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专题讲座高中地理“大气运动”的教学研究赵军利 北京市第109中学 一、关于“大气运动”知识的深层次理解1“大气运动”的核心知识和教育价值“大气运动”教学主要包括三方面的内容。一是大气的受热过程。大气的受热过程实质上是太阳辐射能在地面、大气之间的流动与转化过程。在这个过程中太阳辐射这种短波辐射转化成了地面辐射和大气辐射等长波辐射，能量也由宇宙空间流入了地球表层，在地面、大气之间流动。可见，太阳辐射是大气的根本热源，地面是大气的主要的直接热源。由于受太阳高度角、大气质量和大气透明度等因素的影响，地表获得的太阳辐射存在着明显地地域分异现象。地面状况的差异，尤其是海陆分异进一步加剧了地面的受热不均。二是在小尺度范围内由于地面受热不均引起了大气的膨胀上升和冷却下沉，导致同一水平面产生了气压差异，形成了热力环流。从区域尺度来看主要有城市热岛效应、海陆风等现象。从全球尺度来看，太阳辐射的地域分异是形成全球性大气环流的重要原因之一。三是大气的水平运动风的形成。由于水平气压梯度产生了水平气压梯度力，这是形成风的直接原因。在高空，受水平气压梯度力、地转偏向力的作用形成了风向与等压线平行的风，即地转风。在近地面，受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的作用形成了与等压线成一定角度的近地面风。三个力的方向与风力及风向之间的关系表现为：水平气压梯度力由高气压指向低气压方向，且与等压线垂直，既影响风力大小，也影响风向；地转偏向力始终与风向垂直，只改变风向，不影响风力大小；摩擦力的方向始终与风向相反，既影响风力大小，也影响风向。风是地球表面热量输送和物质运动的主要动力。全球性的大气运动与水循环、地壳物质循环等有着密切的联系，是塑造地表形态的主要外力之一。从大气系统内部来看，始终蕴涵着冷热、干湿与高低气压三对矛盾。“大气运动”教学揭示了大气冷热、高低气压的矛盾的生成过程。“大气运动”激化了干湿矛盾，形成了阴晴雨雪等天气现象这是天气系统的学习内容；地表冷热不均引起的热力环流是学习全球尺度大气运动以及全球气压带与风带的分布与移动的知识基础。因此，“大气运动”教学对于学生分析大气现象的因果联系，训练地理思维，提高分析身边的大气现象的能力；自觉的改变不良行为习惯，建立合理的能源消费观念；学会运用地理梯度原理分析、解决区域地理问题；从能量流动和物质运动的角度认识空间的相互作用及地理环境的整体性、差异性和开放性；形成空间尺度观等地理核心观念具有重要意义。2“大气运动”教学的知识结构层次（知识的上下位关系）（1）“大气运动”教学涉及的一些地理事实性知识普通高中地理课程标准（实验）在“课程设计思路”中明确提出“高中地理课程注重与实际相结合，要求学生在梳理、分析地理事实的基础上，逐步学会运用基本的地理原理探究地理过程、地理成因以及地理规律。”因此，“大气运动”教学首先要收集、整理与教学内容相关的地理事实。与“大气运动”教学相关的地理事实有很多。晴朗的夏日，太阳刚刚升起的时候，空气还是凉飕飕的；随着太阳的不断升高，气温也随之上升，但是要到午后气温才达到一天中的最大值；冬季，晴朗的早晨反而比阴天的早晨寒冷一些，常常会看到霜；寒潮来临之前，北方的农民会在田头堆放些柴草点燃，制造些烟雾；厨房中开水壶中的水汽总是向上运动；野营的篝火火焰和烟灰飞向高空；风吹林动烟飘，彩旗飘扬。在这些地理事实中涉及许多地理概念与知识，蕴涵了一些地理过程和地理规律，需要教师引导学生逐步梳理、分析。（2）“大气运动”教学涉及的地理概念与知识“大气运动”教学主要涉及以下一些基本概念和知识。l 大气：是自然环境的组成要素之一。地理课程标准中的“大气”是指低层大气，其高度不超过对流层顶。针对这一理解，湘教版和鲁教版教材加入了大气垂直分层方面的内容，而人教版和中图版教材则没有涉及大气的垂直分层这部分内容。l 太阳辐射、地面辐射、大气辐射：日、地、气三种辐射的主要差别在于地面、大气的温度远远低于太阳的温度，因此太阳辐射属于短波辐射，而地面辐射和大气辐射属于长波辐射，因此能够被大气中的二氧化碳和水汽吸收。l 太阳辐射的空间差异：到达地面的太阳辐射能量多少由太阳辐射强度和日照时间共同决定。到达大气上界的太阳辐射强度由太阳高度决定（就一年而言，由平均的正午太阳高度决定，故只与所处纬度有关），而到达地面的太阳辐射强度不仅与太阳高度有关，还与太阳辐射穿过大气时受到的削弱相关，大气的密度、云量多少、云层厚度、大气污染程度（尤其是尘埃多少）等都会影响到削弱的多少；至于日照时间，虽然各纬度年内昼夜长短变化幅度不同，但一年中昼长时间累加值理论上是相等的，故日照时间的多少主要与气候有关。所以，地面获得太阳辐射能的多少，取决于：（正午）太阳高度（由所处纬度决定），大气透明度（取决于大气的密度、云量多少、云层厚度、大气污染程度等），气候状况。全球地面获得太阳辐射能量最多的地方，既不是纬度最低的赤道，也不是平均海拔最高的南极大陆，而是纬度较低（20-30N附近）、海拔高、空气稀薄、清洁且晴天多的青藏高原南部和气候干旱、云量少的撒哈拉沙漠地区。l 地面受热不均的现象：主要受太阳辐射、地面状况、大气状况等影响。l 大气压：所谓某地的气压，就是指该地单位面积垂直向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量。l 大气压的垂直变化规律：气压随着海拔高度的增加而递减。美国作家房龙在他的房龙地理中曾经运用一摞书来比喻大气压的垂直变化规律：一摞书中上边的书容易被抽出来，越往下则越难抽出来。原因就在于越往上受到的压力越小的缘故。l 等高面：海拔高度相等的点组成的空间平面称为等高面。如海平面就是海拔高度为零的等高面。同一等高面它的海拔高度处处都是相等的。因此，它是一个平行于海平面的平面。l 等压面：空间各点气压都相等的面。气压因为海拔高度和地面冷热的不同导致气压的不同。一般来说，在垂直方向上随着高度的升高，等压面的数值在变小，如果地面的性质是均一的，大气的性质也是均一的，那么等压面就是互相平行的，否则就是高低起伏的。l 等压线：海平面气压相等各点的连线。一般是等线等压、等压等线。一般在一幅图中每两条等压线之间的等压距是相等的，所以只要知道其中两条线的值就可以推知任何一条线的数值。如果等压线闭合时,则中心数值大的为高压中心，又叫反气旋。在它控制下的天气是晴朗的，反之为低压中心，也叫气旋，其控制下是阴雨天气。当然还可以根据等压线的疏密来判断风力的大小等。l 同一水平面的气压差异与水平气压梯度：地表受热不均，使同一水平面上产生了气压差异。这种在单位距离间的气压差叫做气压梯度。l 水平气压梯度力：在大气中由于气压在空间的分布不均匀，而作用于气块上的力。对单位质量的气块而言，气压梯度力的方向与等压面垂直，且从高气压指向低气压；它的大小与气压梯度的数值成正比，与空气密度成反比。水平方向上的气压梯度力在水平面上垂直于等压线，且由高气压指向低气压。l 地转偏向力：由于地球自转而产生作用于运动物体的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变水平运动物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。总的来说，沿着在地表作水平运动的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。l 大气运动的两种基本类型：垂直运动和水平运动。上述这些基本概念和知识是学生进一步学习“大气运动”核心地理概念与原理的前提，在教学前要通过谈话、设问等方式了解学生的掌握情况，及时补充相关知识。（3）“大气运动”教学涉及的核心地理概念与原理在前述地理事实性知识的基础上，我们可以提升出该部分教学内容的地理核心概念与原理。“大气运动”教学的核心地理概念和原理主要包括以下几个方面。l 大气的温室效应原理：又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。现在则称“大气效应”。大气的温室效应原理概括说明了日、地、气三种辐射的关系。太阳辐射经过大气被削弱一部分后，有将近一半的太阳辐射穿过了大气到达地面。地面吸收太阳辐射后增温，同时向外辐射能量，将热量传递给大气。大气吸收地面辐射后增温，并向外辐射能量。大气辐射有两部分，一小部分向宇宙空间散失；另外一大部分向着地面，称其为大气逆辐射，这部分辐射在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。大气效应对地面的保温效应使夜晚的气温不会太低，因此使地球昼夜温差不会太大。l 热力环流原理：由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。l 风的形成：同一水平面的气压差异引起了空气的水平运动即形成了风。水平气压梯度力是形成风的直接原因。通过上述核心地理概念与原理的学习，我们可以引导学生形成一些观念性认识。（4）“大气运动”教学中的基本观念性认识从地理事实的梳理、分析以及提炼的核心概念和地理原理我们可以形成下面一些基本观念性认识。l 太阳辐射是大气的根本热源。l 地面辐射是大气的主要的直接热源。l 太阳辐射能在地面、大气之间转化与流动。l 太阳辐射在地表（或大气上界）的分布具有规律性。l 地面受热不均的影响因素主要有太阳辐射、大气状况和地面状况等。l 地面受热不均导致了大气的运动。从空间尺度来看，大气运动有不同的规模。我们从这些基本观念性的认识还可以提升出地理核心观念和学科思想方法。（5）“大气运动”教学中的地理核心观念与思想方法从本节教学内容的基本观念性认识我们可以进一步提炼出相应的地理核心观念和思想方法。自然环境中的能量是流动的。能量流动是建立在地理区域差异、地理梯度的基础上的（差异梯度地理流）；说明了地理空间的相互作用；体现了地理环境的开放性、整体性。自然环境中的能量流动具有不同的空间尺度。3知识内容的内在逻辑关系依据前述分析，我们可以确定“大气运动”的知识结构如图所示：“大气运动”的知识结构体现了太阳辐射能在地面、大气间的转化与流动，即大气的受热过程；由于太阳辐射的地域分异导致了地面受热不均，引起了大气的垂直运动和同一水平面的气压差异，产生了大气的水平运动，形成了热力环流，导致了风的形成。热力环流与风的形成本质上是太阳辐射能的地域分异及太阳辐射能在大气、地面间转化与流动的结果和体现。4“大气运动”教学内容在中学地理学科中的地位（1）“大气运动” 教学内容在章节中的位置专题讲座高中地理“大气运动”的教学研究赵军利 北京市第109中学 一、关于“大气运动”知识的深层次理解1“大气运动”的核心知识和教育价值“大气运动”教学主要包括三方面的内容。一是大气的受热过程。大气的受热过程实质上是太阳辐射能在地面、大气之间的流动与转化过程。在这个过程中太阳辐射这种短波辐射转化成了地面辐射和大气辐射等长波辐射，能量也由宇宙空间流入了地球表层，在地面、大气之间流动。可见，太阳辐射是大气的根本热源，地面是大气的主要的直接热源。由于受太阳高度角、大气质量和大气透明度等因素的影响，地表获得的太阳辐射存在着明显地地域分异现象。地面状况的差异，尤其是海陆分异进一步加剧了地面的受热不均。二是在小尺度范围内由于地面受热不均引起了大气的膨胀上升和冷却下沉，导致同一水平面产生了气压差异，形成了热力环流。从区域尺度来看主要有城市热岛效应、海陆风等现象。从全球尺度来看，太阳辐射的地域分异是形成全球性大气环流的重要原因之一。三是大气的水平运动风的形成。由于水平气压梯度产生了水平气压梯度力，这是形成风的直接原因。在高空，受水平气压梯度力、地转偏向力的作用形成了风向与等压线平行的风，即地转风。在近地面，受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的作用形成了与等压线成一定角度的近地面风。三个力的方向与风力及风向之间的关系表现为：水平气压梯度力由高气压指向低气压方向，且与等压线垂直，既影响风力大小，也影响风向；地转偏向力始终与风向垂直，只改变风向，不影响风力大小；摩擦力的方向始终与风向相反，既影响风力大小，也影响风向。风是地球表面热量输送和物质运动的主要动力。全球性的大气运动与水循环、地壳物质循环等有着密切的联系，是塑造地表形态的主要外力之一。从大气系统内部来看，始终蕴涵着冷热、干湿与高低气压三对矛盾。“大气运动”教学揭示了大气冷热、高低气压的矛盾的生成过程。“大气运动”激化了干湿矛盾，形成了阴晴雨雪等天气现象这是天气系统的学习内容；地表冷热不均引起的热力环流是学习全球尺度大气运动以及全球气压带与风带的分布与移动的知识基础。因此，“大气运动”教学对于学生分析大气现象的因果联系，训练地理思维，提高分析身边的大气现象的能力；自觉的改变不良行为习惯，建立合理的能源消费观念；学会运用地理梯度原理分析、解决区域地理问题；从能量流动和物质运动的角度认识空间的相互作用及地理环境的整体性、差异性和开放性；形成空间尺度观等地理核心观念具有重要意义。2“大气运动”教学的知识结构层次（知识的上下位关系）（1）“大气运动”教学涉及的一些地理事实性知识普通高中地理课程标准（实验）在“课程设计思路”中明确提出“高中地理课程注重与实际相结合，要求学生在梳理、分析地理事实的基础上，逐步学会运用基本的地理原理探究地理过程、地理成因以及地理规律。”因此，“大气运动”教学首先要收集、整理与教学内容相关的地理事实。与“大气运动”教学相关的地理事实有很多。晴朗的夏日，太阳刚刚升起的时候，空气还是凉飕飕的；随着太阳的不断升高，气温也随之上升，但是要到午后气温才达到一天中的最大值；冬季，晴朗的早晨反而比阴天的早晨寒冷一些，常常会看到霜；寒潮来临之前，北方的农民会在田头堆放些柴草点燃，制造些烟雾；厨房中开水壶中的水汽总是向上运动；野营的篝火火焰和烟灰飞向高空；风吹林动烟飘，彩旗飘扬。在这些地理事实中涉及许多地理概念与知识，蕴涵了一些地理过程和地理规律，需要教师引导学生逐步梳理、分析。（2）“大气运动”教学涉及的地理概念与知识“大气运动”教学主要涉及以下一些基本概念和知识。l 大气：是自然环境的组成要素之一。地理课程标准中的“大气”是指低层大气，其高度不超过对流层顶。针对这一理解，湘教版和鲁教版教材加入了大气垂直分层方面的内容，而人教版和中图版教材则没有涉及大气的垂直分层这部分内容。l 太阳辐射、地面辐射、大气辐射：日、地、气三种辐射的主要差别在于地面、大气的温度远远低于太阳的温度，因此太阳辐射属于短波辐射，而地面辐射和大气辐射属于长波辐射，因此能够被大气中的二氧化碳和水汽吸收。l 太阳辐射的空间差异：到达地面的太阳辐射能量多少由太阳辐射强度和日照时间共同决定。到达大气上界的太阳辐射强度由太阳高度决定（就一年而言，由平均的正午太阳高度决定，故只与所处纬度有关），而到达地面的太阳辐射强度不仅与太阳高度有关，还与太阳辐射穿过大气时受到的削弱相关，大气的密度、云量多少、云层厚度、大气污染程度（尤其是尘埃多少）等都会影响到削弱的多少；至于日照时间，虽然各纬度年内昼夜长短变化幅度不同，但一年中昼长时间累加值理论上是相等的，故日照时间的多少主要与气候有关。所以，地面获得太阳辐射能的多少，取决于：（正午）太阳高度（由所处纬度决定），大气透明度（取决于大气的密度、云量多少、云层厚度、大气污染程度等），气候状况。全球地面获得太阳辐射能量最多的地方，既不是纬度最低的赤道，也不是平均海拔最高的南极大陆，而是纬度较低（20-30N附近）、海拔高、空气稀薄、清洁且晴天多的青藏高原南部和气候干旱、云量少的撒哈拉沙漠地区。l 地面受热不均的现象：主要受太阳辐射、地面状况、大气状况等影响。l 大气压：所谓某地的气压，就是指该地单位面积垂直向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量。l 大气压的垂直变化规律：气压随着海拔高度的增加而递减。美国作家房龙在他的房龙地理中曾经运用一摞书来比喻大气压的垂直变化规律：一摞书中上边的书容易被抽出来，越往下则越难抽出来。原因就在于越往上受到的压力越小的缘故。l 等高面：海拔高度相等的点组成的空间平面称为等高面。如海平面就是海拔高度为零的等高面。同一等高面它的海拔高度处处都是相等的。因此，它是一个平行于海平面的平面。l 等压面：空间各点气压都相等的面。气压因为海拔高度和地面冷热的不同导致气压的不同。一般来说，在垂直方向上随着高度的升高，等压面的数值在变小，如果地面的性质是均一的，大气的性质也是均一的，那么等压面就是互相平行的，否则就是高低起伏的。l 等压线：海平面气压相等各点的连线。一般是等线等压、等压等线。一般在一幅图中每两条等压线之间的等压距是相等的，所以只要知道其中两条线的值就可以推知任何一条线的数值。如果等压线闭合时,则中心数值大的为高压中心，又叫反气旋。在它控制下的天气是晴朗的，反之为低压中心，也叫气旋，其控制下是阴雨天气。当然还可以根据等压线的疏密来判断风力的大小等。l 同一水平面的气压差异与水平气压梯度：地表受热不均，使同一水平面上产生了气压差异。这种在单位距离间的气压差叫做气压梯度。l 水平气压梯度力：在大气中由于气压在空间的分布不均匀，而作用于气块上的力。对单位质量的气块而言，气压梯度力的方向与等压面垂直，且从高气压指向低气压；它的大小与气压梯度的数值成正比，与空气密度成反比。水平方向上的气压梯度力在水平面上垂直于等压线，且由高气压指向低气压。l 地转偏向力：由于地球自转而产生作用于运动物体的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变水平运动物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。总的来说，沿着在地表作水平运动的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。l 大气运动的两种基本类型：垂直运动和水平运动。上述这些基本概念和知识是学生进一步学习“大气运动”核心地理概念与原理的前提，在教学前要通过谈话、设问等方式了解学生的掌握情况，及时补充相关知识。（3）“大气运动”教学涉及的核心地理概念与原理在前述地理事实性知识的基础上，我们可以提升出该部分教学内容的地理核心概念与原理。“大气运动”教学的核心地理概念和原理主要包括以下几个方面。l 大气的温室效应原理：又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。现在则称“大气效应”。大气的温室效应原理概括说明了日、地、气三种辐射的关系。太阳辐射经过大气被削弱一部分后，有将近一半的太阳辐射穿过了大气到达地面。地面吸收太阳辐射后增温，同时向外辐射能量，将热量传递给大气。大气吸收地面辐射后增温，并向外辐射能量。大气辐射有两部分，一小部分向宇宙空间散失；另外一大部分向着地面，称其为大气逆辐射，这部分辐射在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量。大气效应对地面的保温效应使夜晚的气温不会太低，因此使地球昼夜温差不会太大。l 热力环流原理：由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。l 风的形成：同一水平面的气压差异引起了空气的水平运动即形成了风。水平气压梯度力是形成风的直接原因。通过上述核心地理概念与原理的学习，我们可以引导学生形成一些观念性认识。（4）“大气运动”教学中的基本观念性认识从地理事实的梳理、分析以及提炼的核心概念和地理原理我们可以形成下面一些基本观念性认识。l 太阳辐射是大气的根本热源。l 地面辐射是大气的主要的直接热源。l 太阳辐射能在地面、大气之间转化与流动。l 太阳辐射在地表（或大气上界）的分布具有规律性。l 地面受热不均的影响因素主要有太阳辐射、大气状况和地面状况等。l 地面受热不均导致了大气的运动。从空间尺度来看，大气运动有不同的规模。我们从这些基本观念性的认识还可以提升出地理核心观念和学科思想方法。（5）“大气运动”教学中的地理核心观念与思想方法从本节教学内容的基本观念性认识我们可以进一步提炼出相应的地理核心观念和思想方法。自然环境中的能量是流动的。能量流动是建立在地理区域差异、地理梯度的基础上的（差异梯度地理流）；说明了地理空间的相互作用；体现了地理环境的开放性、整体性。自然环境中的能量流动具有不同的空间尺度。3知识内容的内在逻辑关系依据前述分析，我们可以确定“大气运动”的知识结构如图所示：“大气运动”的知识结构体现了太阳辐射能在地面、大气间的转化与流动，即大气的受热过程；由于太阳辐射的地域分异导致了地面受热不均，引起了大气的垂直运动和同一水平面的气压差异，产生了大气的水平运动，形成了热力环流，导致了风的形成。热力环流与风的形成本质上是太阳辐射能的地域分异及太阳辐射能在大气、地面间转化与流动的结果和体现。4“大气运动”教学内容在中学地理学科中的地位（1）“大气运动” 教学内容在章节中的位置本部分教学内容关注的对象是自然环境的组成要素之一大气。本部分教学内容旨在帮助学生认识导致大气运动的基本原理，既是前一部分内容“宇宙中的地球太阳对地球的影响”的进一步细化与深化，也为后面学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下了理论基础。通过学习大气的受热过程，学生可以了解影响气温的不同因素，认识到不同地区地表获得的热量是不均匀的。正是地表受热不均引起了热力环流，同一水平面出现高低气压的差异，导致空气发生水平运动，形成了风。全球气压带风带的分布与移动及天气系统等都以大气的受热过程和热力环流知识为基础进行教学。“大气运动”教学为学生学习太阳能资源的开发与利用提供了知识基础。太阳高度愈大、空气愈稀薄、云量愈少、透明度愈高，大气对太阳辐射的削弱作用愈小，到达地面的太阳辐射愈多，太阳能资源愈丰富。“大气运动”教学为学生学习、认识地理环境的整体性和差异性奠定了基础。大气的受热过程及大气的运动体现了能量和物质在岩石圈、水圈、生物圈及大气圈的流动和迁移过程，体现了地理环境的整体性。地表受热不均既是区域差异的具体表现之一，也是产生其他地理差异的原因。（2）“大气运动”教学内容与其他地理学习模块的联系 “大气运动”教学为学生学习必修2模块中城市化对地理环境的影响的相关内容提供了知识基础。由于城市建设改变了原来的地表状况，生产生活等人为产热形成了“城市热岛”，产生了城市风和郊区风现象，是热力环流原理的具体表现。“大气运动”教学有助于学生认识区域大气环境问题。大气运动利于大气污染物的稀释、扩散，但是也会使污染范围扩大。“大气运动”教学是学生学习必修3模块中区域地理环境与人类活动以及区域可持续发展的基础，尤 其是一些区域的自然地理条件等与“大气运动”的教学内容有着密切的联系。二、“大气运动”的教学策略（一）课程标准的要求和教学目标的设定1地理课程标准的总体要求在地理课程标准“知识与技能”中要求学生“获得地球和宇宙环境的基础知识；理解人类赖以生存的自然地理环境的主要特征，以及自然地理环境各要素之间的相互关系”、“认识区域差异，了解区域可持续发展面临的主要问题和解决途径”、“学会独立或合作进行地理观测、地理实验、地理调查；掌握阅读、分析、运用地理图表和地理数据的技能。”在地理课程标准“过程与方法”中要求学生“尝试从学习和生活中发现地理问题，提出探究方案，与他人合作，开展调查研究，提出解决问题的对策”、“运用适当的方法和手段，表达、交流、反思自己地理学习和探究的体会、见解和成果”。地理课程标准中的上述要求的实现需要落实到各章节的教学活动中。“大气运动”的教学设计需要考虑地理课程标准的总体要求，“大气运动”的教学活动应当为实现课程总目标作出贡献。2地理课程标准关于“大气运动”的教学的具体要求地理课程标准关于“大气运动”的教学的具体要求是“运用图表说明大气受热过程”。地理课程标准关于“大气运动”的教学的具体要求可以从以下几个方面来看：（1）地理课程标准中的“大气”需要进行范围上的界定。这里所说的“大气”是指低层大气，其高度不超过对流层顶。（2）说明大气的受热过程，需要明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源。太阳辐射是大气根本的热源，地面是大气主要的直接热源。（3）大气受热过程，实际上是太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间相互转化的过程。其中，大气温室效应及其作用是需要重点阐述的基本原理。对于这一原理，不同教材采用了不同的处理方法。人教版教材叙述了转化过程以后，用活动的形式让学生概括温室效应的原理；中图版教材则用大量篇幅详细地描述了大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用，从而推出温室效应的原理及其作用，并通过“思考”考察学生运用温室效应的原理分析地理现象的能力；鲁教版教材明确了物体温度的高低与波长的关系，深入细致地分析了三种辐射的转化过程，说明了大气保温作用的原理及其作用，通过活动引导学生运用温室效应的原理分析现实生活中的现象；湘教版教材对大气受热过程的表达是以能量在对流层中的传递和转化为核心，重点分析了削弱作用和三种辐射的转换过程，并增加了影响地面辐射的主要因素这一内容。无论教材怎样表述，我们必需借用一些原理示意图引导学生学习和说明大气受热过程，这样才符合课程标准的要求。例如，我们可以借用大气温室效应示意图、大气热力环流形成示意图等进行教学。（4）学习大气受热过程是理解大气运动的基础，热力环流也是需要阐述的基本原理。大气热力环流是大气不均匀受热的结果。大气热力环流又是理解许多大气运动类型的理论基础。全球性大气环流也要依据热力环流原理推导出来。因此，热力环流原理是本部分教学内容的重要组成部分。3学生情况分析经过初中地理的学习及高中地理必修1“地球的宇宙环境”的学习，学生已经知道了热胀冷缩原理，熟悉了能量的流动与转化及海拔高度、等高面、气压、地转偏向力、摩擦力等知识；认识到了太阳辐射在地球表面的分布特点及太阳辐射对地球的影响。在生活中学生也看到过许多关于大气受热、大气运动的现象：如厨房中开水壶中的水汽向上运动；野营的篝火火焰和烟灰飞向高空；风吹林动烟飘、彩旗飘扬；热气球的上升；制冷空调机安装在室内较高的位置而暖气安装在室内较低的位置等，这些都为学习本部分教学内容奠定了事实性基础。但是学生对于大气的受热过程又具有认识上的错觉学生认为是太阳辐射使大气直接升温，这样的认识容易给本部分内容的学习造成负面影响；本部分教学内容涉及的地理概念多，容易造成学生学习上的困难；水平气压梯度力、摩擦力和地转偏向力等与物理学相关的内容对于学生既陌生又抽象，也给学生的学习带来了不利的影响。4教学目标的确定鉴于地理课程标准的总体要求、本内容对应的课程标准要求和学生情况，我们确定了教学目标、教学的重点和难点。教学目标：（1）通过图表和文字资料，指出太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射以及大气的主要的热量来源，描述大气的受热过程；（2）通过示意图判断地面的冷热状况，指出大气的垂直运动和水平运动状况； （3）说明大气水平运动的原因，能够在等压线图上绘制某地近地面的风向。教学的重点：大气的受热过程、热力环流、近地面的风。教学的难点：热力环流、近地面的风。（二）教学中存在的主要问题在“大气运动”的教学中常常存在着下述一些问题：1教师直接讲述大气的受热过程。在教学中，有些教师习惯于自己直接讲述大气的受热过程，然后总结成顺口溜让学生机械记忆大气的受热过程。这样的教学设计不符合地理课程标准的要求。地理课程标准明确要求“运用图表说明大气的受热过程”，因此，在实际的教学过程中，我们就应该提供给学生相关的地理图表，引导他们运用图表归纳说明大气的受热过程。 2教师讲解了过多的物理学知识，冲淡了地理教学滋味。由于本部分教学内容涉及的物理学知识较多，一些教师在教学中补充了大量的物理学知识，如空气质点的受力分析等内容。在地理教学中，其他学科知识是我们解决地理问题的工具，而不是地理学科教学的目的。因此，不必在本部分教学中补充讲解过多的物理学知识。这样也能为学生争取更多的自主学习时间。3教师讲解过多，忽视了学生的实际操作训练。本部分教学中的许多内容需要教师进行讲解，更需要学生实际操作训练。一些老师往往太过注重讲解而留给学生实际操作训练的时间太少。无论是描述大气的受热过程，还是热力环流与风向的绘制，都需要学生进行实际的操作训练才能最终掌握。因此，教师要特别注意精讲，留给学生更多自主操练的时间。（三）教学建议教学过程设计既要考虑地理课程标准的总体要求，也要符合学生的认知规律。我们建议运用建构主义理论指导设计教学。建构主义学习理论强调以学生为中心，强调学生对知识的主动探索，主动发现和对所学知识意义的主动建构。建构主义学习环境有四大构成要素：情境、协商、会话和意义建构。建构主义学习理论把创设真实情境看作是意义建构的必要前提，协商与会话是协作学习的主要形式。意义建构是学习的目的，要靠学生自觉、主动地完成。因此，教学过程设计既要进行导入教学的情境设计，激发学生学习的兴趣，兴致盎然地开始学习；也要创设学生协商会话的条件和机会，通过探究活动，促进学生自主地进行意义建构。1精心设计课堂导入，激发学生的学习热情。巧妙的课堂导入设计能迅速吸引学生的注意力，激发学习的热情。（1）通过生活实例创设情境，导入新课。黄石三中的宋锴老师以邻近的青藏高原与四川盆地的景观图片以及两地女青年的图片引发了学生的思考，激发了学生学习的热情。纬度相近、位置比邻的两地自然景观为什么有如此之大的差异？都是年轻的姑娘，皮肤颜色为什么有这么大的差异？接着，宋老师似乎给了学生一个答案：“这都是大气惹的祸”。看似答案，又把学生带到了新的问题情境中，引入到了大气受热过程的学习情境中。这样的生活实例，学生们司空见惯，却没有注意思考过其形成的原因。宋老师挖掘出了生活中的地理问题，引导学生学习对生活有用的地理。并且运用幽默的语言巧妙地导入了新课的学习中，又给学生设计了新的悬疑为什么是大气惹的祸?大气怎么惹的祸？这样，学生不断探究问题的答案，最终也获得了知识和能力，实现了课标的要求。（2）运用地理实验创设情境，导入新课。厦门市翔安区教研中心的郑明进老师带领学生课前做热力环流的地理实验并摄制录像。课上播放实验录像，运用实验迅速将学生带到了热力环流的学习活动中。郑老师的实验是这样设计的：实验用材：一个长约80厘米、高40厘米、宽40厘米的玻璃缸，一块胶合板（一侧开有一个小孔）或塑料薄膜，一小盆热水，一小盆冰块，一支弯曲的玻璃管，几支香，一个打火机，一块黑布，一块香皂。实验步骤： A、实验前先在玻璃缸内壁用香皂轻涂一次，目的是预防热水放进去后在内壁凝结成水珠，影响实验效果。B、用黑布遮住玻璃缸面向讲台的一侧，因为烟是白色的，这样做的目的是为了更明显地看到烟的运动方向。C、把一小盆热水和一小盆冰块分别放入玻璃缸内的两侧，迅速在缸顶盖上胶合板，小孔对着装冰块的小盆。D、点燃几支香，让烟通过玻璃管慢慢流进玻璃缸内。E、观察烟的运动方向烟会在冰块一方下沉，然后流向热水一方，再上升，在上空再流回冰块一侧，形成热力环流。实验结论：由于近地面的冷热不均导致空气的上升或下沉，在同一水平面形成气压差，空气由气压高处流向气压低处，从而形成热力环流。郑老师利用课前的时间带领部分学生进行地理实验，在课堂中播放学生实验的录像，这种方法不但激发了学生们学习的热情，培养了学生动脑动手学习地理的能力，符合课程标准的总体要求，而且解决了热力环流实验费时、费事、成功率低的问题，非常值得我们大家学习。（3）运用历史故事创设情境，导入新课。张丽坚老师在上课伊始为学生播放电视剧三国演义火烧葫芦峪的片段引导学生思考：有人说火是诸葛亮放的，雨也是诸葛亮下的。这到底是为什么呢？大气受冷和受热时会发生什么现象？张老师通过学生熟悉的热播电视剧情节把学生带到了学习热力环流的情境中，取得了很好的效果。2多途径引导学生相互协作探究问题，突出重点，突破难点，展开教学。导入设计中的一系列问题或疑问的答案需要学生自己探索。我们建议教师在展开教学时要充分发挥学生的主体作用，提供给学生相互合作学习、主动建构的机会。（1）精心设计问题，指导学生读图展开教学厦门市翔安区教研中心的郑明进老师利用动画或板图展示大气受热过程的示意图，设计一组问题引导学生读图学习大气的受热过程。进入大气的太阳辐射为什么箭头变细？大气对太阳辐射吸收情况如何？为什么？地面经太阳晒热后，热量如何传递？大气为什么能吸收大部分的地面辐射？大气增温后热量如何传递？ 郑老师通过问题串引导学生了解太阳辐射、地面辐射和大气辐射的转化和太阳辐射能在地面、大气间的流动过程，初步达成了地理课程标准的要求。随后，郑老师通过联系框图引导学生总结归纳大气的削弱作用及大气的保温作用，学习温室效应的原理，将所学的知识系统化，最终达成了课程标准的要求。（2）运用图表启发讲授展开教学地理课程标准强调要“重视对地理问题的探究”。因此，在地理教学中倡导自主学习、合作学习、探究学习等学习方式。不同的教学内容适用的教学方式往往不同。感性知识，讨论式和体验式的教学方式更为有效。理性知识更多的宜采用启发讲授式和探究式教学。热力环流原理就适宜采用启发讲授式和探究式进行教学。晋江一中的张晓东老师通过地理实验导入新课，随后通过板图、多媒体课件等教学手段步步设疑，层层解析，展开教学。第一步：实验引入介绍实验装置并引导学生观察玻璃缸内空气运动的方向。提问过渡：同学们看到气流是如何运动的？设问，引导学生主动探究。能否将空气的运动描绘下来？学生绘图。大气在什么地方上升？在什么地方下沉？是否具有规律？能否举出生活中的一些实例？小结：从刚才的实验可以看出，气流在热的地方向上运动，在冷的地方向下运动，水平方向上在近地面从冷的地方向热的地方运动。为什么地表冷热不均会产生这种现象呢？先来看地表受热均一时的情况。第二步：原理分析（板图）设问：说明气压在垂直方向上的变化规律。引导学生得出结论1：气压随高度的增加而递减。思考：A、B、C三地受热不均后，三地的大气会发生什么变化？预设答案：A地气体膨胀上升，B地、C地气体收缩下沉（热胀冷缩）引导学生得出结论2：气体受热膨胀上升，气体遇冷收缩下沉。（垂直运动）思考：三地的近地面、高空的空气密度分别有什么变化？预设答案：A地近地面空气密度变小，高空空气密度变大。B、C两地近地面空气密度变大，高空空气密度变小。思考：此时，同一水平面上（近地面、高空）的空气密度是否还相同？ 预设答案：近地面A地空气密度降低，B、C两地空气密度升高。高空A地空气密度升高，B、C两地空气密度降低。思考：这种差异会导致气压如何变化？预设答案：A地近地面气压降低，高空A气压升高。B地、C地近地面气压升高，高空B、C气压降低。引导学生得出结论3：近地面，气温高，气压低；气温低，气压高。引导学生得出结论4：（同一地方）近地面与高空高低压相反。思考：A地近地面是低压，高空A是高压，哪一个地方气压更高？预设答案：A更高，因为气压随高度的增加而递减。引导学生依据同一水平面的气压状况绘制水平气流。引导学生得出结论5：同一水平面风从高压吹向低压。思考：等压面是否还能保持在同一水平面上？引导学生得出结论6：同一水平面上，高压处等压面向上凸，低压处等压面向下凹。第三步：实践操作请一位学生上台操作热力环流形成过程课件，检验是否掌握热力环流的原理。首先，设定地面冷热状况：点A（热）、B（冷）。其次，设定大气垂直运动：A地受热气体膨胀上升，B地受冷气体收缩下沉。再次，对比A、A、B、B四点气压高低。最后，热力环流的形成。（鼓励）张老师通过板图、课件和环环相扣的设问，启发学生思考，引导学生探究问题的答案，成功地突出了重点，突破了难点，完成了热力环流原理的学习任务。“热力环流”是学生学习的重点，更是学生学习的难点。在“热力环流”的教学中，如果学生实际的学习水平较低，那么，关于地表冷热与气压高低的关系的推导过程教师可以进行简化处理：通过示意图以讲述的方式告诉学生地表冷热状况与气压高低的关系。3运用地理原理，解决实际问题，提升地理能力。厦门市翔安区教研中心的郑明进老师在学生学习完大气的受热过程之后设计了探究活动，将大气受热过程的学习推向了高潮。活动探究：小明家的农田3个月后就被征用了，但他想再抢种一季胡萝卜（需3个多月才能收获），有同学给他建议盖上一层塑料薄膜，你认为这种方法可行吗？为什么？郑老师通过探究活动引导学生学习对生活有用的地理，激发了学生的学习兴趣，提高了学生运用地理原理解决实际问题的能力。石嘴山市光明中学的陈晓鹏老师在学生学习了热力环流原理之后引导学生分析海陆风、山谷风及城市与郊区之间风的形成。在实际问题的探究中进一步引导学生总结规律，提升了学生的认识水平。我们也可以在学生认识了热力环流原理之后，引导学生应用热力环流原理解决其他一些实际问题。例如，考虑到市区与郊区之间的热力环流，工业区应该布局在什么地方？城市热岛效应是人类活动对地理环境影响的具体体现之一，怎样运用刚刚学习的地理知识减弱城市热岛效应呢？学生在这些问题的解决过程中不但可以复习刚刚学习的新知，而且提升了应用地理原理解决实际问题的能力，传达了学以致用的思想。三、学生学习中常见的错误与解决1在“大气运动”的学习中学生不会描述大气的受热过程。造成这种现象的主要原因在于学生在学习中没有经历自主的探究、实践过程。教学过程中教师以讲授法为主，学生以机械记忆为主。其实，在教学过程中，如果教师通过一组问题引领学生读图、归纳大气的受热过程，帮助学生理解记忆大气的受热过程，就会解决这一问题。另外，学生自己绘制大气的受热过程示意图也是理解、记忆大气受热过程的好方法。因此在教学过程中如果教师一边引导学生读大气受热过程示意图，一边绘制大气的受热过程，就会有助于学生记忆大气的受热过程。如果同学们在课后自己练习绘制大气的受热过程示意图，那么学习的效果一定会更好。2在“大气运动”的学习中学生往往画错热力环流图。表现一，画错气流运动方向。其实，在学习了热力环流原理之后，应该引导学生认识到热力环流其实是能量的转化与流动过程，其形成的根本原因是地表的受热不均。因此，绘制热力环流示意图，第一步，需要判断地表的冷热状况。地表冷热状况的判断更多的是需要学生联系生活中的实际。第二步，学生绘制垂直气流运动方向。如果联系生活中的一些现象：火焰的垂直运动方向、烧滚的开水中水汽的垂直运动方向等，学生不难建立受热膨胀上升，遇冷收缩下沉的观念，从而绘制出正确的大气垂直运动方向。第三步，绘制水平气流，完成热力环流图。表现二，将表示大气运动的符号绘制在地面以下或穿过了山体、建筑物等。这一点需要教师提示学生注意示意图的绘制要考虑大气与其他地理事物的位置关系。大气的位置在海洋、陆地、森林、建筑物等之上。3在“大气运动”的学习中学生往往出现风向绘制错误。绘制风向是学生的基本技能。绘制风向需要注意几个环节。环节一，注意研究地的地理位置特点，确定水平气压梯度力和地转偏向力的方向。例如，观察研究地的气压值及其相邻的等压线数值，就可以确定水平气压梯度力的方向了。要确保做到水平气压梯度力由高压指向低压，与等压线垂直。根据题干或地图信息判断研究地所在的半球位置（南、北半球），确定地转偏向力的方向。环节二，注意绘制的基本要求。在绘制风向时，水平气压梯度力要求用短虚线绘制，风向用短实线绘制。环节三，注意地转偏向力影响下的近地面风向。顺着水平气压梯度力的方向，北半球的风向右侧偏转，南半球的风向左侧偏转。把握好这几个环节就能绘制出正确的风向了。四、学生学习目标的检测在“大气运动”的学习后，学生要能够指出太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射及大气的主要的热量来源，描述大气的受热过程；判断地面的冷热状况，指出大气的垂直运动和水平运动状况；能够在等压线图上绘制某地近地面的风向等。这些应该是学习目标检测的主要内容。我们认为学生学习检测的设计要符合新课程的理念和课程标准要求。检测题要有具体、生动的情境设计，贴近学生生活，符合学生实际，关注学生阅读、分析、表达、运用地理图表和地理数据的技能等，满足地理课程标准的总体要求，也要能够检查学生学习的深层认识情况。检测题要避免仅仅考察学生的识记情况。以下一些习题体现了新课程的理念和课程标准要求，供大家参考。读“地球表面受热过程示意图”（图1），回答1-3题。1. 图1中字母表示大气逆辐射的是A. A B. B C. C D. D2. 近地面大气的热量主要来自A.太阳辐射 B.地面辐射 C.大气逆辐射 D.大气辐射3.对地面起到保温作用的是A. A B. B C. C D. D4利用人造烟幕可以防御霜冻，因为人造烟幕能使大气的 A逆辐射作用增强 B逆辐射作用减弱C反射作用加强 D反射作用减弱读“北半球某日天气系统分布示意图”（图2），回答5-6题。5.甲处是A.高压中心 B.低压中心 C.冷锋 D.暖锋6.处的风向为A.东北风 B.西北风 C.东南风 D.西南风7图3为四幅等压线图(单位：百帕)，能正确反映北半球近地面风向的是 图3本部分教学内容关注的对象是自然环境的组成要素之一大气。本部分教学内容旨在帮助学生认识导致大气运动的基本原理，既是前一部分内容“宇宙中的地球太阳对地球的影响”的进一步细化与深化，也为后面学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下了理论基础。通过学习大气的受热过程，学生可以了解影响气温的不同因素，认识到不同地区地表获得的热量是不均匀的。正是地表受热不均引起了热力环流，同一水平面出现高低气压的差异，导致空气发生水平运动，形成了风。全球气压带风带的分布与移动及天气系统等都以大气的受热过程和热力环流知识为基础进行教学。“大气运动”教学为学生学习太阳能资源的开发与利用提供了知识基础。太阳高度愈大、空气愈稀薄、云量愈少、透明度愈高，大气对太阳辐射的削弱作用愈小，到达地面的太阳辐射愈多，太阳能资源愈丰富。“大气运动”教学为学生学习、认识地理环境的整体性和差异性奠定了基础。大气的受热过程及大气的运动体现了能量和物质在岩石圈、水圈、生物圈及大气圈的流动和迁移过程，体现了地理环境的整体性。地表受热不均既是区域差异的具体表现之一，也是产生其他地理差异的原因。（2）“大气运动”教学内容与其他地理学习模块的联系 “大气运动”教学为学生学习必修2模块中城市化对地理环境的影响的相关内容