基于素养导向的单元教学设计：“探秘地球仪-从模型认知到空间思维”（仁爱科普版·地理七年级上册）

基于素养导向的单元教学设计：“探秘地球仪——从模型认知到空间思维”（仁爱科普版·地理七年级上册）一、教学内容分析  本课教学内容根植于《义务教育地理课程标准（2022年版）》中“地球与地图”模块的核心要求，旨在引导学生“认识地球仪”，并初步学会“运用地理工具描述地表事物”。这不仅是学生系统接触地理学的起点，更是其空间观念与地理实践力两大核心素养发展的奠基之石。从知识图谱看，本节课以“地球仪”这一地理模型为载体，串联起地球的形状与大小、地轴与两极、经线与经度、纬线与纬度、经纬网定位等核心概念群。这些概念具有鲜明的层级性与逻辑性，从宏观的球体认知，到抽象的线网建构，再到具体的定位应用，构成了一条环环相扣的认知链条，为后续学习地图、地球运动及区域地理奠定了不可或缺的空间参照系基础。其蕴含的学科思想方法是“模型认知”与“空间推理”，教学需通过实物操作、模拟绘制、问题解决等活动，将抽象的空间关系转化为学生可感、可操作的体验。在育人价值上，本课不仅是知识传授，更是引领学生从“日常感知”迈向“科学抽象”的关键一步，在拨动地球仪、探寻经纬线的过程中，激发对广袤世界的好奇与敬畏，初步培养严谨、求实的科学态度。  学情研判方面，七年级学生处于具体运算向形式运算过渡的阶段，对“地球是个球体”已有生活常识，但普遍缺乏将立体球面信息转化为二维平面表达的实践经验，对“经纬网”这一抽象坐标系更感陌生，极易产生“经线纬线为何是弧线？”“度数为何如此划分？”等认知冲突。其兴趣点在于动手操作与情境探索，但空间想象能力个体差异显著。基于此，教学对策将采取“化抽象为具象”的策略，以大量实物观察、动手绘制、小组拼图等活动搭建认知脚手架。动态评估将贯穿始终，例如通过课堂设问“你能在地球仪上指出北京的大致位置吗？”，快速诊断学生的前概念；通过观察学生绘制经纬网简图的过程，评估其空间转换能力的达成度。对于空间感较弱的学生，将提供更多标注了关键点的半成品学具和步骤拆解指导；对于学有余力者，则引导其思考“如果地球是立方体，经纬网该如何设计？”等拓展性问题，实现差异化的学习支持。二、教学目标  知识目标：学生能够准确说出地球仪上的主要构成要素（地轴、两极、赤道），清晰阐述经线、纬线的基本定义与核心特点（如指示方向、长度变化、度数范围），并能在给定的地球仪或经纬网图上，正确辨识并描述任意地点的经纬度位置。这意味着他们不仅仅是记忆概念，更要理解这些要素如何共同构成一个描述位置的坐标系统。  能力目标：通过亲手绘制简易经纬网模型和参与定位游戏，学生能够初步掌握运用地球仪和经纬网定位的基本操作技能。更重要的是，他们能在教师引导下，将从地球仪模型上观察到的三维空间关系（如经线交汇于两极），通过推理，转化为在平面图上的二维表达，从而发展初步的地理空间思维与模型转换能力。  情感态度与价值观目标：在合作拼图、互相校验坐标的活动中，学生能体验到团队协作与精准描述的重要性。通过对人类创造经纬网以认识世界的历史了解，激发主动探索地理奥秘的兴趣，并初步建立起“世界因标准而可被测量和联系”的科学世界观。  科学（学科）思维目标：本节课重点发展“模型思维”与“空间推理”。学生将地球仪视为地球的科学模型，通过解构模型要素（经线、纬线）并理解其设计逻辑（划分标准），进而利用模型解决问题（定位）。课堂将设计一系列递进的问题链，如“为什么需要经纬网？”、“经线纬线是如何‘编织’成网的？”，驱动学生进行由表及里的系统性思考。  评价与元认知目标：在课堂小结环节，学生将尝试使用教师提供的“经纬网绘制评价量规”进行自评或互评，反思自己在理解“东西经度划分”或“南北纬度判断”时遇到的困难及解决方法。这旨在引导他们开始关注自己的学习策略，逐步成为会学习、会反思的自主学习者。三、教学重点与难点  教学重点：建立经纬网的空间概念，并掌握利用经纬度定位的基本方法。其确立依据源于课程标准对本模块“运用地理工具”的能力要求，以及经纬网作为地理学最基础、最通用的空间语言这一学科本体地位。在学业评价中，无论是读图、定位还是分析区域位置特征，经纬网都是不可或缺的底层工具，是后续一切区域认知和空间分析的逻辑起点。  教学难点：在于引导学生建立起经线和纬线构成的“网状”立体空间想象，特别是理解“经线指示南北方向”在球面上的真实含义，以及东西半球划分与东西经度划分的易混点。难点成因在于学生的思维需要从日常的平面方向感（前后左右）跃升至球面方向感（指向地轴或赤道），认知跨度大。预设依据是学生在以往练习和测试中，常出现“沿某条纬线向‘东’走，却无法理解其方向在球面上是不断变化的”这类典型错误。突破方向在于强化地球仪实物旋转观察和动态演示，将抽象的方向与具体的球面运动轨迹相结合。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（包含地球三维动画、经典航海定位故事短片）；大型教学地球仪（1个）；学生用小型地球仪（每组12个）；磁贴式经纬网黑板拼图组件。1.2学习材料：分层设计的学习任务单（含基础绘图区与挑战思考区）；经纬网绘制评价量规卡片。2.学生准备  预习教材相关内容，思考“在没有地名的情况下，如何向别人描述地球上某一个点的准确位置”；每人携带彩色笔。3.环境布置  教室桌椅调整为46人小组合作式；黑板预先划分出区域，用于张贴学生绘制的优秀“经纬网”简图。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与问题驱动：“同学们，想象一下，你是一位在茫茫大海上航行的古代水手，或是今天国际空间站里的一位宇航员。你发现了一个有趣的岛屿，或观测到地球表面一处特殊的现象，你该如何准确无误地告诉远在千里之外的同伴，这个地点究竟在哪里呢？‘在很大一片蓝色海洋的中间有个小点’，这样的描述行吗？”（引发认知冲突与讨论）  1.1建立联系与提出核心问题：在学生意识到模糊描述的局限性后，出示地球仪。“为了解决这个全球性的‘定位难题’，人类发明了这个伟大的工具——地球仪。那么，这个小小的球体模型上，究竟隐藏着怎样一套精密的‘世界语言’，能让全球任何一个角落都有自己唯一的‘身份证号码’呢？今天，我们就化身小小解码员，一起来《探秘地球仪》！”由此引出本节课的核心驱动问题：地球仪是如何通过一套坐标系统实现对地球上任何位置的精确定位的？第二、新授环节任务一：初识地球仪——揭开地球模型的面纱  教师活动：首先，我会举起教学地球仪，像展示一件珍宝一样。“来，让我们第一次正式地、仔细地端详这位‘地球的代言人’。”我会用手轻轻拨动地球仪，让它旋转起来。“大家看，它在绕着一根轴转动，这根假想的轴，我们称它为什么？对，地轴。它穿过球体的两个端点，就是两极。”我会指着北极点，“假设这里站着一个小人，他的前后左右四面八方都是哪个方向？”（引导思考方向定义的相对性）。接着，我会指出赤道，“这条最长的‘腰带’，就是赤道。它是划分南北半球的起点线。”  学生活动：学生以小组为单位，观察手中的小型地球仪。他们需要一起找一找、指一指地轴、两极和赤道。并尝试回答：“如果站在南极点上，指向四面八方都是什么方向？”进行小组讨论和分享。  即时评价标准：1.能否在实物地球仪上快速、准确地指出地轴、两极和赤道。2.在讨论方向时，能否突破日常平面思维，意识到在极点方向具有唯一性（南/北）。3.小组观察时，是否每位成员都有动手和发言的机会。  形成知识、思维、方法清单：  ★1.地球仪是地球的模型：地球仪按一定比例缩小，用颜色、符号等表示地球表面的地理事物。教学提示：要反复强调“模型”概念，它是我们认识复杂真实世界的简化工具。  ★2.地轴与两极：地轴是地球自转假想轴，穿过地心，与地球表面相交于北极点和南极点。认知说明：这是建立地球自转和方向系统的基准。  ★3.赤道：是环绕地球表面、与南北两极距离相等的大圆圈，是0°纬线，也是南北半球的分界线。易错点：赤道是一个“圈”，而非一个“点”。任务二：探寻经线——连接南北的“子午线”  教师活动：“现在我们找到了横着的‘基准线’赤道。那么，竖着的基准线呢？”我会引导学生观察地球仪上连接两极的弧线。“这些连接南北两极的线，叫做经线，也叫子午线。大家数一数，有多少条？它们有什么共同特点？”通过追问，引导学生自主归纳：所有经线都是半圆、长度相等、指示南北方向、相交于两极。接着抛出关键问题：“既然所有经线都一样，我们怎么区分它们呢？就像班上的同学，大家都穿着校服，怎么点名？”引出“经度”概念。我会以本初子午线（0°经线）为起点，用动画演示向东、向西各分180°，分别称为东经（E）和西经（W）。  学生活动：学生动手用彩笔在学习任务单的空白圆形（代表地球截面）上，尝试画出几条连接两极的经线，并标注0°和180°。小组讨论：“东经30度和西经30度，哪条在东边？哪条在西边？判断的依据是什么？”  即时评价标准：1.绘制的经线是否均为连接两极的半圆弧。2.能否正确说出经线的基本特征（形状、长度、方向、相互关系）。3.在讨论东西经时，能否联系地球自转方向（自西向东）或0°经线位置进行判断。  形成知识、思维、方法清单：  ★4.经线定义与特点：连接南北两极并垂直于赤道的弧线。特点：半圆形、等长、指示南北方向、相交于两极。思维方法：观察归纳法。从大量个体（多条经线）中抽象出共同特征。  ★5.经度：为了区分每一条经线而设定的度数。本初子午线（通过英国格林尼治天文台旧址）为0°经线。重要原理：向东增大为东经（0°180°E），向西增大为西经（0°180°W）。  ▲6.东西半球划分：20°W和160°E组成的经线圈是东西半球分界线。易错点强调：东西半球分界≠东西经度分界。这是为了避免将非洲和欧洲一些国家分在两个半球而做的调整。任务三：探寻纬线——平行环绕的“圈层”  教师活动：“解决了南北方向的‘编码’，我们再来看看东西方向。”我指向地球仪上与赤道平行的圆圈。“这些平行于赤道的圆圈，就是纬线。大家摸一摸这些线，和经线感觉一样吗？”引导学生对比发现：纬线是完整的圆（除极点），且长度从赤道向两极递减至零。它们指示东西方向。“那么，纬线的‘身份证’——纬度又是怎么规定的？”讲解赤道为0°，向北至北极点为北纬90°N，向南至南极点为南纬90°S。我会特别演示，纬度数值实质上是该点与地心连线和赤道平面的夹角。  学生活动：学生在任务单的圆形上，添加几条平行于“赤道”（已画）的纬线，并尝试标注出北纬30°和南纬30°。进行小组竞赛：快速在地球仪上找出“北纬40度”这条纬线，看哪个小组找得又准又快。  即时评价标准：1.绘制的纬线是否彼此平行且平行于“赤道”。2.能否清晰阐述纬度数值变化的规律（从赤道向两极增大）。3.在竞赛中，能否熟练运用纬度数值与位置高低的对应关系。  形成知识、思维、方法清单：  ★7.纬线定义与特点：与赤道平行的圆圈。特点：圆形（除点）、平行、长度不等（赤道最长）、指示东西方向。对比学习：与任务二中的经线特点进行对比表格归纳，是高效的学习方法。  ★8.纬度：为了区分纬线而设定的度数。赤道为0°，向北、向南各分90°。核心概念：纬度实质是线面角，决定了该地获得太阳光热多少的宏观基础，是划分五带的依据。  ★9.南北半球划分：赤道（0°纬线）是南北半球的分界线。应用实例：判断国家位于南半球还是北半球（如澳大利亚在南半球，俄罗斯在北半球）。任务四：编织经纬网——建构空间坐标系统  教师活动：“现在，我们手上有了指示南北的‘经线家族’和指示东西的‘纬线家族’。如果把这两组线叠加在一起，会形成什么？”展示经纬网地球仪和平面经纬网图。“看，一张覆盖全球的‘渔网’就出现了，这就是经纬网。它的核心作用是什么？对，定位！”我会在黑板上用磁贴拼出一个简易经纬网格，并示范描述一个交点（如：30°N，120°E）的位置。“请注意，书写顺序通常是‘纬度在前，经度在后’，就像写地址时‘街道在前，门牌在后’。”  学生活动：学生完成学习任务单上的核心练习：在给定的经纬网格中，标出几个特定坐标点的位置（如北京：40°N，116°E）；同时，读出几个已标出点的经纬度坐标。小组内互相检查、纠错。  即时评价标准：1.标点位置是否准确（尤其关注纬度数值与南北位置、经度数值与东西位置的对应）。2.读坐标时，书写是否规范（度数、符号、顺序）。3.在互评中，能否发现同伴在“东西经”或“南北纬”判断上的典型错误并给予纠正。  形成知识、思维、方法清单：  ★10.经纬网：由经线和纬线相互交织构成的网络。学科意义：这是地理学的基石，建立了统一的地理坐标系统，使地球上任何地点都可以被精确“数字化”。  ★11.定位方法：任何一个地点的位置，都可以用一对经纬度（纬度，经度）来确定。规范要求：书写顺序：纬度在前，经度在后；标明南北纬（N/S）和东西经（E/W）。例如：（40°N，116°E）。  ▲12.球面与平面的转换：地球仪上的经纬网是弯曲的，地图上的经纬网是拉直展开的。思维难点：理解平面地图上高纬度地区形状的拉伸变形，源于此转换过程。任务五：实战演练——我是小小导航员  教师活动：创设一个微型救援情境：“假设某海域有一艘船只（坐标：20°N，130°E）发出求救信号。我们作为指挥中心，需要立刻完成两件事：第一，在桌面经纬网图上迅速标出该船位置；第二，派遣附近（30°N，120°E）的直升机前往救援，请在图上画出直升机前往船只的最短航线大致方向。”我会巡视，对画出“直线”的学生进行个别引导：“在地球仪上走一下这条‘直线’看看？”  学生活动：学生独立完成情境任务。然后，小组讨论第二个问题：最短航线是连接两点的直线吗？利用地球仪和细绳进行模拟验证，发现球面上两点间最短航线是“大圆航线”，在经纬网图上往往表现为弧线。  即时评价标准：1.能否在陌生坐标情境下迅速、准确定位。2.能否从“平面最短距离”的惯性思维中跳出来，利用模型（地球仪）进行验证和修正。3.探究活动中体现出的实证意识与合作深度。  形成知识、思维、方法清单：  ★13.经纬网的应用一：定位。这是最基础、最广泛的应用，是阅读一切地图、描述任何地理位置的前提。  ▲14.经纬网的应用二：定向与导航。经线指示南北，纬线指示东西，可用于判断方向。深度思考：球面上两点间的最短距离（大圆航线）问题，是经纬网与球面几何结合的高阶应用，引导学生体会地球的球体本质。  ▲15.地理实践力：使用地球仪、地图等工具解决实际地理问题的能力。素养体现：本任务将知识学习直接导向问题解决，是地理实践力素养的初步落地。第三、当堂巩固训练  设计分层训练任务，学生可根据自身情况选择完成：  基础层（必做）：1.填空：零度经线叫做______，零度纬线叫做______。2.判断：所有经线长度都相等。（）3.在下发的简易经纬网图上，准确标出（10°S，30°E）和（60°N，90°W）两点。  综合层（鼓励完成）：4.情境题：一艘货轮从我国上海（约31°N，121°E）出发，计划驶往美国洛杉矶（约34°N，118°W）。请问，从纬度看，它是在向______（南/北）航行？从经度看，它是在向______（东/西）航行？5.读图分析：观察一幅带有经纬网格的世界地图，找出完全位于北半球、东半球的一个大洲。  挑战层（选做）：6.探究题：如果让你设计一个“橘子地球仪”，你如何在这个近似球体的橘子上划定经线和纬线，并标记度数？请简要写出你的设计思路和操作步骤。  反馈机制：基础层题目通过同桌互换、集体核对方式快速反馈。综合层题目由小组讨论后，教师抽取不同答案进行展示和辨析，重点讲解第4题中跨越180°经线及东西经变化的思维过程。挑战层作业作为课后兴趣延伸，可在班级科学角展示优秀设计方案。第四、课堂小结  “同学们，今天的‘探秘’之旅即将到站。现在，请大家暂时合上课本，和你的小组成员一起，尝试用一幅简单的思维导图，梳理一下我们今天从地球仪上破译出的这套‘世界语言’的核心密码。”给学生3分钟时间进行自主梳理和展示。随后，我将利用板书的框架进行总结升华：“我们从认识模型开始，到破解经线与纬线这两组密码，最后将它们编织成一张无所不包的定位巨网——经纬网。这不仅仅是知识，更是一双观察世界的‘地理眼’。掌握它，你就掌握了打开世界地图的钥匙。”最后布置分层作业：基础性作业：完成练习册上本节相关的基础习题，并背诵核心概念。拓展性作业：利用废旧乒乓球或橙子，制作一个简易地球仪模型，至少标出赤道、本初子午线及南北极点。探究性作业：查阅资料，了解一位古代或近代在经纬度测量、地图绘制方面做出贡献的中外科学家（如郭守敬、埃拉托色尼、墨卡托）的故事，并写下200字的简介。六、作业设计  基础性作业（全体必做）：1.绘制表格，对比归纳经线和纬线的定义、形状、长度、指示方向及度数划分规律。2.在教材附录的世界空白经纬网图上，准确标注并书写以下地点的坐标：北京、伦敦、纽约、悉尼。3.完成练习册本节“知识巩固”部分的所有选择题和填空题。  拓展性作业（鼓励完成）：4.“我的迷你地球仪”制作：选择一个表面光滑的球体（如乒乓球、小号健身球），参考课堂所学，用细线、颜料或贴纸，在其表面绘制出主要的经纬线（至少包括赤道、南北回归线、南北极圈、0°和180°经线）。并尝试在正确的位置贴上几个大洲的轮廓贴纸。写下制作过程中，你对“球面展开为平面地图会产生变形”这一点的体会（100字左右）。  探究性/创造性作业（学有余力者选做）：5.“经纬网与生活”微调查：请利用手机地图APP（如百度地图、高德地图），查找你家的位置，记录下APP显示的经纬度坐标（通常是小数形式）。再查找你所在城市著名的地标建筑（如火车站、博物馆）的坐标。计算一下两地之间的直线距离（可使用网上距离计算工具）。思考：手机地图是如何利用经纬网技术为我们提供导航服务的？撰写一份不超过300字的简短调查报告。七、本节知识清单及拓展  ★1.地球仪：地球的模型。按一定比例缩小制成，地轴倾斜。是学习地理的必备工具。提示：使用时注意其方向是“上北下南左西右东”。  ★2.地轴与两极：假想的地球自转轴。北极：指向北极星附近；南极：与北极相对。认知：这是地理方向系统的根本参照。  ★3.赤道：0°纬线。是最长的纬线，南北半球分界线。提示：赤道周长约4万公里。  ★4.经线（子午线）：连接南北两极的半圆线。特点：所有经线等长（约2万公里）、指示南北方向、相交于两极。  ★5.本初子午线：0°经线，通过英国格林尼治天文台旧址。是经度起算点。  ★6.经度：某地经线平面与本初子午线平面的夹角。划分：0°向东至180°为东经（E），向西至180°为西经（W）。  ★7.东西半球划分：20°W和160°E经线圈。易错：并非所有东经度都在东半球（如160°E180°在东经但属西半球）。  ★8.纬线：与赤道平行的圆圈。特点：平行、长度不等（赤道最长，向两极递减）、指示东西方向。  ★9.纬度：某地点与地心连线与赤道平面的夹角。划分：赤道0°，向北至90°N为北纬，向南至90°S为南纬。  ★10.南北半球划分：赤道（0°纬线）为界。赤道以北为北半球，以南为南半球。  ★11.经纬网：经线与纬线交织构成的网络。核心功能：定位（确定地理位置）、定向（判断方向）。  ★12.地理位置表述：（纬度，经度）。例：北京（40°N，116°E）。规范：先写纬度，后写经度；带度数和方向符号。  ▲13.低/中/高纬度划分：0°30°为低纬度，30°60°为中纬度，60°90°为高纬度。应用：与气候带分布有强相关性。  ▲14.重要的纬线：赤道（0°）、南北回归线（23.5°N/S）、南北极圈（66.5°N/S）。关联：是划分地球五带（热带、温带、寒带）的界线。  ▲15.经度的应用：地方时计算的基础。每15°经度差，时间相差1小时。拓展思考：为什么国际日期变更线大致沿180°经线？  ▲16.球面距离：赤道上经度1°的距离约111千米。同一经线上纬度1°的距离也约111千米。应用：可进行距离的粗略估算。  ▲17.地图投影：将球面经纬网展绘到平面上的方法。认知：所有平面世界地图都存在某种变形（形状、面积、方向、距离），需辩证看待。  ▲18.卫星定位系统（如GPS）原理：基于多个卫星发射的、包含其自身位置和时间的信号，通过接收机（如手机）计算与各卫星的距离，再利用三维空间的后方交会原理，解算出接收机所在位置的经纬度和高程。现代关联：是经纬网理论在现代科技中的极致应用。八、教学反思  （一）目标达成度分析：从当堂巩固训练与小结环节的学生表现来看，约85%的学生能独立完成基础层任务，说明地球仪基本要素、经纬线核心特点及坐标书写等知识性目标基本达成。在“实战演练”任务中，约60%的学生能准确定位，但在“最短航线”探究上，仅有约30%的学生能主动利用地球仪模型进行验证并修正平面直线思维，这表明能力目标中的“空间推理与模型转换”达成更具挑战性，是今后需要持续强化的重点。情感目标在小组合作拼图与情境救援活动中表现积极，学生参与热情高，初步达到了激发兴趣的目的。  （二）环节有效性评估：导入环节的“如何向宇航员描述位置”问题，成功制造了认知冲突，迅速将学生带入学习情境。新授环节的五个任务逻辑链清晰，从“识部件”到“编网络”再到“用网络”，符合认知规律。其中，任务二（探寻经线）中“给穿校服同学点名”的类比，有效化解了“为何要设经度”的抽象性；任务四（编织经纬网）的磁贴黑板演示与随堂标点练习，形成了“教师示范学生模仿即时反馈”的良性循环，是关键技能落实的有效抓手。然而，任务五（实战演练）的时间略显仓促，部分小组的球面航线探究未能充分展开，略