“大氣的組成和垂直分層”教學(xué)設(shè)計(jì)

李欣蘭

（福建省福州市福建師范大學(xué) 福建福州 350007）

一、課標(biāo)分析

本節(jié)內(nèi)容的課標(biāo)“運(yùn)用圖表等資料，說(shuō)明大氣組成和垂直分層，及其與生產(chǎn)和生活的聯(lián)系”要求學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠掌握大氣的組成和大氣垂直分層的特征，并能說(shuō)出其對(duì)人類生產(chǎn)、生活的影響，以及人類生產(chǎn)、生活對(duì)大氣的影響。

二、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是人教版新教材地理必修一第二章“地球上的大氣”中的第一節(jié)“大氣的組成和垂直分層”?！按髿獾慕M成”重點(diǎn)是“低層大氣”，指的是25千米以下的大氣組成?！按髿獾拇怪狈謱印敝械摹按髿狻敝傅氖恰罢麄€(gè)大氣圈層”，包括大氣各垂直分層中各層的溫度垂直變化、氣流運(yùn)動(dòng)等物理性質(zhì)及其與人類生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，將為學(xué)生后面學(xué)習(xí)大氣受熱過(guò)程、大氣運(yùn)動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

三、學(xué)情分析

本節(jié)課的內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)講屬于既熟悉、又陌生的知識(shí)。熟悉的是，在平時(shí)的生活中，學(xué)生通過(guò)各種途徑對(duì)本節(jié)知識(shí)已有了一定淺顯的了解和簡(jiǎn)單的知識(shí)儲(chǔ)備。陌生的是，這部分知識(shí)比較抽象，大部分是沒(méi)法通過(guò)直接經(jīng)驗(yàn)獲得的，且學(xué)生沒(méi)有深入、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)這部分知識(shí)。但本節(jié)知識(shí)點(diǎn)淺顯易懂、難度不高，對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)難度不大。授課的關(guān)鍵是激發(fā)、調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)散學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的環(huán)境觀，在理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)中，深入挖掘和發(fā)揮學(xué)生的主體性、主動(dòng)性，讓學(xué)生成為知識(shí)的建構(gòu)者。

四、設(shè)計(jì)理念

本節(jié)課以長(zhǎng)征系列火箭穿越大氣層飛向外太空為探究情景，引入與新課相關(guān)的一系列問(wèn)題，在激發(fā)學(xué)生探究興趣的同時(shí)，緊扣本節(jié)課內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)“大氣的組成與物理性質(zhì)”，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷。在新課環(huán)節(jié)，以火箭的特殊裝置——氧氣室引出大氣對(duì)地球生物生存、發(fā)展的作用。大氣的組成成分這部分知識(shí)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)，獲得相關(guān)知識(shí)。人類活動(dòng)與對(duì)大氣成分的影響需要學(xué)生加以關(guān)注，因此，教師要以當(dāng)今全球最嚴(yán)峻的兩個(gè)大氣問(wèn)題——臭氧層破壞和全球氣候變暖，引發(fā)學(xué)生對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注，使其樹立可持續(xù)發(fā)展觀念，勇于承擔(dān)保護(hù)環(huán)境的責(zé)任。對(duì)大氣的氣溫垂直變化與氣流運(yùn)動(dòng)狀況的教學(xué)則從學(xué)生日常生活中遇到的地理問(wèn)題入手，以直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立理性認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探討大氣的存在對(duì)人類活動(dòng)的影響。教師要通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生不斷深入探究，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生就不知不覺(jué)地掌握了本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)，也深入淺出地培養(yǎng)了情感、價(jià)值觀。在新課內(nèi)容講授完后，教師利用高空跳傘視頻，讓學(xué)生利用本節(jié)新課所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)并解釋跳傘過(guò)程中出現(xiàn)的一系列可以用大氣組成與物理性質(zhì)知識(shí)解答的現(xiàn)象，發(fā)散學(xué)生的思維，讓他們學(xué)會(huì)學(xué)以致用。

五、教學(xué)目標(biāo)

1.區(qū)域認(rèn)知：分辨大氣層各垂直層的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)對(duì)流層不同緯度地區(qū)對(duì)流層頂?shù)母叨炔町惣捌湓颍焕斫獯髿獾慕M成成分的變化在全球不同區(qū)域的表現(xiàn)及其帶來(lái)的影響。

2.綜合思維：對(duì)比大氣組成成分過(guò)去與近現(xiàn)代含量的變化幅度差異；運(yùn)用圖表和所學(xué)資料，綜合分析大氣層的各物理性質(zhì)，解釋其對(duì)人類活動(dòng)的影響。

3.人地協(xié)調(diào)觀：理解大氣的存在對(duì)人類活動(dòng)的影響，尤其是對(duì)流層、平流層、高層大氣與人類生產(chǎn)、生活的關(guān)系，正確認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)對(duì)大氣組成、物理性質(zhì)的影響；樹立人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)人類賴以生存的大氣環(huán)境的意識(shí)；讓學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)人類的筑天之夢(mèng)，感受人類不斷超越、挑戰(zhàn)無(wú)限的大無(wú)畏精神。

4.地理實(shí)踐力：發(fā)現(xiàn)身邊的地理問(wèn)題，嘗試?yán)玫乩碇R(shí)解決身邊的地理現(xiàn)象，提升科學(xué)探究意識(shí)；通過(guò)實(shí)際案例，運(yùn)用圖表等資料，說(shuō)明該現(xiàn)象與大氣組成和大氣物理性質(zhì)的關(guān)系。

六、教學(xué)重難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：大氣各個(gè)垂直分層的名稱，對(duì)流層、平流層溫度變化特征及應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)流層、平流層的特點(diǎn)及其產(chǎn)生原因。

七、教學(xué)過(guò)程

知識(shí)點(diǎn)一：大氣的作用

新課導(dǎo)入：播放長(zhǎng)征系列火箭紀(jì)錄片，讓學(xué)生思考火箭為什么需要氧化劑室，氧氣的作用是什么。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀看視頻，讓學(xué)生了解我國(guó)先進(jìn)航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感和愛(ài)國(guó)情懷，激勵(lì)學(xué)生關(guān)注我國(guó)前沿技術(shù)發(fā)展，努力學(xué)習(xí)知識(shí)，成為新時(shí)代社會(huì)主義接班人。

學(xué)生活動(dòng)：觀看視頻?；卮穑貉趸瘎?，供氧等。

承接：在第一章中，我們學(xué)習(xí)了大氣圈與水圈、巖石圈、生物圈之間相互聯(lián)系、滲透，共同構(gòu)成了人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境。本節(jié)課，我們具體來(lái)學(xué)習(xí)大氣圈的性質(zhì)及其與人類活動(dòng)的關(guān)系。連續(xù)包圍地球的氣態(tài)物質(zhì)稱為大氣。大氣是地球上出現(xiàn)生命的基礎(chǔ)之一。那么，大氣有哪些作用呢？

學(xué)生活動(dòng)：討論作答。

教師活動(dòng)：PPT展示，歸納、總結(jié)大氣的作用。

設(shè)計(jì)意圖：回顧舊知識(shí)，引出新課知識(shí)——大氣的作用，同時(shí)，用開放性問(wèn)題活躍學(xué)生的思維，調(diào)動(dòng)課堂氛圍。

知識(shí)點(diǎn)二：大氣的組成

教師播放大氣層視頻，讓學(xué)生根據(jù)視頻，結(jié)合書本第28～29頁(yè)的內(nèi)容，思考：低層大氣的組成部分？干潔空氣的概念和主要成分？

補(bǔ)充：地球大氣是多種物質(zhì)的混合物。距地表85千米以下的各種氣體成分一般分兩類：一類稱為定常成分，各成分之間大致保持固定比例，主要有氮、氧、氬和微量惰性氣體氖、氪、氙、氦等；另一類稱為可變成分，這些氣體在大氣中的比例隨時(shí)間、地點(diǎn)變化，包括水汽、二氧化碳、臭氧和碳、硫、氮的化合物。

學(xué)生觀看視頻，結(jié)合書本，完成學(xué)習(xí)任務(wù)?；卮鹨唬捍髿庥伤?、雜質(zhì)、干潔空氣組成。回答二：干潔空氣是低層大氣中除去水汽和雜質(zhì)以外的混合氣體，包含氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣、二氧化碳、臭氧、一氧化碳、二氧化硫等?/p>

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

活動(dòng)：

1.科學(xué)研究表明，地球原始大氣主要成分包括甲烷、氨、硫化氫、水汽。震旦紀(jì)大冰期之后的寒武紀(jì)，火山大爆發(fā)改變了原始大氣成分，地球結(jié)束了“雪球”時(shí)代，原始生命出現(xiàn)。讀圖1的碳循環(huán)示意圖，完成下題。

“雪球”時(shí)代的結(jié)束，是因?yàn)楹浼o(jì)的火山大爆發(fā)能（ ）。

A.增加大氣中CO2濃度，起保溫作用

B.破壞臭氧層，到達(dá)地面紫外線增多

C.釋放火山灰物質(zhì)，吸收地面輻射

D.釋放巨量熱能，直接增加大氣溫度

2.PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。近年來(lái)，華北地區(qū)冬半年霧霾天氣多發(fā)，PM2.5濃度增加是重要的原因之一。讀圖2的北京市某日PM2.5濃度變化圖，完成下列問(wèn)題。

導(dǎo)致該地PM2.5濃度變化的首要污染源是（ ）。

A . 生活燃煤排出的煙塵 B.道路及建筑工地的揚(yáng)塵

C.工礦企業(yè)排放的煙氣 D.機(jī)動(dòng)車輛排放的尾氣

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)完成兩道題目，讓學(xué)生進(jìn)一步理解大氣中的可變成分因時(shí)、因地而變化。大氣氣體成分及其含量的變化要?dú)v經(jīng)長(zhǎng)尺度的地質(zhì)歷史時(shí)期，人類的活動(dòng)也會(huì)加劇這種變化。而這些變化都會(huì)給自然地理環(huán)境帶來(lái)極大影響。

播放動(dòng)畫：展示近幾十年來(lái)南極上空臭氧層空洞的動(dòng)態(tài)變化情況。

提問(wèn)：臭氧對(duì)人類有什么作用？什么原因?qū)е鲁粞鯇拥钠茐?？人類該采取什么措施?lái)保護(hù)臭氧層？

學(xué)生活動(dòng)：小組合作探究?；卮穑撼粞跬ㄟ^(guò)吸收太陽(yáng)紫外線保護(hù)地球生物免受傷害，是地球的保護(hù)傘。近現(xiàn)代，人類過(guò)多使用氟氯氫類化學(xué)物質(zhì)，破壞了臭氧層，使人類及生物的生存受到了威脅。

設(shè)計(jì)意圖：利用直觀形象的動(dòng)畫，引入與人類活動(dòng)密切相關(guān)的大氣問(wèn)題，引發(fā)思考，引起學(xué)生對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注。

點(diǎn)播：大氣中的可變成分受人類影響大，讓學(xué)生根據(jù)書本第29頁(yè)的案例思考除了臭氧外，近現(xiàn)代人類活動(dòng)還導(dǎo)致哪些大氣成分發(fā)生了明顯的改變，帶來(lái)了什么后果，對(duì)自然環(huán)境和人類有哪些影響，古代有“女媧補(bǔ)天”的傳說(shuō)，現(xiàn)代是否需要“補(bǔ)天”，如何“補(bǔ)天”等。

播放新聞：2020年來(lái)南北極氣溫打破有史以來(lái)最高溫度記錄。

學(xué)生活動(dòng)：小組思考討論并作答。

設(shè)計(jì)意圖：在前一思考的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步呈現(xiàn)受人類影響深刻的大氣問(wèn)題之一——全球氣候變化。通過(guò)相關(guān)問(wèn)題探究，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注，使學(xué)生意識(shí)到保護(hù)大氣環(huán)境刻不容緩，激起保護(hù)大氣環(huán)境的責(zé)任感和使命感。

承接：人類的活動(dòng)使得大氣臭氧和二氧化碳的含量發(fā)生了急劇變化，超出了自然界可以調(diào)節(jié)的范圍。而且，人類發(fā)展工業(yè)、燃燒化石燃料、排放汽車尾氣，影響了大氣的組成成分，產(chǎn)生了大量的一氧化碳、二氧化硫等有毒氣體，給地球生物的生存和自然生態(tài)帶來(lái)了一系列災(zāi)難。

師生一起完成以下表格：

圖1

圖2

氣體成分 含量 主要分布 作用N2 78% 25千米以下 生物體基本成分O2 21% 25千米以下干潔空氣動(dòng)植物賴以生存、繁殖的必要條件：用作燃燒的氧化劑

CO2 0.03%(變動(dòng)) 20千米以下 綠色植物光合作用；大氣保溫作用干潔空氣吸收紫外線，使大氣增溫同時(shí)對(duì)生物有保護(hù)作用水汽 因時(shí)因地而異 對(duì)流層 成云致雨必要條件、保溫作用固體雜質(zhì) 因時(shí)因地而異 對(duì)流層 成云致雨必要條件、作為凝結(jié)核O3 極少 10～40千米，極大值20～25千米（臭氧層)

知識(shí)點(diǎn)三：大氣的垂直分層

過(guò)渡：地球大氣從地面向上，可延伸到數(shù)千千米。根據(jù)溫度、運(yùn)動(dòng)狀況和密度，大氣自下而上可以劃分為對(duì)流層、平流層和高層大氣。

教師播放長(zhǎng)征系列火箭升空視頻，讓學(xué)生自學(xué)書本第31頁(yè)，根據(jù)書本圖2.5，探究以下問(wèn)題。

探究任務(wù)：火箭穿越大氣層經(jīng)過(guò)哪幾層大氣分層？各層氣溫如何變化？為什么會(huì)有這樣的變化規(guī)律？

提示：橫、縱坐標(biāo)分別表示什么？各層氣溫垂直變化情況有何不同？各層的能量來(lái)源？

學(xué)生通過(guò)小組討論合作，閱讀書本圖文資料，自主學(xué)習(xí)歸納，完成表格。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)視頻，讓學(xué)生了解我國(guó)航天技術(shù)的飛速發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，同時(shí)，通過(guò)探究問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生讀圖、析圖及歸納、表達(dá)的能力。

教師總結(jié)歸納：

分層 氣溫變化特點(diǎn) 原因?qū)α鲗?氣溫隨高度增加而遞減 地面是直接熱源平流層 氣溫隨高度增加而上升 臭氧層吸收紫外線升溫高層大氣 氣溫隨高度先降再升，頂部溫度極高無(wú)臭氧吸收紫外線，氣溫迅速下降；隨后吸收更短波長(zhǎng)紫外線，溫度上升

承接：各層大氣由于熱量來(lái)源不同，氣溫垂直變化存在差異。而氣溫的垂直變化存在差異的特征又決定了大氣的運(yùn)動(dòng)形式存在差異。接下來(lái)，我們來(lái)學(xué)習(xí)各層大氣的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

探究任務(wù)：為什么云、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象發(fā)生在對(duì)流層？對(duì)流層的厚度為什么存在時(shí)空差異？飛機(jī)為什么選擇在平流層飛行?

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)身邊的地理現(xiàn)象，從直接經(jīng)驗(yàn)入手，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并讓學(xué)生思考日常地理現(xiàn)象背后的原因，引出大氣各層的大氣運(yùn)動(dòng)方式。

學(xué)生活動(dòng)：思考討論并作答。

回答一：對(duì)流層氣溫分布下熱上冷，熱空氣上升，冷空氣下沉，對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著，再加上集中了絕大多數(shù)的水汽、塵埃，因此，有復(fù)雜、多變的天氣現(xiàn)象。而平流層氣溫下冷上熱，空氣以水平運(yùn)動(dòng)為主，且水汽和雜質(zhì)較少，天氣晴朗，利于飛行。

回答二：對(duì)流層高度為低緯度地區(qū)17～18千米，中緯度地區(qū)10～12千米，高緯度地區(qū)8～9千米。緯度越低，對(duì)流越強(qiáng)盛，大氣層延伸范圍越高。夏季地面吸收太陽(yáng)輻射熱多，近地面空氣氣溫高，空氣上升幅度大，對(duì)流層厚度大；冬季地面吸收太陽(yáng)輻射熱少，近地面空氣氣溫低，空氣上升幅度小，對(duì)流層厚度小。

補(bǔ)充：人類利用對(duì)流層和平流層的大氣運(yùn)動(dòng)方式來(lái)安排生產(chǎn)、生活。高層大氣空氣密度極小，人類對(duì)高層大氣的利用是在80～500千米高空有若干電離層，能反射無(wú)線電波，對(duì)無(wú)線電通信有重要作用。

遷移：教師播放鮑姆加特納跳傘視頻，并讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋視頻中的現(xiàn)象：跳傘員有哪些裝備？天空顏色怎樣變化？跳傘者下落速度怎樣變化？降落過(guò)程中，氣溫的變化趨勢(shì)是怎樣的？為什么?學(xué)生思考討論并作答，小組合作探究，分析現(xiàn)象，進(jìn)行知識(shí)遷移。

設(shè)計(jì)意圖：知識(shí)遷移、學(xué)以致用。