浙教版初中七年级科学上册“认识地球”第二课时：地球仪与经纬网教案

浙教版初中七年级科学上册“认识地球”第二课时：地球仪与经纬网教案

一、教学设计理念与依据

本课时教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的核心要求，以发展学生核心素养为根本宗旨，聚焦科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个维度的整体提升。设计基于“大概念”教学理念，将“宇宙中的地球”这一核心概念具体化为可操作、可探究的学习活动。教学以“地球的模型——地球仪”为有形载体，以“地球的坐标——经纬网”为思维主线，旨在引导学生从感性认识到理性建构，从具象操作到抽象思维，深刻理解地球空间表征的科学方法及其在现实世界中的巨大价值。设计充分体现跨学科视野，有机融合地理学、几何学、航海史与技术工程等多学科元素，采用项目式、探究式与协作式学习相结合的模式，利用数字化工具与实体模型构建虚实融合的学习环境，致力于培养学生空间想象、系统建模、批判性思维与解决真实问题的综合能力，代表当前基于核心素养的理科教学改革的先进水平。

二、学习者分析

本课教学对象为初中七年级上学期的学生，年龄约12-13岁。在认知发展上，他们正处于皮亚杰认知发展理论中的形式运算阶段初期，抽象逻辑思维能力开始迅速发展，能够进行假设演绎推理，但对高度抽象的空间概念仍需具象支撑。在知识前概念上，通过第一课时的学习，学生已初步了解地球的形状、大小及人类认识地球的历史过程，知道地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体。在生活中，学生对地球仪有初步的感官认识，对“经纬线”一词有所耳闻，但绝大多数学生对其准确的定义、划分原理、数学意义及实际应用缺乏系统、科学的理解，常存在“经线是圆圈”、“纬线长度相等”等迷思概念。在技能与态度方面，七年级学生好奇心强，乐于动手操作，具备初步的小组合作能力，但对长时间维持深度思维专注、处理复杂空间信息以及将模型与真实世界精确关联的能力尚在发展中。信息技术素养方面，学生普遍能够熟练操作平板电脑等移动设备，对交互式软件有较高接受度。因此，教学设计需提供充足的实物操作与可视化交互环节，搭建循序渐进的认知阶梯，在激发兴趣的同时挑战其思维，引导其实现概念转变与意义建构。

三、教学目标

（一）科学观念

1.能准确阐述地球仪作为地球模型的基本要素：地轴、两极、赤道。

2.能科学定义经线和纬线，描述其基本特点（形状、长度、指示方向、相互关系），并解释经度和纬度的划分方法。

3.能完整、规范地用经纬度坐标表示地球表面任意地点的位置。

4.理解经纬网在地理定位、导航、气候划分、时间确定等方面的基础性作用，建立“坐标系统是描述和探索世界的基本工具”的科学观念。

（二）科学思维

1.发展空间建模思维：能够将三维地球表面的位置关系，通过地球仪和经纬网模型进行二维化和数字化表征，并能进行逆向转换。

2.锻炼比较与分类思维：通过对比经线与纬线、经度与纬度、东经与西经、北纬与南纬等多组概念，掌握科学比较与分类的方法。

3.培养系统思维：理解经纬网作为一个覆盖全球的坐标系统，其各部分相互关联、协同作用的系统性特征。

4.初步运用批判性思维：能够评估不同比例尺、不同类型地球仪所承载信息的有效性与局限性。

（三）探究实践

1.能够熟练使用地球仪，快速查找指定地理事物的位置并读取其大致经纬度。

2.能够小组合作，利用简易材料（如泡沫球、铁丝、颜料笔等）制作包含基本经纬网的地球仪模型。

3.能够运用虚拟地球软件（如GoogleEarth教学版或相关仿真程序）进行数字化定位、测量和路径规划。

4.设计并实施一个利用经纬网定位原理寻找“班级宝藏”的模拟探险活动。

（四）态度责任

1.激发对地球奥秘的探索热情和对地理科学的兴趣。

2.体会人类创造经纬网系统过程中所展现出的智慧、协作与不懈探索的精神，培养科学态度与科技史观。

3.认识到精确的地理信息对现代生活（如交通、通讯、气象、救灾）的重要性，树立信息准确性的责任意识。

4.在小组模型制作与探究活动中，培养精益求精的工匠精神、团队协作意识与共享成果的开放心态。

四、教学重点与难点

教学重点：

1.经线与纬线的概念、特征及其区别与联系。

2.经度与纬度的划分方法与度量规则。

3.利用经纬网确定地理位置的方法。

教学难点：

1.经度与东西半球划分界线的关系：为什么西经20度和东经160度组成的经线圈是东西半球的分界线，而不是0度和180度经线？这需要学生理解划分的人文与实际地理意义，超越简单的数值记忆。

2.经纬度坐标的立体空间想象与二维地图表达的转换：学生需要在大脑中构建三维地球模型，并理解其如何展开或投影成平面地图上的网格，这对空间想象力是较大挑战。

3.对“本初子午线”和“国际日期变更线”人为规定性的理解及其全球协商意义的领悟：这涉及到科学与社会、历史与政治的交叉，需要提升到科学本质观的认识层面。

五、教学准备

（一）教师准备

1.教学课件：包含高清地球仪结构图、经纬网动画演示、经典航海案例（如麦哲伦环球航行）、现代GPS应用场景等。

2.教具：

1.3.大型教学地球仪（可拆卸或带照明）1个。

2.4.不同类型地球仪若干（政区地球仪、地形地球仪、简化经纬网地球仪）。

3.5.大幅世界地图（标注清晰经纬网）与大幅东西半球图各一张。

4.6.激光笔或指棒。

7.信息技术资源：

1.8.安装有GoogleEarthPro或类似虚拟地球软件的教师电脑，并连接投影仪。

2.9.准备一段展示经纬网动态生成与定位过程的微视频。

3.10.交互式白板活动设计：如“拖拽经纬线”、“拼装地球仪”等游戏。

11.实验与活动材料：

1.12.“班级宝藏”定位活动任务卡（每组一份，坐标不同）。

2.13.学生模型制作材料包（每组一套）：包括小型泡沫球（直径约10-15cm）、蓝色自喷漆或颜料、细铁丝（作地轴）、不同颜色的油性笔（红、黑）、小木片底座、胶带、尺子、简易量角器。

3.14.评价量表：包括小组合作评价量表和模型制作成果评价量表。

（二）学生准备

1.复习第一课时内容，预习课本关于地球仪和经纬网的部分。

2.分组：4-5人一组，共6-8组，提前确定组长和记录员。

3.携带个人学习用品：科学课本、笔记本、铅笔、彩色笔等。

4.有条件的可提前在平板电脑上安装指定的教育版地图应用。

六、教学过程实施

（一）情境导入，聚焦问题（预计时间：8分钟）

教师活动：

启动虚拟地球软件，以大洲大洋轮廓动画切入。随后，画面定格在一艘在浩瀚大洋中航行的古代帆船图像上。教师用富有感染力的语言叙述：“同学们，上节课我们认识了人类家园的整体面貌。现在，请想象你是五百年前的一位船长，面前是无边无际的蓝色海洋，没有手机，没有雷达，甚至没有清晰的海岸线作为参照。狂风暴雨过后，星辰被乌云遮蔽，你的心中只有一个迫切的问题——‘我在哪里？’如何在这颗巨大的星球上，精确定义一个位置，让自己不迷航，让后人能找到你发现的土地？这就是我们今天要破解的千古难题。”

紧接着，教师出示一个覆盖着布袋的大型地球仪。“今天，我们将请出一位伟大的‘助手’，它就是将整个地球‘掌握在手中’的模型。它不仅能告诉我们‘在哪里’，还能揭示许多地球的奥秘。”教师揭开布袋，展示地球仪，并指向其上的网格线。“这些纵横交错的网格，就是人类智慧的结晶——经纬网。它们，如何成为我们通往世界每一个角落的‘宇宙地址’？”

学生活动：

观察动画与图像，沉浸于历史情境中。思考教师提出的核心问题，对“定位”的困难与重要性产生共鸣。观察地球仪实物，对经纬网产生直观印象和探究兴趣。

设计意图：

从历史与现实结合的真实问题出发，制造认知冲突，激发内在学习动机。将地球仪拟人化为“助手”，增加亲切感。明确本课核心问题是“如何精确定位”，为后续学习定向。

（二）探究新知，模型建构（预计时间：25分钟）

环节一：认识地球仪——地球的“微缩肖像”

教师活动：

1.引导学生分组观察讲台上的不同类型地球仪和手中的材料包泡沫球。提问：“地球仪作为模型，必须真实反映地球的哪些关键特征？我们手中的泡沫球如何‘变身’为地球仪？”

2.讲解并演示地球仪的基本要素：

1.3.地轴与两极：用铁丝穿过泡沫球，模拟地球自转轴。强调地轴是“假想”的轴，两端与球面的交点是北极点和南极点。请学生思考地轴的倾斜角度（约23.5度）及其意义（为后续四季学习伏笔）。

2.4.赤道：用红色油性笔在球体最大周长处画一个圆圈，定义为赤道。强调赤道将地球平分为南北两半球，是纬度的起算基线。

5.组织学生活动一：制作简易地球仪骨架。学生小组合作，在泡沫球上确定两极，穿过铁丝作为地轴，并画出赤道。教师巡视指导，纠正偏差。

学生活动：

动手操作，在泡沫球上安装地轴、标记两极、描绘赤道。通过触觉和视觉，深刻理解地轴、两极、赤道这三个基本要素的空间关系和意义。

环节二：编织经纬网——为地球量身定做“坐标衣”

教师活动：

1.纬线与纬度：

1.2.提问：“如果我们想描述赤道以北或以南的位置，该怎么办？”引出纬线概念。

2.3.利用课件动画，展示从赤道开始，平行于赤道，向北向南画出的一系列圆圈，即纬线。强调其特点：形状是圆（可近似看作平行线）；长度从赤道向两极递减；指示东西方向；相互平行。

3.4.讲解纬度：赤道为0度，向北到北极点是北纬90度，向南到南极点是南纬90度。动画演示纬度数值增大的过程。要求学生在地球仪和地图上找出北回归线（约23.5°N）、南回归线（约23.5°S）、北极圈（约66.5°N）等特殊纬线。

4.5.指导学生用黑色笔在自己的泡沫球模型上，间隔一定角度（如30度）画出几条关键的纬线（赤道、南北回归线、南北极圈），并标注纬度。

6.经线与经度：

1.7.提问：“知道了南北位置，如何确定东西位置？纬线能解决吗？”引出经线概念。

2.8.利用大型地球仪，用激光笔从北极点画到南极点，说明经线是连接南北两极的半圆线。动画叠加展示所有经线。强调其特点：形状是半圆（两条相对的经线组成经线圈）；长度相等；指示南北方向；相交于两极。

3.9.讲解经度的难点：所有经线看起来都一样，以哪条为起点？讲述格林尼治天文台的历史故事，引入“本初子午线”（0度经线）的人为规定性，渗透科学的社会建构思想。

4.10.讲解经度划分：从0度经线向东180度为东经（E），向西180度为西经（W）。东西经180度经线重合。动画演示经度数值变化。重点区分东西经180度经线与“国际日期变更线”的细微差别（后者为折线，基于人文考虑）。

5.11.指导学生在自己的模型上，选择一条经线作为本初子午线（可用不同颜色），然后间隔一定经度（如30度）画出几条经线，并尝试标注东经和西经。

学生活动：

跟随教师的讲解和演示，在课件动画和实体地球仪上观察经纬线的生成。在自己小组的泡沫球模型上逐步绘制纬线和经线，形成初步的经纬网格。在动手过程中理解经纬线的定义、特点和划分方法，将抽象概念具象化。

设计意图：

采用“分步建构、对比学习”的策略。先学习相对简单的纬线/纬度，再攻克较难的经线/经度。将知识讲解与模型制作深度捆绑，使学生在“做中学”，手脑并用。通过历史故事和科学本质的渗透，加深对概念的理解深度。

（三）深化理解，突破难点（预计时间：15分钟）

核心难点突破1：东西半球的分界

教师活动：

1.提出问题：“0度经线是本初子午线，180度经线是其对面。为什么不直接用0度和180度经线圈来划分东西半球，这样不是更整齐吗？”

2.引导学生观察世界政区图或地球仪：找到0度经线（穿过英国伦敦、法国、西班牙、非洲西部）。找到180度经线（穿过太平洋中部）。

3.放大展示0度经线穿过的地区（西欧、西非）。提问：“如果用0度和180度经线圈划分，会有哪些大洲或国家被分割在两个半球？”（学生可能发现非洲、欧洲的一些国家会被分割）。再展示西经20度和东经160度经线圈，其穿过的区域主要是海洋（大西洋东部、太平洋西部）。

4.引导学生得出结论：为了尽量避免将一个大陆或国家分割在两个半球，造成生活、管理上的不便，国际上协商决定，采用主要经过海洋的西经20度和东经160度经线圈作为东西半球的分界线。这体现了科学应用中的人文关怀和实际智慧。

学生活动：

观察地图，进行对比分析。小组讨论两种划分方案的利弊。理解东西半球划分的人为性、合理性与实际意义，完成从机械记忆到意义理解的概念转变。

核心难点突破2：经纬坐标的读写与应用

教师活动：

1.呈现规范的经纬度坐标书写格式：（纬度数值，经度数值）。例如：北京（39°N，116°E）。强调顺序：先纬后经，字母标注在后。

2.进行“快速定位”演练：

1.3.教师口述坐标，学生在各自的地球仪或地图上快速寻找并说出地名（如：0°，0°——大西洋几内亚湾；23.5°N，120°E——台湾嘉义附近）。

2.4.教师说出地名（如：上海、悉尼、开罗），学生在练习纸上写出其大致经纬坐标，并小组互评。

5.利用虚拟地球软件，动态演示输入经纬度坐标后，视角迅速飞抵该地点的过程。输入几个极端或有趣的坐标（如：北极点90°N；位于太平洋的“尼莫点”48°52.6′S，123°23.6′W），增强学生的直观体验和兴趣。

学生活动：

进行坐标读写练习，掌握规范格式。参与互动定位游戏，熟练查找技能。观看虚拟地球的动态演示，感受经纬网定位的精确与神奇，巩固空间对应关系。

设计意图：

针对两个教学难点设计专门的教学活动。通过地图观察、对比分析、协商讨论来化解“东西半球划分”的认知障碍，培养批判性思维。通过规范化训练和数字化工具的高效演示，突破坐标读写与空间想象转换的难点，提升技能熟练度。

（四）迁移应用，实践拓展（预计时间：20分钟）

活动：班级“经纬寻宝”大挑战

教师活动：

1.发布任务：每个小组将获得一张“藏宝图”（实为教室或校园某一区域的平面图，图上覆盖有以教室某点为原点的简易模拟经纬网格）和一张写有宝藏坐标的“任务卡”。

2.解释规则：平面图上的纵线代表“经线”（南北向），横线代表“纬线”（东西向），原点为（0，0）。学生需要根据坐标，在平面图上定位，然后在实际空间中找到对应的精确位置，获取“宝藏”（可能是一个科学问题信封、一个小拼图或下一环节的提示）。

3.教师巡视，观察各小组如何解读坐标、将网格图与实际空间对应、进行团队分工与协作。

4.所有小组完成后，集中展示“宝藏”。若宝藏是拼图碎片，则合力拼成完整图案（如一张世界地图或“科学探索无止境”的标语）；若宝藏是问题，则共同解答。

学生活动：

小组协作，解读模拟经纬网坐标，将二维图纸信息转化为三维空间行动，完成寻宝任务。体验运用坐标系统解决实际空间定位问题的全过程。

跨学科联结与前沿展望

教师活动：

1.简要总结经纬网的基础作用后，提问：“在科技飞速发展的今天，经纬网是否已经过时？”

2.引导学生列举基于经纬网的现代科技：全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术、无人机航路规划、网络地图服务等。强调这些技术只是将传统的经纬坐标数字化、实时化、高精度化，其数学和地理学基础依然是经纬网。

3.展示一幅利用GIS技术制作的疫情分布图、气象云图或人口密度图，说明经纬网如何作为空间数据整合与可视化的基础框架。

4.展望未来：提及在火星探测、深空导航中，科学家也为其他天体建立了类似的“经纬”坐标系统。

学生活动：

联系生活实际，思考并讨论现代科技中经纬网的应用。理解古老坐标系统在信息时代的核心价值，感受科学的传承与发展，拓宽科技视野。

设计意图：

通过高度模拟真实的“寻宝”活动，实现知识技能的迁移应用，培养解决实际问题的能力和团队协作精神。通过跨学科联结与前沿展望，将课堂知识与现代社会、未来科技紧密联系，体现科学学习的时代价值，激发持续探索的志向。

（五）总结评价，反思提升（预计时间：12分钟）

成果展示与交流

教师活动：

邀请两到三个小组展示他们绘制的泡沫球地球仪模型，重点介绍其经纬网的绘制思路、遇到的困难和解决方法。引导其他小组从经纬线准确性、标注清晰度、美观度等方面进行评价。

学生活动：

展示小组介绍作品，其他小组欣赏、评价并提出改进建议。通过交流，互相学习，取长补短。

结构化总结与概念图构建

教师活动：

引导学生共同构建本课时的核心概念思维导图。中心主题为“地球的坐标——经纬网”。主要分支包括：1.模型基础（地球仪、地轴、两极、赤道）；2.纬线与纬度（定义、特点、划分、特殊纬线）；3.经线与经度（定义、特点、划分、本初子午线、东西半球）；4.坐标应用（定位、导航、现代科技）。教师一边引导，一边在黑板上或用课件绘制完成。

学生活动：

跟随教师引导，回顾本课所学，口述关键知识点，共同参与概念图的构建，将零散知识系统化、结构化。

多元评价与反思

教师活动：

1.分发并简要说明“小组合作过程评价量表”和“地球仪模型作品评价量表”，指导学生进行自评与互评。

2.布置分层作业：

1.3.基础性作业：完成课本相关练习；在世界地图上标注出至少10个主要城市（如北京、纽约、伦敦、悉尼等）的经纬度。

2.4.拓展性作业（二选一）：

a.撰写一篇小短文《如果没有经纬网……》，畅想世界可能会是怎样的。

b.利用GoogleEarth或其他数字地图，查找自己家的经纬度坐标，并规划一条从学校到家的“经纬度航线”（用一系列坐标点描述）。

5.结束语：“今天，我们为手中的‘地球’编织了一件智慧的坐标外衣。从此，无论高山深海，无论过去未来，地球上的每一个点都有了独一无二的‘宇宙地址’。希望同学们能用好这个工具，不仅是为了确定自己身在何处，更是为了在未来，去探索、标注和创造更多未知的精彩坐标。”

学生活动：

进行学习评价的填写与反思。记录分层作业要求。在教师的总结中升华对本课意义的认识。

设计意图：

通过展示交流、概念图构建，实现知识的系统化总结与内化。通过多元评价，关注过程与成果，发展学生的元认知能力。分层作业满足不同学生的需求，将学习延伸到课外。富有感召力的结束语，将工具性知识提升到方法论和世界观的高度，实现科学教育与人文教育的融合。

七、板书设计

（左侧主板书区）

认识地球的坐标：经纬网

一、地球的模型——地球仪

1.地轴（假想，倾斜）

2.两极（北极点、南极点）

3.赤道（0°纬线，平分地球）

二、纬线与纬度

1.定义：平行于赤道的圆圈。

2.特点：

1.3.形状：圆（平行）

2.4.长度：赤道最长，向两极递减

3.5.指示方向：东西

6.纬度：

1.7.起算：赤道（0°）

2.8.范围：0°→90°N（北纬）

0°→90°S（南纬）

3.9.特殊线：回归线（23.5°）、极圈（66.5°）

三、经线与经度

1.定义：连接南北两极的半圆线。

2.特点：

1.3.形状：半圆（经线圈）

2.4.长度：相等

3.5.指示方向：南北

4.6.关系：相交于两极

7.经度：

1.8.起算：本初子午线（0°，通过英国格林尼治）

2.9.范围：0°→180°E（东经）

0°→180°W（西经）

10.东西半球分界：20°W——160°E经线圈

（目的：避免分割大陆）

四、经纬网的应用

1.定位：（纬度，经度）例：（39°N，116°E）

2.基础：导航、气候划分、时区、GIS/GPS…

（右侧副板书区）

1.学生生成的关键词/问题区

2.课堂练习坐标示例区

3.简易概念图绘制区

八、教学反思与改进预设

（本部分为教学设计完成后，教师预设的反思与改进方向，是教案完整性的体现，也是专业水准的彰显。）

成功经验预设：

1.情境导入与历史叙事有效激发了学生的求知欲和探究内驱力。

2.“模型制作”与“知识建构”同步进行的策略，符合初中生的认知特点，显著降低了经纬网概念的抽象度，学生参与度高，课堂氛围活跃。

3.针对东西半球划分、坐标空间想象等难点的专项活动设计，预计能有效突破迷思概念，促进学生深度思考。

4.“经纬寻宝”活动将知识应用于模拟真实场景，趣味性强，有效培养了