《大气的组成和垂直分层》教学设计1

第二章 地球上的大气第1节 大气的组成和垂直分层【学习目标】1.运用图表等资料，说明大气的组成及其与生产、生活的联系。2.运用图表等资料，说明大气的垂直分层及其与生产、生活的联系。【素养目标】综合思维：运用图片与表格，综合分析大气成分及其对人类生活与生产的影响，辩证看待人类活动对大气成分与含量的改造作用。区域认知：借助大气的垂直分布示意图，从运动特征、温度变化和物理特性等方面分析大气的垂直分层，例举实例认识各层对人类生活与生产的影响地理实践力：绘制大气成分比重图与大气垂直分层图，培养读图绘图能力，学会用思维导图建立事物之间的联系，简化及以内容，降低记忆难度。人地协调观：例举实例，说明人类活动与大气组成和垂直分层之间的关系。明白不合理的人类活动会破坏大气结构和物质组成，最终对人类生产环境产生不利影响，从而树立保护环境的绿色发展观念。【教学重难点】本节内容的教学重点是“说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系”；难点是“分析大气的组成和垂直分层与人类活动的联系”。【教学过程】课时建议1课时。实施建议【导入】方式一：以教材所设计的情境“高空跳伞”进行引导和拓展。着重分析以下三个问题。其一，近地面大气有哪些主要组成成分？各自有哪些作用？其二，39千米高空的大气与近地面大气有哪些不同？其三，这些不同的大气特点与鲍姆加特纳配备的特制宇航服有怎样的联系？教师也可以播放该跳伞过程的视频，请学生思考高空大气和近地面大气在成分及特点上的不同。此外，除了特制宇航服，太空舱还配备了哪些特殊的仪器、仪表设施？这些设施充分考虑了高层大气的哪些特征？方式二：提问导人。请学生思考如果没有大气，地球将会发生哪些变化。在倾听学生的回答中，自然过渡到大气的组成及其对自然环境和生命活动的重要作用。教师根据学生的表现更准确地确定教学起点。反向设问，也能引发学生从新的角度思考大气对地球和人类的重要性。方式三：实验导人。教师提供实验装备和材料，鼓励学生通过实验“发现”大气的组成成分及作用。简单的实验活动既可以激发学生的求知欲和想象力，又能够锻炼学生的地理实践力。方式四：引入与本节课学习主题相关的大气科学内容，或展示科研人员对高空大气的探索例如，将无线电探空仪悬挂在一个直径约2米的探空气球上，随着探空气球上升，探空仪将探测气压、温度、相对湿度等，并通过无线电波将结果发给地面接收器。全球范围内大约有900个高空观测站，各国可以通过国际协议互相交换探空数据。然后教师提出问题：大气是由哪些成分组成的？科研人员为什么要探索高空大气的特征？提出问题的过程有利于提高学生发现地理问题的能力，同时也渗透全球合作共同保护大气环境的思想。【大气的组成】这部分内容的教学可分“大气环境对人类”和“人类对大气环境”两个角度展开。一、说明大气的成分和含量，及其对自然环境和生命活动等的重要作用1.这部分教学活动的重点为读图获取信息。阅读教材中图2.2启发学生结合学习经验思干洁空气中四种最常见的气体是什么？“其他气体”还包含哪些成分？2.引导学生关注大气成分对自然环境和生命活动等的影响。（1）可以由学生谈一谈各种气体（如氮气）对生物体及自然环境的重要性，教师补充并善。（2）引导学生理解大气中有的气体含量虽小却很重要。例如，二氧化碳可以有效吸收地面辐射而使气温升高（原理可留待下一节讲解），所以大气中二氧化碳含量的变动会影响低层大气的温度。同样如果没有臭氧吸收大量的紫外线辐射，到达地面的太阳紫外线将对生命产生严重危害，因此，减少大气中臭氧含量可能影响地球上生命的安全。（3）对水汽和杂质的认识，可以直接从云、雾和各种形式的降水等容易观察的天气现象出发，引导学生从物质来源和水的相变等角度认识水汽和杂质在天气变化中扮演的重要角色。也可以通过展示千变万化的气象景观图片，或引用有关成语、诗歌和民谚等，使学生在欣赏自然现象的同时，能主动探究其形成的科学原理。风景中的气象之美是以大气中云、雨、雾、雪等天气现象的时空变化为基础的，而天气现象的时空变化正是源于水汽和杂质的时空变化。所以大气中的“微量成分”既蕴藏科学探究的内容，也给人们带来审美意境和情趣。3.在上述分析基础上，师生共同归纳大气对地球生物的重要性：大气使地球上大部分地区保持适宜的温度，使水以液态形式存在，能阻挡大部分流星体对地球表面的撞击等，这些是地球上存在生命的重要条件。二、举例说明人类活动对大气组成的影响，渗透保护大气环境的意识1.教材中图2.3通过北京优良天气和重污染天气的对比，反映人类活动对大气成分和含量的改变，造成了大气污染，以及由此带来的影响。教学中引导学生仔细阅读图文信息，图片下方的文字说明一方面提示了工业生产和交通运输是造成大气成分和含量变化的主要原因，同时也暗示了提高空气质量的措施。图像还隐含了大气组成的改变对生态环境和生活质量的危害，鲜明对比使学生感受大气环境对人类的重要价值，意识到保护和改善大气质量人人有责。2.结合日常体验，引导学生联系本地区存在的大气污染现象，补充图像、文字和视频资料使学生意识到大气的组成与自己的生活息息相关。3.结合“案例”和“自学窗”等内容，启发学生进一步认识全球变暖、臭氧层破坏等大气环境问题产生的原因在于不合理的人类活动；因为后果严重，这些大气环境问题成为国际社会普遍关注的话题，并且需要全球合作解决。【案例：大气中二氧化碳含量的变化与人类活动】1.本案例详细阐述了二氧化碳体积分数的时间变化，呼应了教材中图2.2中显示的二氧化碳体积分数处于变动状态。首先引导学生读教材中图24获取信息：从1740年到2011年，二氧化碳体积分数经历了由缓慢增长到加速增长直至1960年以后的飞速增长，并且在未来几十年还可能持续下去。继而启发学生思考这一增长的主要原因可能有哪些？2.教师因势利导追问：大气中二氧化碳含量升高可能会带来哪些影响？通过交流讨论激发学生关注目前人类面临的全球性环境问题以及我国当下比较关切的大气环境问题，以提高学生分析地理问题的能力，并培养人地协调观。在此基础上引导学生结合问题产生的主要原因提出相应解措施。3.教师可适当补充资料说明科学家是如何测得大气中二氧化碳含量变化的。例如，通过测量南极地区不同年代冰层中的二氧化碳体积分数，绘制大气中二氧化碳含量变化的折线图。【活动：了解大气含氧量减少对人体产生的影响】1.该活动旨在引导学生了解大气含氧量的变化对人类活动的影响。教师可指导学生阅读图文材料，帮助学生理解建设高原训练基地的目的，认识人类对自然环境特征的充分利用，培养辩证思维能力。2.对第一个问题的解答，教师可以引导学生在非洲地形图上找出埃塞俄比亚和肯尼亚两个国家，归纳两国共同的地形特点。然后引导学生从海拔、大气密度以及大气含氧量的关系作出推测。3.对第二个问题的解答，可由学生对照中国地图找到。4.对第三个问题的解答，旨在引导学生辩证看待“适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力”。如果在更高海拔处训练，则因空气越来越稀薄，大气含氧量急剧下降，超过了人体的耐受力，反而使运动员的整体表现下降。同时还要引导学生意识到人类只有充分认识并利用大气的特点才能合理开展活动，人类活动必须遵循自然、因地制宜。5.对这一内容感兴趣的学生，教师可以鼓励他们继续收集相关资料，如高海拔地区的居民如何加强氧气循环以适应缺氧环境、在平原地区如何模拟低氧环境训练以提高运动员成绩等。【大气的垂直分层】对这部分内容的教学可以分三个层次展开。一、运用图文、视频等资料增加学生对大气的垂直分层及特点的感性认识教师可以结合图2.5并通过呈现丰富的图文、视频等资料，增加学生对大气垂直分层及特点感性认识，如各层名称、大致范围、景观和人类活动等。引导学生观察资料并结合前面所学思考：大气由地面到高空垂直分层的依据是什么？既唤起学生探究兴趣，又为后续的推理分析作好认知铺垫。二、构建问题链阐释大气的垂直分层，分析其对人类活动的影响1.教师可以围绕“大气组成—气温特点—气流运动—自然现象—人类活动”这一主线结合教材中图2.5展开教学。学习对流层大气时，教师可以通过设问“为什么我们生活的大气最底层叫对流层”，引导学生利用图文资料层层剖析。首先说明气温垂直分布特点，可以山顶温度比山麓低作为例证，并应用大气组成解释原因。然后推理大气运动状况，以及不同纬度对流层的高度差异。继而分析天气现象，使学生认识到对流层复杂多变的天气现象与大气的对流运动密不可分。为达到此目的，教师也可就图2.5启发思考“为什么积雨云出现在对流层”，或就教材中图2.6设问“对流层云的形成与大气运动有何关联”。环环相扣的问题链，一方面帮助学生自主构建知识的联系，加深对知识的理解；另一方面帮助学生掌握分析问题的一般思路和方法，并迁移应用到新的学习情境中；此外，还有助于培养学生的观察能力和地理思维能力，使学生能够审视并探究身边的自然环境。2.关于思考题“为什么平流层适合飞机飞行”和“无线电通信利用了哪层大气的特性”，要引导学生将大气的垂直分层特点与人类活动有机结合。对这些问题的回答可以看出学生灵活运用知识的能力。鲍姆加特纳配备的特制宇航服充分考虑了该层大气的温度、密度、压力、组成等特点，在学习平流层内容时可与教材篇首情境设计的问题相呼应。3.教师可以通过提问某些现象出现在特定大气层的原因，以及大气层的某些特点对人类及其活动产生的影响等，鼓励学生带着问题积极主动地探究，在探究中感悟研究大气层的意义。例如，流星体是来自太空的石块或金属块，我们看到的流星划过夜空其实是流星体进入高层大气时燃烧所留下的灼热气体，所以高层大气保护了地球表面免遭大部分流星体的侵袭。高层大气也是自然界最壮观的景象—极光出现的地方，教师可以展示相关图片和视频等资料激发学生兴趣应注意只关注现象本身，不必涉及过深的科学知识。又如，无线电波可以借助地面和电离层之间的多次反射而实现远距离传输，因而我们可以接收到几百千米外的电台信号。电离层与太阳活动有着密切的关系。当太阳活动剧烈时，会增加射向地球的带电粒子流，使电离层状态发生剧烈变化。这一原理也可以用来解释第一章所学的太阳活动对地球的影响。4.教学中可适当穿插“大气探索者的故事”，即人们对大气层由地面至高空的探索历程，说明人类充分利用大气的垂直分层特点因地制宜地开展活动，大大拓展了人类活动的生存空间和影响范围。另外，人类对大气层的探索依然有许多空白领域。随着科技的发展，探测步伐加快，未来人类对大气层的内部结构将有更全面的了解，大气与人类的联系也必将愈加密切。教师要鼓励学生树立远大理想，将来为拓展人类对自然环境的认识贡献自己的力量。5.补充讲解：逆温现象三、归纳大气的垂直分层特点和差异归纳