第二节 大气的组成与垂直分层教学设计高中地理中图版2019必修第一册-中图版2019

第二节大气的组成与垂直分层教学设计高中地理中图版2019必修第一册-中图版2019课题课时设计思路一、设计思路以生活现象（如天气变化、飞行高度差异）导入，引导学生探究大气组成成分（氮、氧、二氧化碳等）及其作用；结合图表分析垂直分层结构（对流层、平流层等），归纳各层特点与人类活动关系（如臭氧层保护、飞机航行高度），通过实例（温室效应、极光）深化理解，培养地理实践力与综合思维，紧扣课本内容，落实学科核心素养。核心素养目标二、核心素养目标通过大气组成成分分析，培养综合思维；运用垂直分层图表，提升区域认知与地理实践力；结合臭氧层保护、温室效应等案例，树立人地协调观。学习者分析三、学习者分析1.学生已掌握地球圈层结构、天气现象等基础知识，但对大气组成成分的系统认知及垂直分层的具体特征了解不深入，需衔接已有地理知识框架。2.学生对生活化案例（如臭氧层保护、飞机航行高度）兴趣浓厚，具备一定读图分析和逻辑推理能力，偏好互动探究学习，但空间想象能力有待提升。3.可能困难在于大气垂直分层的高度范围、各层气温变化规律与人类活动的关联性理解，以及抽象概念（如臭氧层作用、温室效应机制）的实际应用。教学资源多媒体投影仪；交互式电子白板；3D地球仪；大气组成成分图表；垂直分层结构示意图；臭氧层保护动画；温室效应模拟视频；卫星云图；大气垂直分层交互软件；小组探究学习单；案例教学材料（极光、飞机航行高度分析）。教学过程设计五、教学过程设计

**（一）导入环节（5分钟）**

教师活动：播放短视频“珠峰登山者携带氧气瓶”和“极地科考队员防晒装备”，提问：“为什么高海拔地区需要额外氧气？极地为何要防晒？这与大气结构有何关系？”展示大气成分饼状图，追问：“我们呼吸的空气主要由哪些气体组成？它们各有什么作用？”

学生活动：观看视频，思考问题，观察图表，举手回答“氧气”“氮气”等成分。

设计意图：通过生活情境引发认知冲突，激发探究兴趣，自然引入大气组成与分层主题。

**（二）讲授新课——大气的组成（10分钟）**

教师活动：展示课本P28图2-2，讲解氮气（78%，生物体基本成分）、氧气（21%，生命活动必需）、二氧化碳（0.03%，温室效应）、臭氧（微量，吸收紫外线）等成分的作用。提问：“如果二氧化碳含量突然翻倍，可能引发什么后果？”播放温室效应模拟动画，引导学生分析人类活动对大气成分的影响。

学生活动：阅读课本内容，记录成分及作用，小组讨论“温室效应的利弊”，派代表发言。

师生互动：教师追问“臭氧层破坏的主要原因是什么？”，学生回答“氟氯烃”，教师补充《蒙特利尔议定书》案例，强化人地协调观。

**（三）讲授新课——大气的垂直分层（15分钟）**

教师活动：展示3D地球仪，演示大气分层结构，结合课本P29图2-3，逐层讲解：

1.**对流层**：强调“气温随高度升高而降低”（因地面辐射是主要热源）、“天气现象复杂”（云雨雪等），提问“为什么对流层厚度赤道比两极厚？”（引导学生联系纬度与热力环流）。

2.**平流层**：展示臭氧层动画，说明“气温随高度升高而升高”（臭氧吸收紫外线），提问“飞机为何在平流层飞行？”（平稳、少颠簸）。

3.**中间层、热层、散逸层**：简要说明气温变化规律及极光现象（热层），强调“热层温度高但密度小，卫星在此层运行”。

学生活动：绘制大气分层示意图，标注各层名称、气温变化曲线、典型现象，同桌互评修正。

师生互动：教师用激光笔指向3D地球仪不同高度，学生快速说出对应分层及特点，强化空间认知。

**（四）巩固练习（10分钟）**

教师活动：发放分层练习单，包含三类任务：

1.**判断题**：“对流层占大气总质量的99%”（错，对流层厚度占整体高度小，但质量占比约75%）；“平流层适合高空飞行”（对）。

2.**案例分析**：“登山者随海拔升高，氧气含量减少，主要经过哪些大气层？”（对流层→平流层→中间层，对流层氧含量最高，但随高度减少）。

3.**小组探究**：“为什么月球表面昼夜温差极大（约300℃），而地球较小？”（大气对太阳辐射的削弱和保温作用）。

学生活动：独立完成判断题，小组讨论案例与探究题，教师巡视指导，针对“大气保温作用”难点，用示意图（太阳辐射→地面吸收→大气逆辐射）辅助讲解。

**（五）课堂总结与提问（5分钟）**

教师活动：思维导图梳理大气组成（成分→作用）与分层（结构→特点→人类活动），提问：“通过本节课学习，你能解释‘温室效应加剧可能导致冰川融化’这一现象吗？”学生回答后，教师补充“大气成分变化影响垂直分层稳定性，进而影响全球气候”，升华人地协调观。

学生活动：回顾知识框架，回答问题，提出新疑问：“大气分层会随气候变化改变吗？”教师鼓励课后查阅资料，培养探究能力。

**总用时：45分钟**教学资源拓展**拓展资源：**

1.大气组成的历史演变：原始大气以二氧化碳、甲烷、氨为主，光合作用出现后氧气逐渐积累，臭氧层形成阻挡紫外线，为生命演化提供条件；现代大气成分中氮气通过生物固氮作用维持平衡，氧气通过植物光合作用持续补充，二氧化碳参与碳循环调节气候。

2.大气垂直分层的物理特性：对流层气温垂直递减率平均-6.5℃/百米，因地面辐射是主要热源；平流层臭氧层吸收紫外线升温，气温随高度升高；热层电离层受太阳活动影响，反射无线电波，影响短波通信；散逸层大气极其稀薄，与外层空间过渡。

3.人类活动与大气环境问题：工业革命以来化石燃料燃烧导致二氧化碳浓度从280ppm升至415ppm，加剧温室效应；氟氯烃破坏臭氧分子，南极臭氧空洞面积最大达2950万平方公里；酸雨由二氧化硫、氮氧化物与水汽反应形成，导致土壤酸化、水体污染。

4.大气探测技术：探空气球携带传感器测量温压湿垂直分布；气象卫星通过红外遥感监测大气成分和云图；激光雷达探测气溶胶分布；地基微波辐射计反演大气温度廓线，为研究大气分层提供数据支持。

**拓展建议：**

1.阅读拓展：研读《普通高中地理图册》中“大气垂直分层示意图”，对比不同纬度对流层厚度差异；阅读《大气科学概论》中“温室效应机制”章节，理解大气保温作用的物理过程；查阅《中国环境状况公报》中大气成分监测数据，分析近十年二氧化碳浓度变化趋势。

2.数据分析实践：收集本地气象站探空数据，绘制气温垂直变化曲线，判断各分层边界；下载NASA臭氧总量监测图，对比2000年与2023年南极臭氧空洞面积，分析《蒙特利尔议定书》的实施效果；统计城市不同时段PM2.5浓度，结合逆温层出现频率，探究雾霾成因。

3.模型制作与实验：用透明塑料瓶、棉花、彩纸分层制作大气垂直分层模型，标注各层气温变化曲线；设计对流实验：在透明水箱底部加热，观察冷水下沉、热水上升的对流运动，理解对流层天气形成原理；用干冰模拟云层形成，观察水汽凝结过程。

4.案例探究：小组合作研究“2022年重庆山火的大气条件”，分析高温、干旱与大气垂直稳定性的关系；调查“民航飞机为何多在万米高空飞行”，结合平流层气流平稳、能见度高的特点，说明飞行安全与大气分层的关系。

5.实地观测与记录：连续两周记录每日云的类型（积雨云、卷云等）、云高和气温，结合对流层天气系统知识，预测短期天气变化；使用简易气压计测量不同海拔高度（如山顶、山脚）的气压值，验证气压随高度递减的规律，计算大气垂直递减率。教学反思这节课下来，孩子们对大气组成和垂直分层的掌握比预想中扎实。用珠峰登山的视频导入时，全班都屏住呼吸，那个瞬间我知道情境选对了。讲解氮氧比例时，有个男生突然举手：“老师，如果氧气再多一点会怎样？”这个问题让我惊喜，顺势带出了氧气浓度与火灾风险的联系，课本没提但延伸得很自然。

分层教学时，3D地球仪转得慢一点，孩子们跟着手指划过对流层、平流层，空间感明显比单纯看图强。不过中间层和热层讲得快了些，有学生课后问我“极光为什么只在两极出现”，说明这部分还得挖深。练习单的“登山氧气问题”小组讨论得特别激烈，连平时沉默的女生都抢着发言，看来生活案例比纯理论有效。

最意外的是臭氧层保护案例，学生居然自发讨论起了“空调氟利昂回收”，把课本知识和环保行动挂钩了。下次可以再增加本地酸雨数据，让大气环境问题更贴近他们生活。总时间刚好卡在45分钟，就是热层温度高却结冰的矛盾点，下次得用“真空环境导热差”的实验再强化一下。内容逻辑关系①大气组成成分是理解大气功能的基础，重点知识点包括干洁空气的组成比例（氮气78%、氧气21%）、微量气体（二氧化碳、臭氧）的作用（温室效应、吸收紫外线），教材强调“大气成分的相对稳定性”与“人类活动影响”的辩证关系。

②大气垂直分层结构由温度变化规律决定，核心词句为“气温随高度的变化”（对流层递减、平流层递