探索海洋-大气协同密码：高中地理选择性必修Ⅰ“海-气相互作用”教学设计

探索海洋-大气协同密码：高中地理选择性必修Ⅰ“海-气相互作用”教学设计

\一、教学指导思想与理论依据本教学设计以《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》及2025年日常修订精神为依据，聚焦地理学科核心素养培养，落实立德树人根本任务。课程标准明确要求：“运用图表，分析海—气相互作用对全球水、热平衡的影响；解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。”-基于这一要求，本设计贯彻“做中学、用中学、创中学”的课改理念，将信息技术与地理教学深度融合，以真实情境驱动问题探究，“形成‘情境导入—问题探究—原理建构—应用拓展’的完整教学闭环”-。本教学设计秉持大单元教学理念，将本节内容置于“自然地理基础”模块中“水的运动”单元的整体框架下加以审视。海-气相互作用既是全球气象气候形成的深层机制，也是各类异常气候事件的发生根源，近年来在高考和各类大型考试中的地位日趋凸显。-14本设计注重教学评一致性，通过课前诊断性评价、课中形成性评价和课后终结性评价的有机衔接，确保教学目标可测可达。【重要】\二、教学内容分析本节内容选自湘教版（2019）高中地理选择性必修Ⅰ第四章“陆地水与洋流”第三节“海-气相互作用”。“水是地球表面分布最广、最重要的物质，是参与自然地理过程暨地球表层物质和能量转化的重要因素。海洋水是地球水圈的主体，水的相态变化与空间位移，对地理环境起着重要作用，全球水热平衡主要是通过海洋和大气中水的运动达成的，其中水汽是联系水圈和大气圈的纽带。”-6本节教材以水分和能量交换为例，系统说明海-气相互作用的途径、过程，以及海-气相互作用所形成的大气环流和大洋环流对全球水热平衡的影响。“由于海水和大气运动的连续性，区域性海-气相互作用异常现象会影响相邻海区甚至全球气候异常，进而影响人类活动。”-6【基础】本节内容在全章中处于综合提升地位。前两节分别介绍了陆地水体间的相互关系和洋流的分布规律，为本节学习奠定了水圈运动的知识基础。本节则进一歩揭示海洋与大气之间的耦合机制，是对前两部分知识的深化与统摄。海-气相互作用的水热交换过程贯穿了大气受热过程、水循环、洋流等多个主干知识，具有高度的综合性。【拓展延伸】【高频考点】在高考考查中，本节内容主要表现为以下几个命题方向：一是海-气间水热交换过程及其影响因素分析；二是海-气相互作用对全球水热平衡的影响论证；三是厄尔尼诺、拉尼娜现象的形成机制及其对全球气候和人类活动的影响。-14近几年高考尤为注重将本节原理与真实气候异常事件相联系的综合性试题，要求学生具备从现象溯源至原理的分析能力。【跨学科链接】【学科融合】本节内容涉及物理学的热量传导、蒸发与凝结相变等知识，与化学学科中海水溶解气体的交换过程相关，同时与生物学中海洋浮游生物的光合作用与呼吸作用有密切联系。海洋浮游植物“通过光合作用与呼吸作用能够对大气中的CO2浓度进行调节，有人称之为海洋‘生物泵’作用”。-3教学中适当渗透跨学科视角，有助于学生形成系统性思维。\三、学情分析【基础】知识储备方面，学生在初中及高中必修一阶段已基本了解水圈和大气圈的概况，“学习了大气的受热过程、水循环、海水运动的形式等主干知识”。-6在本章前两节中，学生进一步学习了陆地水体间的相互关系以及洋流的分布规律和地理意义，“在此基础上，学生再学习海-气相互作用及其影响就容易理解，且容易有逻辑”。-6能力基础方面，经过高一阶段的学习和训练，学生已经具有一定的读图能力和分析能力，能够从示意图中提取有效信息。但“将抽象的海—气相互作用过程转化为直观的模型”仍具有一定难度，需要教师通过图示和思维建模加以引导。-学生对于“海洋是气候调节器”这一深层逻辑的理解尚需强化。-40思维特点方面，高二学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，对真实情境感兴趣，但对复杂的因果链条分析的逻辑性仍有欠缺。其对全球性、系统性问题缺乏整体认识，教学中需要通过案例和问题链加以引导。学习障碍诊断方面，本节课面临的主要教学痛点有：第一，海-气相互作用的双重交换过程（水分交换与热量交换）同时并行，学生易混淆两种交换机制的关联与差异；第二，“沃克环流—厄尔尼诺—拉尼娜”的递进逻辑链条较长，学生易在中间环节产生认知断层；第三，对全球尺度的水热平衡缺乏直观感受，对数据背后的意义理解不深。【重要】应对策略：针对上述障碍，本设计采用“示意图绘制降低认知负荷—局地案例搭建脚手架—循序渐进从现象溯源至原理”的教学策略，帮助学生突破难点。\四、教学目标（一）综合思维目标【综合思维】【核心素养】“运用图表，分析海—气水热交换的基本方式与过程，分析海-气相互作用对全球水、热平衡的影响。”-13学生能够从物质循环和能量流动的双重视角，综合分析海-气之间的耦合机制。运用示意图，“认识海—气相互作用的原理”，并能将海-气相互作用原理迁移应用于解释气候异常现象。-（二）区域认知目标【区域认知】【核心素养】“能够解释厄尔尼诺、拉尼娜现象出现时赤道太平洋东、西岸降水量的变化以及对人类活动的影响，并能提出科学决策的依据。”-13学生能辨识不同区域的海-气相互作用特征差异，运用区域综合分析的方法，理解局地异常对全球气候的连锁影响。“能够描述不同区域海——气相互作用过程中的水热交换过程。”-（三）人地协调观目标【人地协调观】【核心素养】“结合现实中厄尔尼诺、拉尼娜现象造成的气候异常案例，能够分析水—气相互作用对人类活动的影响，具备尊重自然规律、科学利用自然的意识。”-13学生能够辩证认识海洋对气候的调节功能，理解人类活动与地球系统之间的协调关系，“面对现实中自然现象，能够分析人类活动对海—气关系的影响，树立正确的人类发展观”。-6（四）地理实践力目标【地理实践力】【核心素养】“能够收集厄尔尼诺、拉尼娜现象相关材料，分析说明其对气候的影响。”-13学生能够运用现代信息技术手段获取海洋气象数据，通过小组合作探究、模拟实验等方式，“分析海气相互作用对全球气候、渔业资源、极端天气的影响”，在实践中提升信息获取与处理能力，养成求真务实的科学态度。-40\五、教学重难点（一）教学重点【重要】【核心知识点】“海-气之间水分和热量交换过程”的机制分析；海-气相互作用对全球水热平衡的影响；“运用图表，掌握海—气相互作用对全球水热平衡的影响，了解厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类的影响”。-6（二）教学难点【难点】“理解厄尔尼诺现象、拉尼娜现象对地理环境的影响”；海-气相互作用在全球水热平衡过程中所产生的系统性影响；“在全球水热平衡过程中，海－气相互作用所产生的影响”。-13-12\六、教学策略与资源（一）教学方法本教学设计综合运用多种教学方法，包括合作探究法、活动探究法、对比分析法、讲授法及多媒体教学法。-13在具体的教学环节中交替使用“课件演示法、学思结合法、合作探究法、讲练结合法”，-3“读图分析法、活动探究法、讲授法、小组合作法”等。-12【思维方法】在思维方法培养层面，着力引导学生“通过原理分析和案例迁移”，掌握“从微观现象透视宏观规律”的科学思维方法。-40教学中注重通过示意图和思维建模，将“抽象的海—气相互作用过程转化为直观的模型”，帮助学生在思维上形成清晰的认识框架。-（二）教学资源常规资源包括：人教版/湘教版高中地理选择性必修Ⅰ教材、多媒体课件、世界海陆分布图、海洋表层水温分布图、降水量分布图等。数字资源包括：希沃白板交互式课件、热带太平洋海温距平动态图、2024—2026年ENSO监测数据动态图、沃克环流动画演示视频等。其中，2025—2026年ENSO监测资料可从美国国家海洋和大气管理局气候预测中心网站获取，确保数据信息的时效性。-21情境素材库为教学设计提供了丰富的教学情境选择：利马和霍尼亚拉两地气候对比资料可作为引入环节的对比案例；秘鲁渔场渔业减产资料可服务于厄尔尼诺影响分析；“热带企鹅之死”案例可用于激发探究兴趣；2025年“桦加沙”超强台风案例可联系海-气相互作用的能量传递机制。-30-40\七、教学过程设计（一）新课导入——情境驱动，设疑激趣【情境创设】【热点】教师首先展示2025年第18号超强台风“桦加沙”的气象云图及登陆实况视频。“2025年9月24日17时前后，台风‘桦加沙’在广东省阳江市海陵岛沿海登陆，登陆时中心附近最大风力13级，中心最低气压955百帕。”-教师提问：为什么“桦加沙”能成为2025年全球“风王”？“为什么今年9月广东的台风特别多？”-31在引导学生讨论后，教师出示“桦加沙”的能量形成机制：“桦加沙前方的海温全都在29度以上，巴士海峡附近30度以上，且暖水极其深厚；有充沛的西南季风水汽供应；垂直风切变非常小。”-30教师进而引导学生思考：海洋是如何为台风提供如此巨大能量的？海洋与大气之间究竟存在着怎样的能量交换关系？由此自然过渡到本节课的核心主题——海-气相互作用。此外，本设计还提供了多个备选导入素材，以便根据不同班级学情灵活选用。【备选1】秘鲁利马“无雨之城”遇洪灾悬念——教师展示秘鲁首都利马常年干旱的特征与近年来洪灾的新闻图片，引导学生思考：是什么力量改变了利马的气候常态？【备选2】加拉帕戈斯群岛热带企鹅死亡之谜——“赤道附近的企鹅为何集体死亡？凶手是海洋、大气，还是人类？”-40以地理侦探的视角激发学生探究兴趣。导入环节约5分钟。【设计意图】以最新时事案例切入，拉近抽象的学科原理与鲜活的生活现实之间的距离，在第一时间激发学生学习兴趣，渗透人地协调观的培养。（二）新知探究一：海-气之间的水热交换——图解双过程，构建原理环节1：探究海洋与大气之间的水分交换【自主学习】学生阅读教材相应段落，独立完成以下任务：海洋通过什么方式向大气输送水汽？海洋对大气水汽的贡献占比为多少？在学生阅读基础上，教师运用多媒体呈现全球水量平衡图，引导学生定量分析。“图中显示大气中的577个单位的水汽中，有505个单位的水汽来自海洋，只有72个单位的水汽来自陆地，说明海洋是大气水汽的主要来源，约占大气水汽的86%。”-4-12【核心素养】【综合思维】教师引导学生思考：为什么不同海域的水分交换活跃程度存在显著差异？“海洋的蒸发量与其表层水温密切相关，一般来说海水温度越高，蒸发量就越大。低纬度海区和有暖流流经的海区，海面蒸发旺盛，空气湿度大，降水较丰沛，海-气间的水分交换也较为活跃。”-12师生共同在图上标注出热带辐合带、副热带高压带等关键区域，理解大气环流对水汽输送的驱动作用。环节2：探究海洋与大气之间的热量交换【活动探究】【难点】教师提出核心问题：赤道地区的热量是否会在长期积累后变得异常炎热？极地地区的热量是否会在持续散失后变得异常寒冷？“海洋吸收太阳辐射，把热量储存在海洋表层。再通过潜热、长波辐射等方式，将储存的太阳辐射能输送给大气，为大气运动提供能量，驱使大气运动。大气主要通过风向海洋传递动能，驱使表层海水运动，把部分能量返还给海洋，并使海洋热状况产生再分配。”-12教师引导学生结合已有知识，分析海洋热量收入与支出的主要途径：热量收入主要包括太阳辐射；热量支出主要包括海水蒸发潜热、海面长波辐射、洋流热量输送等。“海洋通过潜热、长波辐射等方式为大气运动提供能量。大气主要通过风向海洋传递动能。”-4教师示范并指导学生绘制海-气热量交换示意图，要求在图上标注太阳辐射、海面蒸发潜热、海面长波辐射、大气逆辐射、风应力等关键因素。通过读图、析图、绘图三个层次，从感知走向认知，从认知走向建构。【设计意图】通过示意图的绘制与解读，将抽象的原理转化为直观的模型，帮助学生构建完整而清晰的海-气相互作用知识框架。环节3：探究海-气相互作用对全球水热平衡的维持机制【核心素养】【综合思维】教师展示教科书中的全球水量平衡表和全球热量平衡示意图，引导学生完成探究任务：“估算陆地和海洋对大气水汽的相对贡献，海洋蒸发和降水的差额，说明补充这个差额的水量来源。”-4学生通过数据分析得出结论：“海洋上蒸发出来的水汽为505个单位，而以降水的形式直接落回海洋的有458个单位，存在47个单位的差额，而补充这个差额的是陆地上的地表径流和地下径流。”-4在热量平衡方面，师生共同分析：“赤道和极地之间通过大气环流和洋流实现了热量交换。如果海洋蒸发量增加或减少，陆地可能发生相应的变化。如果海洋蒸发量增加，则陆地上的降水会增加，地表径流和地下径流也会相应增加”。-4（引导学生续写分析逻辑）教师总结：海-气相互作用通过大气环流与大洋环流的耦合，将热量从低纬向高纬输送，将水分从海洋向陆地输送，维持了全球水热平衡。（三）新知探究二：沃克环流与ENSO现象——从正常到异常，建构逻辑链条环节4：构建沃克环流的基础模型【核心素养】【思维方法】教师运用动态课件展示热带太平洋正常年份的大气环流模式。正常年份，赤道中东太平洋表层海水在东南信风驱动下向西流动，导致赤道太平洋西部形成暖池，东部形成冷舌。“通过对比冷舌与暖池的形成机制，结合厄尔尼诺与拉尼娜现象的案例分析，带领学生梳理海气相互作用的能量交换过程与反馈机制。”-40教师运用“从热力环流自然迁移到沃克环流”的教学策略，-42以热力环流的基本原理为认知起点，通过类比迁移帮助学生实现对沃克环流的自主建构：赤道太平洋西侧暖池区海水温度高，空气受热上升；东侧冷舌区海水温度低，空气冷却下沉；高空空气从西侧流向东侧，近地面空气从东侧流向西侧，在东西方向上形成闭合的热力环流圈，即沃克环流。环节5：从沃克环流到厄尔尼诺现象——异常的发生机制【高频考点】【难点】教师介绍厄尔尼诺现象的基本特征——“每隔2~7年就会发生一次厄尔尼诺现象，每次厄尔尼诺现象都会给世界带来气候异常”。“海—气相互作用异常现象会影响相邻海区甚至全球气候异常，进而影响人类活动。”-6-4教师展示厄尔尼诺发生期间热带太平洋表层海温距平图，引导学生观察海温异常变化的空间格局。在厄尔尼诺现象发生时，赤道中东太平洋表层海水异常增温，而赤道西太平洋暖池区海水温度相对降低。这一变化将引发沃克环流的变异：赤道中东太平洋上升气流增强，西太平洋暖池区上升气流减弱甚至转为下沉，近地面东风减弱甚至转为西风。教师强调引导学生运用沃克环流知识框架自主推演厄尔尼诺现象的成因与机制：由于东南信风减弱，赤道太平洋东侧海水上涌减弱，冷舌区海水温度上升，东西部海面温差缩小甚至反转，导致沃克环流减弱甚至反向。这一变化的根源在于海-气相互作用系统的内在不稳定性。环节6：沃克环流→厄尔尼诺→气候异常——影响链条的系统分析【核心素养】【综合思维】教师展示厄尔尼诺对全球气候影响的示意图，引导学生从事物普遍联系的角度加以分析。正常年份的热带太平洋沃克环流一旦被破坏，全球大气环流和大气中的热量、水分分布格局将发生广泛调整。“海洋与大气之间的能量交换和物质循环一旦发生异常，将对全球气候产生连锁反应”。“厄尔尼诺现象会使秘鲁沿岸水温升高，上升流减弱，浮游生物数量减少，导致秘鲁渔场渔业减产”。厄尔尼诺现象还与印度尼西亚和澳大利亚北部的干旱、南美洲西海岸的暴雨洪涝、北美地区的气候异常等密切相关。【重要】【人地协调观】教师引导学生在全球气候异常格局中感受人地关系。师生共同分析厄尔尼诺现象对全球不同区域的正反两方面影响：一方面引发部分地区干旱、火灾和农作物减产；另一方面又可使另一些地区获得丰沛降水。这一辩证分析有助于培养学生全面、系统的地理思维，理解自然规律的客观性以及人类科学认识自然、适应自然的重要意义。环节7：拉尼娜现象——异常的另一面【对比分析】【思维方法】学生运用对比分析法，在“沃克环流→厄尔尼诺”推演的基础上，自主推演拉尼娜现象的发生机制。“拉尼娜现象与厄尔尼诺现象相反，是指赤道中、东太平洋海水温度异常偏低的现象。”拉尼娜现象发生时，赤道太平洋东西部的温度梯度增大，东南信风进一步增强，冷舌区异常寒冷，西太平洋暖池区更加温暖，沃克环流的强度进一步增强而非减弱。引导学生绘制厄尔尼诺现象和拉尼娜现象发生期间的大气环流对比示意图，并要求学生在世界地图上标注两者的主要影响区域。【设计意图】通过对比分析加深学生对两种现象的理解，同时培养学生的区域认知和图示表达能力。（四）迁移应用：从原理到现实——最新案例的深度研讨【情境创设】【核心素养】【学科融合】环节8：2024—2026年ENSO动态与“桦加沙”台风案例的学科融合分析【拓展延伸】教师展示2025年热带太平洋ENSO的最新监测数据。“ENSO-neutralcontinuedinAugust2025,withnear-to-belowaverageseasurfacetemperaturesobservedacrossthecentralandeasternequatorialPacificOcean.AtransitionfromENSO-neutraltoLaNiñaislikelyinthenextcoupleofmonths,witha71%chanceofLaNiñaduringOctober-December2025.”-21“TheWMOElNiño/LaNiñaUpdate(August2025)reportsthatforecastssuggestanincreasinglikelihoodofatransitiontoLaNiña,withabout60%forOctober–December2025.”-24师生共同指出，2024—2026年处于从ENSO中性状态向拉尼娜状态过渡的关键期，此时海洋-大气系统正处于变化之中。教师引导学生回顾导入环节的超强台风“桦加沙”案例，并结合最新ENSO背景加以深度剖析：“在拉尼娜状态下，西北太平洋暖池海温明显偏高，使季风槽偏西，台风生成位置也偏西，容易出现西行路径，使得登陆影响我国的台风数量偏多。”-赤道西太平洋海水温度偏高为西北太平洋及南海地区台风的形成和发展提供了充足的能量来源。学生在小组之内通过头脑风暴的方式，围绕“海气相互作用对全球气候、渔业资源、极端天气的影响”展开讨论，“并借助思维导图归纳总结”。-40（五）课堂小结与板书建构【内容结构化】教师引导学生从“是什么”“怎么样”“为什么”三个层面梳理本节课的核心知识体系，自主建构本节知识的逻辑框架。第一层面——“是什么”：海-气相互作用的定义、水分交换与热量交换的基本方式。第二层面——“怎么样”：海-气相互作用如何维持全球水热平衡，如何驱动大气环流和大洋环流，实现能量和物质的跨纬度输送。第三层面——“为什么”：当海-气相互作用系统发生异常时，厄尔尼诺、拉尼娜等现象如何产生并影响全球气候。最后，教师要引导学生从整体上把握三个层面的内在逻辑：水分和能量的交换是基础，全球水热平衡的维持是结果，局地海温异常引发极端气候事件是这一机制的变异表现，以此形成清晰的知识链条。教师在黑板或电子白板上与学生共同完成板书建构：板书上方居中列出课题；左栏列出水分交换和热量交换的核心内容；中栏聚焦沃克环流的形成机制；右栏以表格对比厄尔尼诺与拉尼娜现象的发生机制和主要影响。\八、教学评价设计（一）课前诊断性评价教师通过课堂提问和简短的课前检测初步评估学生的知识储备，诊断学生对大气受热过程、水循环和洋流分布等内容的理解程度，为课堂教学的起点设定提供依据。（二）课中形成性评价环节1评价：观察学生绘制海-气水分交换和热量交换示意图的过程和成果，从示意图的准确性和完整性两方面进行综合评价，重点关注学生对核心概念的掌握程度和科学图示表达的规范性。环节2评价：通过课堂追问检验学生对“全球水热平衡”“沃克环流”等核心概念的理解深度，辨析学生对易混淆概念是否存在理解偏差。环节3评价：学生在小组讨论中陈述观点、交流意见后的表现，教师通过引导学生对沃克环流→厄尔尼诺/拉尼娜逻辑链条的自主推演进行过程性评价。（三）课后终结性评价书面作业形式包括选择题、读图填空题和综合题三种，从基础训练到综合分析层层递进。拓展作业的形式包括小组研究报告和个人小论文两种，学生从《厄尔尼诺/拉尼娜现象的成因与影响分析》《2024—2026年ENSO变化对我国气候的可能影响》《台风“桦加沙”的形成机制与海-气相互作用》三个选题中任选其一完成。评价标准涵盖资料翔实丰富、分析逻辑严密清晰、结论