探秘地球家园：地球的形状、大小与空间坐标-七年级地理核心概念建构与素养导向教学设计

探秘地球家园：地球的形状、大小与空间坐标——七年级地理核心概念建构与素养导向教学设计一、教学内容分析  本节内容隶属于初中地理课程“地球与地图”模块的开篇，是学生系统认识人类生存家园的逻辑起点，具有极强的奠基性和工具性。从《义务教育地理课程标准（2022年版）》审视，本课直指“认识全球”这一主题，其素养落点明确：通过对地球形状、大小的科学认知过程，培育学生的地理实践力与求真求实的科学精神；通过对地球仪与经纬网模型的学习与应用，初步建立学生的空间视角与区域认知框架，并为后续学习地球运动、地图阅读及世界地理分区奠定不可或缺的思维工具。知识图谱上，它构成一条从感性经验（天圆地方）到理性证据（科学认知），再到模型抽象（地球仪）与工具应用（经纬网）的清晰认知链条。其中，“用证据说明地球的形状”是突破前科学概念的关键；“在地球仪上识别经线、纬线，并运用经纬网定位”则是将三维空间转化为二维坐标的核心技能，逻辑抽象度高，是学生地理思维第一次重要的“跃迁”。  学情研判方面，七年级学生通过科普读物、影视作品等对“地球是球体”有初步印象，但多停留在“知道”层面，对证据链缺乏系统了解，且易与“正球体”概念混淆。其空间想象能力正处于发展初期，将立体球面上的经纬网转化为平面坐标，并理解其指示方向、定位的功能，存在显著认知跨度。常见的认知误区包括：认为经纬线是实际存在的线；对经线指示南北方向、纬线指示东西方向的理解机械化；在极地地区方向的判读上容易混乱。因此，教学必须设计多层次、具象化的探究活动，如模拟实验、模型操作等，将抽象概念可视化、操作化，并设计形成性评价问题链（如：“如果没有麦哲伦船队的环球航行，仅凭月食现象，能否确证地球是球体？”“请在地球仪上找出这样一个点：它的东、西、南、北方向分别在哪里？”），动态诊断学生理解进程，为差异化指导提供依据。对于空间感较强的学生，可引导其进行逆向思维与复杂定位；对于存在困难的学生，则需提供更多实体模型辅助与分步操作的“脚手架”。二、教学目标  1.知识目标：学生能够系统阐述人类认识地球形状的科学历程及关键证据（如麦哲伦环球航行、卫星照片），准确描述地球大小的基本数据（平均半径、赤道周长、表面积），并辨析地球形状为“两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体”。学生能在地球仪上准确指认并说出经线、纬线的基本特征（定义、形状、长度、指示方向、度数划分），进而理解经纬网构成的空间坐标系统及其定位原理。  2.能力目标：学生能够运用地球仪模型，通过小组合作完成指定的观察与测量任务（如比较不同纬线长度、模拟经纬线交织），初步掌握使用地球仪获取地理信息的基本技能。能够在给定的经纬网地图或地球仪上，运用经纬度坐标对地理事物进行定位和描述其相对方位，并解决简单的现实情境定位问题（如救援定位、航行描述）。  3.情感态度与价值观目标：通过回顾从“天圆地方”到精准认知的漫长历程，学生能体会人类探索自然的坚韧与智慧，形成尊重科学证据、勇于质疑的理性精神。在小组操作地球仪与合作解决定位任务的过程中，培养协作交流的意识与严谨求实的态度。  4.科学（学科）思维目标：重点发展学生的空间思维与模型思维。通过将真实地球抽象为地球仪、将球面坐标抽象为经纬网的过程，理解模型简化与表征现实的价值。通过经纬网上方向判读与坐标定位的练习，初步建立地理空间分析与定位的思维框架。  5.评价与元认知目标：引导学生依据清晰的评价量规（如定位任务的准确度、表述的规范性）进行同伴互评。在课堂小结环节，鼓励学生反思自己理解“经纬网”概念的关键突破点是什么，以及使用了哪些策略（如想象、模型操作、画图）来克服空间想象的困难。三、教学重点与难点  教学重点：经纬网的空间概念与定位方法。确立依据在于，此为《课程标准》中明确要求的“运用地理工具”的核心技能，是贯穿整个地理学科学习的基础性、工具性知识。从学业评价角度看，无论是学业水平考试还是日常地理分析，确定位置、描述区域都是最基本的考核要点，体现了地理学科“区域性”的核心特质。掌握经纬网，等于掌握了开启世界地理知识大门的钥匙。  教学难点：经线、纬线指示方向的原理，以及在极地地区利用经纬网进行方向判读。预设依据源于学情分析：该知识点极度依赖空间想象力，学生需在脑海中动态构建球面方向系统，这与平面方向的认知习惯冲突极大。常见错误表现为在极地经纬网图上无法正确判断东西方向（需遵循“劣弧原则”）。突破方向在于强化模型演示与动态模拟，例如使用在极点相交的纸条模拟经线，直观展示“所有经线交汇于南北极点，因此南北方向是绝对的；而纬线圈上东西方向是环绕地轴的相对方向”。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（含人类认识地球形状的史料动画、地球大小对比视频、三维动态经纬网模型）；教学用大型地球仪（不少于2个）；篮球或类似球体（贴有简易经纬网贴纸）；手电筒（模拟平行光源）。1.2学习材料：分层设计的学习任务单（含基础观察记录表与挑战性定位任务）；小组探究活动材料包（含小型地球仪、标签贴、细绳等）。2.学生准备2.1课前预习：收集一个关于古代人类如何认识地球形状的小故事（神话或猜想）。2.2课堂用具：携带地理课本、彩色笔。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与旧知唤醒：“同学们，在开始今天的神奇旅程之前，我们先来看一组图片（呈现古代‘天圆地方’说图示、麦哲伦船队航行路线、从太空拍摄的地球照片）。请大家快速思考：人类对自己所居住的这颗星球模样的认识，经历了怎样翻天覆地的变化？”（稍作停顿，让学生自由发言）。“很好，从猜想、到探险、再到今天直观地俯瞰。那么，我们能否自信地说，我们已经完全了解脚下这颗星球了呢？比如，我随机问一个问题：如果一艘船在茫茫大海上遇险，它如何能最快速地告诉救援者自己的准确位置？”  1.1提出核心问题与路径明晰：“今天，我们就化身成为地球的‘侦探’与‘测绘师’，一起去寻找确凿证据来认识地球的真实样貌与大小，并学习和掌握一套为地球表面任何地点标注‘身份证号’的神奇系统——经纬网。我们将从古老的智慧出发，借助模型和实验，一步步揭开答案。”  （设计意图：通过认知历程的强烈对比制造认知张力，用紧急救援的现实问题激发学习内在需求，明确本课探索主线。）第二、新授环节任务一：穿越时空——地球形状认知的证据链1.教师活动：首先，邀请12位学生分享课前收集的小故事，并给予点评：“这些想象充满了古人的智慧，但科学需要证据。”接着，教师扮演“证据检察官”，引导学生组建“证据链”：①现象观察：提问“为什么我们总是先看到远航归来的船的桅杆顶？”并用地球仪和玩具小船模拟演示。②逻辑推理：展示月食时地球影子的照片，提问：“这个影子边缘为什么总是圆弧形的？能想象出哪些形状的物体能投出这样的影子？”③实证探险：简述麦哲伦船队环球航行的故事，强调其“出发西行，最终从东归”的实证意义。④终极确证：播放现代卫星、航天器拍摄的地球全景视频。最后总结：“看，从局部现象到间接证据，再到直接环绕观察和终极俯瞰，这是一条不断完善的、坚实的科学证据链。”2.学生活动：分享故事；观察模拟实验并尝试解释；分析月食照片，小组讨论可能的地球形状；观看视频，感受地球的直观形态。在任务单上按顺序整理出认识地球形状的四个关键证据。3.即时评价标准：①能否用清晰的语言描述至少一种证明地球是球体的现象或证据。②在小组讨论中，提出的猜想是否有观察或逻辑依据。③能否按证据的证明力强弱进行初步排序。4.形成知识、思维、方法清单：  ★地球的形状：是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体。这是一个精确的科学描述，而非完美的正球体。可以比喻为一个“有点扁的橘子”。（教学提示：强调“不规则”是为了更精准地描述地球真实形态，但初学时可以近似理解为球体。）  ★关键证据：主要包括“先见桅杆”（海港观察）、“月食阴影”（逻辑推理）、“环球航行”（实践证实）和“太空照片”（直观确证）。这是培养学生实证科学精神的重要载体。  ▲科学认知的特点：人类对自然界的认识是一个基于证据、不断修正和深化的漫长过程。从“天圆地方”到今天的认知，体现了科学探索的继承与发展。任务二：量化家园——地球有多大？1.教师活动：“认识了样子，我们再来量量它的‘身材’。地球这么大，我们怎么测量？”展示地球平均半径（约6371千米）、赤道周长（约4万千米）、表面积（约5.1亿平方千米）等数据。为了让学生有直观感受，进行类比活动：“如果我们将地球缩小成一个篮球，那么表面的山脉起伏可能还不到一张纸的厚度，这说明了什么？”（说明从宇宙尺度看，地球表面非常平滑）。播放一段将地球与太阳系其他行星大小对比的短视频。2.学生活动：记录关键数据。参与类比想象，理解地球大小的宏观概念。观看视频，建立宇宙尺度感。尝试计算：绕赤道步行一周（假设每天走40公里），需要多少天？3.即时评价标准：①能否记住地球平均半径和赤道周长这两个最具代表性的大小数据。②能否用一两个形象的类比（如“赤道周长相当于绕标准跑道10万圈”）向他人说明地球的大小。4.形成知识、思维、方法清单：  ★地球大小的核心数据：平均半径约6371千米，赤道周长约4万千米。记住这两个数据，就能对地球规模有基本把握。  ★地理尺度观念：学习地理必须建立正确的空间尺度观念。地球的“大”对人类而言是广阔的，但在宇宙中只是一颗普通的行星。通过对比和类比是建立尺度感的好方法。  ▲数据意义：这些数据是进行许多地理计算（如距离、面积）的基础，也是理解许多地理现象（如重力、气候带宽度）的背景。任务三：化繁为简——地球仪的妙用1.教师活动：出示真实地球照片和地球仪，提问：“为什么我们需要地球仪这个‘微缩模型’？”引导学生说出便于观察、携带、演示等优点。然后，教师手持手电筒照射贴有经纬网贴纸的篮球，缓慢转动篮球，演示昼夜半球的变化，并提问：“用地球仪来模拟地球的运动，比如自转，比看平面图优势在哪里？”最后，分发小型地球仪给各小组。2.学生活动：比较地球照片与地球仪，讨论模型的优势。观察教师演示，理解地球仪在演示地理现象（如昼夜交替、季节成因）方面的直观性。动手触摸、转动分到的小地球仪，熟悉其基本构造（地轴、两极、赤道）。3.即时评价标准：①能否说出地球仪作为模型的至少两个优点。②能否在地球仪上快速指出北极点、南极点、赤道。4.形成知识、思维、方法清单：  ★地球仪的定义：按照一定比例缩小的地球模型。地轴是假想的旋转轴，两极是地轴与地球表面的交点，赤道是最长的纬线圈。  ★模型思维：地球仪是地理学中最重要的模型之一。它用简化和抽象的方式，保留了地球的主要特征（形状、方向、相对位置），便于我们研究和学习。可以说，“没有地球仪，就没有现代地理学”。  ▲与地图的关系：地球仪是球面表达，无变形，但无法展现全貌；地图是平面表达，有变形，但可展现全球。二者互补。任务四：抽丝剥茧——经纬线的“身份证”1.教师活动：这是本节课的核心操作环节。首先，让学生在地球仪上贴有“0度”标签的地方用红色细绳绕一圈，告诉学生：“看，这就是赤道，它是纬线的起跑线，我们规定它为0度纬线。”然后，引导学生向北、向南，每隔30度用不同颜色细绳缠绕，观察纬线圈的变化（长度变短，直至缩为一点）。提问：“纬线是什么形状？长度有何规律？它们指示什么方向？”用类似方法，引导学生用蓝色细绳连接两极，模拟经线，并对比不同经线的长度和形状。关键提问：“所有经线都相交于南北两极，这会导致什么结果？（提示方向）”。最后，通过课件动画，动态展示经纬线是如何从两极和赤道开始，被标注上度数，从而覆盖整个地球表面的。2.学生活动：以小组为单位，按照教师指导，动手在地球仪上模拟纬线和经线。观察、测量（用细绳比较长度）、记录纬线和经线的特征。讨论并归纳填写“经纬线特征对比表”。观看动画，理解经纬度划分。3.即时评价标准：①操作是否规范（如纬线是否平行于赤道缠绕）。②小组合作是否有效，记录是否准确。③归纳的经纬线特征（定义、形状、长度、指示方向、度数范围）是否完整正确。4.形成知识、思维、方法清单：  ★纬线与纬度：纬线是与地轴垂直、平行于赤道的圆圈。赤道为0°，向北向南各分90°。北纬(N)、南纬(S)。纬线指示东西方向。赤道最长，向两极缩短为点。  ★经线与经度：经线是连接南北两极的半圆（弧）。本初子午线为0°，向东向西各分180°。东经(E)、西经(W)。经线指示南北方向。所有经线长度相等。  ▲重要分界线：赤道划分南北半球；20°W和160°E经线圈划分东西半球（教学提示：此为难点，需解释为何不用0°和180°经线，以避免分割大陆）。  ★易错点：经纬线是人为定义的假想辅助线，实际不存在。经线是半圆，两条相对的经线组成一个经线圈。任务五：精准定位——经纬网的实战应用1.教师活动：在学生已理解经纬线的基础上，教师用课件展示一张只有经纬网格的背景图，首先标注出北京（40°N，116°E）的位置作为示范。然后，提出分层挑战任务：①基础层：“请找出（30°N，120°E）这个点大概在哪个区域？”（中国杭州附近）。②综合层：展示一幅标有A、B、C三点的经纬网图，提问：“判断A点在B点的什么方向？C点位于哪个半球？”③挑战层（极地视图）：展示以南极点为中心的经纬网图，提问：“假设一架飞机从A点（80°S，60°W）沿最短航线飞往B点（80°S，120°E），请描述其飞行方向的变化。”巡视指导，重点关注学生对方向判读逻辑的表述。2.学生活动：观察教师示范。独立或小组合作，在任务单的经纬网图上完成分层定位与方向判读任务。挑战层的学生可借助地球仪，用细绳模拟“最短航线”进行探究。派代表分享解题思路。3.即时评价标准：①坐标读取是否准确（纬度在前，经度在后；符号无误）。②方向判读是否逻辑清晰，尤其是涉及东西方向时。③能否运用“上北下南，左西右东”（适用于小范围普通经纬网图）和“极点俯视法”（适用于极地地图）等规则。4.形成知识、思维、方法清单：  ★经纬网定义与用途：由经线和纬线相互交织构成的网络。其核心功能是定位（任何地点都有唯一的经纬度坐标）和定向（判断相对方位）。  ★定位方法：写出某点的纬度（北纬或南纬）+经度（东经或西经）。如北京（40°N，116°E）。口诀：“纬线横，经线竖，先纬后经记清楚”。  ▲方向判读进阶：在极地经纬网图上，中心点为极点，经线呈放射状，纬线呈同心圆状。判断方向时，从极点出发的放射方向就是南（或北）；沿着纬线圈的顺时针或逆时针方向就是东或西。这是空间思维的高阶训练。第三、当堂巩固训练  设计分层练习，限时8分钟完成：  A层（基础巩固）：1.填空题：地球的平均半径是____千米；赤道周长约为____千米。2.选择题：关于纬线的说法，正确的是（）A.所有纬线长度相等B.纬线指示南北方向C.赤道是最大的纬线圈D.纬线是连接南北两极的线。  B层（综合应用）：3.读“简化经纬网图”，完成：（1）写出A、B两点的经纬度坐标。（2）判断B点在A点的什么方向。（3）A点位于____（南/北）半球和____（东/西）半球。  C层（挑战拓展）：4.（接B层图）假设有一艘轮船在A点海域失事，其准确位置是（10°N，30°W）。请模仿海上救援中心的口吻，撰写一段包含精确位置信息的求救广播词。  反馈机制：完成后，采用“同桌互评教师抽评”结合的方式。公布A、B层答案，同桌交换批改。教师重点讲评B层题第（2）问方向判读的典型思路，并展示一份优秀的C层作业（广播词），强调其在情境中应用知识的能力。第四、课堂小结  “同学们，今天的探索之旅即将到站。现在，给大家3分钟时间，请以‘地球的家园档案’为主题，用思维导图或关键词的形式，在笔记本上梳理本节课的核心收获。”教师巡视，并邀请12位学生上台展示其总结结构。随后，教师进行整合性总结：“我们从证据认识了地球的形状，用数据感知了地球的大小，借助模型（地球仪）将其可视化，并最终掌握了为其表面任何地点编制‘身份证’（经纬网）的系统方法。这套空间坐标系统，将是我们今后遨游世界、分析一切地理现象的基础视角。”  作业布置：必做作业：1.绘制一幅简单的经纬网示意图，并标注出赤道、本初子午线、南北回归线等重要线。2.在地球仪或世界地图上，找到并记录你家所在城市（或省会）的大致经纬度。选做作业（二选一）：1.撰写一篇地理小短文《如果没有经纬网……》，想象并描述世界会变成什么样。2.利用水果（如橘子）或橡皮泥，动手制作一个简易的“经纬网地球仪”模型。六、作业设计  1.基础性作业（全体必做）：  （1）完成课本相关的基础练习题，重点巩固地球形状的证据、大小数据、经纬线基本特征等核心概念。  （2）在世界空白经纬网格图上，熟练标出以下重要经纬线：赤道、南北回归线（23.5°）、南北极圈（66.5°）、本初子午线、180°经线、20°W和160°E经线，并注明其地理意义。  2.拓展性作业（鼓励大多数学生完成）：  设计一份“校园寻宝地图”。以学校平面图为基础，自建一个简单的平面直角坐标系（可类比经纬网），为校园内的几个标志性建筑（如教学楼、图书馆、操场）赋予“坐标”。并设计一条从校门口到“宝藏”埋藏点的坐标路线图，与同伴交换，互相“寻宝”。  3.探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：  主题研究：《从“丝路”到“星链”——人类空间定位技术发展小览》。要求学生通过查阅资料（书籍、权威科普网站），简要梳理从古代依靠星象、地标导航，到近代经纬网与航海钟的应用，再到现代GPS、北斗卫星导航系统的工作原理简介。思考并阐述：精确的空间定位技术对人类社会的生产、生活与科学研究产生了哪些深远影响？以PPT或小报告形式呈现。七、本节知识清单及拓展  1.★地球的形状：“两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体”。这是目前最精确的描述。教学关键：强调其“非正球体”的精确性，但初学可简化为“球体”理解。  2.★地球形状的证据链：海港“先见桅杆”（局部现象）、月食圆弧阴影（逻辑推理）、麦哲伦船队环球航行（实践证实）、太空照片（直观确证）。体现了科学认知的渐进性。  3.★地球的大小数据：平均半径约6371千米（最核心数据）；赤道周长约4万千米（“坐地日行八万里”的由来）；表面积约5.1亿平方千米。  4.★地球仪：地球的模型。地轴（假想轴）、两极（北极点、南极点）、赤道（最长的纬圈，0°纬线）是其基本要素。  5.★纬线与纬度：与地轴垂直、环绕地球的圆圈。赤道为0°，向北增大至90°N（北极），向南增大至90°S（南极）。指示东西方向。长度从赤道向两极递减。  6.★重要纬线：赤道（0°）、北回归线（23.5°N）、南回归线（23.5°S）、北极圈（66.5°N）、南极圈（66.5°S）。它们是划分温度带的重要界线。  7.★经线与经度：连接南北两极的半圆弧。本初子午线（通过英国格林尼治天文台旧址）为0°，向东增大至180°E，向西增大至180°W。指示南北方向。所有经线长度相等。  8.★经纬网：经线与纬线相互交织构成的网络。根本作用是定位（任何地点有唯一坐标）和定向（判断方位）。  9.★地理位置表述：标准格式为“纬度+经度”。例如：北京（40°N，116°E）。切记：纬度在前，经度在后；先写度数，再写符号（N/S，E/W）。  10.▲半球划分：赤道分南北半球。东西半球的分界线是20°W和160°E组成的经线圈（而非0°和180°），目的是避免将非洲、欧洲等大陆分割在两个半球。  11.▲方向判读（普通经纬网图）：基本原则：经线指示南北，纬线指示东西。口诀：“上北下南，左西右东”适用于小范围、经纬线平直的图。  12.▲方向判读（极地经纬网图）：关键：中心点为极点（北极或南极）。从极点出发的放射方向即正北（或正南）；沿纬线圈的顺时针/逆时针方向为东/西。此为学生空间思维难点，需借助模型反复练习。  13.★模型思维：地球仪是将复杂真实地球简化和抽象化的模型，是地理学习的重要工具和思维方式。  14.▲人类空间定位简史：从自然标志、天文导航（如牵星术）到人工坐标系统（经纬网）的建立，再到卫星导航（GPS/北斗），反映了人类对空间认知与控制能力的飞跃。八、教学反思  （一）目标达成度评估  从假设的课堂反馈与巩固练习完成情况看，知识目标基本达成，大多数学生能复述地球形状的证据、关键数据及经纬线特征。然而，在能力与思维目标上呈现出明显分化：约70%的学生能在普通经纬网图上进行准确定向与简单定位，这是可喜的成果。但涉及极地视图方向判读（挑战层任务）时，仅有少数空间思维突出的学生能清晰阐述，多数学生表现出困惑。这印证了教学难点预设的准确性。情感与元认知目标在“证据链”任务和模型制作作业中有所体现，学生表现出对科学探索历程的兴趣和动手探究的积极性。  （二）环节有效性剖析  1.导入与任务一成功创设了认知冲突和历史纵深感，激发了学习动机。“如果仅凭月食，能否确证？”这一问题有效引发了深层思考。2.任务四（经纬线探究）是本节课的枢纽。学生动手缠绕细绳的操作，将抽象概念极大具象化，是突破难点的重要“脚手架”。巡视中发现，小组合作有效的团队，其成员对特征归纳明显更准确。反思：是否应为操作较慢的小组提供更明确的步骤提示卡？3.任务五（实战应用）的分层设计照顾了差异性，但时间稍显紧张。挑战层任务对多数学生而言坡度较陡，部分学生在基础层任务完成后便进入“等待”状态。思考：是否可以将挑战层任务作为“彩蛋”或课