初中地理实验操作攻略：绘制气温曲线图和降水量柱状图

初中地理实验操作攻略：绘制气温曲线图和降水量柱状图

在初中地理教学中，绘制气温曲线图和降水量柱状图是一项重要的实验活动。通过实际操作，学生可以将抽象的气象数据转化为直观的图形表示，更好地理解和掌握气候资料。本文将详细介绍绘制步骤、气象数据获取渠道以及数字化实验方法，帮助教师和学生更好地开展这项实验活动。

实验背景和目的

根据教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆）制定的《中小学实验教学基本目录》2023版，初中地理实验教学包含41个基本实验活动。其中，“绘制气温曲线图和降水量柱状图”是“认识全球-地球的表层-自然环境-天气与气候”中的第十三个实验活动。

实验要求

课标要求：阅读某地区气温、降水数据资料，并据此绘制气温曲线图和降水量柱状图，说出气温与降水量随时间变化的特点。

活动目的：

1. 通过实际动手操作将抽象的气象数据转化为直观的图形表示，帮助学生更好地理解和掌握气候资料；
2. 锻炼学生分析气候数据的能力，进而归纳某地区气候类型及其特征；
3. 让学生了解全球气候变化的影响，提高环保意识，认识到人类活动与气候变化之间的联系。

绘制步骤

绘制气温曲线图

1. 准备坐标轴：

• 横坐标（x轴）：代表时间，通常以月份为单位，将横轴均匀分成12段，标记出1月至12月。
• 纵坐标（y轴）：代表气温值，根据数据范围选择合适的刻度，可以按照一定的温差（如每5℃或10℃一个刻度）标注温度。

2. 数据点表示：将每个月的平均气温数据在相应的月份位置用点表示出来。

3. 连线与平滑处理：连接这些点形成一条曲线，通常采用平滑曲线来表示气温随季节的连续变化。

4. 图例与标题：在适当位置添加图名（例如“某地年平均气温曲线图”），必要时还可加入单位（如°C）和其他说明文字。

绘制降水量柱状图

1. 设定坐标轴：

• 横坐标（x轴）同样代表时间，分为12个月份。
• 纵坐标（y轴）表示降水量，根据最大降水量数值合理设置刻度，并标注降水量单位（如毫米mm）。

2. 绘制定量柱形：对于每个月份，以其对应的降水量数据为高度，在相应月份的位置绘制柱形条。

3. 填充与区分：可以选择填充柱形条以区别不同的月份，或者使用不同颜色或图案表示不同季节的降水量。

4. 标签与标题：标注柱状图名称（例如“某地年降水量柱状图”），并在图表下方或旁边提供必要的注释或图例。

气象数据获取渠道

1. 国家或地区气象局网站：

• 中国气象局（CMA）官方网站（www.cma.gov.cn）
• 中央气象台网（nmc.gov.cn/index.html）
• 中国天气网（weather.com.cn）
• 美国国家海洋和大气管理局（NOAA）网站
• 世界气象组织（WMO）网站

2. 专业气象服务平台：

• 羲和能源大数据平台（xihe-energy.com）
• 其他商业气象数据提供商

3. 手机应用程序：

• 官方或第三方天气应用软件

4. 电话查询与现场咨询：

• 当地气象台的服务热线
• 当地气象局

5. 科研数据库与开源项目：

• ERA-Interim, ERA5, CMIP6等全球气候模型输出的数据集
• 各国气象研究机构发布的数据资源

6. 校园气象站：

• 学校校园科普气象站

数字化实验绘制方法

借助Excel绘制法

以绘制北京的气候类型图为例：

1. 在Excel中导入并选中“降水量”和“平均气温”数据表格。
2. 在工具栏中点击“插入”-“图表”，在出现的图表左列选择“组合图”。
3. 在“创建组合图表”中，“降雨量”选择“簇状柱形图”，“平均气温”选择“折线图”。
4. 调整月降水量之间的间隔，以满足需要。
5. 根据需要调整线条颜色、字体大小和边框。
6. 将做好的气候类型图另存为图片。

虚拟现实绘制教学法

借助地理虚拟实验软件，创建交互式的坐标空间，其中横坐标代表月份，纵坐标代表气温和降水量，通过调整坐标轴刻度，并添加相应的数据点或柱状体，在虚拟环境中动态生成气温曲线或降水柱状图。

带磁KT板三色量化法

1. 制作气温曲线-降水量柱状图带磁KT板。
2. 根据月降水量和月平均气温的判断标准制作带磁的活动小KT板。
3. 安装12条RGB灯带和每月对应的四个按钮，根据月降水量的判断标准用Arduino ME2560进行编程。
4. 根据11种气候的特点，制作出传统民居-植被景观KT板，并附上带磁性可移动的传统民居和植被景观的小KT板。

该实验方法来源于广东省中山市东区松苑中学陈静平、周凯、罗秋婷三位教师共同制作，并获2020年中山市优秀自制教具评选活动一等奖和广东省优秀自制教具评选活动三等奖。

借助Python绘制

以下是使用Python绘制气温曲线和降水量柱状图的示例代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 示例数据
months = np.arange(1, 13)
temperatures = np.random.randint(0, 30, size=12)
precipitations = np.random.randint(0, 100, size=12)

# 创建图表
fig, ax1 = plt.subplots()

# 绘制气温曲线
color = 'tab:red'
ax1.set_xlabel('Month')
ax1.set_ylabel('Temperature (°C)', color=color)
ax1.plot(months, temperatures, color=color)
ax1.tick_params(axis='y', labelcolor=color)

# 创建第二个y轴
ax2 = ax1.twinx()
color = 'tab:blue'
ax2.set_ylabel('Precipitation (mm)', color=color)
ax2.bar(months, precipitations, color=color, alpha=0.5)
ax2.tick_params(axis='y', labelcolor=color)

# 显示图表
plt.title('Monthly Temperature and Precipitation')
plt.show()

总结

通过绘制气温曲线图和降水量柱状图，学生可以直观理解气温与降水量随时间变化的特点，为学习世界的气候类型及特征打下良好基础。这种读图能力不仅限于地理学领域，在生物学、生态学、环境科学等多门学科中都有广泛应用，是未来科学研究和社会生活中不可或缺的一项基本素养。