自然地理学的学科性质与核心内容

自然地理学的学科性质与核心内容邱维理北京教育学院2009年10月19日引言：问题的提出为什么中学教师需要深入了解学科性质？中学地理教育不必追求高深的理 论，但必须避免科学错误。学科教学知识的构建：学科知识：学科的性质、最 有学习价值的知识；学生的知识：能力、年龄、态度、前知识,:背景的知识：社会、政治、文化、自然环境；教学法知识。一.自然地理学的学科性质 性质？特点？区别于其他学科的特质？（一）定义：研究自然地理环境的组成、结构、功能、动态及其空间分异规律的学科。（中 国大百科全书？地理学卷）用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的 地球表层自然环境（对象）的组成、结构、区域分异特征、形成与变化规律以及 人与环境相互作用（内容），从而对地表自然环境进行评估、 预测、规划、管理、 优化、调控（目的/意义）的学科。（王建：现代自然地理学）据：变化中的自然地理学性质自然地理学/地文学专注于地球陆地表层及其外围的特征和形成过程，重视对于了解当代地球环境必不可少的空间变异和时间变化，目的是认识地球自然环境怎样成为人类活动的基础并受人类活动的影响 /人-地。自然地理学通常分为地 貌学、气候学、水文学和生物地理学，但现在的自然地理学在晚近环境和第四纪 变化的系统分析中更加具有整体性。 它采用数学模拟、统计模拟以及遥感方面的 专门技术，发展出探索环境管理和环境设计的研究， 它受益于与其他学科如生物 学（尤其是生态学）、地质学、工程学的协作。在许多国家，自然地理学的学习 和研究与人文地理学有密切的联系。定义小结：自然地理学对象：地球表面/人类的生存环境（家园）/自然地理系统内容:要素的特征与形成机制_成因分析要素之间的相互作用关系分析/人地关系要素的位置与分布/空间分异_空间分析要素的动态变化与演变 时间分析目的/意义：为人类服务（二）方法：地理学的视角，综合的领域，动态观察世界的方法（三）技术：据：重新发现地理学观测：野外实地观测/勘查、遥感、采样与观测的选择, 展示与分析：地图、地理信息系统、地理可视化、空间统计学（四）地位与作用1 .地理学两个基本学科之一；地理学体系据：中圉大百科全书口然地理学人文地理学地貌、气候、水文*冰川、 拣上二上壤、主物、医学社会.人种、文化*聚落* 经济政治、军审、城市区域地珅学2 .科学的价值与生命力在于满足人类的需求一一物质、精神（包括好奇心）。自然地理学为人类认识自然，合理利用资源，改善生存环境服务。举例：1 .对科学认识的贡献：区域综合研究，如人口、社会与资源环境（环境 -社 会动态），城市气候学，土地利用与土壤侵蚀；区域之间的相互依存性，如流域 动力学；尺度间的相互依存性，如环境变化；空间表述，如地理信息系统；学科之 间的交流，如环境考古学。2 对决策的贡献 : 地区和地方决策， 如水资源分配 （科罗拉多河水坝管理） ， 河漫滩湿地规划 ;国家决策， 如能源政策， 技术危害（核废物处理的风险评估） ， 全国泛滥平原政策 （密西西比河洪水 ）; 国际决策， 如应对全球环境变化 （大河流 域对气候变化的适应），饥饿问题（多重因果关系）。（五）发展趋势与原则1 发展趋势：研究方式/ 发展途径的多样化； 学科的演变与范式的扬弃； 关 注科学哲学的发展， 整体与细节并重； 模型是自然地理学的基础 （物理学与生物 地球化学原理） ；环境过程的空间格局 （过程与变化结合） ；多学科的广泛合作， 特别是与人文地理； 人类影响研究不仅是关于环境和过程， 而且可发展到预测未 来环境变化； 参与决策咨询， 进行关于自然地理学特征和潜力的教育； 空间影响 分析及其管理方式用于全球变化研究； 环境研究的文化方面与环境设计； 全球问 题：环境变化、土地与生命 ,2 基本原则对于学科：强调空间观点；模拟过去、现在的过程，关注未来；提高对于学 科发展方式的意识；关注环境问题（尤其全球尺度），参与问题的分析、解决， 发展环境设计方式； 莫丧失学科特性， 避免泛化与分化；了解学科价值 （关注自 然环境整体性并跨越自然科学和人文科学之间的界面） ；保持对其他学科的认识， 加强合作；澄清学科目标，并保证与其他学科、决策者、大众沟通。对于研究者个人： 充分的文献研究； 抵制发表“换汤不换药”的论文； 保持 署名方式，以免数据库不易区别。小结：研究对象地球表面*研究内容自撚地理现敷（环境组成要索）的特征及成因（包 括现状及由来）:相互作用及相互关系分析 包括人地关系分析）空间分异分析;动态 演化（时间）分析.研究方法一般科学方法（观察、分类、比较、归纳-演绎、 分析-综合*定性 定量等）；学科方法（空间/ 地理分析、）研究手段获取信息与处理信息O实地观蔡、勘察、采样等实践手段2）遥感.定位观测等现代化技术，从不同的时空 尺度与视角，对自然现象的变化进行动态观察 和综合分析.3）借助地理信息系统、数学、物理学等研究方法 建立模型进行定量研究。学科价值和 发展方向服务于社会匸帮助人类认识自然”合理利用资源， 改善生存环境（预测未来，方向决策）.二、自然地理系统概述（一）系统的一般概念：由若干要素（元素、因子、部分）组成的整体；各 要素之间，要素与整体之间，整体与环境之间存在联系（物质流与能量流），构 成网络关系，形成特定的结构；系统具有不同于要素的新功能；系统是多级的、 有序的。系统分类：按构成：物质系统、概念系统按要素：自然系统、人工系统、复合系统按物质能量交换：孤立、封闭、开放系统平衡/非平衡系统、过程-反应系统、控制系统（二）景观与自然地理系统1 .自然地理学包含对自然美的科学欣赏2 .自然地理系统：物质与能量的迁移、转换把自然环境各个要素联系在一 起所形成的整体。大气圈自然地理系统（三）自然地理/地球表层系统及其特点1 系统的要素组成物质：固态（岩石、冰雪），液态（水），气态（空气、水汽），有机 态（植物、动物、微生物）物质要素：岩石圈，水圈，大气圈，生物圈地理要素：地质、地貌、水文、气象、气候、植被（生物群落）、土壤（土 被）2 .系统的性质：物质系统、自然/复合系统、开放系统、非平衡系统、过程 -反应系统、控制系统。3 .系统的特点?物质循环与能量流动：输入、输出、储存? 信息反馈：信息流、正反馈、负反馈?系统平衡：均衡态平衡、动态平衡4 .系统驱动力：太阳能、地内能、人类活动,.系统的时空尺度10210 km2小系统102km2屮系统106km2人系统109km2右机牛休和*雅擀T%拭-*M p(X*iST4 MM.冲杠議申缚Jtf;畀打能辭齡脚同雅料 *主変檜蚩单兀 drH.机釈盘 如6 时空尺度与复杂性尺度娈化 瓶期 近域时间空间桎期运域llPu生物组织的水平度虽或预测缮果 禾斷增加的困难梯度生态系统原因低斑较小花费时间要求不确定性高怅较大7.自然地理系统的圈层与子系统输入;太阳能输吐热能岩石圈地帝tt t*群桥辭主要构竝扳块MJ10%自然地理圈层人地关系驱动力组分子系统的基本结构（四）自然地理过程及其分类自然过程物理过程大气过程水文过程化学过程地貌过程生物过程生物过程土壌过程历史过程 现代过程发展过程、自然地理子系统的核心内容组成要素及其形态特征 分布规律与相互关系?成因机制与演变历史?物质与能量的运动/通量、途径、循环?时空尺度自然地理系统本是一个整体，人类为便于认识而将其分割，从而产生学科的 分化。天文聒环与大气坏流：物质、 能巌的通量与波动大台圈Z吒倏的形成与甕化天文经纬侵下垫面地立因棄辰大希h人文因索特任；水遵坦分布、尺Jf 变化T辭I、迁暮气候的形成与变化知识系统水循环：物质 与能量运动水圈：水休与水文过程天气与气候生物人类土壞地质与地貌，水量.形态.分布： 头气水.生物宋售地表水、地下水过程；相变与水循环 地表/地下水运动水体和水文过程知识系统生物地球化学循环：物 质循环与能量转换生物圈：生态系统 与生态因子生物圈生态系统和生态因子知识系统变质岩矿物矿物*沉积岩沉积物岩浆火成岩矿物岩石与地展循环：景观 变北的触发器与背最撚量与压力成岩作用岩石圈：岩石赭环/地 质循环Q构造运动风化、侵 烛、撮运、 堆积岩石循环岩石圈：地貌及其 影响因素地貌二人类活动的舞台，物 质迁移与能量交换妁场所地貌及影响因素生物地球化学循环与地质循环:物质与能量转换:土壌：形成因素S = (CL, O, R, P, T,) Jenny, 1941土壤的形成四、自然地理系统的结构和功能（一）自然地理系统的整体性（二）自然地理系统的多级性?多级性的本质：系统物质的非均质性及能量形式与水平的多样性。多级性的逻辑形式：子系统的分化与分级。多级性的空间形式：空间尺度与区域分异规律。? 多级性的时间形式：时间尺度与波动性变化的周期。（三）自然地理系统的空间分异规律1 影响自然地理系统空间分异的因素热力因素：太阳辐射能 、地带性因素下垫面因素：地表物质、非地带性因素2 自然地理系统地域分异规律（四）自然地理系统的功能1 自然地理系统的生产潜力2 自然地理系统的调节功能五、人与自然地理环境的关系（一）人类对自然地理环境的依赖：对物质与能量的需求；对生存环境的依 赖资源与环境。（二）人类对自然地理环境的认识与利用自然区划： 对空间分异规律的认识与利用， 是区域发展规划的基础， 为区域 开发服务。资源评价：对要素性质与运动规律的认识，指导资源开发、利用与管理；-水资源评价：水量、水质、补给与平衡；-土地评价：针对土地质量状况，适宜性与生产潜力，资源利用合理性等 方面进行。-土地利用：土地是一个多义词，从自然地理学的角度看，是一个综合概 念，指陆地一定空间自然要素的有机组合，是人类立足的空间。自然地理系统的复杂性与空间分异决定了土地类型的多样性与区域差异， 决 定了土地利用的基本原则：因地制宜 _靠山吃山，靠水吃水。但 , 千万别“坐 吃山空”！（三）人类对自然地理环境的影响土地覆被变化 ：土地利用导致地表物质与结构的改变， 引起系统功能的变 化。环境污染：有毒有害物质进入自然系统，对人类与其它生物体的健康产生 毒害，造成系统功能变化。资源耗竭与破坏： 改变物质迁移的自然过程， 集中释放特定种类的元素与化 合物，同时改变地表覆被。（四）人地关系的几种观点?人类是自然之子，从属于自然（in ）?人类是万物之灵，自然的主宰（over ）?人类是地球一员，与自然同在（with ）人类必须在了解自然的基础上利用自然， 并时刻注意控制自己， 才能保持与 自然的平衡、和谐。六、关于中学自然地理学教学的思考? 目标：总体以情感为上，知识为下- 认识自然、热爱自然、尊重自然，对自然存一份敬畏之心，乃是形成良 好环境意识与资源意识的基础 _国民素质之一。? 内容：知识以全球为纲，乡土为重- 地球是整体，家乡为局部，由前者把握一般规律，从后者深化理论认识 _学习身边的科学，为建设家乡做准备。? 能力：因龄而异，初中感知，高中探究- 初中生从身边通过感知，了解自然的组成及其差别 学会对现象与事物 的观察、描述、归纳、比较、分类。- 高中生在理论指导下，探索自然，发现事物间的内在联系 学会设问、 预解、求证。? 方法：知识因梳理而系统，能力由实践而获得- 法无定法，适用为佳。