“大气的组成和垂直分层”教学设计

李欣兰

（福建省福州市福建师范大学 福建福州 350007）

一、课标分析

本节内容的课标“运用图表等资料，说明大气组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系”要求学生通过本节课的学习，能够掌握大气的组成和大气垂直分层的特征，并能说出其对人类生产、生活的影响，以及人类生产、生活对大气的影响。

二、教材分析

本节内容是人教版新教材地理必修一第二章“地球上的大气”中的第一节“大气的组成和垂直分层”。“大气的组成”重点是“低层大气”，指的是25千米以下的大气组成。“大气的垂直分层”中的“大气”指的是“整个大气圈层”，包括大气各垂直分层中各层的温度垂直变化、气流运动等物理性质及其与人类生产、生活的联系，将为学生后面学习大气受热过程、大气运动奠定基础。

三、学情分析

本节课的内容对学生来讲属于既熟悉、又陌生的知识。熟悉的是，在平时的生活中，学生通过各种途径对本节知识已有了一定浅显的了解和简单的知识储备。陌生的是，这部分知识比较抽象，大部分是没法通过直接经验获得的，且学生没有深入、系统地认识这部分知识。但本节知识点浅显易懂、难度不高，对高一学生来说，学习难度不大。授课的关键是激发、调动学生的自主学习能力，发散学生思维，培养学生科学的环境观，在理论联系实际的教学中，深入挖掘和发挥学生的主体性、主动性，让学生成为知识的建构者。

四、设计理念

本节课以长征系列火箭穿越大气层飞向外太空为探究情景，引入与新课相关的一系列问题，在激发学生探究兴趣的同时，紧扣本节课内容教学重点“大气的组成与物理性质”，培养学生的爱国主义情怀。在新课环节，以火箭的特殊装置——氧气室引出大气对地球生物生存、发展的作用。大气的组成成分这部分知识比较简单，学生可以通过自主学习，获得相关知识。人类活动与对大气成分的影响需要学生加以关注，因此，教师要以当今全球最严峻的两个大气问题——臭氧层破坏和全球气候变暖，引发学生对大气环境的关注，使其树立可持续发展观念，勇于承担保护环境的责任。对大气的气温垂直变化与气流运动状况的教学则从学生日常生活中遇到的地理问题入手，以直接经验为基础，建立理性认知，增强学生学习地理的兴趣，进一步引导学生探讨大气的存在对人类活动的影响。教师要通过环环相扣的问题，引导学生不断深入探究，激发学生内在学习动机。在解决问题的过程中，学生就不知不觉地掌握了本节课的重点知识，也深入浅出地培养了情感、价值观。在新课内容讲授完后，教师利用高空跳伞视频，让学生利用本节新课所学知识发现并解释跳伞过程中出现的一系列可以用大气组成与物理性质知识解答的现象，发散学生的思维，让他们学会学以致用。

五、教学目标

1.区域认知：分辨大气层各垂直层的特点，认识对流层不同纬度地区对流层顶的高度差异及其原因；理解大气的组成成分的变化在全球不同区域的表现及其带来的影响。

2.综合思维：对比大气组成成分过去与近现代含量的变化幅度差异；运用图表和所学资料，综合分析大气层的各物理性质，解释其对人类活动的影响。

3.人地协调观：理解大气的存在对人类活动的影响，尤其是对流层、平流层、高层大气与人类生产、生活的关系，正确认识人类活动对大气组成、物理性质的影响；树立人与环境协调发展的可持续发展观念，培养学生保护人类赖以生存的大气环境的意识；让学生通过认识人类的筑天之梦，感受人类不断超越、挑战无限的大无畏精神。

4.地理实践力：发现身边的地理问题，尝试利用地理知识解决身边的地理现象，提升科学探究意识；通过实际案例，运用图表等资料，说明该现象与大气组成和大气物理性质的关系。

六、教学重难点

1.教学重点：大气各个垂直分层的名称，对流层、平流层温度变化特征及应用。

2.教学难点：对流层、平流层的特点及其产生原因。

七、教学过程

知识点一：大气的作用

新课导入：播放长征系列火箭纪录片，让学生思考火箭为什么需要氧化剂室，氧气的作用是什么。

设计意图：通过观看视频，让学生了解我国先进航空航天技术的飞速发展，培养学生民族自豪感和爱国情怀，激励学生关注我国前沿技术发展，努力学习知识，成为新时代社会主义接班人。

学生活动：观看视频。回答：氧化剂，供氧等。

承接：在第一章中，我们学习了大气圈与水圈、岩石圈、生物圈之间相互联系、渗透，共同构成了人类赖以生存和发展的自然环境。本节课，我们具体来学习大气圈的性质及其与人类活动的关系。连续包围地球的气态物质称为大气。大气是地球上出现生命的基础之一。那么，大气有哪些作用呢？

学生活动：讨论作答。

教师活动：PPT展示，归纳、总结大气的作用。

设计意图：回顾旧知识，引出新课知识——大气的作用，同时，用开放性问题活跃学生的思维，调动课堂氛围。

知识点二：大气的组成

教师播放大气层视频，让学生根据视频，结合书本第28～29页的内容，思考：低层大气的组成部分？干洁空气的概念和主要成分？

补充：地球大气是多种物质的混合物。距地表85千米以下的各种气体成分一般分两类：一类称为定常成分，各成分之间大致保持固定比例，主要有氮、氧、氩和微量惰性气体氖、氪、氙、氦等；另一类称为可变成分，这些气体在大气中的比例随时间、地点变化，包括水汽、二氧化碳、臭氧和碳、硫、氮的化合物。

学生观看视频，结合书本，完成学习任务。回答一：大气由水汽、杂质、干洁空气组成。回答二：干洁空气是低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，包含氮气、氧气、氩气、二氧化碳、臭氧、一氧化碳、二氧化硫等。

设计意图：培养学生自主学习能力。

活动：

1.科学研究表明，地球原始大气主要成分包括甲烷、氨、硫化氢、水汽。震旦纪大冰期之后的寒武纪，火山大爆发改变了原始大气成分，地球结束了“雪球”时代，原始生命出现。读图1的碳循环示意图，完成下题。

“雪球”时代的结束，是因为寒武纪的火山大爆发能（ ）。

A.增加大气中CO2浓度，起保温作用

B.破坏臭氧层，到达地面紫外线增多

C.释放火山灰物质，吸收地面辐射

D.释放巨量热能，直接增加大气温度

2.PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。近年来，华北地区冬半年雾霾天气多发，PM2.5浓度增加是重要的原因之一。读图2的北京市某日PM2.5浓度变化图，完成下列问题。

导致该地PM2.5浓度变化的首要污染源是（ ）。

A . 生活燃煤排出的烟尘 B.道路及建筑工地的扬尘

C.工矿企业排放的烟气 D.机动车辆排放的尾气

设计意图：通过完成两道题目，让学生进一步理解大气中的可变成分因时、因地而变化。大气气体成分及其含量的变化要历经长尺度的地质历史时期，人类的活动也会加剧这种变化。而这些变化都会给自然地理环境带来极大影响。

播放动画：展示近几十年来南极上空臭氧层空洞的动态变化情况。

提问：臭氧对人类有什么作用？什么原因导致臭氧层的破坏？人类该采取什么措施来保护臭氧层？

学生活动：小组合作探究。回答：臭氧通过吸收太阳紫外线保护地球生物免受伤害，是地球的保护伞。近现代，人类过多使用氟氯氢类化学物质，破坏了臭氧层，使人类及生物的生存受到了威胁。

设计意图：利用直观形象的动画，引入与人类活动密切相关的大气问题，引发思考，引起学生对大气环境的关注。

点播：大气中的可变成分受人类影响大，让学生根据书本第29页的案例思考除了臭氧外，近现代人类活动还导致哪些大气成分发生了明显的改变，带来了什么后果，对自然环境和人类有哪些影响，古代有“女娲补天”的传说，现代是否需要“补天”，如何“补天”等。

播放新闻：2020年来南北极气温打破有史以来最高温度记录。

学生活动：小组思考讨论并作答。

设计意图：在前一思考的基础上，进一步呈现受人类影响深刻的大气问题之一——全球气候变化。通过相关问题探究，增强学生对大气环境的关注，使学生意识到保护大气环境刻不容缓，激起保护大气环境的责任感和使命感。

承接：人类的活动使得大气臭氧和二氧化碳的含量发生了急剧变化，超出了自然界可以调节的范围。而且，人类发展工业、燃烧化石燃料、排放汽车尾气，影响了大气的组成成分，产生了大量的一氧化碳、二氧化硫等有毒气体，给地球生物的生存和自然生态带来了一系列灾难。

师生一起完成以下表格：

图1

图2

气体成分 含量 主要分布 作用N2 78% 25千米以下 生物体基本成分O2 21% 25千米以下干洁空气动植物赖以生存、繁殖的必要条件：用作燃烧的氧化剂

CO2 0.03%(变动) 20千米以下 绿色植物光合作用；大气保温作用干洁空气吸收紫外线，使大气增温同时对生物有保护作用水汽 因时因地而异 对流层 成云致雨必要条件、保温作用固体杂质 因时因地而异 对流层 成云致雨必要条件、作为凝结核O3 极少 10～40千米，极大值20～25千米（臭氧层)

知识点三：大气的垂直分层

过渡：地球大气从地面向上，可延伸到数千千米。根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。

教师播放长征系列火箭升空视频，让学生自学书本第31页，根据书本图2.5，探究以下问题。

探究任务：火箭穿越大气层经过哪几层大气分层？各层气温如何变化？为什么会有这样的变化规律？

提示：横、纵坐标分别表示什么？各层气温垂直变化情况有何不同？各层的能量来源？

学生通过小组讨论合作，阅读书本图文资料，自主学习归纳，完成表格。

设计意图：通过视频，让学生了解我国航天技术的飞速发展，激发学生的探究兴趣，同时，通过探究问题，培养学生读图、析图及归纳、表达的能力。

教师总结归纳：

分层 气温变化特点 原因对流层 气温随高度增加而递减 地面是直接热源平流层 气温随高度增加而上升 臭氧层吸收紫外线升温高层大气 气温随高度先降再升，顶部温度极高无臭氧吸收紫外线，气温迅速下降；随后吸收更短波长紫外线，温度上升

承接：各层大气由于热量来源不同，气温垂直变化存在差异。而气温的垂直变化存在差异的特征又决定了大气的运动形式存在差异。接下来，我们来学习各层大气的运动特点。

探究任务：为什么云、雨、雪、雾等天气现象发生在对流层？对流层的厚度为什么存在时空差异？飞机为什么选择在平流层飞行?

设计意图：通过身边的地理现象，从直接经验入手，引起学生的学习兴趣，并让学生思考日常地理现象背后的原因，引出大气各层的大气运动方式。

学生活动：思考讨论并作答。

回答一：对流层气温分布下热上冷，热空气上升，冷空气下沉，对流运动显著，再加上集中了绝大多数的水汽、尘埃，因此，有复杂、多变的天气现象。而平流层气温下冷上热，空气以水平运动为主，且水汽和杂质较少，天气晴朗，利于飞行。

回答二：对流层高度为低纬度地区17～18千米，中纬度地区10～12千米，高纬度地区8～9千米。纬度越低，对流越强盛，大气层延伸范围越高。夏季地面吸收太阳辐射热多，近地面空气气温高，空气上升幅度大，对流层厚度大；冬季地面吸收太阳辐射热少，近地面空气气温低，空气上升幅度小，对流层厚度小。

补充：人类利用对流层和平流层的大气运动方式来安排生产、生活。高层大气空气密度极小，人类对高层大气的利用是在80～500千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。

迁移：教师播放鲍姆加特纳跳伞视频，并让学生运用所学知识解释视频中的现象：跳伞员有哪些装备？天空颜色怎样变化？跳伞者下落速度怎样变化？降落过程中，气温的变化趋势是怎样的？为什么?学生思考讨论并作答，小组合作探究，分析现象，进行知识迁移。

设计意图：知识迁移、学以致用。