资源简介

第二单元 地球上的大气 【单元教学设计】
目录
一、单元知识框架
二、单元课标解读
三、单元结构分析
四、单元学习目标
五、单元架构
六、单元课程情境设计
七、单元课程评价
一、单元知识框架
二、单元课标解读
课标要求 任务分析
1.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。 增强学生对大气组成与垂直分层的认知，加深学生对 大气组成与人类活动关系的理解。
2.运用示意图等，说明大气受热过程与 热力环流原理，并解释相关现象。 通过示意图和案例文字相结合的方式，总结大气的受 热过程及热力环流原理。
本章是学生完成第一章地球的宇宙环境及其圈层结构相关知识学习后，学习的第一个具化圈层 结构及地理环境要素，遵循由外向内的学习过程，在大气的基本概念和基本原理学习过程中， 引导学生以“整体＋局部 ”的视角分析自然地理要素对地理环境及人类生产生活的影响。在培 养学生综合思维的同时，教材还注重引导学生从具化的情境角度分析原理，培养学生的大气环 境保护意识及人地协调观。
三、单元结构分析
本章内容以地球最外部圈层-大气圈为知识背景，大气是学生高中阶段接触到的第一个地 球基本要素，按照知识结构由外向内的认知顺序，教材将大气安排在学生初步掌握地球的宇宙 环境及其圈层结构之后。
在结构认知领域，为落实“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。 ”这一课程标准，本章设置了“大气的组成和垂直分层 ”一节基础内容课程。第 一节“大气的组成和垂直分层 ”，为“地理特征与差异描述 ”的重要章节内容，本节运用图表 等资料，说明低层大气的组成及其主要成分的作用，通过感知对流层的天气变化提高学生的地 理实践力。描述大气垂直分层的划分及其各层的主要特点，认识不同区域对流层厚度的差异。
在过程认知领域，为落实“运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相 关现象。 ”这一课程标准，本章又设置了“大气受热过程和大气运动 ”一节基础内容课程。第 二节“大气受热过程和大气运动 ”，为“地理过程与变化分析 ”的重要章节内容，本节运用图 解法说明大气受热过程，并学会绘制大气受热过程图，能够运用大气保温原理解释相关自然现 象。通过对大气受热过程的分析，从时空角度认识热量传递的过程；解释生产生活中的某些现 象，增强地理实践力。
在进行系统大气运动原理的过程中，教材在第二节增加了“大气对地面的保温作用 ”及 “大气的水平运动-风 ”等内容，为后续进一步学习自然地理打下基础。
四、单元学习目标
目标一：分辨大气层各垂直层的特点，认识不同纬度地区对流层顶的高度差异及其原因， 了解大气组成成分的变化在全球不同区域的表现及其带来的影响。（区域认知）同时，对比大 气的组成成分在不同时间尺度上的变化幅度及差异；运用图表和所学材料，综合分析大气层的 理化性质，解释其对人类活动的影响。（综合思维）
目标二：结合实际图文材料，认识不同地区的热力性质差异及形成原因，描述尺度及要素 差异背景下的大气运动差异。（区域认知）运用大气受热、热力环流、大气运动原理分析说明 霜冻、温室效应、海陆风、山谷风等实际问题。（综合思维）通过实际案例，运用图表资料， 说明地理环境现象与大气组成即大气物理性质的相关关系。（地理实践力）。
目标三：能够充分认知并绘制大气受热过程及热力环流模式图，明确大气运动的学习与认 知方式，培养探索意识及科学精神。（地理实践力）能够结合实例分析大气运动与人类生产与 生活之间的关系，树立人与自然环境发展的可持续发展观念及正确的人地协调观念，保护地球 的大气环境。（人地协调观）
“地球上的大气 ”单元的主要内容是理解大气的组成及其对地球自然地理环境的作用和影 响。大气是自然地理环境的构成要素之一，与其他要素相互作用、相互影响又相互制约， 其中 对人类活动会产生重要的影响，该单元地理教学，需时刻体现除系统与要素之间的“相互 ”关 系，即“综合思维 ”。教学中应时刻关注知识的生成与来源过程， 重视在课堂教学中引入探究 和问题式学习，抓住大气对人类生产与活动的影响这一教学主线，强化地理学科知识原理的内 化与生成，注重知识之间的内在联系，同时关注单元知识背后蕴含的学科思想、学科方法和学 科意义，凸显单元内容的育人价值，运用系统思想下的地理观察、观测、模型构建、综合分析 等学科方法。作为新知学习，本单元教学要纵向结合其他学科相关知识，强化热力环流原理及 应用、大气运动等重点核心内容， 将抽象概括程度较高的概念、原理与学生已有的知识基础与 生活经验相结合，精心设计问题情境，充分运用地理图解、地理建模、演示等教学方式与方法 进行辅助教学，帮助学生理解基础概念、原理与过程。
课时安排：
专题 1：大气的组成和垂直分层：1 课时
专题 2：大气的受热过程和大气运动：2 课时 问题探究：何时“蓝天 ”常在：1 课时
六、单元课程设计（任务情境）
本单元为人教版地理必修一第二单元，是学生学完地球的宇宙环境及其圈层结构后，第一 个学习的自然环境要素。没有大气， 就没有地球上的水和生物，大气对地貌的变化与塑造也有 深刻的影响。另外， 大气间接为人类提供丰富的光、热、水等资源， 对人类生产生活具有重要 的意义。大气圈是地球的最外部圈层， 优先安排大气单元的学习，为后续水、地貌、生物等其 他圈层或要素的学习做铺垫。教师教学过程中需充分挖掘教学内容的实质和知识点之间的内在 联系，同时依据教学实际情况在此基础上进行教学内容的细化整合，适当地调整教学顺序，增 添相关知识的拓展性课程材料，教师不断通过图一文、文一图、图一图的转换加强与核心概念 互动，形成具有科学性、整体性和可操作性的单元教学目标和课时培养目标。
专题 1：大气的组成和垂直分层；
情境创设：（播放视频）2012 年 10 月 14 日，奥地利探险者“坠落人 ”鲍姆加特纳在美 国西南部乘坐太空舱升空至 39 千米高空。随后，从此高度跳下，受地球引力影响而迅速坠落， 4 分钟后才打开降落伞，成为地球上以超音速形式自由落体第一人。为了安全完成探险， 他配 置特制宇航服，外表绝缘且具备填充加压氧气的密封内层，头盔内有液氧系统，护目镜中具备 温度调节器。
39 千米高空的大气成分与近地面大气在成分及特点上有哪些不同？鲍姆加特纳为什么需要配 备专业的特制宇航服？除了特制宇航服，太空舱还配备了哪些特殊的仪器、仪表设施？这些设 施充分考虑了高层大气的哪些特征？
小组活动 1：大气的成分及含量
展示科研人员对高空大气的探索。（1）我国自主研发的“极目一号 ”Ⅲ型浮空艇从海拔 4300 米的科考营地顺利升空， 以平均每分钟 30 米的速度上升，凌晨 4 点 40 分达到 9032 米， 超过珠峰 8848.86 米的高度，创造浮空艇大气科学观测世界纪录。空艇搭载的观测仪器， 主要 用于同步记录从地表到 9000 米高空的大气组分数据和水汽传输过程。测量数据包括大气水汽 稳定同位素、黑碳、粉尘、甲烷、二氧化碳等变化， 这对研究西风如何影响青藏高原环境变化 具有重要作用。（2）某高空探测站将无线电探空仪悬挂在一个直径约 2 米的探空气球上，随 着探空气球上升，探空仪将探测气压、温度、相对湿度等， 并通过无线电波将结果发给地面接 收器。全球范围内大约有 900 个高空观测站，各国可以通过国际协议互相交换探空数据。
结合教材中图 2.2
思考：（1）大气是由哪些成分组成的？科研人员为什么要探索高空大气的特征？
（2）干洁空气中四种最常见的气体是什么？其他气体 ”还包含哪些成分？
小组活动 2：认识大气成分及其对自然地理环境的影响
要点 1：小组讨论占比最大的氮气（79%）的作用。（教师适当补充： “稳定”/“固氮作
用 ”等）
要点 2：二氧化碳及臭氧对地球温度及生命安全的影响（二氧化碳可以有效吸收地面辐射 而使气温升高（原理可留待下一节讲解)；没有臭氧吸收大量的紫外线辐射，到达地面的太阳 紫外线将对生命产生严重危害。）
要点 3：云、雾和各种形式的降水等都是大气中水汽和杂质参与下的天气现象。展示千变 万化的气象景观图片，或引用有关成语、诗歌和民谚等， 使学生在欣赏自然现象的同时，主动 探究其形成的科学原理。风景中的气象之美是以大气中云、雨、雾、雪等天气现象的时空变化 为基础的，而天气现象的时空变化正是源于水汽和杂质的时空变化。
小结：大气对地球生物的重要性：大气使地球上大部分地区保持适宜的温度，使水以液态 形式存在，能阻挡大部分流星体对地球表面的撞击等——生命存在重要条件。
小组活动 3：认识人类活动对大气组成的影响。
展示教材中图 2.3“北京优良天气和重污染天气对比 ”，重污染天气污染物质的主要来源 可能有哪些？
要点 1：引导学生仔细阅读图文信息，图片下方的文字说明一方面提示了工业生产和交通 运输是造成大气成分和含量变化的主要原因，同时也暗示了提高空气质量的措施。图像还隐含 了大气组成的改变对生态环境和生活质量的危害，鲜明对比使学生感受大气环境对人类的重要 价值，意识到保护和改善大气质量人人有责。
要点 2：引导学生走出课堂，联系本地区存在的大气污染现象，设计调查问卷或调查表。
要点 3：结合“案例 ”和“ 自学窗 ”等内容，启发学生进一步认识全球变暖、臭氧层破坏 等大气环境问题产生的原因在于不合理的人类活动；因为后果严重，这些大气环境问题成为国 际社会普遍关注的话题，并且需要全球合作解决。
（1）1740-2011 年，二氧化碳体积分数经历了由缓慢增长到加速增长直至 1960 年以后的 飞速增长，并且在未来几十年还可能持续下去。其增长主要原因可能有哪些？
（2）大气中二氧化碳含量升高可能会带来哪些影响？
要点 4：【活动】了解大气含氧量减少对人体产生的影响。
教师展示非洲地形图中埃塞俄比亚及肯尼亚地形图，分组归纳两国共同的地形特点。然后 引导学生从海拔、大气密度以及大气含氧量的关系作出推测。
展示中国地图，找出表 2.1 所列的高原训练基地位置，思考海拔因素对运动训练的影响。
思考运动训练的绝佳高度为 1800-2400 米，但更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。
小组活动 4：大气的垂直分层。
播放大气垂直分层示意视频，引导学生思考大气的垂直分层及特点。 结合图文信息，探究思考：
1. 大气由地面到高空垂直分层划分的依据是什么？
2. 为什么我们生活的大气最底层叫做对流层？
3. 大气垂直分层中气温自下而上存在何种变化？对流中层中气温垂直分布的特点 是？
4. 描述不同纬度对流层高度的差异？
5. 为什么积雨云出现在对流层？
6. 对流层云的形成与大气运动的关联是？
小结：对流层复杂多变的天气现象与大气的对流运动密不可分。
7. 为什么平流层适合飞机飞行？
8. 无线电通信利用了哪层大气的特性？
9. 高层大气对人类活动及相关地理现象的意义在于？
教师引导学生运用多学科知识，从大气的宏观结构和微观物质组成两角度进行分析，重点 培养学生从空间视角分析图文信息的能力，帮助学生形成大气为代表的自然环境是人类赖以生 存和发展的基础的人地观念。
小组活动 5：归纳大气的垂直分层特点和差异
教师引导学生归纳教材图文信息，引导学生从高度范围、气温特点和成因、气流运动、自 然现象、人类活动等角度列表比较。
大气垂直分层 高度范围 气温特点及成因 气流运动 自然现象 人类活动
对流层
平流层
高层大气
小组活动 6：课后活动-全球合作 保护臭氧层
教师引导学生课后分小组协作查阅资料与书籍信息，例如“臭氧空洞 ”被探测和发现的科 学历程，认识“臭氧空洞 ”对人类生命健康和地球环境的不利影响，通过全球合作如何成功避 免甚至消除“臭氧空洞 ”带来的不利影响，认识全球合作的必要性。
专题 2：大气受热过程、大气的保温作用、大气的热力环流、大气的水平运动-风
第一课时
情境创设一：以月球和地球表面的昼夜温差对比作为情境导入，并设置相应问题，引导学 生思考。
小组活动 1：原理生成-大气受热过程
学生阅读图 2.9，教师设计板图板画逐点箭头展示大气受热过程。 思考：
1. 为什么对流层大气上部冷下部热？
2. 为什么“高处不胜寒 ”？
3. 为什么拉萨被称之为“ 日光城 ”？
小结：大气受热过程：“太阳暖大地 ”→“大地暖大气 ”→“大气返大地 ”
小组活动 2：层次递进-大气对地面的保温作用
基于小组活动 1，利用图示法进一步阐述大气辐射和大气逆辐射，理解“截留加补偿 ”方 式。给出关键术语“太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、长波辐射、短波辐射、大 气保温作用 ”等，引导学生分组讨论并绘制思维框架图以厘清思路、明确概念间的关系。
情境创设二：播放：电视剧《闯关东》片段（朱开山利用人造烟雾防范霜冻） 思考：
1. 霜冻多出现在晴朗夜晚的原因？如何有效防止霜冻对农作物的影响？原理是什
么？
2. 比较不同天气条件下的昼夜温差变化，并说明理由？不同下垫面条件下的差异如 何？
3. 温室大棚和温室效应的原理？
小组活动 3：小试牛刀-说明地球大气的保温作用 观察并结合图 2.10 比较地球和月球表面受热过程
思考：
1. 地球比月球多了哪些辐射途径？
2. 说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响？
3. 说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多得原因？
第二课时
情境创设三：为什么台湾海峡两岸风向的日变化相反？风是怎样形成的？其他地区也有类 似现象吗？
播放：“大气环流现象模拟实验 ”（密闭空间烟雾流动方向）
小组活动 4：原理生成-大气的热力环流
展示动图示意气压概念及气压因热力不均因素产生的变化。 思考：
1. 大气为什么会运动？存在哪些方向的大气运动？
2. 大气的运动及其方向与气温、气压的关系是？
教师详细绘制板图，逐步描述冷热不均引起的气压变化，继而引起的大气水平运动，详尽 比较气压差异及气流运动方向。
3. 比较不同气压状态下的气温差异。
情境创设四：以文字、图片形式展示热力环流实例（城郊热力环流、海陆风、山谷风）。 宋代诗人陆游曾写道：“城市尚余三伏热，秋光先到野人家 ”，说明古代人就已察觉到城市与 农村之间气温的差异。
小组活动 5：初出茅庐-案例分析：城市热岛环流
要点 1：多角度分析城市热岛环流形成的原因，“放热源 ”、“吸热源”
要点 2：思考减弱城市热岛效应的措施
要点 3：思考“海绵城市 ”、下沉式绿地等措施如何有效缓解热岛效应？
活动：绘制海陆间大气环流模式图
要点 1：尝试小组合作解决，课前案例（绘制台湾海峡两岸风向的日变化）
小组活动 6：炉火纯青-大气的水平运动——风
教师引导学生阅读图 2.14 和文字，结合大气热力环流知识，边板图边讲解（或多媒体演 示），着重掌握以下几方面的内容：
（1）水平气压梯度力的概念和表示方法；
（2）水平气压梯度力是形成风的直接原因，是最基本的力；
（3）水平气压梯度力的大小与等压线疏密的关系，是判断风力大小的主要因素。
在黑板上绘制或展示图 2.15（风向偏转示意图），引导学生阅读图文，结合地转偏向力 知识，边板图边讲解（或多媒体演示），着重掌握以下几方面：
（1）地转偏向力对风向的具体影响，即在北半球向右偏转，在南半球向左偏转；
（2）地转偏向力始终垂直于风向；
（3）受地转偏向力影响，风向逐渐偏离水平气压梯度力的方向，直到两个力达到平衡；
（4）风向与等压线平行的情况一般只出现在高空；
（5）地转偏向力只改变风向，不改变风速。
在黑板上绘制或展示图 2.16，引导学生阅读示意图，着重掌握以下几方面：
（1）摩擦力与物体运动方向相反；
（2）摩擦力可减小风速；
（3）水平气压梯度力、地转偏向力、近地面摩擦力等力的合成决定风的方向；
（4）风向与等压线斜交的情况一般出现在近地面。
小结：从力的合成角度，归纳三个作用力对风力和风向的影响。
结合“思考 ”和“活动 ”指导学生在给定的等压线分布图上确定风向
1.确定南半球近地面的风向，关键是明确地转偏向力的方向（使气流向左偏转）。在此基础上，
综合南北半球风向的表示方法，全面掌握大气的运动规律。 第一步：判断气压高低，然后用虚线画出水平气压梯度力。
第二步：判断南、北半球，近地面还是高空，然后用实线画出偏转后的风向。
第三步：读出具体风向，即风的来向。最后将此步骤和规律运用到真实的海平面等压线图中加 以实践。
2.在给定的实际海平面等压线分布图上，引导学生在真实的问题情境中根据等压线的概念和分 布规律，正确判断各地风向，掌握近地面大气的运动规律
小组活动 7：【活动：根据等压线确定风向和风速】
1.教师可以首先指导学生正确阅读气压分布图中的信息，如高低气压中心、等压线疏密变化的 分布特征等，然后着手分析三个问题。
2.对第一问等压线的疏密与气压梯度大小关系的解答，一方面可以根据教材所给文字资料加以 说明；另一方面教师也可以引导学生回忆初中地理学过的等高线知识加以分析。等高线越密集， 高差越大，地形越陡。等压线的原理与此相同。
3.对第二问的解答，教师可引导学生根据形成近地面风的作用力画出具体的风向。
4.对第三问的解答，风速大小的比较应紧密结合气压梯度的大小得出结论，即水平气压梯度力 越大，风速越大。
问题探究：何时“蓝天 ”常在
情境创设：展示大气污染视频。 小组活动 1：认识大气污染现象
收集所在城市大气污染相关报道和资料，结合课本内容，认识大气污染得概念、特点及危 害。
任务：
1.概括大气污染的特点和危害？
2.讨论影响我国大气污染的主要因素？
小组活动 2：了解我国大气重污染形成的原因
小组讨论并补充我国近年来大气污染较为严重的原因。 思考：
1.上述原因中哪些是人为原因，哪些是自然原因？
2.造成我国近年来大气污染较为严重的原因还有哪些？
小组活动 3：了解发达国家治理大气污染的措施和所用时间
阅读发达国家大气污染及治理案例，播放相关国家大气污染视频。 思考：
1.洛杉矶的“光化学烟雾 ”和“伦敦延误时间 ”相比，人为原因有何不同？
2.仅考虑人为原因，试对“洛杉矶烟雾治理时间比伦敦烟雾治理时间更长 ”作出合理解释。
小组活动 4：讨论我国“蓝天 ”常在所需采取的措施和时间
通过网络收集并整理我国政府为治理大气污染所采取的措施。结合我国近年来大气污染较 为严重的原因和发达国家治理大气污染所用的时间，提出治理大气污染的“ 中国方案 ”。
总结：学习“大气 ”之后，同学们完成了从“ 出门看天 ”的表象积累上升到“琢磨大气 ”的理 性探究的递变过程，感悟大气之美，洞悉生存奥秘，体会生活之需的大气圈层组成、结构、运 动，认知增强保护与大气环境的责任意识！
七、单元课程评价
前导目标评价：本章节为充分落实《普通高中地理课程标准（2017 版）》中“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。 ”设计了“大气的组成和垂直分 层 ”一节内容，先引导学生了解“大气的物质组成 ”、“大气的垂直分层 ”等前导知识，以比 例图表展示大气组成结构，明晰比例变化对人类生产生活的直接影响。运用图文材料以“空间 视角 ”分析自下而上的大气垂直结构，承接第一章地球圈层结构一节关于地球外部圈层的知识 结构，始终围绕“大气组成-气温特点-气流运动-自然现象-人类活动 ”这一主线展开。为落实 “运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。 ”设计了“大气受热 过程和大气运动 ”一节内容，，承袭前一节，递进引导学生明确地理事物或现象的形成原理和 机制，教师在教学过程中尽可能多的引用实际案例分析，增强学生“原理”+“应用 ”的综合 思维素养训练。
教学中应时刻关注知识的生成与来源过程，重视在课堂教学中引入探究和问题式学习，抓 住大气对人类生产与活动的影响这一教学主线，强化地理学科知识原理的内化与生成，注重知 识之间的内在联系，同时关注单元知识背后蕴含的学科思想、学科方法和学科意义， 凸显单元 内容的育人价值，运用系统思想下的地理观察、观测、模型构建、综合分析等学科方法。作为 新知学习，本单元教学要纵向结合其他学科相关知识，强化热力环流原理及应用、大气运动等 重点核心内容，将抽象概括程度较高的概念、原理与学生已有的知识基础与生活经验相结合， 精心设计问题情境，充分运用地理图解、地理建模、演示等教学方式与方法进行辅助教学， 帮 助学生理解基础概念、原理与过程。
教学过程评价：
在教学过程中，关注学生对知识原理的理解过程。通过示意图，在教学开展过程中增强学生对 原理性知识的剖析与认知，在文本阅读及图表绘制与剖析中完成知识的自然生成。其次， 建立 服务于每个小节并串联整章的任务驱动，探究实际案例问题，通过真实情境问题的解决与基本 原理的应用，完成地理思维方法的训练。学生利用任务驱动学习，主动在知识认知过程中完成
合作探究学习。最后通过训练习题来进行理论与实践结合后的辨析深入与迁移应用。

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