基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的問題式教學
——以正午太陽高度角計算為例

●江蘇省泰興市第三高級中學 李 進

正午太陽高度角是指正午時太陽光的入射方向與地平面之間的夾角。在高中地理學習中，正午太陽高度角的計算和應用是重點，也是難點。很多教師在教授這一內(nèi)容時都直接告知學生正午太陽高度角的計算公式是H=90°-|φ-δ|。其中，φ為當?shù)鼐暥?，取正值；δ為太陽直射點所在緯度，與當?shù)靥幱谕话肭驎r取正值，不同半球取負值。學生在計算正午太陽高度角時都是直接代入公式。但關于這個公式是怎么來的、為什么用這個公式就能夠算出正午太陽高度角，很多學生往往是知其然而不知其所以然。

筆者將通過簡單的數(shù)學方法推算出正午太陽高度角的計算公式。

情況一太陽直射點所在緯度與所求地緯度處于同一半球。

如圖:求夏至日50°N正午太陽高度角。

由于太陽離我們較遠，所以，我們把太陽光線看作是一組平行光線，地球看作是一個圓，50°N的正午太陽高度角就是太陽光線與50°N切線的夾角h，所以：

h=α

α=90°-β

β=φ-δ

h=90°-(φ-δ)

其中，φ是圓心與當?shù)鼐暥?0°N的連線，所以，φ就是當?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點23°26′N的連線，因此，δ就是太陽直射點所在緯度的度數(shù)23°26′。

h=90°-(φ-δ)

=90°-(50°-23°26′)

=63°26′

通過公式H=90°-|φ-δ|計算進行驗證，分析當?shù)鼐暥?0°N，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N在同一半球，所以，23°26′取正值，代入公式我們可以計算出50°N的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°-23°26′|=63°26′。

情況二太陽直射點所在緯度與所求地緯度處于不同半球。

如圖:求夏至日50°S正午太陽高度。

同樣，我們把太陽光線看作是平行光線，地球看作是一個圓，50°S的正午太陽高度角就是太陽光線與50°S切線的夾角h，由于太陽光線是一組平行光線，

所以：

h=α

α=90°-β

β=φ+δ

h=90°-(φ+δ)

其中，φ是圓心與當?shù)鼐暥?0°S的連線，所以，φ就是當?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)50°。

δ是圓心與夏至日太陽直射點23°26′N的連線，所以，δ就是太陽直射點所在緯度的度數(shù)23°26′。

h=90°-(φ+δ)

=90°-(50°+23°26′)

=16°34′

通過公式H=90°-|φ-δ|計算驗證，分析當?shù)鼐暥?0°S，夏至日太陽直射在北回歸線23°26′N，在不同的半球，所以23°26′取負值，代入公式我們可以計算出50°S的正午太陽高度角H=90°-|φ-δ|=90°-|50°+23°26′|=16°34′。通過正午太陽高度角公式的推導過程，學生對公式的應用就會得心應手，更利于學生對地理知識的掌握。

地理學科是一門綜合性較強的學科，這就需要地理教師去了解、掌握其他學科的相關知識，并且把這些知識巧妙、靈活地運用到地理教學中去，通過多種方式激發(fā)學生的學習興趣，開闊學生的視野，從而培養(yǎng)學生的地理素養(yǎng)。