物理思想對地理學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用

吳 捷

（甘肅省蘭州第一中學(xué)， 甘肅 蘭州 730030）

物理思想對地理學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用

吳 捷

（甘肅省蘭州第一中學(xué)， 甘肅 蘭州 730030）

地理學(xué)的綜合性使其成為一個能夠吸納各學(xué)科思想精華的廣闊天地。將先進(jìn)的物理思想遷移到地理學(xué)習(xí)中，不僅對深入理解地理原理產(chǎn)生促進(jìn)作用，還能實(shí)現(xiàn)地理與物理的相互參證，領(lǐng)悟各學(xué)科思想方法的相通之處與恒久價值，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，從而讓學(xué)生終身受益。

物理思想；地理學(xué)習(xí)；促進(jìn)作用

“地理學(xué)是一門兼有自然科學(xué)性質(zhì)與社會科學(xué)性質(zhì)的綜合性學(xué)科。它的綜合性不僅僅體現(xiàn)于其研究對象是地球表層各種自然現(xiàn)象、人文現(xiàn)象組合而成的復(fù)雜系統(tǒng)，還因?yàn)榈乩韺W(xué)科涵蓋了社會科學(xué)和自然科學(xué)領(lǐng)域，從而體現(xiàn)出的跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的綜合?！保?］地理學(xué)鮮明的綜合性為多學(xué)科相互滲透提供了大好機(jī)遇。中學(xué)地理學(xué)習(xí)應(yīng)該吸收其他學(xué)科的營養(yǎng)，溝通各學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系，滲透相關(guān)的知識、技能、方法和思想，為訓(xùn)練思維的發(fā)散性、靈活性和綜合性提供廣泛的用武之地。這也是地理考綱要求考生“能夠選擇和運(yùn)用中學(xué)其他相關(guān)學(xué)科的基本技能解決地理問題”的原因。

物理學(xué)原理對解釋和分析地理現(xiàn)象有巨大的促進(jìn)作用。很多地理原理，尤其是自然地理學(xué)原理，實(shí)際上就是物理學(xué)原理在地理環(huán)境中的實(shí)用，而許多地理現(xiàn)象也很好地印證了物理學(xué)原理，豐富了它的內(nèi)涵，增強(qiáng)了它的現(xiàn)實(shí)感。對此，中學(xué)師生感受深刻。但是，對于物理學(xué)的很多先進(jìn)的思想方法，中學(xué)地理教學(xué)則涉及甚少。實(shí)際上，物理學(xué)在發(fā)展過程中形成的科學(xué)思想和方法不僅對物理學(xué)研究，而且對整個自然科學(xué)甚至社會科學(xué)的研究都有較大的影響。中學(xué)地理中處處蘊(yùn)藏著物理學(xué)思想的寶藏，值得有心的教師深入挖掘并滲透在地理教學(xué)中，值得學(xué)生用心領(lǐng)悟而達(dá)到地理與物理相互參證、相映成趣的效果。

一、力與運(yùn)動的思想

“力是物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因?！边@是物理學(xué)的基本觀點(diǎn)。力是實(shí)質(zhì)，運(yùn)動狀態(tài)改變是表現(xiàn)。相當(dāng)一部分自然地理現(xiàn)象屬于物理變化，可以用物理學(xué)中力、功、能、慣性的原理加以解釋和深化。例如，大氣環(huán)流與氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、海陸熱力性質(zhì)差異有關(guān)；塑造地表形態(tài)的力量分為內(nèi)力作用和外力作用，內(nèi)力作用的能量來源于地球內(nèi)部放射性元素衰變釋放的熱能，外力作用的能量最終來源于太陽輻射能。許多人文地理現(xiàn)象也可以視為“運(yùn)動狀態(tài)的改變”，背后隱藏著一種力量。人口遷移、老齡化、城市化、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、資源的跨區(qū)域調(diào)配，都可以用相應(yīng)的動力機(jī)制解釋。例如，城市化的動力機(jī)制可以用圖1表示。

圖1 城市化的動力機(jī)制

城市的非農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展越快，提供的就業(yè)機(jī)會越多，城市的拉力就越大；農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展越落后，城鄉(xiāng)差距越大，農(nóng)村的推力就越大。推拉力越大，城市化就越迅猛。但是，城市的拉力和農(nóng)村的推力必須匹配。如果拉力小而推力大，大量農(nóng)村人口涌入城市，導(dǎo)致城市人口劇增、就業(yè)困難、住房緊張、“城市病”嚴(yán)重，這就是在拉美地區(qū)表現(xiàn)尤為典型的“過度城市化”，或者叫“超前城市化”。反之，如果拉力大而推力小，城市化落后于工業(yè)化與第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，城市的集聚效益和規(guī)模效應(yīng)就得不到很好的發(fā)揮，并造成農(nóng)村勞動力過剩，這就是“滯后城市化”，改革開放前的中國城市化就是突出的代表。可見，用力的角度分析地理現(xiàn)象的成因和演進(jìn)過程，有助于加深理解，闡明地理問題內(nèi)在的邏輯，認(rèn)清現(xiàn)象和本質(zhì)的辯證關(guān)系。

二、守恒思想

守恒思想就是要在變化中尋求不變，把握“變”與“恒”的對立統(tǒng)一。物理學(xué)中有著名的物質(zhì)不滅定律、能量守恒定律、動量守恒定律、電荷守恒定律。其中，能量守恒定律是這樣描述的：“能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變?！?/p>

地理環(huán)境中的輻射平衡、水量平衡、熱量平衡，就是守恒原理在地理現(xiàn)象中的表現(xiàn)。參照能量守恒定律，我們也可以“炮制”出一條水量守恒定律：水分既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種狀態(tài)，或者從一個區(qū)域遷移到其他區(qū)域，在轉(zhuǎn)化和遷移的過程中，水分的總量保持不變。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)水循環(huán)的五個環(huán)節(jié)，我們可以進(jìn)一步導(dǎo)出陸地水量平衡方程：

降水量=蒸發(fā)量+徑流量

這正是人教版高中地理必修1“水資源的合理利用”一節(jié)中圖片“世界各大洲的水資源”所揭示的規(guī)律。世界是豐富多彩、千變?nèi)f化的，但萬變不離其宗。

三、等價轉(zhuǎn)化法

等價轉(zhuǎn)化就是將一事物轉(zhuǎn)化為對等的另一事物，或者換種方式和角度認(rèn)識同一事物。我們有時需要研究無法直接感知和測量的事物和現(xiàn)象，這時就必須將研究的方向轉(zhuǎn)化為它們產(chǎn)生的某些顯而易見的效應(yīng)和效果上，由此間接地研究它們。電場是看不見、摸不著的，不好直接研究，但我們可以在電場中放置一個電荷，通過它的受力情況研究電場的性質(zhì)；愛因斯坦就是把以一定加速度運(yùn)動的參考系等效為重力場，提出廣義相對論的；初中生在學(xué)習(xí)電學(xué)時，也常常要畫出復(fù)雜電路圖的等效電路圖。

明白了物理學(xué)中等價轉(zhuǎn)化法的特點(diǎn)和優(yōu)勢后，我們同樣可以在地理學(xué)習(xí)中融會貫通，化用這種方法。例如，地球自轉(zhuǎn)的方向，我們不能直接感受到，但可以轉(zhuǎn)化為太陽東升西落這一司空見慣的現(xiàn)象間接地認(rèn)知。兩者是等價的，即：太陽東升西落地球自西向東自轉(zhuǎn)。用數(shù)學(xué)上的話來說，兩者互為充分必要條件。再如，低壓和氣旋，分別是從氣壓分布狀況和氣流運(yùn)動方向描述同一個天氣系統(tǒng)的，兩者能互相推出，即：低壓氣旋。又如，地球運(yùn)動中太陽直射點(diǎn)位置、晝夜長短的變化等知識的內(nèi)在聯(lián)系，有這樣的等價關(guān)系：北半球的夏半年太陽直射點(diǎn)在北半球從春分到秋分北半球晝長夜短北極附近出現(xiàn)極晝南極附近出現(xiàn)極夜。

等價轉(zhuǎn)化法可以化少為多，從不同角度、不同層面認(rèn)識同一地理現(xiàn)象，感受其豐富的表現(xiàn)形式，體會“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”的精彩，讓我們更加清晰、具體和全面地認(rèn)知地理現(xiàn)象。更重要的是，它能夠在保證效果相同和問題等價的前提下，把陌生轉(zhuǎn)化為熟悉，把抽象轉(zhuǎn)化為形象，把隱性轉(zhuǎn)化為顯性，或者把此角度轉(zhuǎn)化為彼角度?！坝煤唵蔚乃季S化解復(fù)雜的關(guān)系，以使問題得到簡化而便于求解”［2］，從而達(dá)到化繁為簡、化腐朽為神奇的效果。

例如，全球變暖對中國西北地區(qū)山脈雪線高低的影響，不好直接判斷，但是，如果我們抓住“雪線升高，說明雪變少”這一實(shí)質(zhì)，思路一下子就豁然開朗了：全球變暖蒸發(fā)加劇山頂積雪減少雪線升高。這正是等價轉(zhuǎn)化法的優(yōu)勢。而地理學(xué)習(xí)中的區(qū)域比較法，更是地理學(xué)中使用最為廣泛的等價轉(zhuǎn)化法。當(dāng)我們研究一個陌生的區(qū)域及其地理事物和現(xiàn)象時，第一反應(yīng)是移花接木，將其轉(zhuǎn)化為熟悉的區(qū)域、直觀的體驗(yàn)、顯性的事物、易懂的角度。例如，如果要研究德國的人口問題，可以與日本作比較，因?yàn)閮烧咄瑢儆谌丝诒姸?、老齡化嚴(yán)重的發(fā)達(dá)國家；要評價中亞發(fā)展農(nóng)業(yè)的區(qū)位條件，就可以轉(zhuǎn)化為地理?xiàng)l件類似的新疆。這樣的思想方法，讓我們求大同而存小異，通過等價的轉(zhuǎn)化和等效的替代，達(dá)到由近及遠(yuǎn)、推此及彼的目的。

四、理想化模型

物理學(xué)中的理想化模型是為了簡化問題、突出本質(zhì)而引入的用來代替復(fù)雜的實(shí)際研究對象的模型。質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)磁場，都是中學(xué)生耳熟能詳?shù)睦硐牖锢砟Ｐ?。它給我們的啟發(fā)是，研究一個復(fù)雜的問題，應(yīng)該突出重點(diǎn)、擊中要害，抓住事物在所討論問題中起主要作用的本質(zhì)因素，舍棄次要的非本質(zhì)因素［3］。

理想化模型在地理學(xué)習(xí)和研究中同樣大有用武之地。比如，“中心地理論”中關(guān)于城市六邊形服務(wù)范圍形成過程的闡釋，就抓住了“居民在選擇同一等級的城市來尋求服務(wù)時，會選擇距離最近的城市”這一關(guān)鍵，而忽略了地形、河流、交通線路、人口分布的影響。再如，城市地域結(jié)構(gòu)中的“同心圓模式”，抓住了“不同土地利用方式的付租能力都隨著它們與市中心距離的變化而遞減，但遞減的幅度不同”這一關(guān)鍵因素，從而廓清了城市地域結(jié)構(gòu)的基本格局。又如，世界表層洋流的分布，北半球呈“8”字型，就抓住了影響世界洋流分布的主要因素——盛行風(fēng)，不但舍棄了次要因素，還降低了問題的難度，非常容易理解和記憶，讓紛繁復(fù)雜、千變?nèi)f化的洋流一下子有了規(guī)律可循，充分體現(xiàn)了理想化模型刪繁就簡、去粗取精的優(yōu)勢和特色。

五、數(shù)形結(jié)合思想

數(shù)形結(jié)合思想，也就是圖像法，是利用圖像本身的數(shù)學(xué)特征解決實(shí)際問題。物理學(xué)中經(jīng)常需要挖掘圖像隱含的信息，根據(jù)圖像判斷物理過程、狀態(tài)和物理量之間的函數(shù)關(guān)系，求解某些物理量，或者根據(jù)文字材料畫出圖像，進(jìn)而以此為工具，降低抽象性，增強(qiáng)直觀感覺，解決復(fù)雜問題。

數(shù)形結(jié)合法是各學(xué)科廣泛使用的思想方法。我們可以仿照它在物理學(xué)中的使用方法，在地理學(xué)中展示和演繹它的使用價值，幫助我們理解原理、訓(xùn)練思維。例如，教材在分析城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)時，充分挖掘了“各類土地利用付租能力隨距離遞減示意圖”（圖2）中的信息。首先，三個圖像都是減函數(shù)，圖像是下降的，說明各類土地利用方式的付租能力都是在市中心最高，離市中心越遠(yuǎn)，付租能力越低。其次，三個圖像的斜率是不同的，說明遞減的速度不一樣，隨著與市中心距離的增加，商業(yè)的付租能力急劇遞減，住宅次之，工業(yè)最慢。第三，隨著與市中心距離的變化，三個圖像中位于最上方的一個也在變化，意味著如果由付租能力決定土地用途的話，OA段會成為商業(yè)區(qū)，AB段為住宅區(qū)，BC段為工業(yè)區(qū)。至此，城市地域結(jié)構(gòu)中的“同心圓模式”呼之欲出。

圖2 各類土地利用付租能力隨距離遞減示意圖

可以看出，數(shù)形結(jié)合最大的好處，是把抽象的事物形象化，通過研究圖像的性質(zhì)，揭示抽象的規(guī)律。小小圖像，看起來簡約無華，但蘊(yùn)含的信息是十分豐富的。這正是地理學(xué)的一大特色，用圖表和圖像承載信息、表現(xiàn)原理。因此，讀圖和繪圖，自然而然就成了地理學(xué)的核心素養(yǎng)之一。

六、分類討論法

每一個原理都有其成立的條件，每一種方法都有其適用的范圍。在我們遇到的實(shí)際問題中，答案往往不是唯一的，或者不能以統(tǒng)一的形式和方法進(jìn)行研究。這時就需要化整為零，把一個大問題分解為若干個小問題，各個擊破。物理學(xué)中經(jīng)常需要將事物和現(xiàn)象加以分類，比如把直線運(yùn)動分為勻速直線運(yùn)動和變速直線運(yùn)動，把曲線運(yùn)動分為平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動等。

物理學(xué)如此，地理學(xué)亦然。例如，根據(jù)降水的成因，可以把降水分為對流雨、地形雨、鋒面雨、臺風(fēng)雨四種類型。四種降水有共性，都是暖濕氣流經(jīng)由上升運(yùn)動產(chǎn)生的，但是也有個性，即造成氣流上升的條件各不相同。再如，農(nóng)業(yè)地域類型可以分為混合農(nóng)業(yè)、季風(fēng)水田農(nóng)業(yè)、商品谷物農(nóng)業(yè)、大牧場放牧業(yè)、乳畜業(yè)、原始遷移農(nóng)業(yè)、市場園藝業(yè)、熱帶種植園農(nóng)業(yè)、游牧業(yè)等多種類型。不同的類型具有不同的區(qū)位條件，優(yōu)勢和缺點(diǎn)大相徑庭，未來的發(fā)展思路也各有千秋。又如，根據(jù)出生率、死亡率、自然增長率的變化情況，可以把人口增長模式劃分為原始型、傳統(tǒng)型、現(xiàn)代型。傳統(tǒng)型主要出現(xiàn)于發(fā)展中國家，由于人口增長較快，資源與環(huán)境面臨的壓力大，勞動力剩余，容易導(dǎo)致貧困，應(yīng)該鼓勵節(jié)育，實(shí)行計(jì)劃生育政策；現(xiàn)代型主要出現(xiàn)于發(fā)達(dá)國家，由于人口自然增長率低，老齡化嚴(yán)重，勞動力不足，養(yǎng)老負(fù)擔(dān)嚴(yán)重，應(yīng)該鼓勵生育、吸納移民、延遲退休。不同的人口增長模式面臨的人口問題不一致，采取的對策也有明顯差異。

通過這些例子，我們可以充分感受到分類討論法的好處。它把一個大的事物分門別類，然后逐一考察，具體情況具體分析，從而加強(qiáng)了研究的針對性，也讓我們更好地認(rèn)清事物之間的聯(lián)系和區(qū)別、共性和個性。同時，按照某個標(biāo)準(zhǔn)對某個大的事物進(jìn)行分類，就在無形中增加了已知條件，從而降低了難度，體現(xiàn)了化整為零、集零為整的思想與歸類整理、對癥下藥的方法。這種思想方法對訓(xùn)練思維的嚴(yán)密性和條理性是大有幫助的。

七、控制變量法

控制變量法就是把多因素的問題變成多個單因素的問題，每次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，最后再綜合解決。物理學(xué)中運(yùn)用控制變量法最典型的例子就是歐姆定律。導(dǎo)體中的電流，既隨電壓變化，又隨電阻變化。為了研究電流與它們的關(guān)系，先保持電阻不變，得出電流與電壓成正比，再保持電壓不變，得出電流與電阻成反比。把兩條結(jié)論整合起來，就得到歐姆定律：導(dǎo)體中的電流，與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。

受此啟發(fā)，我們在理解地理學(xué)原理時，也可以巧用“控制變量法”。例如，正午太陽高度既隨時間變化，又隨空間變化。為了得出清晰的、互不干擾的結(jié)論，我們可以控制變量，分兩步走。①先保持日期不變，得出某時刻正午太陽高度的空間變化規(guī)律：同一時刻，正午太陽高度由直射點(diǎn)向南北兩側(cè)遞減。隨后再分夏至、冬至、春秋分三種情況討論。②保持地點(diǎn)不變，得出某地正午太陽高度在一年內(nèi)隨日期變化的規(guī)律：當(dāng)?shù)鼐暥扰c太陽直射點(diǎn)緯度的差距越小，正午太陽高度越大。隨后可細(xì)分為北回歸線及其以北、南回歸線及其以南、回歸線之間的區(qū)域三種情況討論。

學(xué)生在初中學(xué)習(xí)歐姆定律時，已經(jīng)對控制變量法心領(lǐng)神會，當(dāng)他們在高中學(xué)習(xí)正午太陽高度的變化時，如果教師能借鑒這一方法總結(jié)出上述兩條規(guī)律，并向?qū)W生點(diǎn)明這就是地理學(xué)中的控制變量法時，學(xué)生就會產(chǎn)生似曾相識的感覺，引發(fā)強(qiáng)烈共鳴，發(fā)現(xiàn)物理的“他山之石”竟然可以“攻地理之玉”，原來科學(xué)是融會貫通的，可以舉一反三。不經(jīng)意間，學(xué)生就接受了一次科學(xué)思想方法的教育。這不但有益于學(xué)習(xí)地理，對學(xué)習(xí)其他學(xué)科也有裨益［4］。

八、極限法

極限法揭示了變量與常量、無限與有限的對立統(tǒng)一關(guān)系。借助極限法，我們可以用有限認(rèn)識無限，用不變認(rèn)識變化，用近似認(rèn)識準(zhǔn)確［5］。例如，在物理學(xué)中，當(dāng)我們求兩個力的合力時，發(fā)現(xiàn)兩個力方向相同（夾角為0°）時，合力最大；方向相反（夾角為180°）時，合力最小。據(jù)此可以猜想：合力的大小與分力的夾角呈負(fù)相關(guān)。事實(shí)上就是這樣的。通過兩個極限值的比較，推測出了一個一般性的結(jié)論，可謂四兩拔千斤。

極限法在地理學(xué)中同樣大行其道。例如，當(dāng)我們探究地球自轉(zhuǎn)的線速度時，可以先關(guān)注赤道，發(fā)現(xiàn)它的線速度最大，坐地日行八萬里；然后關(guān)注兩極，發(fā)現(xiàn)它的線速度為零。腦海里有了這兩個特殊點(diǎn)，記憶“地球自轉(zhuǎn)線速度隨緯度升高而遞減”就輕而易舉了。無獨(dú)有偶，地球公轉(zhuǎn)速度也有兩個極限值，近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)。如果知道了地球在1月初經(jīng)過近日點(diǎn)，此時公轉(zhuǎn)速度最快以及在7月初經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)，此時公轉(zhuǎn)速度最慢，判斷任意時刻地球公轉(zhuǎn)速度的變化趨勢就易如反掌了。同樣的道理，抓住了二分二至日的特點(diǎn)，任意日期晝夜長短和正午太陽高度的變化規(guī)律就迎刃而解了。這正是極限法的好處，牽牛要牽牛鼻子，牽到了牛鼻子，就可以以一當(dāng)十了。

九、類比法

類比法是指由一類事物所具有的某種屬性，進(jìn)而推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。物理教學(xué)中，很多教師為了讓學(xué)生更容易理解抽象的事物，經(jīng)常運(yùn)用類比法，比如將電壓類比于水壓、電流類比于水流。

類比法的好處在地理教學(xué)中也是顯而易見的。例如，為了讓學(xué)生更好地理解區(qū)域城鎮(zhèn)體系中不同等級城市的服務(wù)范圍，可以先看看生態(tài)系統(tǒng)中不同等級動物的勢力范圍。老虎在食物鏈中的營養(yǎng)級別最高，所以數(shù)目少，勢力范圍大，相互距離遠(yuǎn)，所謂一山不能容二虎。反之，兔子在食物鏈中的營養(yǎng)級別較低，所以數(shù)目多，勢力范圍小，相互距離近。同理，城市的等級越高，提供的商品與服務(wù)的種類與數(shù)量就越多，服務(wù)范圍就越廣，相互距離就越遠(yuǎn)，數(shù)目就越少。再如，地理環(huán)境的整體性與足球隊(duì)所有隊(duì)員組成的“命運(yùn)共同體”是類似的，都具有“牽一發(fā)而動全身”“一榮俱榮一損俱損”的特點(diǎn)。足球隊(duì)中，一個隊(duì)員的言行會影響球隊(duì)整體的實(shí)力和形象；地理環(huán)境中，一個要素的變化會使整個地理環(huán)境發(fā)生統(tǒng)一的演化。又如，在分析影響人口遷移的因素時，常常將“人往高處走”與“水往低處流”相提并論，旨在說明，為了追求更高收入、更好生活條件的人口遷移，跟大自然的水往低處流是一樣的，自然而然，天經(jīng)地義，是不可遏止的自發(fā)力量。

曾有人問愛因斯坦相對論到底是什么，他回答：“你坐在美女身邊一小時，感覺就像一分鐘；而夏天你在火爐旁坐一分鐘，感覺就像一小時。這就是相對論！”地理學(xué)中應(yīng)用類比法的感覺又何嘗不是如此呢？它不僅是一種科學(xué)的思想方法，能夠?qū)⒊橄蟮氖挛镄蜗蠡?，陌生的現(xiàn)象熟悉化，深奧的道理淺顯化，而且讓一些板著臉孔的高深原理變得有血有肉、有滋有味起來。

十、歸納法與演繹法

歸納法就是對眾多的事例進(jìn)行綜合分析，找出它們的內(nèi)在聯(lián)系，并給出合理的解釋，然后進(jìn)行概括，得出一般性的結(jié)論的方法［6］。簡言之，歸納法是從特殊到一般。演繹法則恰恰與之相反，是從一般到特殊的“三段論”，即從一般性的規(guī)律出發(fā)，通過嚴(yán)密的推理得到一些特定的結(jié)論。物理學(xué)中的無數(shù)定律、定理的產(chǎn)生和應(yīng)用，都經(jīng)歷了歸納與演繹相互促進(jìn)、相互印證的過程。

學(xué)習(xí)地理原理，同樣離不開歸納與演繹的相輔相成。例如，對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)位選擇的研究，可以先感受一下美國“硅谷”微電子工業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢：背靠山脈，面臨海灣，公園式的工業(yè)區(qū)充滿了田園詩般的恬靜氛圍；地中海氣候溫暖濕潤適宜居??；臨近高速公路和舊金山國際機(jī)場；集聚了斯坦福大學(xué)等科研院所和蘋果、惠普、英特爾等知名企業(yè)；坐擁美國國防部的穩(wěn)定貨單；具有良好的創(chuàng)新文化和創(chuàng)業(yè)氛圍。在此基礎(chǔ)上，歸納出高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)位選擇的一般性規(guī)律：①以科研機(jī)構(gòu)和高科技人才為強(qiáng)有力的智力支撐；②以大型機(jī)場和高速公路網(wǎng)絡(luò)為依托的便利運(yùn)輸條件；③靈敏的通信網(wǎng)絡(luò)和完善的基礎(chǔ)設(shè)施；④潔凈優(yōu)美的自然環(huán)境和舒適宜人的生活環(huán)境。隨后，再將該規(guī)律在北京中關(guān)村科技園區(qū)這個新的特例上加以演繹：這里有清華、北大等著名高校和聯(lián)想、方正等高新技術(shù)企業(yè)集聚；臨近高速公路和首都國際機(jī)場，擁有快速便捷的交通條件；地處祖國首都，信息暢通，學(xué)術(shù)交流頻繁，基礎(chǔ)設(shè)施健全，國家大力支持；位于海淀區(qū)，是北京的上風(fēng)上水地帶，自然風(fēng)光秀麗，生態(tài)環(huán)境宜人。

在科學(xué)的發(fā)展歷程中，歸納法與演繹法始終扮演著舉足輕重的角色。中學(xué)地理學(xué)習(xí)中，我們不妨有意識地把這兩者配合起來使用，既有助于掌握地理知識與原理，又是對科學(xué)思想和方法的有效訓(xùn)練。

十一、歸謬法與反證法

歸謬法與反證法都屬于間接論證。前者是在假設(shè)對方論點(diǎn)正確的基礎(chǔ)上，對該論點(diǎn)加以引申、推論，得出荒謬的結(jié)論，從而駁倒對方論點(diǎn)的方法，即以子之矛攻子之盾。反證法則是通過證明與原命題相矛盾的命題的虛假性，來確定原命題真實(shí)性的論證方法。

物理學(xué)上利用這兩個間接論證方法最著名的例子，就是伽利略對“重物比輕物下落得快”的反駁：假設(shè)大石頭的下落速度比小石頭快，當(dāng)我們把這兩塊石頭捆綁在一起，大石頭會被小石頭拖累而減慢，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該比大石頭單獨(dú)下落的速度慢；但是另一方面，兩塊石頭捆綁在一起，總的重量比大石頭還要重，速度應(yīng)該比大石頭單獨(dú)下落時快。這樣就推出了自相矛盾的結(jié)論，說明原命題是錯誤的。

歸謬法與反證法在地理學(xué)習(xí)中也有一席之地。在學(xué)習(xí)地球的運(yùn)動時，有些同學(xué)會認(rèn)為夏天熱，是因?yàn)榈厍螂x太陽近，冬天冷，是因?yàn)殡x太陽遠(yuǎn)。這個錯誤命題可以用歸謬法加以反駁。假設(shè)日地距離導(dǎo)致了四季更替，則會得出如下結(jié)論：其一，由于地球半徑遠(yuǎn)小于日地距離，北半球離太陽近的時候，南半球離太陽也近，南北半球的季節(jié)應(yīng)該一致；其二，7月初，地球運(yùn)動至遠(yuǎn)日點(diǎn)附近，此時應(yīng)為冬季，但實(shí)際上7月恰恰是北半球最熱的月份；其三，地球公轉(zhuǎn)軌道是近似于正圓的橢圓，近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)的日地距離相差不大，冬夏溫差應(yīng)該比較小。這三個結(jié)論都是荒謬的，所以原命題錯誤。再舉一個反證法的例子。工業(yè)區(qū)位選擇中，啤酒等飲料的生產(chǎn)屬于典型的市場導(dǎo)向型。假設(shè)它布局在離市場很遠(yuǎn)的地方，比如，可口可樂的總部在美國，假設(shè)中國人喝的可口可樂也在美國生產(chǎn)，那么它漂洋過海運(yùn)輸過來，運(yùn)輸成本就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生產(chǎn)成本了，鼻子大過臉了，售價肯定比當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的可口可樂或其他同類飲料高出很多，于是在市場競爭中就被淘汰了。離市場遠(yuǎn)的飲料廠存在不下去，說明飲料廠必須離市場近。

歸謬法和反證法的說服力很強(qiáng)，讓我們充分感受到了邏輯的力量、思維的力量、智慧的力量。地理學(xué)習(xí)需要這種力量。

十二、對稱性思想

對稱性就是事物在變化時存在的某種不變性。自然界和自然科學(xué)中，普遍存在著優(yōu)美和諧的對稱現(xiàn)象［7］。力學(xué)中的作用力與反作用力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，具有很好的對稱性。熱學(xué)中的熔解與凝固、汽化與液化、升華與凝華，充滿了對稱美。

地理學(xué)中的對稱也是屢見不鮮的。非洲大陸的氣候與自然帶，大致關(guān)于赤道南北對稱。同一日期，北半球某緯度的夜長，正好等于南半球同緯度的晝長。高壓中心盛行下沉氣流，多晴朗天氣；低壓中心盛行上升氣流，多陰雨天氣。運(yùn)用對稱的觀點(diǎn)欣賞這些地理事物，不僅能產(chǎn)生美感，更是一種科學(xué)的思想方法，引導(dǎo)我們在對比、對應(yīng)的過程中提煉地理規(guī)律。

十三、主導(dǎo)性思想

不管是自然界，還是人類社會，許多現(xiàn)象看似簡單，實(shí)則紛繁復(fù)雜、千變?nèi)f化，原因也是多種多樣、五花八門，要給出合理的解釋和預(yù)測實(shí)屬不易。為了研究和解決問題，必須抓住主要矛盾，淡化細(xì)枝末節(jié)。譬如，物理學(xué)里解決動力學(xué)問題，關(guān)鍵是用好“加速度”這個連接力與運(yùn)動的橋梁；分析天體的運(yùn)動，核心是掌握“萬有引力提供向心力”這個線索。

地理學(xué)更是如此。在綜合分析的基礎(chǔ)上抓住主導(dǎo)因素，是地理學(xué)的特色。例如，影響人口增長模式轉(zhuǎn)變的因素很多，有生產(chǎn)力水平、自然地理環(huán)境、社會福利、文化觀念、國家政策、宗教信仰等，但是，綜觀全球人類發(fā)展史，生產(chǎn)力水平無疑是最重要的因素。正是因?yàn)樯a(chǎn)力的發(fā)展，人類對資源環(huán)境利用的范圍和強(qiáng)度增大，生活質(zhì)量提高，醫(yī)療條件改善，使得死亡率下降，人口增長模式才由原始型轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)型。也正是因?yàn)樯a(chǎn)力的繼續(xù)發(fā)展，人們的受教育年限延長導(dǎo)致婚育年齡推遲，子女撫養(yǎng)成本上升，生育觀念發(fā)生變化，社會福利穩(wěn)步提高，使得出生率下降，人口增長模式才由傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代型。

分析地理問題，既要統(tǒng)籌兼顧、綜合分析，又要突出重點(diǎn)、抓住主導(dǎo)性因素，以免亂花漸欲迷人眼、眉毛胡子一把抓。這樣才能在著眼全局、注重整體的基礎(chǔ)上，把握系統(tǒng)和過程的主要矛盾及總體走向。

十四、表征思想

表征，通俗地說，就是選擇合理的方式和工具，表述事物的特征。物理學(xué)引入不計(jì)其數(shù)的物理量，就是為了表征各種物理現(xiàn)象。例如，物理學(xué)對勻速圓周運(yùn)動，是用角速度、線速度、周期、頻率、向心力、向心加速度來描述的。不同的物理量具有不同的意義和價值。

地理學(xué)同樣需要用特定的指標(biāo)、從某些角度表征地理事物。例如，區(qū)域城市化水平的高低，可以用城市人口比重來刻畫；區(qū)域水資源的多少，通常用多年平均徑流總量來衡量；一個地方的氣溫特征，可以從氣溫日較差、氣溫年較差、年平均氣溫、最冷月氣溫、最熱月氣溫等角度來思考；河流的水文特征，可以從徑流量及其季節(jié)變化、水位、流速、含沙量、結(jié)冰期等方面來描述。

面對多姿多彩的地理事物和現(xiàn)象，我們需要一些特定的指標(biāo)和術(shù)語，特別是一些量化的指標(biāo)和術(shù)語，從不同角度入手，全面、細(xì)致、深入、透徹地表述它們的特征，認(rèn)識它們的本質(zhì)，繼而進(jìn)行比較和剖析，為解決相應(yīng)的地理問題奠定基礎(chǔ)。

十五、簡潔性思想

科學(xué)不應(yīng)裝腔作勢、故弄玄虛，應(yīng)該力求簡潔美、樸素美。物理學(xué)中的許多規(guī)律，以極其簡約的形式，表達(dá)了精深的道理，給人以大音希聲、大象無形的感覺。例如，牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma，深刻地揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系，為研究大千世界的運(yùn)動現(xiàn)象指明了方向；愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，既是多么簡單，又是多么神奇地指出了質(zhì)量虧損所蘊(yùn)含的巨大能量。

地理學(xué)習(xí)，同樣應(yīng)該追求“大道至簡”的境界。內(nèi)在的思路要樸素得如粗布麻衣，自然得如行云流水；外在的表達(dá)要簡潔明快，返璞歸真，用明白曉暢的文字和圖表，闡釋精深的原理。例如，學(xué)習(xí)“區(qū)時的計(jì)算”時，可引入數(shù)學(xué)中的“數(shù)軸”，把原點(diǎn)記為中時區(qū)，把-5記為西五區(qū)，把+8記為東八區(qū)，按照數(shù)軸“東加西減”的原理，就能方便地進(jìn)行區(qū)時的換算［8］。再如，對西西伯利亞平原沼澤廣布原因的分析，說白了就是分析為什么“那么多水留在地面，把土壤泡得那么濕”。根據(jù)水循環(huán)的五大環(huán)節(jié)，我們可以從以下角度思考：①水大量補(bǔ)充進(jìn)來；②水蒸發(fā)不掉；③水淌不掉；④水滲不掉。既然如此，水就只能留在地面了。這樣的思維方式，既全面深刻，又樸素穩(wěn)健，不失大師風(fēng)范。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐乩硖卣?，用術(shù)語“裝點(diǎn)”一下，增加一些“學(xué)術(shù)氣”，就得到了正確答案：①凌汛等導(dǎo)致河流泛濫，為沼澤補(bǔ)給水源；②氣溫較低，蒸發(fā)微弱；③地勢低平，排水不暢；④下部土層凍結(jié)，阻礙水分下滲。

地理學(xué)的綜合性和交叉性，決定了地理學(xué)是一個廣闊的天地，在地理學(xué)習(xí)中吸收其他學(xué)科的思想精華是大有可為的。先進(jìn)思想如同沖破黑暗之光，把物理學(xué)的先進(jìn)思想套用到地理中，不僅對理解地理原理很有促進(jìn)作用，也讓我們認(rèn)識到，各學(xué)科的精神是相通的，先進(jìn)的思想是普適的，科學(xué)的方法是永恒的。這樣才叫把知識學(xué)活了、學(xué)通了。多年以后，當(dāng)學(xué)生步入社會，即使他們已經(jīng)忘記了具體的知識和理論，但科學(xué)的思想仍然能指導(dǎo)他們在工作和生活中善于抓住主導(dǎo)、相互比較、分類討論、歸納演繹、批判辯駁、概括判斷，自覺運(yùn)用內(nèi)化于心的科學(xué)思想研究和解決問題，并不斷得到升華［9］?？茖W(xué)的思想比具體的知識更有長遠(yuǎn)意義，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)可以使學(xué)生終身受益，這正契合了新課標(biāo)“學(xué)習(xí)對學(xué)生終身有用的地理”的理念。

［1］ 李琪.在中學(xué)地理教育中加強(qiáng)學(xué)科滲透的研究與實(shí)踐［J］.福建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（12）：35-37.

［2］ 曹義才.高考物理復(fù)習(xí)中重視科學(xué)思想方法教育［J］.物理教師，2015（12）：76-79.

［3］ 匡擁軍.物理教學(xué)的“魂”——物理思想［J］.中學(xué)物理，2013（02）：70-71.

［4］ 吳捷.例談地理教學(xué)情感態(tài)度價值觀目標(biāo)的確立和實(shí)現(xiàn)［J］.地理教學(xué)，2015（09）：36-39.

［5］ 陳林橋，吉文忠.淺談高中物理教材中的物理思想方法［J］.物理教師，2013（02）：10-12.

［6］ 劉海蘭.重視物理學(xué)思想、方法的教學(xué)［J］.物理與工程，2009（6）：17-19．

［7］ 寧鵬程.2015年高考物理試題中幾種物理思想方法［J］.數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2015（11）：30-31.

［8］ 董寅聰.高中地理教學(xué)中的多學(xué)科滲透：內(nèi)容、形式與原則［J］.地理教學(xué)，2013（4）：19-22.

［9］ 饒黃云，符五久.大學(xué)物理教學(xué)中物理思想和方法的滲透［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2007（1）：80-83.