《大气受热过程》核心素养导向教学设计（高中地理·必修一·2026学年）

《大气受热过程》核心素养导向教学设计（高中地理·必修一·2026学年）

一、指导思想与理论依据本设计以《普通高中地理课程标准（2017年版2026年修订）》为根本遵循，聚焦地理学科核心素养培育，落实立德树人根本任务。依据国家最新课程标准中“运用示意图等，说明大气受热过程原理，并运用其解释相关自然现象”的内容要求展开教学。【非常重要】本设计秉持“大单元教学”理念，将本课置于“地球上的大气”大单元框架之中。2025至2026学年，课程改革明确提出要以核心概念为锚点重组教学内容，本设计方案将“大气受热过程”视为大单元中的关键节点，引导学生建立“能量在地表与大气之间传递与转换”的系统思维，为后续深入学习大气环流和全球气候变化奠定坚实基础。同时，本设计全面贯彻“教学评一致性”原则。教师参照教育部2025年9月最新印发的《基础教育课程教学改革深化行动方案》，将评价任务前置，围绕达成目标设计教学环节与评价量规，实现“想得到的目标”与“看得到的表现”的有机统一。在跨学科融合方面，本设计有机融入物理学中“能量守恒与转换”“热辐射基本定律”等知识，并联系生态学中的“碳循环”概念，培养学生的综合思维与跨学科解决问题的能力。同时，借助信息技术手段模拟大气辐射传输过程，体现人工智能赋能地理教育的前沿理念。二、教学内容分析【基础】“大气受热过程”位于湘教版高中地理必修一第三章第二节，是自然地理原理部分的核心内容。教材从太阳辐射入手，系统阐述了太阳短波辐射穿过大气层到达地面的过程、地面吸收增温后释放长波辐射的过程，以及大气吸收地面辐射后通过大气逆辐射对地面起到保温作用的过程。教材内容逻辑清晰，层层递进，符合学生认知规律。【重要】从教材体系来看，本节起着承上启下的关键作用。一方面，它承接了上节“大气的组成与垂直分层”的知识，为理解大气对太阳辐射的选择性吸收和地面辐射的吸收提供了知识基础；另一方面，它为理解第三节“大气热力环流”奠定了理论基础——“冷热不均”正是本节大气受热过程中能量分配不均的直接后果，同时它也与后续气候成因、全球变暖等内容密切相关。【高频考点】从近五年高考地理命题趋势来看，“大气受热过程”在各类考试中均占有重要位置。命题形式灵活多样，既有对基本原理的直接考查，更多则是结合生产生活实际设置新情境，考查学生迁移应用原理解决实际问题的能力，如解释温室大棚的保温机理、分析深秋霜冻多发生在晴朗夜晚的原因、探讨城市热岛效应的形成机制等。【热点】2025至2026学年，地理教育界高度关注气候变化与碳中和等时代议题。大气受热过程原理正是理解全球变暖为何会发生、人类为何要追求碳中和的底层逻辑。因此，本节课的教学需要将学科原理与现实议题紧密结合，引导学生关注全球气候变化，树立人类命运共同体意识。三、学情分析【基础】授课对象为高中一年级学生，年龄集中在15至16岁。在知识储备方面，学生通过初中阶段的学习，已初步了解地球的形状和运动、昼夜长短变化等天文基础知识，但对于能量的本质、辐射等物理概念认识模糊。此外，学生在日常生活中已积累了丰富的感性经验，知道阳光照射下物体会发热、阴雨天昼夜温差小等生活常识，这为新课学习提供了良好的认知基础。在能力发展方面，高一学生已具备一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，但运用示意图分析地理过程和现象的能力尚在形成中。学生能够从文字描述中提取有用信息，但将文字描述转化为图形理解的能力有待加强，绘图与读图能力参差不齐。在情感态度方面，学生对身边的地理现象充满好奇心和探究欲，尤其是对于极端天气频发、全球变暖等热点问题关注度高。教师应当准确把握这一心理特点，以问题为驱动激发学习动机，以真实情境为载体引导深度学习。【易混点】学生容易产生的认知误区包括：误认为大气直接吸收太阳辐射而增温、混淆“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还大地”三类辐射的能量传递过程与次序、搞不清短波辐射与长波辐射的本质区别及其在大气受热过程中的不同作用。四、教学目标依据课程标准要求和核心素养导向，结合学情分析，制定以下教学目标。区域认知：能够说出太阳辐射在地球表面分布的差异，理解不同区域大气受热特点的差异及其对自然环境的影响。

综合思维：能够运用大气受热过程原理解释温室大棚效应、霜冻防治、全球变暖等自然与人文现象，培养从能量传递与转换角度分析地理问题的综合思维。

地理实践力：能够独立绘制大气受热过程示意图，并设计简易实验模拟温室效应，在实践活动中学会观察、记录与分析地理现象。

人地协调观：通过分析人类活动对大气成分的影响进而影响大气受热平衡的过程，认识到人类活动与大气环境之间的相互影响关系，树立节能减排、保护环境的生态文明理念。

五、教学重难点教学重点：大气对太阳辐射的削弱作用及其表现形式；地面辐射与大气辐射的本质区别；大气对地面的保温作用原理；大气受热过程示意图的绘制与识读。教学难点：理解“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还大地”三者之间的能量传递次序及其内在逻辑关系；运用大气受热过程原理灵活解释各类地理实际问题；正确区分短波辐射与长波辐射及其在大气能量传递中的角色。六、教学方法与手段教学方法：问题驱动教学法、图示分析法、实验探究法、案例教学法。教师围绕核心问题链组织课堂教学，通过精心设计的问题引导学生主动思考、积极探究；以大气受热过程示意图为思维工具，帮助学生建立直观认知；通过模拟温室效应实验，引导学生在动手操作中深化对原理的理解；引入青藏高原太阳能开发、温室大棚生产等真实案例，增强教学内容的现实感。教学手段：多媒体课件、大气受热过程Flash动画（或3D模拟视频）、温度传感器、透明玻璃瓶、黑色塑料薄膜、温度计等实验器材、智慧课堂互动教学系统。七、教学准备教师准备：制作高质量多媒体课件，其中包含大气受热过程动态演示动画、各类削弱作用示意图、温室效应模拟实验视频及数据；准备实验器材并提前进行预实验，确保课堂演示效果；搜集青藏高原太阳辐射数据、全球平均气温变化曲线、各地霜冻灾害报道等最新素材；设计课堂探究任务单与课后分层作业。学生准备：预习教材第52至56页内容，尝试画出大气受热过程草图，并思考以下预习问题：为什么月球表面昼夜温差远大于地球？阴天与晴天的昼夜温差有何差异？温室大棚为什么能保温？八、教学过程（一）课堂导入——创设情境，激发兴趣教师展示2025年12月中国空间站“天宫课堂”第四课中航天员展示的地球大气层视频片段，并呈现以下两组对比数据：①月球表面白天约127℃、夜晚约-183℃，昼夜温差高达310℃；②地球表面昼夜温差通常只有10至30℃。教师提出核心问题：“是什么让地球拥有了适宜生命繁衍生息的温暖夜晚？地球的‘保温被’究竟是什么？”学生观看视频与数据后积极思考、踊跃回答。教师暂不评价正误，而是引导学生关注问题的核心本质——“我们头顶的大气层到底发挥着怎样的作用？”从而顺势引出本节课的核心议题：揭开大气受热过程的神秘面纱。【设计意图】利用最新航天热点创设情境，激发民族自豪感与探索热情；通过对比地球与月球巨大的昼夜温差，制造认知冲突，激发学生探究大气作用的强烈求知欲。（二）新知建构——层层递进，突破重难点【基础】1.能量的来源与传递方式教师首先追问：“地球大气中的热量究竟从哪里来？”引导学生回顾初中知识，明确太阳是地球大气能量的根本来源。教师接着讲解热传递的三种基本方式——传导、对流、辐射，特别强调辐射是地球与大气之间进行能量传递的主要方式，也是唯一不需要介质就能在真空中传递能量的方式。教师引入物理学中的两个基本概念：一是物体的温度越高，其辐射的能量越强，辐射的波长越短；二是太阳表面温度约6000K，地球表面平均温度约288K，根据维恩位移定律，两者辐射波段截然不同——太阳辐射以短波辐射为主，其中约50%的能量集中在0.4至0.76微米的可见光波段；地球辐射和大气辐射则以长波辐射为主，集中在4至120微米的红外波段。学生记录核心概念：短波辐射与长波辐射的根本区别在于波长和能量，这是理解后续一切内容的关键。【核心素养：综合思维】2.大气的削弱作用——精心守护的能量“过滤器”教师提出问题：“阳光穿过大气层到达地表，是一路畅通无阻吗？”引导学生阅读教材并结合生活经验进行思考。学生经过小组讨论后归纳出大气对太阳辐射的三种削弱方式。（1）吸收作用：具有选择性。臭氧主要集中在平流层，强烈吸收波长小于0.29微米的紫外线，保护地球生命免受过量紫外线伤害；水汽和二氧化碳主要分布在对流层，主要吸收红外波段的长波辐射。值得注意的是，大气对太阳辐射中能量最强的可见光部分吸收能力很弱，这使得大部分可见光能够顺利到达地表。（2）反射作用：无选择性。云层和较大颗粒的尘埃能够将太阳辐射反射回宇宙空间，反射强度与云量、云厚呈正相关。根据世界气象组织2025年发布的全球辐射公报，地球平均反照率约为30%，其中云层反射贡献最大。（3）散射作用：具有选择性。空气分子和微小尘埃将太阳辐射向四面八方散射，使天空呈现出蓝色——这正是瑞利散射定律的直观体现，波长较短的蓝紫光散射能力最强。当太阳高度角较低时，阳光穿过的大气路径更长，波长较短的蓝紫光被散射殆尽，红橙色光得以穿透大气到达人眼，便形成了壮丽的朝霞与晚霞。教师展示清晨日出时分阳光穿过厚重大气层呈现橙红色的照片，引导学生运用散射原理解释这一自然奇观。【设计意图】通过图文结合的方式讲授削弱作用，化抽象为具体。将物理学原理与生活体验紧密结合，在讲解中渗透科学探究方法，培养学生的观察能力和逻辑推理能力。【基础、高频考点】3.地面增温过程——“太阳暖大地”教师逐步展示大气受热过程示意图的第一层次。经过大气削弱后约47%的太阳辐射能够到达地表被地面吸收，使地面温度升高。地面吸收太阳短波辐射后将能量转化为内能，同时地面本身也依据其温度向外释放辐射，因其温度远低于太阳，故而释放长波辐射，其波长峰值约为10微米，完全位于红外波段。这一过程即“太阳暖大地”。教师引导学生思考：“如果只有这个环节，地表的温度会持续升高吗？”通过追问自然引出下一环节。【基础、高频考点】4.大气增温过程——“大地暖大气”教师展示示意图的第二层次。对流层大气的主要热量来源并非直接来自太阳，而是来自地面。这是因为大气成分中对太阳短波辐射吸收能力较弱，但对地面长波辐射却有极强的吸收能力——水汽和二氧化碳能够强烈吸收波长在4至20微米范围内的地面辐射，吸收率可达75%至95%。地面辐射被大气吸收后，大气温度升高，这一过程即“大地暖大气”。教师可类比“做饭的炉火”进行比喻：太阳辐射如同点燃了炉灶（地面），大地吸收能量后变“热”，再将“热”传给锅中的水（大气）。这一形象化比喻有助于学生理解能量传递的先后次序和依赖关系。教师特别强调一个常见易混点：学生往往将“大气直接吸收太阳辐射而升温”当作主要原因，而实际却是“大气主要吸收地面长波辐射而升温”，这是一个必须纠正的前科学概念。大气的保温作用——“大气还大地”

教师展示示意图的第三层次。大气在吸收地面辐射增温的同时，依据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，也在不断向外释放长波辐射。大气辐射的方向有两个：一部分射向宇宙空间（散失），另一部分则射向地面，因其方向与地面辐射相反，称为大气逆辐射。大气逆辐射将热量返还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。这一过程即“大气还大地”。教师引导学生归纳大气受热过程的全貌：太阳短波辐射是根本能量来源→大气削弱作用使到达地面的太阳辐射适中→地面吸收增温并释放长波辐射→大气强烈吸收地面辐射而增温→大气通过大气逆辐射将热量返还给地面。三个环节环环相扣、缺一不可，共同构成了完整的大气受热过程。【高频考点】教师总结影响大气保温作用强弱的因素：大气逆辐射的强弱与云量的多少、空气湿度的高低密切相关。阴天或多云天气时，云层增加和空气湿度增大显著增强大气逆辐射，保温作用增强，夜间气温不会太低；反之，晴朗无风的夜晚，大气逆辐射较弱，地面热量散失快，气温迅速下降。逆向思维训练——假如地球没有大气

教师引导学生开展逆向思维活动：“假如地球失去了大气层的保护，将会出现什么状况？”学生根据所学知识进行推演：没有大气层，太阳辐射将毫无遮挡地直射地表，白天地表温度急剧升高；夜间地表热量无遮拦地向宇宙空间散失，温度骤降。同时，地球上将不再有风、云、雨、雪等天气现象，生命也将难以为继。教师此时回扣导入环节的地月对比数据，引导学生清晰认识到大气层对于维持地表适宜温度的关键作用，进一步强化人地协调观。【核心素养：地理实践力】7.模拟实验——验证温室效应教师展示课前录制的温室效应模拟实验视频（或课堂现场演示）。实验器材为两个相同的大玻璃瓶、两支精度相同的温度计、一块黑色塑料薄膜。两个玻璃瓶均内置温度计并密封，其中一只玻璃瓶内充满普通空气（模拟地球大气），另一只抽出部分空气以降低二氧化碳浓度（作为对照）。将两个玻璃瓶同时置于阳光下照射10分钟，每隔2分钟记录一次温度数据；随后将两个玻璃瓶移入黑暗处，继续观测温度下降情况。实验结果显示：充入空气的实验瓶无论是升温还是降温均明显慢于对照瓶，升温时峰值温度也比对照瓶高出约4至6℃。教师引导学生分析实验现象背后的原理：空气（尤其是其中的二氧化碳和水汽）能够强烈吸收地面长波辐射并产生大气逆辐射，从而产生保温效应。教师要求学生以小组为单位，自行设计一个简单方案验证温室效应，并在课后完成实验报告。此设计旨在培养学生的动手能力、观察能力和科学探究精神。【设计意图】通过层层递进的环节设计，将抽象原理直观化、碎片知识系统化。以示意图为思维主线，以实验为验证手段，以逆向思维促进深度理解，实现“做中学、用中学、创中学”。（三）合作探究——学以致用，解决真实问题【重要、高频考点】探究活动一：解释温室大棚的保温机理教师展示2026年最新智能温室大棚生产场景照片与视频资料。学生以小组为单位展开讨论：温室大棚为什么能在寒冷的冬季营造出适宜作物生长的温暖环境？学生经过充分研讨后得出结论，教师进行点拨与深化。探究结论要点：一是温室大棚的透明覆盖材料（玻璃或塑料薄膜）对太阳短波辐射几乎是透明的——太阳辐射能够轻易进入温室内部被地面和作物吸收；二是地面释放的长波辐射却难以穿透同样的透明覆盖材料射出室外；三是密闭的温室环境有效抑制了空气的对流散热。上述三个因素的综合作用使得温室内的温度显著高于室外。【拓展延伸】教师进一步拓展前沿科技动态——2025年12月，我国科研人员研发出新型智能辐射制冷薄膜材料，该材料可在白天实现被动式辐射制冷，同时不影响太阳光透过，为温室大棚的精准温控提供了全新解决方案，实现了跨学科知识的有机融合。【重要、高频考点】探究活动二：深秋霜冻多发生在晴朗夜晚的原因分析教师呈现某地2025年10月中旬的天气预报截图，显示连续数日白天均为晴天，但其中两天的天气预报中特别提示“夜间到清晨有霜冻或轻霜冻”。教师提出问题：同是晴朗天气，为什么霜冻偏爱某些夜晚？学生运用大气受热原理解释：晴朗夜晚云层稀少，大气逆辐射弱，地面辐射热量大量散失到宇宙空间，气温迅速下降至冰点以下，空气中的水汽直接凝华成冰晶形成霜冻。阴天夜晚云层如同给大地盖上了“棉被”，增强了大气逆辐射，保温作用显著，地面降温幅度较小，因此不易出现霜冻。【跨学科链接】教师补充植物生理学视角的知识：霜冻对植物的危害机制在于冰晶会刺破细胞膜导致细胞死亡，果农和菜农通常会在预测有霜冻的夜晚通过熏烟、覆盖、喷水防冻等方式保护作物。其中熏烟法正是通过增加近地面空气中的烟尘颗粒（凝结核）和二氧化碳浓度，从而增强大气逆辐射以达到防冻目的。这一内容体现了地理学科与生物学科、农业科学的深度融合。【重要、热点】探究活动三：全球变暖的成因与碳排放教师展示世界气象组织（WMO）于2026年1月发布的最新《2025年全球气候状况报告》。报告指出，2025年全球平均气温较工业化前水平高出约1.55±0.13℃，成为有记录以来最热年份之一；大气中二氧化碳浓度突破420ppm，再创历史新高。教师呈现全球平均气温变化曲线图（1880至2025年）和大气二氧化碳浓度MaunaLoa曲线，引导学生观察两条曲线的相关性。学生通过分析明确：人类活动大量燃烧化石燃料，向大气中排放大量二氧化碳、甲烷等温室气体，导致大气中温室气体浓度持续攀升；温室气体对长波辐射的吸收能力显著增强，大气逆辐射随之增强，过多的热量被“困”在地表与大气之间，导致全球平均气温持续上升。教师组织学生开展微型辩论：“我们应该如何应对全球变暖？个人行动的意义有多大？”学生结合社会热点发表观点，在思想碰撞中深化对气候变化问题的认识。教师进行价值引领，引导学生从自身做起，践行低碳生活方式，为实现国家“双碳”目标贡献青春力量。【设计意图】通过三个递进层次的真实情境探究活动，引导学生将所学原理灵活运用于自然与人文不同情境，实现从“懂原理”到“用原理”再到“悟价值”的认知飞跃。在探究过程中融入思政教育，使学科育人价值得到充分彰显。（四）归纳总结——构建知识体系教师指导学生以思维导图的形式系统归纳大气受热过程相关知识体系。知识体系以“太阳辐射→大气削弱→地面吸收增温→地面辐射→大气吸收增温→大气辐射→大气逆辐射→保温作用”为主线，在各环节标注关键影响因素和典型应用实例。学生绘制完毕后，选取2至3份优秀作品通过智慧课堂平台进行展示交流。教师点评完善，引导学生比较不同思维导图的优劣，进一步优化认知结构。【设计意图】思维导图有助于学生将碎片化的知识点系统化、结构化，促进深度学习。展示交流环节培养了学生的批判性思维与元认知能力。（五）当堂检测与反馈——精准诊断，及时补救教师通过智慧课堂系统推送以下检测题。【基础】对流层大气的主要直接热源是（）A.太阳辐射B.地面辐射C.大气逆辐射D.人类活动排放的热量

【高频考点】“高处不胜寒”的主要成因是（）A.高海拔地区空气稀薄，吸收的太阳辐射少B.高海拔地区大气中水汽和二氧化碳含量低，吸收的地面辐射少C.高海拔地区距离太阳更远D.高海拔地区风速大，热量散失快

【重要】下列现象中，与大气逆辐射强弱关系最密切的是（）A.夏季白天多云时气温不会太高B.日出前东方天际的启明星格外明亮C.深秋晴朗夜晚多霜冻D.夏季午后常出现雷阵雨

【综合题】阅读图文材料，回答问题。材料一：青藏高原是我国太阳辐射能最丰富的地区，素有“日光城”之称的拉萨年均日照时数超过3000小时。材料二：青藏高原虽然白天阳光强烈，但昼夜温差极大，有“一年无四季，一日有四季”之说。（1）运用大气受热过程原理解释拉萨白天太阳辐射强的原因。（2）分析青藏高原昼夜温差大的原因。

学生完成检测后，系统自动生成数据分析报告。教师根据报告针对典型错误进行集中讲评，对个别学生进行精准答疑辅导。【设计意图】检测题设计体现层次性与针对性，综合题注重在新情境中考查学生迁移应用能力。借助智慧课堂技术手段，实现即时反馈与精准诊断，体现教学评一致的核心理念。（六）课后分层作业必做作业：完成教材第56页“活动”题第1、2题；绘制大气受热过程示意图，并用简洁语言标注三个关键环节。选做作业（三选一）：（1）【实践型】设计并完成一个温室效应模拟实验，撰写包含实验目的、器材、步骤、数据记录、结果分析和改进建议的完整实验报告。（2）【研究型】查阅2025至2026年国内外关于“地球能量收支失衡”的最新研究文献，撰写一篇不少于800字的科普短文，介绍科学家如何通过卫星遥感监测地球的辐射收支状况。（3）【创新型】以“假如我是碳中和设计师”为主题，运用大气受热过程原理设计一套城市屋顶绿化方案，论证其在缓解城市热岛效应和减少碳排放方面的作用机制。作业提交要求：所有作业均需在下次上课前通过智慧学习平台提交电子版，其中必做作业要求学生同时上传手绘示意图照片。九、板书设计（主板书区域，左侧）一、能量来源及传递┌──────────────┐│太阳（短波辐射）│└────────┬─────┘↓削弱作用（吸收、反射、散射）┌──────────────┐│地面吸收│└────────┬─────┘↓┌───