地球的公转：现象、规律与地理意义-七年级地理探究式教学设计

地球的公转：现象、规律与地理意义——七年级地理探究式教学设计一、教学内容分析  本节课隶属于初中地理课程“地球与地图”模块中的核心主题——“地球的运动”。《义务教育地理课程标准（2022年版）》对本部分内容的要求是：“运用模型、动画等资料，说明地球的公转运动及其产生的地理现象。”这一表述不仅锚定了知识技能目标——理解公转的方向、周期、轨道及由此引发的四季更替、五带划分等现象，更隐含了深刻的学科方法与素养导向。从知识图谱看，“地球的公转”是连接“地球自转”与后续“气候”、“地域差异”等内容的逻辑枢纽，学生需在建立地球运动整体观的基础上，理解时空变化的地理成因。课标中“运用模型…说明”的表述，明确指向了“地理实践力”与“综合思维”素养的培养：要求学生能通过动手操作或空间想象，将抽象的天体运动转化为可感知的地理模型，并分析各要素（如太阳直射点移动、昼夜长短变化、正午太阳高度角变化）之间的相互作用与联系，最终统整为对“四季成因”这一核心原理的机制性解释。其育人价值在于引导学生以科学的、动态的、联系的视角审视我们赖以生存的星球，理解自然规律的客观性与普遍性，培育求真务实的科学精神和探索宇宙奥秘的好奇心。  基于“以学定教”原则，七年级学生的学情呈现以下特征：在认知基础上，学生已学习了地球的自转，对地球作为运动球体的概念有初步认识，但将自转与公转进行综合、立体的空间想象存在显著困难；在生活经验上，学生对四季变化、昼夜长短变化有切身感受，这为教学提供了宝贵的情境切入点，但往往停留在感性层面，存在诸如“距离太阳近是夏季”等前科学概念。在思维特点上，该年龄段学生形象思维活跃，但抽象逻辑思维和空间想象能力尚在发展中。因此，教学的关键障碍在于如何将宏观、抽象、动态的宇宙空间运动，转化为学生可观察、可操作、可推理的探究过程。对此，教学设计需提供多层次支架：利用高质量三维动画、地球仪与手电筒模拟实验等直观教具化解空间抽象性；通过设计递进式的问题链，引导学生从现象观察走向规律归纳与机理解释；并准备差异化的学习任务单，让不同认知风格和起点的学生都能找到参与和理解的路径。课堂中将通过追问、小组讨论展示、模拟实验操作、图形绘制等多种形成性评价手段，动态诊断学生理解进程，及时调整教学步调与支持策略。二、教学目标  知识目标：学生能够准确描述地球公转的基本特征（绕转中心、方向、周期、轨道形状），并能运用图表或模型，清晰阐述太阳直射点的南北移动规律、昼夜长短及正午太阳高度角的周年变化，最终整合上述要素，科学解释四季更替和五带划分的地理成因，构建起“运动现象影响”的完整认知链条。  能力目标：学生能够熟练运用地球仪、光源等工具模拟地球公转，在模拟中观察和记录关键地理现象；能够阅读和分析“地球公转示意图”、“太阳直射点回归运动图”等地理图表，从中提取信息并归纳空间变化规律；初步学会运用“综合思维”方法，将多个地理要素联系起来，逻辑清晰地推演四季的形成过程。  情感态度与价值观目标：在探究四季成因的过程中，学生能够感受到自然规律的和谐与美妙，激发对地理学科和宇宙探索的持久兴趣；在小组合作模拟实验与讨论中，能主动倾听同伴意见，乐于分享自己的观察发现，培养团队协作意识和严谨求实的科学态度。  科学（学科）思维目标：重点发展学生的空间想象与模型建构思维。通过将文字描述、平面图示转化为立体模型操作，再抽象归纳为规律性认识，经历“具体—抽象—具体”的完整思维过程；同时，通过对“黄赤交角”这一关键角度的理解，树立“关键参数变化引发系统变化”的地理因果观和系统观。  评价与元认知目标：引导学生在完成模拟实验后，依据操作规范清单进行小组间互评；在课堂小结阶段，能够运用思维导图等工具梳理本课知识逻辑，并反思“我是如何从不懂到理解四季成因的”，总结借助模型、图表解决地理空间问题的主要策略。三、教学重点与难点  教学重点：地球公转产生的地理现象及其变化规律，特别是四季更替的成因。其确立依据源于课标对本部分内容“说明…地理现象”的核心能力要求，以及该内容在构建“自然地理环境形成基础”这一学科大概念中的基石作用。四季成因是连接天体运动与地表自然地理过程（气候、植被、水文等）的关键枢纽，理解它对于后续学习区域地理差异、气候分布等具有奠基意义。从中考评价导向看，该知识点是考查学生综合运用图表信息、进行逻辑推理的高频和高价值考点。  教学难点：学生对“太阳直射点移动引起昼夜长短和正午太阳高度角变化，进而导致四季更替”这一动态、综合的机制理解。难点成因主要有二：一是空间关系的极度抽象性，学生需在脑海中建立动态的三维宇宙空间模型，并理解倾斜的地球在公转过程中，阳光照射角度和范围的系统性变化；二是思维过程的综合性，需要学生突破单一因素思维，将公转轨道、黄赤交角、直射点移动、光照图判读等多个知识点串联成逻辑闭环。突破方向在于，将连续的动态过程分解为“二分二至”四个典型位置的静态分析，利用直观教具分步探究，再通过动画连贯演示，帮助学生完成从“点”到“线”的思维跨越。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（内含地球公转高质量三维动画、太阳直射点移动动态图）；地球仪（每小组一个，地轴倾斜方向固定）；强光手电筒（代表太阳，每小组一个）；标注了赤道、南北回归线、南北极圈的乒乓球（学生自制学具备用）；《地球公转探究学习任务单》（分层设计）。1.2环境与板书：教室桌椅调整为小组合作式；板书预设区域划分，左侧用于呈现核心问题与关键词，中部用于绘制公转示意图与现象规律框架图。2.学生准备2.1知识预习：复习地球自转相关知识；观察并记录近一周本地昼夜长短的大致变化情况。2.2物品携带：每人携带彩色笔。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：“同学们，现在窗外的季节是？回想一下，刚过去的冬天和即将到来的夏天，除了气温，白天的时间长短有什么不同？大家有没有想过，为什么我们会有春夏秋冬呢？难道真像有些人猜的那样，是因为冬天地球离太阳远，夏天离得近吗？”1.1提出核心问题：从生活体验出发，直接抛出核心驱动问题——“地球上的四季究竟是如何形成的？”明确否定“距离决定论”这一常见误区，制造认知冲突。“今天，我们就化身小小天文学家，一起通过探究‘地球的公转’，来揭开四季轮回的奥秘。”1.2.勾勒学习路径：“要解决这个谜题，我们需要三步走：第一，看清地球是怎么‘转’的；第二，抓住转的过程中，阳光照射发生了哪些关键变化；第三，把这些变化和我们感受到的冷暖、昼夜联系起来。准备好了吗？我们的探索之旅开始！”第二、新授环节任务一：初识公转——描绘运动轨迹1.教师活动：首先播放地球绕太阳公转的宏观动画，引导学生聚焦观察。提出引导性问题：“请大家仔细看，地球是沿着一个怎样的‘跑道’绕太阳转的？这个跑道是正圆吗？”（等待观察与回答）。随后，在黑板或白板上绘制简化的公转轨道椭圆示意图，标出太阳位于一个焦点的位置。“记住这个关键点：太阳并不在轨道的中心。”接着，请学生用语言描述公转的方向和周期。“来，我们一起用手比划一下，从北极上空看，公转方向和自转一样吗？转一圈，地球上过了多久？”最后明确公转的基本要素：中心、方向（自西向东）、周期（约365天）、轨道（近似椭圆的椭圆）。2.学生活动：集中观察动画，尝试描述公转轨道的形状。跟随教师引导，用手势模拟公转方向。回答关于周期和方向的提问，并与地球自转进行对比。在《学习任务单》的第一部分，填写或勾选公转的基本特征。3.即时评价标准：1.观察是否专注，能否准确描述轨道形状（非正圆）。2.能否正确用手势表示公转方向，并与自转方向进行正确对比。3.在任务单上填写的公转周期是否准确。4.形成知识、思维、方法清单： ★公转基本特征：绕转中心为太阳；方向自西向东（北极俯视为逆时针）；周期约为一年（365天）；轨道为近似圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上。（教学提示：强调“椭圆”与“焦点”是理解“近日点、远日点”与四季非距离成因的基础。） ▲空间视角建立：从宇宙宏观视角认识地球运动，是理解后续一切地理现象的前提。（认知说明：此任务是构建整体空间概念的起点。）任务二：发现关键角度——探究黄赤交角的存在1.教师活动：这是攻克难点的关键一步。提问过渡：“如果地球‘直立着’公转，还会不会有四季？”再次播放动画，但此次特意展示地球仪，指出地轴是倾斜的，且倾斜方向保持不变。“请大家特别注意，地轴和公转轨道平面之间，有一个夹角，我们称它为‘黄赤交角’，目前大约是23.5°。这个角度，可是四季故事的‘导演’！”分发地球仪和手电筒。“现在，请各小组让地球仪‘公转’起来，注意保持地轴的指向不变（大致对准北极星方向），观察手电筒（太阳光）直射点在地球仪表面如何变化？”2.学生活动：以小组为单位进行模拟操作。一名学生手持手电筒固定作为太阳，另一名学生手持地球仪，在“轨道”上缓慢移动，并始终保持地轴倾斜方向不变。其他组员观察光线最亮、光圈最小的点（直射点）在南北半球之间移动的现象。讨论并记录观察结果。3.即时评价标准：1.小组操作是否规范，能否保持地轴指向稳定。2.组内观察与交流是否积极，能否共同发现直射点的移动现象。3.能否初步将“地轴倾斜且指向不变”与“阳光直射点变化”联系起来。4.形成知识、思维、方法清单： ★黄赤交角：地球公转轨道面（黄道面）与赤道面之间的交角，约为23.5°。由于地轴倾斜且空间指向不变，导致该角度的存在。（教学提示：这是本课最核心的概念之一，必须通过操作让学生建立直观感受。） ★太阳直射点：地球表面太阳光垂直照射的地点。其位置会因地球公转而变化。（认知说明：直射点是理解热量分布不均的直接原因。） ▲模型验证方法：通过物理模型模拟地理过程，是地理学重要的研究方法。（教学提示：引导学生体会科学探究中“模拟实验”的价值。）任务三：追踪阳光直射——绘制回归运动图1.教师活动：承接小组发现，进行精加工。利用动画，清晰演示太阳直射点在南北回归线之间的往返移动过程。聚焦四个关键位置：春分、夏至、秋分、冬至。“我们把地球在轨道上的这四个特殊位置标记出来。大家看，夏至时，直射点到了最北的哪里？对，北回归线。冬至时呢？到了南回归线。春分和秋分则回到了赤道。”引导学生在《学习任务单》的空白图上，绘制出直射点移动的轨迹曲线，并标注四个节气的名称和日期。“这条‘之’字形的路线，我们称之为太阳直射点的‘回归运动’。它的一年一度，就是我们四季轮回的‘指挥棒’。”2.学生活动：观看精细化动画，在教师引导下，准确说出二分二至日太阳直射点的纬度位置。在任务单的图表上，亲手绘制直射点移动路径，完成标注。同桌间相互检查标注是否正确。3.即时评价标准：1.能否准确说出二分二至日直射点的具体纬度位置（如：夏至—北纬23.5°）。2.绘制的回归运动图是否准确，关键点标注是否完整、正确。3.能否理解“回归”一词的含义（最北至北回归线，最南至南回归线，来回移动）。4.形成知识、思维、方法清单： ★太阳直射点的回归运动：由于黄赤交角的存在，太阳直射点在南北回归线之间做周期性往返移动。（认知说明：这是公转产生地理现象的直接动因。） ★二分二至日：春分（3月21日前后）、秋分（9月23日前后），太阳直射赤道；夏至（6月22日前后），直射北回归线；冬至（12月22日前后），直射南回归线。（教学提示：这是分析一切季节现象的四个基准时间点。） ▲图文转化技能：将动态过程转化为静态图表进行理解和记忆，是重要的地理学习方法。（教学提示：鼓励学生用自己的方式绘制示意图。）任务四：演绎地理现象——分析昼夜长短与太阳高度变化1.教师活动：将探究引向深入。“直射点的移动，会‘牵一发而动全身’，引发两个最重要的变化。”首先，利用光照图动画，分别展示夏至和冬至时全球的晨昏线位置。“看，夏至时，北极圈内出现了什么现象？南极圈内呢？这说明北半球和南半球的昼夜长短情况如何？”引导学生总结规律：太阳直射哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且纬度越高昼越长，极地出现极昼；反之亦然。“第二个变化，大家正午看自己影子，冬天和夏天一样长吗？”引出正午太阳高度角的概念。“直射点所在纬度，太阳高度角最大，为90度；离直射点越远，高度角越小，地面获得的热量就越少。”2.学生活动：观察不同节气的光照图，在教师引导下，描述并比较南北半球昼夜长短的分布情况。联系生活经验，理解正午太阳高度角与影子长短、热量多少的关系。尝试用“因为太阳直射点在北半球，所以……”的句式，解释当前季节（假设为春季）北半球昼渐长、夜渐短的原因。3.即时评价标准：1.能否根据光照图，正确判断指定半球在特定节气的昼夜长短概况。2.能否理解正午太阳高度角与热量分布的基本关系。3.能否运用“直射点移动”这一核心原因，初步解释昼夜长短的变化趋势。4.形成知识、思维、方法清单： ★昼夜长短变化规律：太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长（或夜越长），极圈内出现极昼（或极夜）现象。（教学提示：结合光照图动画理解，避免死记硬背。） ★正午太阳高度角变化：从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。太阳高度角越大，地面单位面积获得的太阳辐射能量越多。（认知说明：这是理解温度差异的直接地理原理。） ▲综合思维起点：开始学习将两个地理要素（昼夜长短、太阳高度）的变化与一个核心因素（直射点移动）进行关联分析。（教学提示：鼓励学生用因果关系链表述。）任务五：统整与建构——揭秘四季与五带成因1.教师活动：带领学生进行最终的理论建构。“现在，我们手握所有‘碎片’：公转、黄赤交角、直射点移动、昼夜长短变化、太阳高度变化。谁能把它们拼成一幅完整的‘四季成因图’？”组织小组进行最终讨论，并请代表发言。教师进行提炼和板书框架：黄赤交角→太阳直射点南北移动→导致（昼夜长短+正午太阳高度）的周年变化→两者共同影响→各地获得太阳辐射能的周年变化→形成四季更替。“既然不同纬度获得的热量有规律地不同，我们就可以把地球表面划分为五个温度带。”结合图示，简要介绍五带的名称、分界线及其阳光照射特征。2.学生活动：小组合作，尝试用连贯的语言，逻辑清晰地阐述四季的形成过程。派代表进行展示交流。聆听教师总结，在笔记或任务单上完善“四季成因”的逻辑框架图。认识五带划分的图示与名称。3.即时评价标准：1.小组讨论的成果是否能够整合多个要素，逻辑是否清晰、完整。2.代表发言是否准确使用了本课所学的关键术语。3.学生个人能否独立或在框架提示下，复述四季成因的核心逻辑。4.形成知识、思维、方法清单： ★四季成因：是地球公转、黄赤交角存在、太阳直射点回归运动、昼夜长短与正午太阳高度角变化等一系列因素共同作用、综合产生的结果。（教学提示：这是本课知识建构的顶峰，务必让学生体验从分到合的思维过程。） ★五带的划分：根据全球各地获得太阳光热的多少，划分为热带、北温带、南温带、北寒带、南寒带。分界线为南北回归线和南北极圈。（认知说明：这是公转地理意义的空间表现成果。） ▲系统性思维：地理环境是各要素相互联系、相互作用的整体。四季是地球运动系统与太阳辐射系统相互作用的产物。（教学提示：初步渗透地理学系统观。）第三、当堂巩固训练  （设计分层练习，学生根据自身情况选择完成至少两组）  A组基础巩固（全体必做）：1.选择题：关于地球公转的叙述，正确的是（）。2.读“地球公转示意图”（标有二分二至位置），填空：当地球运行至B位置时，太阳直射在____，此时北半球的节气是____，昼夜长短情况是____。  B组综合应用（鼓励完成）：3.情境题：假设你有一位居住在澳大利亚悉尼（南半球）的笔友，他在12月25日过圣诞节时，正享受着夏季的阳光海滩。请你运用本节课所学知识，给他写一段简短的说明，解释为什么圣诞节时你们所处的季节截然不同。  C组挑战探究（学有余力选做）：4.思考题：如果地球的公转周期变为现在的两倍（约730天），但自转周期不变，你认为“一年”的长度、四季的长度以及五带的范围可能会发生怎样的变化？简述你的推理。  反馈机制：A、B组题通过投影展示答案，学生自批或互批，教师针对共性错误如“夏至直射点位置”进行即时讲评。C组题为开放性问题，邀请有想法的学生分享观点，重在评价其推理过程是否运用了本节课的核心原理，而不追求唯一正确答案。第四、课堂小结  “旅程即将结束，让我们回头看看收获了哪些‘宝藏’。”引导学生自主进行结构化总结：“请大家用2分钟时间，在纸上或心里画一张简单的思维导图，中心词是‘地球的公转’，你能延伸出哪些分支？（如：特征、关键角度、直射点移动、产生的现象、最终意义等）”。随后请几位同学分享他们的梳理框架。进行方法提炼：“今天我们揭开四季奥秘，主要用了哪些方法？——对，观察动画、动手模拟、绘图分析、综合推理。这些都是我们探索地理世界的‘法宝’。”布置分层作业：“课后，请大家完成《学习任务单》背面的‘分层作业区’。第一题（绘制公转与直射点移动关系示意图）是必做的基础题。第二题（观察记录一个月内本地下午6点天色明暗变化，并尝试解释）是推荐的实践题。第三题（查阅资料，了解‘二十四节气’与地球公转的关系）是给地理小达人的探究题。下节课，我们可能会请同学来分享你的观察和发现！”六、作业设计1.基础性作业（必做）：  在一张A4纸上，绘制一幅“地球公转与四季形成”关系示意图。要求包含：公转轨道与方向、二分二至四个位置的地球简图（需画出地轴倾斜方向与阳光平行线）、标注节气名称与日期、在相应位置标出太阳直射点的纬度。并附一段文字（100字以内），概括四季形成的根本原因。2.拓展性作业（选做，建议大多数学生尝试）：  【家庭地理小观察】连续观察并记录未来两周内，每天下午6点时，你家窗外天空的明亮程度（可用“全黑”、“昏暗”、“明亮”等描述），并记录当时的日期。两周后，结合本课所学，尝试分析你记录到的变化趋势及其与地球公转的关系。3.探究性/创造性作业（选做，供学有余力学生挑战）：  【节气与生活探究】“二十四节气”是中国古代指导农事的补充历法，被誉为“中国的第五大发明”。请任选一个你感兴趣的节气（如清明、芒种、霜降等），通过网络或书籍查阅资料，了解：①该节气大致对应的公历日期及地球在公转轨道上的大致位置；②该节气的名称含义、气候特点及相关的传统农事或民俗活动。将你的发现制作成一张图文并茂的“节气名片”。七、本节知识清单及拓展  ★1.地球公转特征：绕太阳旋转；方向自西向东；周期一年（365天）；轨道为近似圆的椭圆。  ★2.黄赤交角：地球公转轨道面与赤道面的夹角，约23.5°。因地球地轴倾斜且空间指向不变（始终指向北极星附近）而产生。是产生一切公转地理现象的根本前提。  ★3.太阳直射点：地表接受太阳光垂直照射的点。阳光集中，能量最强。  ★4.太阳直射点的回归运动：由于黄赤交角存在，太阳直射点在南北回归线（23.5°N/S）之间做周期性往返移动。移动的直接原因是地球公转。  ★5.二分二至日：四个关键时间节点。春分（3.21）与秋分（9.23）：太阳直射赤道，全球昼夜平分。夏至（6.22）：直射北回归线，北半球昼最长夜最短，北极圈内极昼；南半球相反。冬至（12.22）：直射南回归线，北半球昼最短夜最长，北极圈内极夜；南半球相反。  ★6.昼夜长短变化规律：太阳直射点所在的半球，该半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长（夜越短），极地出现极昼现象；另一半球则相反。  ★7.正午太阳高度角变化规律：从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。高度角越大，单位面积地面获得的太阳辐射能越多，气温一般越高。  ★8.四季更替成因：地球公转→存在黄赤交角→引起太阳直射点的南北回归运动→导致一个地方的昼夜长短和正午太阳高度角发生周年变化→二者共同作用，使该地获得的太阳辐射能呈现周年变化→从而产生四季更替。（注意：四季变化是能量积累与散失过程的结果，并非由单一日期决定。）  ★9.五带的划分：根据获得太阳光热的多少，将地球表面划分为五个热量带。热带（南北回归线之间）：有太阳直射，终年炎热。温带（回归线与极圈之间）：既无直射又无极昼极夜，四季分明。寒带（极圈以内）：有极昼极夜现象，终年寒冷。  ▲10.近日点与远日点：地球公转轨道上离太阳最近的点叫近日点（1月初），最远的点叫远日点（7月初）。这并非四季成因，因为季节主要取决于太阳照射角度（高度角），而非距离。北半球夏季时地球反而在远日点附近。  ▲11.极昼与极夜：在极圈以内地区，由于地球倾斜，夏季可能出现太阳终日不落（极昼），冬季可能出现终日不见太阳（极夜）的现象，持续时间随纬度增高而增加。  ▲12.四季的划分：天文四季（以二分二至为界）与气候四季（候温划分法）有所不同。我国传统上以立春、立夏、立秋、立冬为四季起点。八、教学反思  本次教学设计以“探究四季成因”为总任务驱动，严格遵循“现象观察→模型探究→规律归纳→机制阐释→意义建构”的认知逻辑线展开。从假设的实施效果评估，教学目标基本能达成，特别是“公转特征”与“直射点回归运动”等知识目标，通过动画与模拟实验，学生掌握较为扎实。“运用模型说明现象”的能力目标在小组活动中得到充分锻炼。情感目标在揭秘生活现象的过程中自然渗透，学生兴趣盎然。  （一）环节有效性分析  1.导入与任务一、二：生活化问题迅速激活课堂，从否定错误前概念切入，探究动机强烈。地球仪模拟“黄赤交角”环节是整个设计的支点，学生动手操作后，对“地轴指向不变”和“直射点移动”有了血肉般的真实感受，这比任何讲解都有效。巡视时听到有学生嘀咕：“原来不是歪着转，是它一直歪着！”——这说明关键障碍正在被破除。  2.任务三至五：采用“先分后总”的策略是合适的。将连续的动态过程分解为四个典型位置（二分二至）进行定格分析，降低了思维坡度。但在引导学生从“四个点”的结论自主概括出“一条线”（回归运动）的规律时，部分中等生可能仍有跳跃感，需在动画演示后增加一个“请学生预测并描述从春分到夏至直射点如何移动”的过渡性问题，让思维衔接更顺滑。四季成因的最终统整（任务五）是思维高峰，小组讨论和代表发言环节至关重要，教师需深入小组，通过追问（如“为什