中学地理教学中四维空间的分析能力培养

李安心

(湖北省孝感市文昌中学432000)

1　地理“四维空间”概述

爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提出“四维时空”概念。此理论认为:我们的宇宙是时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间轴是一条虚数值的轴。

根据爱因斯坦相对论的所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓“四维空间”，时间是“四维空间”的要素之一。

地理事物的形成、发展、分布等都是在地理“四维空间”上进行的，具有时空分布的特点。笔者所说的地理“四维空间”，即为纬线方向、经线方向，垂直方向及其三者在时间方向上的发展变化。任何地理事物的分布都有其纬度、经度、高度及其时度分布特征，并且其分布状态是在不断变化的。

“四维空间”模式图

2　地理教学中“四维空间”的分析能力培养

在地理教学中，要注意培养学生“四维空间”分析能力，从“四维空间”的角度分析地理事物的形成、变化、发展规律，既要从空间上分析其分布特点和原因，又要从时间上分析其发展、变化规律和原因，全面、综合系统地掌握知识和分析问题，具备综合分析地理事物的能力，并且做到学以致用，解决地理问题。

2．1　培养学生经向分析地理事物能力

沿经线方向，地理事物的分布随纬度的不同而具有各自的特点，既有递增或递减分布，又有间隔性分布，还有不规则分布。在中学地理教学中，要不断培养学生经向分析地理事物能力。

例1．全球降水带的分布随着纬度的增加具有间隔性递减分布规律。(如图:全球降水带分布图)

全球年降水量自赤道向两极，依次为赤道多雨带(年降水量为2 000～3 000mm)，副热带少雨带(＜500mm)，温带多雨带(500～1 000mm)，极地少雨带(＜300mm)，在总的趋势上是递减的，而温带多雨带的年降水量又比副热带少雨带的要多，所以，又是间隔性的分布。

此分布规律是由于太阳辐射在地球表面分布不均，从而形成大气三圈环流，最终导致全球年降水量的分布呈现上述分布特征。由于地球是一个不透明、不发光的球体，太阳光线又呈直线传播，只能照亮地球的一半，并且自太阳直射点向南、向北递减。由于地球是一个球面，太阳高度角自太阳直射点向南、向北逐渐减小，而在一年之中，又由于地球的公转运动和黄赤交角的存在，太阳直射点在南、北回归线之间来回移动，这样就导致了太阳辐射能在地球表面分布不均和四季更替的规律。由于太阳辐射能在地球表面分布不均导致了大气的上升与下沉运动，使同一水平面上气压分布产生差异，进而形成了大气三圈环流。由于大气的上升与下沉运动，最终使地球表面不同纬度地区的年降水量不同。

例2．全球气温的分布具有移动性递减分布规律，气温随着纬度的增高而逐渐降低，而从同一纬度而言，在1年之中又具有南北移动性特征。以北京、武汉、广州三地的平均气温分布为例，就全年平均气温的分布来说，随纬度的随高而递减，但就1月份、7月份的平均气温分布来说，具有南北移动性的特点。在7月份，北京、武汉、广州三地的气温均高于相对应的1月份的气温，高气温区普遍相北移动，冬季则相反。此分布规律主要是由于上面所阐述的太阳直射点的南北回归移动和太阳辐射的经向分布不均而产生的。

2．2　培养学生纬向分析地理事物的能力 (www.xing528.com)

沿纬线方向，地理事物的分布在一定的范围内随经度的变化而变化。在地理“四维空间”中，要培养学生树立经度空间的概念，逐步培养学生认识和分析此方面的地理事物的能力。

例3．沿北纬40°亚欧大陆自沿海地区向内陆，年降水量逐渐减少(如图:沿北纬40°亚欧大陆年降水量分布图)。

此分布规律是由于大气环流和海陆分布而产生的。同时又受到海拔高度的影响，使其分布又具有复杂性。沿北纬40°亚欧大陆，由于距海洋越远，受海洋的影响越小，大气湿度越低，来自海洋的水气越少，因而其降水量越少。再由于海陆热力性质的差异，在大陆的东岸形成了季风环流，使这一分布规律更加明显。在大陆西岸，由于西风带的影响，使大陆西岸自海洋向内地的降水量也是逐渐减少。

由于沿北纬40°亚欧大陆自沿海地区向内陆，年降水量逐渐减少的分布规律，进而导致了大气湿度、气温的日较差，植被类型、土壤类型、人口分布、农业分布等具有相对应的分布特点。

2．3　培养学生垂向分析地理事物的能力

由于学生户外活动和社会实践范围的局限性，学生对空间的感性认识不足，缺乏立体空间的概念。而地理事物在垂直方向上的分布随着海拔高度的不同而不同。在中学地理教学中，要时刻培养学生树立立体空间的概念，具有延垂直方向分析地理事物的能力。

例4．气温随着海拔高度的增高而逐渐降低，自地面向上，每升高100m气温下降0．6℃。(如气温垂直分布图)

气温垂直分布图

因为大气主要靠吸收地面长波辐射而增温，自地面向上，地面长波辐射逐渐减弱，所以气温随着海拔高度的增高而逐渐降低。

还有植被、动物、气压、含氧量等等地理事物的分布都是随着海拔高度的增高而降低，具有垂直分布规律。在地理教学中，要善于培养学生分析这些地理事物的能力。

2．4　培养学生时度分析地理事物的能力

各地理要素和各种地理事物都是随着时间的推移而发展变化的，其变化的速度和变化的程度是各不相同的。

例5．全球气候变暖，近百年来全球平均气温上升了0．4～0．8℃。气温上升，会使极地地区和高山地区的冰雪融化，引起全球海平面上升，导致沿海低地可能被海水淹没。气候变暖，既有自然原因，也有人为原因。一是由于人类燃烧煤、石油等，大量排放二氧化碳，同时砍伐森林减少了森林对二氧化碳的吸收，结果使得大气中二氧化碳的含量增加，二氧化碳对大气有保温作用，气温也就随着升高。二是由于人类使用冰箱、空调等制冷设备中的氯氟烃破坏了大气中的臭氧层，形成了臭氧空洞或者使臭氧层变薄，使得太阳紫外线到达地面，气温也就随着升高。

学生理解了“四维空间”理论，掌握了地理事物的四维时空分布规律与变化特征，学会了地理“四维空间”分析地理事物的能力，对于学习地理知识和培养综合分析能力具有很重要的指导作用。在中学地理教学中，我们每位教师都要进行这方面的实践与反思。