基于“物质运动和能量交换”视角的高考全国卷自然地理试题分析

摘 要：自然环境各要素的物质运动和能量交换是高中自然地理教学的主线，也是高考考查的重点。基于“物质运动和能量交换”视角从物质运动、能量交换和要素等方面分析2017—2022年高考全国卷自然地理试题的考查特点，据此提出了以“物质运动和能量交换”为线索的高中自然地理教学策略。

关键词：物质运动；能量交换；自然地理；全国卷

中图分类号：G633.55        文献标识码：A        文章编号：1005-5207（2023）03-0035-03

一、引言

自然地理环境要素间的物质运动和能量交换是自然地理环境整体性的基础。《普通高中地理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》（下称新课标）中的学业质量水平4也明确要求“从自然环境各要素的物质运动和能量交换的角度，分析岩石、地貌、大气、水的运动与变化规律，以及各要素之间的相互影响”。“物质运动和能量交换”视角贯穿地球圈层结构、自然地理要素分析、自然地理环境的整体性等内容，是高中自然地理学习的基础和主线，也是高考自然地理试题设计的主要思路之一，研究此类题目的设计思路和考查特点，有助于充分理解课标要求，进而指导教学。目前，关于高中自然地理“物质运动和能量交换”视角的研究较少，多为教材分析和教学设计［1-4］，或为“风沙活动”等某一类试题的分析［5］。本文旨在通过对近年来高考全国卷中“物质运动和能量交换”视角类自然地理试题的分析，提出有效的高中自然地理教学策略。

二、“物质运动和能量交换”的相关内容

通过对新课标和2019版高考地理考纲内容的比较，确定高中阶段“自然环境各要素的物质运动和能量交换”主要涉及4个要素的12个具体内容。4个要素分别是岩石、地貌、大气、水，12个具体内容分别是岩石圈物质循环、内力和外力对地表形态变化的影响、大气受热过程、热力环流、常见天气系统、天气现象、气压带和风带、气候、水循环、陆地水体之间的相互关系、洋流、海—气相互作用。

通过归纳分析可发现，高中自然地理主要涉及3类物质和2类能量，物质包括固态的岩石、液态的水、气态的大气；能量包括内能和外能。内能是指来自地球内部的能量，主要表现为岩浆活动、板块运动等内力以及重力和地转偏向力。外能是指来自地球外部的能量，其根本来源是太阳辐射，主要表现为风、流水、冰川、生物等外力，主要作用方式包括风化、侵蚀、搬运、堆积。

三、2017—2022年高考全国卷自然地理典型题目分析

近六年高考全国卷自然地理试题的考查情境大多以“物质运动和能量交换”视角为主线，对岩石、地貌、大气、水等自然地理要素均有涉及，且设问视角多样、综合性强。下文从近六年全国卷自然地理试题中选取了22组“物质运动和能量转化”视角类题目进行系统分析。

1.总体分析

（1）“物质运动”视角

“物质运动”视角可划分为物质性质、物质时空分布、物质运动过程、物质富集、物质流失、物质守恒等二级视角。由表1可知，“物质运动”视角考查较多的是物质性质、运动、富集，而物质守恒、流失、时空分布等则考查较少。由此可见，“物质运动”视角的考查侧重于：在化学性质相对稳定的前提下，考查物质的物理形态变化、空间流动过程和数量变化。

[视角 性质 时空分布 运动 富集 流失 守恒 考查频次 15 1 15 11 3 5 ][表1 “物质运动”视角的二级视角]

（2）“能量交换”视角

“能量交换”视角可划分为能量种类、能量时空分布、能量转化、能量守恒、能量作用方式等二级视角。由表2可知，“能量交换”视角考查较多的是能量时空分布、作用方式、转化，而能量种类、作用过程、守恒等则考查较少。由此可见，“能量交换”视角的考查侧重于：在时空分布规律的背景下，考查不同种类能量的作用方式以及能量之间的相互转化。

2.要素分析

（1）岩石

岩石要素类题目主要考查岩石圈物质循环过程，题目选取原则为“涉及岩石圈物质，但未突出地表形态变化的题目”。近六年高考全国卷中此类题目数量非常少，可能与其涉及的现象较为宏观、学生不易接触有关；试题涉及的物质主要是地壳和堆积物，能量则兼顾内能和外能，重力作用是其热点；情境材料设置较为简单，设问视角突出物质运动、富集、能量种类和作用方式；试题注重考查岩石圈物质在内、外力共同作用下的运动过程，尤其突出不同条件下能量作用方式的转换。

（2）地貌

地貌要素类题目主要考查内力和外力对地表形态变化的影响，题目选取原则为“涉及岩石圈物质，且突出地表形态变化的题目”。近六年高考全国卷中此类题目数量较多，这与地貌要素的尺度多样、类型丰富、贴近生活等特点有关；试题涉及的物质主要有泥沙、岩石、堆积物，能量则兼具内能和外能，流水是其热点；情境材料设置较为复杂，设问视角突出物质性质、富集、流失及能量作用方式；试题注重考查岩石圈物质在内、外力的不同作用方式下产生的形态变化，尤其突出物质的富集和流失。

（3）大气

大气要素类题目主要考查大气受热过程、热力环流、常见天气系统、天气现象、气压带和风带、气候等，题目选取原则为“过程主要在大气圈内，且物质主体是气态的题目”。近六年高考全国卷中此类题目数量较多，这与大气要素贴近生活、易于观察、影响巨大等特点有关；试题涉及的物质主要有气团、水汽、下垫面，能量全部为外能，太阳辐射是其热点；情境材料设置多元化，设问视角突出物质性质、运动、能量时空分布和转化；试题注重考查大气圈物质在太阳辐射时空分布和下垫面性质的影响下产生的物质运动规律和能量转化过程。

（4）水

水要素类题目主要考查水循环、陆地水体之间的相互关系、洋流、海—气相互作用等，题目选取原则为“主要物质属于水圈，且不突出地表形态变化的题目”。近六年高考全国卷中此类题目数量相对较少，这与水要素物理形态变化较多、介于各圈层之间的特点有关；试题涉及的物质主要有气团、水汽、下垫面，能量多为外能，水盐运动是其热点；情境材料设置较为完整，设问视角突出物质富集、运动、守恒、能量作用方式和作用过程；试题注重考查水圈物质在太阳辐射和重力的影响下产生的物质分散和富集的过程。

四、教学启示

综上所述，“物质运动和能量交换”视角是高考全国卷自然地理试题考查的主线之一。因此，高中地理教学要将“物质运动和能量交换”视角作为自然地理教学的一个重要线索，从而落实核心素养的培养目标，达到学业水平质量的要求。

1.开展大单元教学，注重项目式学习

大单元教学是“三新”背景下自然地理教学的趋势，高中自然地理教学设计可采用“物质运动和能量交换”视角下的驱动性问题构建大单元，其特点主要包括：以“物质运动和能量交换”视角对真实自然地理事物和现象的研究或探索为驱动性问题设计单元主线；围绕该问题主线建立要素综合、时空综合、区域综合、物质和能量综合的教学结构以及与之配套的学习环境。这种问题主线的单元设计需要解决复杂问题，所以要打破课堂时间限制，采用小组分工合作的项目式学习（PBL）。通过大单元教学和项目式学习，可纠正教师教学中“重分析、轻综合”的现象，解决学生学习“唯课本，少探究”的问题。

2.采用真实性情境，实现深度学习

高考全国卷中自然地理试题情境均取材于真实的自然地理环境。在真实情境中，学生作为参与者，可以像地理学家一样思考，进而实现深度学习。但现实中的自然地理环境，其复杂程度大多超出学生认知水平，这就需要对其进行合理的简化或处理后才能在教学中使用。这种由“自然地理环境”加工而来，符合学生认知水平，具有真实性、复杂性、开放性特点的情境，可称为真实性情境。真实性情境是以驱动性问题为中心构成的活动场域，因此需要做到：以“物质运动和能量交换”视角为主线；着眼核心概念、基本理论、基本规律；语言组织通俗易懂；准备充足且结构化的学习材料。良好的真实性情境可以帮助学生联想到生活经验和知识储备，并对其进行整合与结构化，达到提升学习效率、实现深度学习、全面提升素养水平的目的。

3.设计结构化任务，完善学习评价方案

“物质运动和能量交换”视角是学业质量水平描述的最高层级要求之一，属于“可观察的学习成果结构”分类理论中的关联结构水平，对学生的思维认知水平要求较高。因此，要在充分了解学生思维认知水平的前提下，设计循序渐进、逐步进阶的结构化任务群。任务群的结构可以根据要素、时空、区域、物质和能量的不同知识结构进行组织，也可用不同的研究方法进行组织。评价方案是任务落实的有效保障，新课标中也指出要开展思维结构评价，并关注表现性评价。因此，“物质运动和能量交换”视角的单元任务群评价方案要关注学习成果表现出的思维结构，通过针对性的指导，帮助学生实现学习进阶；要注重学生在学习结果中的知识应用、内容整合，学习过程中的决策、交流、合作，并通过这些外在表现评定学生的核心素养水平。

4.重视生活实践，关注学科发展

高中自然地理教学要密切联系学生的生活经验，让学生在大自然的课堂中学习对其终身发展有用的自然地理。“物质运动和能量交换”视角是对自然地理事物和现象发生、发展过程本质的抽象认识，只有学生对事物和现象有充分的认识，才能对其有更深入的理解。相较于教师设置的情境，真实的自然地理环境对学生的吸引力更强，调动的知识和能力更加丰富，核心素养的培养效果更显著。因此，自然地理教学应尽可能开展实物展示、实地考察、实际研究。同时，自然地理学科发展迅速，许多新的研究方向和成果不断涌现，教学中要不断推陈出新，吸收最新研究成果，帮助学生正确认识地理学科，加强所学内容的时代性和学科特色。

参考文献：

［1］ 丁继昭. 物质能量传输视角对高中自然地理课程与教学的指向［D］.长春：东北师范大学，2021.

［2］ 潘玉贞.高中自然地理教学逆向设计促进学生理解力发展——以“能量交换和物质转移过程”等地理原理教学为例［J］.中学地理教学参考（下半月），2018（4）：8-10.

［3］ 蔡茂刑.基于物质流和能量流视角的高中地理解题探究——以鲁教版高中地理必修1“岩石圈的物质循环”示意图为例［J］.课程教材教学研究（中教研究），2019（Z4）：69-72.

［4］ 梅国红，连广明，朱汉招.巧用“收支平衡”理论 化解“地理过程”难题［J］.中学地理教学参考（上半月），2020（6）：55-57.

［5］ 李九彬，李佳颖，王勇，等.大概念视角下“风沙活动”的学科理解与考查解读——以2000—2021年全国卷地理试题为例［J］.地理教育，2022（6）：32-37.