湘教版（2019）高中地理必修一 3.1 大气的组成和垂直分层 教案（表格式）

大气的组成和垂直分层
【课标分析】
课标要求：《普通高中地理课程标准》2017年版中指出：运用图表等资料说明大气的组成和垂直分层及其与生产和生活的联系。
课标分析：对于大气的组成和垂直分层相关知识，课标要求是“运用图表等资料说明大气的组成和垂直分层及其与生产和生活的联系”；学习条件是“运用图表等资料”，行为动词是属于“理解水平”的“说明”，学习内容是“大气的组成和垂直分层”。由此可知，学生应该在图表、实验等教学资料的基础上理解并掌握大气的组成和垂直分层，在分析具体事件、生活现象的过程中理解大气的组成和垂直组成和生产生活的联系。此外，具体案例与事件的分析并不是目标，而是通过案例、事件学习大气的组成和垂直分层的知识、理解其与生产生活的联系、培育人地协调观。
【教材分析】
新版湘教版高中地理教材知识点全面，重难点内容突出，难点问题呈现方式得当，如“逆温”没有出现在课本正文，在人物对话框及活动材料中简要呈现，选择性必修再深入学习。教材知识语言逻辑紧密，便于学生理解，如“随着空气的对流运动，近地面的水汽和杂质向上输送，在上升过程中随着气温的降低、容易成云致雨”、“大气以水平运动为主，平流层由此而得名”。教材提供“臭氧层破坏带来的气候生物效应”、“贵阳成为中国避暑之都的原因”、“3月林芝江南风光”等活动，教材探究活动为教师开展问题式教学提供了若干切入点，有利于一线教师进行二次开发成探究情境。某种程度上，教学的多主题配置，全部讲完从教学时间上是肯定不允许的，一线教学中需要教师对教材进行情境化处理。
【学情分析】
大气的组成与垂直分层这一课学科综合性强，而高一的学生已经具备了一定的物理、化学知识，能够进行分析探究。而选取贴近学生生活的飞行情境更利于激发学生的探究欲望，并采取学生模拟实验探究的活动能够充分调动学生参与问题探究，并且展现录制实验过程中出现的真实“bug”，营造了轻松愉快的课堂氛围、推动学生一起寻找实验失败的原因，调动了学生的主动参与度。但此时高一的学生空间思维等素养还未深入培养，在情境中引导学生进行空间模式假设、空间模式验证、空间推理、时空综合分析等利于培养学生的地理核心素养。
【教学目标】
地理实践力：学生通过观看同学操作的“垂直方向上不同冷热结构的模拟实验”，思考实验中遇到问题的原因，培养学生的地理实验能力。
综合思维：通过民航飞机不同时间同一地点起飞后景色的不同、同一时间不同地点民航飞机开启客舱服务时间的真实情境问题，分析对流层平流层的特点，培养学生时空综合的能力。
人地协调观：通过民航飞行体验感受不同大气分层的特点及其对飞行的影响，在试题情境中感受人类活动对正常大气温度结构的影响，树立人与自然和谐相处的人地协调观。
区域认知：通过模拟实验感受不同大气垂直结构的特点，通过民航飞行感受不同区域对流层厚度的差异，加强学生对大气空间模式的理解与区域认知能力。
【教学重难点】
【重点】对流层的特点及其对人类活动的影响；
【难点】感知大气及大气的垂直分层（从知识上看大气的组成和垂直分层学习难度不大；难的是学生有没有真正感知到大气、大气的垂直分层。突破难点的关键就要创设情境，利用生活中与大气的组成、垂直分层相关的事例来开展教学内容。因此，本课选取的情境是“飞行体验”。）
【教学过程】
教学环节 教师活动 设计意图
导入 展示飞机起飞爬行状态的图片、空姐提示系好安全带收起小桌板的画面，询问学生在飞机起飞后20分钟、着陆前30分钟，空姐为什么要提示你系好安全带、收起小桌板呢？ （展示贴近学生的生活情境、唤起学生的体验记忆、引导学生联系生活体验）
【切入运动状态】 飞机颠簸说明此时大气的运动状态是怎样的？到了飞行中途，这时候提示可以解开安全带、允许上厕所，并且空姐们开始提供客舱服务了，说明这个时候的大气运动状态如何？ 【引导空间模式假设】 结合生活经验，我们来设想，垂直方向上的冷热结构，会有哪两种组合？不同冷热结构的大气稳定程度又是怎样的呢？ （实验假设：上冷下热——不稳定；上热下冷——稳定） 【空间模式的假设——实验模拟】 1.实验目的：由于气体和液体都属于流体，因此可以利用不同温度的水，设计一个实验，来探索垂直方向上、不同冷热结构对气流稳定程度的影响。所以我们实验目的是模拟垂直方向上的冷热差异，来判断大气的稳定程度。 2.实验器材：如果请你来做这个实验，你需要哪些实验器材呢？学生完成学案上实验模拟部分的实验器材与实验假设。 3.第一次实验：（播放请学生提前录制好的第一次模拟实验的视频）为什么装有热水的塑料杯会收缩变形呢？怎么改进实验呢？ 4.第二次实验：更换厚杯子，控制气压变量对实验的影响，开始第二阶段的实验。这次实验啊，我们只是把冷水染成了蓝色，热水没有染色。（播视频）上热下冷的垂直温度结构，我们预计应该是稳定的，也就是说上层的热水不会往下走，那为什么冷水很快向上扩散了？可能会是什么原因呢？怎么改进实验呢？ 5.第三次实验：冷热水我们加了等量的蓝红墨水后，我们开始了第三次实验，提醒一下，我们这次是用上下温度差异较小的冷热水进行实验。（播视频），为什么热水向下扩散明显呢？热水都扩散到了这个位置。 【知识总结】 三次实验失败经历，这对于大气垂直分层的依据有没有启示/关联呢？ 根据大气的温度、密度、运动状况（板书）在垂直方向上的差异，将大气自下而上分为对流层、平流层、高层大气。对流层是距离地面最近的一层，也是与人类活动关系最密切的一层，对流层顶向上到50至55千米的高度是平流层，平流层往上的大气是高层大气。 6.第四次实验：经过不断的迭代，第四次实验我们终于成功了。（播第四次实验成功视频）结合实验成功的现象，总结垂直方向上不同冷热结构的运动状态。 上热下冷，气流比较平稳，专业术语叫平流运动，气体主要是在水平方向上运动；而上冷下热、气体主要在垂直方向上运动，对流运动明显。大气垂直方向上的密度应该是下面密度大、下面密度小。（但是大家发现没有，我们是实验模拟可能是不科学的，哪里不科学？密度、气压与实际的大气状况不一样，我们的实验只是启发了而不是验证了影响大气稳定因素我们只是通过模拟看到了这样一种现象。） 【时空综合】 分享坐飞机时的天气情况及不同高度的天气状况，观察不同时间地点从飞机上拍到的大气，为什么景色不一样？试从大气组成的角度分析差异的原因。
假设寒假期间，班上两位同学分别从北京飞往乌鲁木齐、从海口飞往福州，航班同时起飞，但是刚好飞机起飞后他们两个刚好都尿意袭来，谁能先上到厕所呢？（这里的关键是什么时候飞机进入平稳状态？什么时候进入平流层） 【知识补充】 高层大气比较复杂，我们所知甚少，高层大气离地面较远，主要与大气物理学有关，大家看书自学、看看教材上提示的要点。注意高层大气存在电离层、因此有利于无线电通信，极光、流星现象发生在这一层，宇宙飞船、航天飞机返回地面的时候经历的“黑障”也是在这一层。
（对照知识结构，针对核心知识提取知识技能点，形成依据纬度、高度、温度判断大气层结的技能点。找到分别对应根据对流层厚度判断所处纬度、根据距离地面的高度判断所处大气层或者根据温度特征判断平流层等知识技能点的题目，巩固学生的知识结构。并充分利用教材资源，以温度变化的垂直结构、温度变化趋势的垂直结构两个层面探究“逆温”概念，深化本课的知识结构。同时进行知识拓展，找到对应逆温标准的两道题，通过题目材料引出逆温的概念，让学生在做题的过程中突破难点、巩固知识结构的同时又深化知识结构。） 【学习与思考】 学案的最后一部分是学习与思考，请同学们把针对本课学习的进一步思考或者对本课的意见或建议写下来。
【板书设计】