋过境后，因为锋面过境后，天气开始变晴，气温开始回升，相对应此时气压开始变小。图1.1冷锋过境时的天气变化图1.2呼伦贝尔的天气变化2.气温分布特点气温的分布规律从纬度来说是从低纬向高纬逐渐降低。但就同一纬度来说，海洋和陆地气温存在差异，其中，在冬季，陆地气温比海洋要低，夏季时，陆地的气温比海洋的温度要高。传统的讲述方式主要是通过学生的感性认知或者试验的方式来进行，最后结合等温线分布图进行判读。本文将通过数字地球从另外角度来解决这一问题。首先比较冬季的气温分布规律。选中图层中的气象图层，然后选取A、B、C三地进行比较。从纬度分布来看，图中所示地区为北半球。A和C两地的气温分别为4°F和32°F，两地的温差主要是由于纬度所致，充分说明，随着纬度的升高，气温逐渐降低的规律。就A和B而言，两地纬度相近，气温分别为4°F和10°F，造成两地温差的为海陆因素，从而说明，在冬季的时候，海洋的气温相对高一些。图1.3冬季的气温分布规律就夏季的气温分布而言，本文所选案例为A、B两地。从中可以看出，两地的纬度差不多，但是温度上存在差异，其中，A的气温为-3°F，而B地的气温为-26°F。两地的温差主要是由于海陆因素造成的，即在夏季的时候，和陆地相比，海洋的温度更低。图1.4夏季的气温分布规律3.季风区及我国的降水分布规律由于不同区域的降水有所差异，从而导致不同地区的植被茂盛程度不同，如果从高空观察，那么地表的颜色也存在不同。利用这个原理，还原地表颜色，可以看出我国的降水分布规律。还原地表颜色的方式主要是通过点击实现，所得图如下图所示。可以提问卫星图所显示的地表颜色的空间差异是什么，发生变化的原因是什么？通过逐步引导，将学生的思维锁定在降水引起了地表颜色的差异。那么我国的降水量分布特点是什么？从图中可以看出，我国的降水分布规律是从东南沿海向西北内陆逐渐递减。为了印证学生的结论是否正确，可将我国的降水分布图作为贴图贴进数字地球，如图1.5所示。从图中可以印证我国降水量确实是从东南沿海向西北内陆递减。那么，导致我国降水分布呈现这种规律的原因是什么呢？学生可以从图中的颜色判断得出，蓝色部分即海洋，距离我国东部地区较近，所以东南部降水丰富，而海洋距离西部地区较远，西部地区降水少。那么西部地区距离我国有多远，可以利用标尺进行测量，可以在地址栏中输入塔里木盆地，点击标尺工具，测量其到我国东部沿海的距离为3771千米。由于我国降水呈现如此分布，教师在图中将颜色变化的差异较大的区域用线条分开，其方法是单击添加路径工具绘制一条红色曲线，该曲线即是我国季风区与非季风区的界线，从而引入季风区与非季风区的概念。图1.5我国季风区与非季风的分界线图图1.6将我国降水量分布图贴进数字地球4.热带气候类型当前，将Googleearth应用到气候类型教学的案例相对较少，针对这一点，本文以非洲气候类型为例，进一步丰富Googleearth在气候类型讲解中的应用。非洲大陆的热带气候较为典型，从赤道的热带雨林渐渐过渡到热带草原和热带荒漠，实际上降水量也发生了相应的变化。从图1.7可以看出，地表的颜色随着纬度的变化而发生变化。为了进一步了解非洲的气候类型，可以将非洲的气候类型图作为贴图贴进数字地球，让学生进一步观察，印证从而得出正确答案。即非洲的气候类型由赤道地区的热带雨林气候逐渐过渡到热带草原气候，然后是热带沙漠气候。图1.7非洲气候类型图1.8非洲气候类型二、地质地貌相关案例在已有研究中，多提到利用数字地球观察我国的四大高原等地貌，但是对于山脊山谷等地理事物的辨识、海底地貌的认识，以及在具体涉及到等高线的题目中的应用，涉及相对较少。所以本节主要通过Googleearth，针对以上问题进行说明。1.对于大陆、岛屿、半岛、群岛等地理事物的辨识在教学中，教师一般会利用图2.1讲解这部分知识。但要想让学生掌握这些概念，需要进一步丰富学生的空间表象。教师在讲解后，可以利用Googleearth展示多个案例进行说明。如分别选取山东半岛、辽东半岛作为半岛的案例，以台湾岛、海南岛作为岛屿的案例，以南沙群岛作为群岛的案例。通过让学生获得直观的表象，从而形成地理事物的概念。图2.1大陆、半岛、岛屿与海洋图2.2大陆、半岛、岛屿与海洋2.对山脊山谷的判读很多地理事物和现象，例如大尺度的空间过程，空间排列状态，地理景观等，往往很难直接感知，要形成这些地理现象的表象，就要充分利用直观教具，而googleearth能够呈现真实的、模拟的、二维的、三维的画面，从而为地理教学提供极大便利，现以山脊和山谷等知识为例进行说明。首先找到某山区，利用shift配合鼠标的滚轮，选取合适的空间尺度，得到如2.3所示图。从中可以辨识其中的山脊、山谷等地貌。此外，还可以通过旋转，使学生可以从不同的三维视角观察该图。从该图中，学生不但可以清晰的辨识山脊、山谷，还可以判断河流的流向以及地势特征。而对于2010年北京市的文综第一题来说，如图2.4所示，即是让学生辨别山脊、山谷以及鞍部。如果教师能够较好的利用Googleearth，无疑会使学生答题的正确率较高。图2.3Googleearth中的山区地貌图2.42010年北京市文综第一题3.海底地貌的辨识海底地貌主要有大陆架、大陆坡、海底山脉、海沟、海底平原等地貌。这些大尺度的地理事物可以通过Googleearth较好的展现出来，如图2.5所示。图2.5海底地貌4.板块及其影响地球上有大块的陆地，有大面积海洋，此外也有大量的火山、地震等地质活动，这些地质、地理现象的形成原因，其实就写在地球之上。只要你去发现，证据就在眼前。首先就讲解板块方面的知识而言，通常先展现图2.6。图2.6世界板块示意图通过思考以下问题，图中的绿线表示什么意思，地球是不是一个整体？不是的话，分为几块板块？并进一步提问，图中的箭头表示什么意思？从而引出板块之间是运动的。那么板块运动会产生那些现象呢？对于这一点可以通过多种方式来进行，如让学生通过书或者纸或者模型试验等，来让学生感知到板块运动会带来火山、地震等现象。为了进一步证实这一点，从数字地球中让学生观察板块交界处的地质活动情况。通过观察图2.7和图2.8可知，在板块交界处，易发生火山现象。图2.7日本3.11地震观测图2.8东南亚地震观测板块交界处除发生火山、地震等地质构造运动，也形成了很多的地形区。例如太平洋板块与美洲板块所形成的安第斯山，或者亚欧板块与印度洋板块撞击所形成的青藏高原等。从图2.9可以看出，安第斯山处于太平洋板块与美洲板块交界处，即凹凸感较强的地区。从图2.10中可以看出，在googlemaps中更能突出安第斯山山脉。图2.9GoogleEarth下的安第斯山图2.10Googlemaps下的安第斯山5.荒漠化近年来，荒漠化问题逐渐得到人们的重视，其中被誉为地球之肺的热带雨林就是一个很好的例证。现以非洲热带雨林地区的荒漠化为例进行说明。其步骤是通过历史图像拨动时间轴，将时间推移到1935，找到当时非洲地区热带雨林的面积，如图2.11所示，然后，再将时间推移到2011年，如图2.12所示，对比同一区域的热带雨林面积。通过对比，让学生思考──热带雨林的面积发生了什么样的变化？产生这种变化的原因是什么?从而让学生能够更直观的观察其热带雨林面积的变化。图2.111935年的热带雨林图2.122011年的热带雨林由于已有研究将Googleearth的基本功能及在应用中所需注意的问题有过较好的说明，所以本文仅就必要的功能进行了简略的介绍，而将重点放在具体案例分析，望与同行交流。