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基于BOPPPS教学模式的高中地理教学设计
——以中图版“大气受热过程”为例

2021-06-16徐基晟

科学咨询 2021年13期
关键词:太阳辐射大气气温

徐基晟

(天津师范大学教育学部 天津 300387)

一、BOPPPS教学模式

BOPPPS教学模式是起源于加拿大推行的一种教师技能培训体系,目前广泛流传于北美高等教育教师培训和课堂教学的标准模式[1],它将课堂教学过程切分为引入(Bridge-in)、目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)等六个阶段,见表1。

表1 BOPPPS教学模式的主要环节

以上六个环节的英文首字母“B”“O”“P”“P”“P”“S”连在一起,即组成了BOPPPS教学模式的英文缩写。该模式将教学过程分解为六个前后衔接的环节,构成一个有效的完整教学过程,每个阶段都是基于目标而设计的,为目标的达成而服务。BOPPPS教学模式特别关注课堂上的学生参与,十分注重学生的学习过程,强调师生参与式互动学习;关注学情,以生为本,根据教学目标对学生进行前测和后测,了解学生对知识的掌握情况,对教学过程及时调整、改进。这些都是BOPPPS教学模式的突出优势,因此,对于不同学科来说都具有很强的适应性和可操作性。

二、基于BOPPPS教学模式的“大气受热过程”教学设计

本节课选自中图版高中地理必修一第二章第三节“大气受热过程与热力环流”,课程标准要求运用示意图等说明大气受热过程,并解释相关现象。学生在初中已经学过气候和天气的概念,在上一节已学过大气的概念,并已理解气候和天气的差异及其对人类生产生活的影响,大气的组成与垂直分层及其与生产生活的联系等相关知识,这对本节内容的学习有很大帮助。

(一)引入(Bridge-in)

在引入环节围绕学生身边的实例问题展开,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。

第一,通过以前的学习,我们知道太阳辐射最强的时候在正午12点,而一天中最高气温出现在14点左右,这是为什么呢?第二,前天是雨天,昨天是晴天,为什么晴天的日较差比雨天大呢?

(二)目标(Objective)

明确告知学生本节课学习目标,有利于学生把握学习方向。目标需要明确表述学生在什么情况下将学到什么以及学得如何等。

第一,运用示意图,从太阳辐射、大气辐射、地面辐射三者之间相互转换的过程,理解大气对太阳辐射是削弱作用和大气对地面保温作用的原理。第二,结合实例,运用大气受热过程原理,解释生活中的现象。

(三)前测(Pre-assessment)

将与课堂主题相关的知识串联起来,进行思维刺激。对学生相关知识掌握情况进行摸底,进而调整教学,设计相应的教学过程并改进教学方法。

第一,大气的组成成分有哪些?一天中的气温为什么会存在变化?(巩固旧知识)第二,太阳辐射光区的辐射能力与波长范围有何关系?(物理知识摸底)

(四)参与式学习(Participatory Learning)

参与式学习是BOPPPS教学模式的核心,它能为学生有效获得认知、技能与相应情感体验提供过程与路径支持,更是对学生发现学习、探究学习、创新学习在方法论方面的保证。

探究点一:大气对太阳辐射的削弱作用

呈现大气上界太阳辐射能量曲线及地球表面能量曲线示意图。

教师:太阳辐射中能量最强的部分集中在哪个部分?大气上界的太阳辐射与到达地面的太阳辐射有何不同?为什么?

学生:太阳辐射中能量最强的部分集中在可见光部分。到达地面的太阳辐射比大气上界的太阳辐射少,因为受到大气的削弱作用。

呈现大气对太阳辐射的削弱作用图。

教师:结合之前所学,思考大气的主要成分对不同波段电磁波的削弱情况是怎样的。

学生1:大气中的云层和尘埃能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间。

学生2:大气中的尘埃等还可以改变太阳辐射的方向,使其向四周散射。

学生3:大气中的臭氧可以吸收紫外线,二氧化碳、水汽可以吸收红外线。

学生画出太阳辐射在穿过大气层时,大气对太阳辐射的作用。

教师:那到达地面的太阳辐射是均匀分布的吗?(提示:画示意图说明)

(画图略)

学生:低纬度太阳高度角大,太阳辐射强,加上太阳辐射穿过的大气层的路程短,因此被大气削弱得少,地球表面吸收的太阳辐射就多。

教师:那大气对太阳辐射的削弱作用产生了哪些自然现象?同学们可以结合自己的生活经历说一说吗?

学生1:晴朗的天空呈蔚蓝色,因为波长较短的蓝色光容易被散射。

学生2:日出或日落时的太阳看起来是红色的,因为日出日落时太阳光到达地球表面需要经过更厚的大气层,更多的蓝紫色光被散射掉了,剩下的主要包括红色和橙色的太阳光,所以此时太阳看起来呈红色。

探究点二:大气对太阳辐射的保温作用

教师:补充波长与温度的关系,让学生比较太阳辐射、地面辐射、大气辐射的差异。

[3]潘旭涛:《新汉学勃兴彰显 世界渴望读懂中国》,《人民日报(海外版)》2012年11月12日,第4版。

学生:太阳表面温度高达5500℃,而地面平均温度为15℃,比太阳表面的平均温度低得多,大气辐射也是如此。所以,相对于地面辐射而言,太阳辐射为短波辐射,地面辐射、大气辐射为长波辐射。

教师:为什么地面是大气主要的直接热源?

学生:大气吸收的热量主要为长波辐射,对短波辐射吸收很少,太阳辐射为短波辐射,地面辐射为长波辐射,因此地面是近地面大气的主要的直接热源。

学生画出到达地面的太阳辐射和大气之间热传递过程。

教师:大气逆辐射是大气辐射的一部分,它只有晚上存在吗?

教师:对,大气逆辐射是始终存在的。白天由于太阳辐射的影响,主要侧重于大气对太阳辐射的削弱作用;而晚上由于没有太阳辐射,近地面气温主要受大气逆辐射强弱的影响。

(五)后测(Post-assessment)

通过与教学过程及学习目标的联系,旨在将课堂知识与真实的环境问题相联系,利用后测评价学生对本节内容的掌握情况,有效反馈教学信息,进一步改进教学设计环节。

1.右图为我国南方一个蔬菜大棚夏季所拍摄的照片,棚顶为黑色的尼龙网,而不是常见的白色透明的塑料或者是玻璃大棚,请问农民这样做的主要目的是什么?

2.阅读材料,根据大气保温作用原理解释白露之后昼夜温差增大的原因。

白露节气之后,秋意渐浓,早晚凉意袭人。人们常用“白露秋分夜,一夜凉一夜”来形容此时气温下降速度加快的情形。秋风使空气中的水汽逐渐减少,空气逐渐变得干燥,大气中由水汽凝结形成云的过程也减少了。因此,这一时段成为全年昼夜温差最大的阶段,天气渐渐开始转凉。

(六)总结(Summary)

帮助学生理清本节课学习思路及重点内容,使知识框架更加系统、完整,使学生学习条理更加清晰,查漏补缺,提高学生的学习效果。

1.太阳辐射是大气热量的根本来源,地面是近地面大气的主要直接热源。

2.太阳辐射在经过大气层时,会有一部分被大气中的臭氧、水汽、二氧化碳等反射、散射和吸收,所以到达地面的太阳辐射已被削弱。

3.大气吸收地面长波辐射后增温,产生大气长波辐射,除小部分散失到宇宙空间外,大部分以大气逆辐射的形式射向地面,补偿了地面辐射散失的热量,从而起到保温作用。

4.大气对太阳辐射的削弱作用能降低白天近地面的气温,使白天气温不至于过高;大气对地面的保温作用能弥补地面辐射损失的热量使夜间气温不至于过低。这两种作用共同影响的结果是缩小气温的日较差,使地表附近的气温变化幅度减小,从而为生物的生长发育和人类的活动提供适宜的温度条件。

三、结束语

BOPPPS教学模式强调以学生为中心,以实现教学目标为导向,以学生参与式学习为核心,主张发挥学生的主观能动性,为教师提供一种操作性较强的教学框架,在课堂参与及有效反馈中更好地达成教学目标[2]。但必须说明的是,BOPPPS教学模式仅给出了教学设计的基本框架,缺乏足够的灵活性,教师在对BOPPPS教学模式的实践过程中,应该结合学生情况、教学内容、教学设备等实际情况不断改进和完善方案。

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