高中地理《普通高中地理课程标准(实验)解读》认为，大气的不均匀受热是大气运动的主要原因，大气热力环流则是理解许多大气运动类型的理论基础。小到城市热岛环流，大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。因此，热力环流在大气环境部分有着极其重要的作用。但笔者发现，因认知上的偏差，关于热力环流的内涵、外延，还存在着不少的错误观点及论断，且这种错误观点及论断还能自圆其说，形成悖论。本文通过理论分析、实践探究来剖析并纠正热力环流的内涵及外延在教学中的常见悖论。

一、理论分析把握热力环流内涵

在开展热力环流的教学过程中，教师一般先讲近 地面受热不均，紧跟着描述空气的垂直运动，然后再讲同一水平面上出现气压高低差异，最后是空气的水平运动。然而，空气在做垂直运动的过程中，关于近地面有没有产生气压的变化，莫衷一是。

悖论1：密闭空气柱内的垂直运动不影响气压变化 支撑理由：根据周淑贞关于气压的定义——单位 面积上大气柱的重量。假设一理想密闭的大气柱，既没有空气流入，也没有空气流出，空气只做垂直运动。 在运动过程中，大气柱内部并没有发生质量的改变， 因此，大气柱底部即近地面位置上的气压并没有发生

变化。

剖析：产生这种论断的根本原因在于对气压概念

理解上的偏差。周淑贞对气压定义时有一个重要的条 件，假设大气相对于地面而言处于静止状态，则某点气压值等于该点单位面积上所受铅直气柱的重量。换句话讲，地理学界关于气压的定义只适用于静止的大气。那么，运动中的气压该如何理解呢？高中物理对气压进行了热力学上的定义，认为气压的实质是由于气体分子的热运动，热运动导致气体分子对物体表面撞击而产生了力。重力只是导致气体分子分布在竖直方向上并按指数规律递减，一般认为这是气压产生的外因。空气柱内的上升运动，会使近地面附近的气体分子减少，进而使气体分子撞击近地面附近空气柱表面的概率减少，最终使气压减小。

结论：即使在密闭空气柱内，垂直运动会影响气 压的变化，上升运动会使近地面气压减小，下沉运动会使近地面气压增大。当然，密闭空气柱这样的假设也毫无现实意义，地球的大气是开放的、流动的。 必须承认，热力环流的过程中垂直运动先发生， 而后发生水平运动。但水平运动是否存在高空先、近地面后的顺序，也是众说纷纭。

①

陈 锋

（德清县高级中学, 浙江 湖州 313200）

图解“热力环流”教学中的常见悖论

高中地理2 0 1 4 年 第 1 9 期

②

悖论2：高空的大气水平运动早于近地面的大气水 平运动（如图①、②所示）

支撑理由：①来自人教版及中图版高中地理必修I 中关于“热力环流”过程的描述：空气受热膨胀上升和

冷却下沉，首先引起的是高空的气压出现高低差异，导

致高空的空气由高气压区向低气压区运动；高空的空气

出现水平运动之后，近地面才出现气压的高低差异，近

地面也随之出现水平运动。②来自生活的观察经验。如

烟囱排放烟雾的扩散过程。

剖析：产生这种论断的原因在于对“热力环流”

的形成过程的人为割裂及思维定势。据笔者观察发现， 所有现行的及以前的教材在“热力环流”部分的示意

图

都将中间部分的近地面标识为“热”，因思维习惯的原

因或者表达顺序的需要，在“热力环流”形成过程中率

先阐述热空气部分，且在行文过程中亦是热空气部分文

字占先。这就给人造成了一种错觉，认为“热力环流” 的过程中高空及近地面大气的水平运动存在先后。其 实，这并不是教材的侧重点，只是在表述的时候必须得

有先后的需要而已。的确，在生活中，我们也看到了热

空气上升然后水平方向扩散的过程，如烟囱的烟雾。而

事实上，我们的眼睛欺骗了我们，我们看到的是高空烟

雾的扩散，而没有看到近地面无形的空气的流动！ 近地面的空气毕竟不是密闭的，同一水平面上气 压的变化，势必立即引起空气的水平运动。须知，热力

环流是一整体的、动态的过程。

结论：高空的大气水平运动与近地面的大气水平 运动同时进行，不分先后。高空的大气水平运动与近地

面大气的水平运动的先后顺序不是现行四种版本教材所

要真正表达的，教材真正要传递的是“地面冷热不均→

空气的垂直运动→同一水平面出现气压高低差异→空气

的水平运动”的思维链。

悖论3：热力环流中，温度与气压成正比

支撑理由：物理学中理想气体的状态方程PV/T=k （P为气压，V为体积，T为温度，k为常数）。一般认 为，在大气圈中存在着如下关系（固定的空气颗粒数量

的前提下，体积与密度成反比）。

T：温度P：气压D：密度

当T↑ 则P↑ 则D↓

当T↓ 则P↓ 则D↑

↑：升高↓：下降

一方面，在大气圈中，固定体积内的空气颗粒数 量是一样的，那么，温度和气压成正比。另一方面，

如

果一个气团在保持一定气压的情况下，温度和密度之间

则是反比例关系。

剖析：在大多数的大气交互作用中，密度和气压 是不断变化的，因此，大气中温度、气压和密度之间又

有另一种变化关系。在对流层中，随着高度的增加，温

度和密度都将降低。如果密度随着高度的增加而降低， 并且温度是和密度成反比例变化的，那么温度又怎会随

着高度增加而降低呢？问题就在于温度会随着气压和密

度两者的变化而发生变化。在这种情况下，温度是和气

压与密度的比率成正比，因而随高度增加而降低。 地球大气层密度的变化是由于地球引力的不同，

地球大气层温度的变化是由于大气特殊的受热过程所 致。因此，在垂直方向上，始终遵循气温与气压的正比

关系；在水平方向上，近地面由于空气受热上升，气

压

降低，因此气温与气压成反比；在水平方向上的高空， 气温与气压一致；在水平方向上的非近地面、非高空的

某一位置，气温与气压关系不明。

结论：垂直方向上，温度与气压成正比；水平方

向上，且位于近地面，温度与气压成反比；水平方向 上，且位于高空，温度与气压成正比。当然，在由近地

面向高空的递变过程中，气温与气压关系不明。

二、实践探究明晰热力环流外延

悖论4：热力环流中的所有运动环节都是热力作用 形成的

支撑理由：热力环流由热力作用形成，不存在动 力作用。

剖析：此处以实验来说明。笔者曾做过一个简单 而有趣的实验。在炎热的夏季，除教室前门外，教室的

其他门窗全部关闭，教室内开着空调，整个教室空间内

的气温低于教室外气温。笔者拿着一张餐巾纸，在门 （下转第16 页）

教学研究

16

2 0 1 4 年 第 1 9 期

补。

3.各版本教材案例的选取各有优势，案例的呈现方 式多样。如人教版和中图版在区域的选取上，涉及的范

围广泛，更能训练学生的知识迁移能力。教师在教学 时，可根据实际情况，结合四版本教材的案例进行讲 解。且教学中应灵活应用案例，教师有必要依据教学目

标、教学设计、学生认知水平及教师授课特点等实际情

况，对地理案例进行相应的处理。

4.合理利用案例，强调知识的迁移，而不是教“案 例”。叶圣陶先生说过这样一句话：“教材无非是例 子，通过例子来使学生达到举一反三的本领。”然而， 再典型的实例也很难涵盖研究这类问题的所有内容和方

法。因此，教师要借助教材中精选的示范性材料，不仅

使学生掌握这一个或者一组案例的基本内容，更要让

学

生学会学习、分析相同或相似类型问题的基本方法，体

会学习的过程。教育者需反思对案例教学实质的认识， 要注意研读课标，深入理解教材，避免“教案例”现象

的发生，深化对知识迁移理论的领悟，注意在案例教学

中根据学生的特点因材施教。

5.案例的组织形式也有待于探究。在使用案例时， 要关注地理事物本身的综合性，从而避免仅从形式上 使用案例。有学者提出，能不能选择同一个区域的案 例来进行分析，以对应课标中所提出的几个不同的标 准要求呢？如，课标中有关“区域发展阶段”“产业转

移”“农业”“工业和城市化”等标准要点，就可以在

同一区域案例上建立起这种综合的联系。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准 （实验）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2] 陈澄,樊杰.普通高中地理课程标准（实验）解读

[M].南京:江苏教育出版社,2004.

[ 3 ] 林培英,朱剑刚.试论以案例分析的方法编

写教材——以高中地理教材为例[ J ] .课程.教材. 教 法,2006,26,(6):62-66.

[4] 普通高中课程标准实验教科书●地理3[M].北京: 人民教育出版社,2009.

[5] 王民.普通高中课程标准实验教科书●地理必 修.第三册[M].北京:中国地图出版社,2007.

[6] 普通高中地理课程标准实验教科书●地理Ⅲ.必 修[M].长沙:湖南教育出版社,2012.

[7] 普通高中课程标准实验教科书.必修.地理第三册

[M].济南:山东教育出版社,2009.

[8] 刘彦彦.高中区域地理教科书中案例的设置分 析——以高中《地理》人教版必修3为例[J].中学地理教

学参考,2013,(Z1):62-63.

[9] 杨士军.对高中地理教学中案例选取与应用

的认识——以中图版《高中地理》为例[ J ] .地理教 学,2013,(4):35-38.

[10] 陈倩,李琴.高中地理教学案例设计研究综述[J]. 中学地理教学参考,2013,(9):20-21.

的不同高度位置让学生观察餐巾纸的飘动方向。观察

发

现：在低处，空气往室外流，在高处，空气往室内流。 高一（1）班

餐巾纸往室内飘动

餐巾纸往室外飘动

低处餐巾纸往室外飘动的原因是：因教室内空调

的制冷作用，较冷的空气形成并逐渐沉降于教室地面， 密度较大，气压较高。教室外同一高度的空气则温度较

高，密度较小，气压较低。餐巾纸往室外飘动符合热 力作用的一般规律——同一水平面上，冷空气形成高气

压，并向低气压方向运动。

高处餐巾纸往室内飘动的原因是：因低处空气由 教室内往教室外方向运动，教室内空气渐少，为平衡教

室内外空气，高处空气进入教室内。在高处，教室内气

温也是明显低于教室外，显然，高处空气由室外进入 室内并非热力作用，而是一种空气间的补偿，属动力作

用。

结论：在相对封闭的环境中，热力环流中也存在 着动力作用。

热力环流是大气运动的一种最简单的形式，却有 着极为丰富的内涵、很不简单的外延。 （

__上接第24 页）

第二篇：热力环流教学设计

《热力环流》教学设计

——新课

大同市同煤一中史地组 刘淑美

课题名称 《热力环流》

年级 高一

【教学内容】

本教学设计的内容选自普通高中地理新课标试验教材湘教版必修1的第二章第三节中的《热力环流》。主要介绍热力环流的形成过程及生活中的一些案例。

【学习者分析】 课前学生已有必备的相关知识技能基础，如大气压强与高度的关系；物体的热胀冷缩性质；地表受热不均不均等。但由于高中阶段刚开始学习立体几何，空间概念建立不牢固，不清晰，所以本节课的学习对于学生有一定难度。

【设计思想】

热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动的一种最简单的形式，也是学生理解大气运动这部分内容的最基本、最基础的知识和最佳切入口，对于理解由于热力原因而引起的大气运动、学习大气环流具有很大的帮助作用。因此，学好这部分内容是学好大气运动的基础，为后面学习大气环流（三圈环流、季风环流）打好基础，起到分散降低教学难度、便于学生掌握的作用。

地面冷热不均而引起大气的运动可采用多媒体动态图示法进行教学。

1．按照水平方向上冷热不均—→大气垂直运动（空气受热膨胀上升或空气冷却收缩下沉）—→同一水平面上空气密度分布不均—→水平方向上气压差异—→大气水平运动这一线索，边讲边画热力环流基本模式图。

2．归纳总结热力环流过程中气压分布与气流分布之间的关系。

3．实践探索：通过创设问题情境，学生自主学习、讨论、探究，并因此获得发展。。

在教学过程中，由生活实例提及受热上升受冷下沉的热力作用。并借助于现代化多媒体计算机技术，把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来，便于学生认识发展过程的实现，引导学生积极主动地参与到教学中来，积极主动地获取知识。这样不仅激发学生的学习兴趣，提高学生学习欲望，而且还可以实现培养学生探索知识、发展能力的目标。

【教学目标】

一、情感态度与价值观

通过分析、理解、观察热力环流和局地环流，培养学生探索自然、热爱科学的精神。

二、过程与方法

本课遵循：媒体演示获得感性认识→分析推理运动过程→归纳概括运动规律（理性认识）→应用规律解决实际问题的教学主线，在此过程中进一步培养学生用分析、推理、归纳等方法学习地理知识。

三、知识与技能

①掌握热力环流的定义，熟练阅读热力环流示意图，理解热力环流的形成过程。

②通过绘制热力环流图，培养学生的绘图能力和理解问题的能力。

③能够利用热力环流原理解答生产、生活中的局地环流问题。

【教学重点】：热力环流的形成过程及应用

【落实方法】：自主学习、合作讨论、教师提示。

【教学难点】：热力环流的形成过程

【落实方法】：自主学习、合作讨论、教师提示、板演、学生讲解、学生点评等。

1

【教学资源】 多媒体 教室门外门内空间 学练导案

【教学策略】：组织学生开展诱导式探究性学习：启发学生逆向思维，组织学生进行小组讨论。

【教学活动过程】

旧课复习

新课学习

教学活动〖一〗 创设情景，激发学习热情导入。明白“热力”作用是什么。并为新知识的理解奠定基础。

通过展示“树叶动”等的图片，让学生认识到地面有风存在（大气是在运动的）。接着用生活实例引导学生分析大气如受热会做垂直上升运动，受冷会做垂直下沉运动。为学习“热力环流”形成的原理垫定有力基础。

1.展示“树叶动”的图片

（水平）

2.展示“热水锅烧开水”、“炊烟”图片，空调的冷空气在做什么运动？

得出：垂直方向上的上升运动；

垂直下沉

总结：单有大气的上升运动和下降运动，大气循环不起来，一个区域中只有大气的垂直运动水平运动同时存在，才能形成环流。

板书：标题：热力环流

教学活动〖二〗 分析“热力环流”形成的原理。

提示：打开学练导案-问题导学第一题“完成热力环流图”。

完成热力环流图的参考资源：1.教材P47 -P48，

2

2.多媒体“热力环流形成动态图”

热（冷） 冷（热） 冷（热）

设计目的：直观教学，形成感性认识。通过电脑演示热力环流形成过程，这样学生通过观看、分析、思考、回答，教师的讲解、归纳来使学生获得感性认识。化繁为简，一环扣一环，加深理解。

完成方式：自主学习、合作讨论、教师提示、板演、学生讲解、学生点评等。

（一 ） 自主学习

过程中教师提示三句话：

1. 受热和受冷的地方垂直方向上气流做什么运动？

2. 垂直运动会对地面和高空的气压产生什么样的影响？等压面发生变化了吗？

3. 水平方向的气压差异会使气流怎样运动？

（二） 合作讨论

同桌之间两两一组检查彼此图的完成情况，并用语言完善其形成过程。

（三 ）板演、点评

板演：让一学生在黑板上按照自己的思路画图，

点评：找另一学生指点图中不足和优点。

学生讲解：让学生用自己的语言描述热力环流的形成过程，可以找几位同学参加，知道描述完整。

点评：学生、教师共同参与提示和点评，纠正不足，鼓励优点。

预设学生会问：垂直方向上气压随海拔的增加而降低，为什么受热的垂直方向上地面是低压， 3

高空是高压。

先由学生解答，教师完善：垂直方向上气压随海拔的增加而降低，气压的差异是产生在同一水平面上的。而且一旦水平面上有气压差异，等压面就会发生弯曲，怎么弯曲？

学生观察：“高高低低“。

预设问题：学生疑惑：同一垂线上高空和地面的气压高低的比较。

点拨：气压的高低是在同一水平面上进行比较的。

小结:由于地面冷热不均而形成的空气环流，称之为热力环流。并说明它是大气运动最简单的形式。

教学活动〖三〗习题展示

出示学练导案中习题：3.读图回答：

1000

（1）、比较点A、B、C、D之间的气压大小。 10米 E F

（2）、做出图中的热力环流，说出近地面受热情况。

学生思考，发言，关键处看学生怎么解释“点A、B、C、D之间的气压大小。”

设计目的：明白气压、气温、高度三者之间的关系。

巩固知识并灵活应用，培养逆向思维能力。

（转）“热力环流”在生活中无处不在，我们大家能举例吗？

预设学生：室内外风的存在，城市风，海陆风，山谷风等。

教学活动〖四〗

“热力环流“案例分析

案例一：室内外风的存在（生演）。

案例二：完成学练导案-问题导学的第二题“城郊风”，

2．读教材P48图2-30，回答以下问题。

（1）在图中绘出35.5℃、35.0℃两条等温线。

（2）简述上海地区此时的气温分布规律，并说明原因。

（3）完成城郊环流。

郊区 城区 郊区

这个习题逐步引导（1）（2）（3），（3）学生板演完成。展示正确图的答案，

同时（接）：城郊“热力环流”对城市规划具有很大的指向性。如图中“污染严重的企业和绿化带分别不知在图中的哪个位置？”

4

学生思考分析布局位置及原因。

设计目的：激发兴趣，鼓励参与，培养学生的合作意识和分析解决实际问题（环境保护）的能力，达到学以致用。

案例三、四，由教学活动时间灵活掌握出示与否。

教学活动〖五〗课堂总结：太阳辐射→冷热不均（热力）→垂直运动→水平运动（热力环流）

设计目的：培养归纳能力，深化学生对地理现象发展过程的认识，强化理解。

教学活动〖六〗

布置作业，1.书面作业：完成学练导案的分层导练。

2.非书面作业：讨论山谷风，海陆风的形成。

3.预习：大气的水平运动。

【板书设计】

地区间的冷热不均 空气垂直运动

同一水平面气压差 空气水平运动（风

热 力 环 流

【课后反思】热力环流的形成原理是难理解的一部分知识，学生在等压面的弯曲图中还存在逆向思维的应用不太熟练的现象，下节课有待于用习题的形式再提及。

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