劉紹春

一、知識構(gòu)建

“地球的圈層結(jié)構(gòu)”是自然地理中地球知識的一個(gè)基本組成部分，是地理學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容為第一章第四節(jié)（湘教版、人教版、中圖版；魯教版沒有編排專門的章節(jié)，但集中、詳細(xì)編排于第二章“從地球圈層看地理環(huán)境”中），本節(jié)是繼前面三節(jié)學(xué)習(xí)了地球的宇宙環(huán)境和地球自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)的地理意義后，繼續(xù)學(xué)習(xí)地球自身的特點(diǎn)，為后面章節(jié)地理環(huán)境的發(fā)生、發(fā)展、變化的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。了解地球的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)其實(shí)質(zhì)是了解人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)——自然環(huán)境，這一部分知識的學(xué)習(xí)對于人們認(rèn)識自然、改造自然、培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)學(xué)科學(xué)的興趣以及科學(xué)的探索精神等，都具有重要意義。

本節(jié)教材相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)是“說出地球的圈層結(jié)構(gòu)，概括各圈層主要特點(diǎn)”，有顯性和隱性兩方面的要求。

（1）顯性要求從宏觀上了解地球的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。地球呈現(xiàn)出圈層結(jié)構(gòu)，可以劃分出內(nèi)部圈層和外部圈層。內(nèi)部圈層包括地殼、地幔和地核，外部圈層包括大氣圈、水圈和生物圈。巖石圈是介于內(nèi)部圈層和外部圈層之間的一個(gè)圈層，包括地殼和上地幔頂部，即軟流層之上的固體巖石部分。

（2）隱性要求了解自然環(huán)境的組成，是根本要求。本模塊的主題是“自然環(huán)境及其對人類活動(dòng)的影響”，在學(xué)習(xí)了有關(guān)“宇宙中的地球”之后，面臨的一個(gè)基本問題就是“什么是自然環(huán)境”。“標(biāo)準(zhǔn)”以“宇宙環(huán)境——地球——自然環(huán)境”的認(rèn)識思路，設(shè)計(jì)了在宏觀了解地球圈層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上認(rèn)識自然環(huán)境的組成，即在空間范圍上把自然環(huán)境放在地球圈層結(jié)構(gòu)中認(rèn)識。

上述知識的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建如圖1（以湘教版、人教版為例）。

二、目標(biāo)導(dǎo)航（以湘教版為例）

知識與技能：了解地球內(nèi)部圈層的劃分、邊界及特征，地殼的組成元素及分布，地球的外部圈層結(jié)構(gòu)；掌握地震波的傳播規(guī)律和地球內(nèi)部圈層劃分的依據(jù)，地殼厚薄的分布規(guī)律，軟流層、巖石圈與地殼的位置關(guān)系，地球外部各圈層之間的關(guān)系；掌握地球各圈層與人類的密切關(guān)系。

過程與方法：通過閱讀材料、圖表，培養(yǎng)整理地理信息的能力；通過繪圖分析掌握地球內(nèi)部與外部圈層結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練讀圖用圖能力，培養(yǎng)地理思維能力、空間想象能力和綜合分析加工地理信息的能力；通過小組合作完成任務(wù)、培養(yǎng)合作意識及語言表達(dá)、交流能力。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：結(jié)合我國深空、深海、深陸探測計(jì)劃和地球圈層結(jié)構(gòu)圖繪制，體驗(yàn)地球結(jié)構(gòu)的優(yōu)美，激發(fā)探索地球奧秘的興趣和動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)科學(xué)的探索精神和辯證的思維觀、科學(xué)的認(rèn)知態(tài)度和求真意識；通過探究地球內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)及彼此間的關(guān)系，認(rèn)識事物的普遍聯(lián)系性，培養(yǎng)整體觀念和正確的全球意識，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)的人地觀和可持續(xù)發(fā)展觀；通過觀察圖像資料，培養(yǎng)審美能力，陶冶審美情操及熱愛地球環(huán)境的情感。

三、重難疑點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)分析

從人地關(guān)系角度出發(fā)，本條“標(biāo)準(zhǔn)（說出地球的圈層結(jié)構(gòu)，概括各圈層的主要特點(diǎn)）”的行為動(dòng)詞為“說出”（要求較低），對于各圈層不要求展開深入了解，而應(yīng)抓其主要特點(diǎn)及與人類活動(dòng)關(guān)系密切的內(nèi)容，從而確定出教學(xué)重點(diǎn)——地球內(nèi)部圈層的劃分、界面、地殼厚度變化規(guī)律、外部圈層的劃分及各圈層與人類活動(dòng)的關(guān)系。

2.教學(xué)難點(diǎn)剖析

由于本節(jié)內(nèi)容的宏觀性（地球部分圈層如地幔、地核等，不可直接觀測），學(xué)生接觸不多；高一學(xué)生物理知識（如地震波知識）欠缺，要完全理解本節(jié)知識難度很大，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)情分析和課程標(biāo)準(zhǔn)，確定出教學(xué)難點(diǎn)——內(nèi)部圈層的劃分依據(jù)；地幔及軟流層和巖石圈；外部圈層的界線?？赏ㄟ^簡圖和形象的比喻（如把地球看作一只“半熟的雞蛋”）來加深學(xué)生對地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)的理解。

3.教學(xué)疑點(diǎn)解析

巖石圈屬于地球的外部圈層還是內(nèi)部圈層？大學(xué)教材和四種版本教材各有不同的敘述。

金祖孟、陳自悟編著的《地球概論》（第三版）P169頁在講述地球的外部結(jié)構(gòu)時(shí)明確提到：“地球表面由巖石構(gòu)成。它主要是巖漿巖，即從地內(nèi)上升的熾熱巖漿冷凝而成的巖石。在巖漿巖上面，往往有一層較薄的沉積巖（一般不超過4～5 km）和更薄的土壤覆蓋層。地球的這一表層，包括巖漿巖、沉積巖和土壤覆蓋層在內(nèi)，稱做巖石圈。地球的外部就是由巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈所組成的?！?/p>

人教版中巖石圈的敘述放在內(nèi)部圈層講述，并在“圖1.27地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)”中標(biāo)出；但在敘述外部圈層時(shí)，這樣提到：“地球的外部圈層包括大氣圈、水圈、生物圈等”，并在“圖1.28地球外部圈層示意”中標(biāo)出了巖石圈，這讓人疑惑不小。

湘教版和中圖版在敘述內(nèi)部圈層的地幔時(shí)提到巖石圈，把它當(dāng)作內(nèi)部圈層的一部分來講解，中圖版的敘述是——“地殼和上地幔頂部（軟流層以上的上地幔），合稱巖石圈”。湘教版的敘述是——“地殼和上地幔頂部（軟流層以上）合在一起叫作巖石圈，平均厚度100～110千米?！钡凇暗厍騼?nèi)部圈層結(jié)構(gòu)示意圖”中都未標(biāo)出。

魯教版教材在“圖2-1-2地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)示意”中并未標(biāo)出巖石圈，但有這樣的敘述——“軟流層以上的地幔部分與地殼主要由巖石組成，構(gòu)成了巖石圈”；并用“圖2-1-3巖石圈結(jié)構(gòu)示意”來解釋。

由于地球外部圈層的劃分依據(jù)是地表物質(zhì)的構(gòu)成，是可以直接觀測和測量的；內(nèi)部圈層是依據(jù)地震波來劃分的，是無法直接觀測的。因此，巖石圈是聯(lián)系外部圈層與內(nèi)部圈層的紐帶。建議把巖石圈當(dāng)作內(nèi)部圈層與外部圈層之間的過渡圈層來處理更好！

四、教學(xué)建議

1.方法參考

（1）對比歸納法：對比歸納法是明確被比較的地理事物共同點(diǎn)（求同）和不同點(diǎn)（求異）的思維方法，有助于獲得新的地理知識及其系統(tǒng)化，具有直觀、形象作用，也是進(jìn)行思想政治教育的有效方法。地震波（橫波、縱波），地球外部圈層、內(nèi)部圈層等知識就可以充分利用對比歸納法，如內(nèi)部圈層的兩個(gè)不連續(xù)面的對比歸納（詳見表1）。

（2）地圖分析法：地圖具有直觀性、地理方位性、抽象概括性、幾何精確性等特點(diǎn)，具有信息傳輸、信息載負(fù)、圖形模擬、圖形認(rèn)識等基本功能，因此，地圖不僅是地理科學(xué)研究的重要手段，同時(shí)也是地理教學(xué)中一種極為重要的手段和方法。例如，通過觀察“地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)示意圖”，學(xué)生可以從界面、地震波波速變化等要素的讀取、分析過程中，更好地理解內(nèi)部三大圈層的厚度、物質(zhì)狀態(tài)等相關(guān)知識。

2.圖表使用

（1）地震波的傳播速度與地球內(nèi)部圈層的劃分（圖2）。

*地震波有哪兩種傳播方式？其傳播有何規(guī)律？地震波如何幫助我們了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)？

*地球內(nèi)部圈層分為哪三層？其界面是什么？其距地表深度大概是多少千米？

依據(jù)對地震波的研究，地球內(nèi)部由外向里共分為地殼、地幔、地核三個(gè)圈層，地震波分為橫波（在固體中傳播，傳播速度較慢）和縱波（在固、液中傳播，傳播速度較快），縱波的傳播速度高于橫波。界面（地震波波速發(fā)生突然變化的面）有兩個(gè)——莫霍界面和古登堡界面。

（2）地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)（圖3）。

*何謂地殼？地殼的厚度變化規(guī)律是什么？其物質(zhì)組成如何？地殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些？

地殼是地球表面以下、莫霍面以上的固體外殼，地震波在其中傳播的速度比較均勻。全球平均厚度17千米，大陸平均厚度33千米，海洋平均厚度6千米。厚度變化規(guī)律：海拔越高，地殼越厚；海拔越低，地殼越薄。組成物質(zhì)為巖石，化學(xué)元素有90多種，其中氧、硅、鋁、鐵、鈣、納、鉀、鎂含量居前8位，人稱“8大造巖元素”，氧幾乎占1/2，硅占1/4強(qiáng)。硅酸鹽類礦物在地殼中分布最廣。

地殼上層是硅鋁層，主要由比重較小的花崗巖類組成；下層是硅鎂層，主要由比重較大的玄武巖類組成。地殼厚度和物質(zhì)組成各處并不相同。地殼厚度的不均和硅鋁層的不連續(xù)分布狀態(tài)，是地殼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：①水平方向上：地殼厚度不均（陸殼厚，洋殼薄）；②垂直方向上：硅鋁層不連續(xù)分布（大洋部分缺失）。大陸地殼為雙層結(jié)構(gòu)，而大洋地殼以單層結(jié)構(gòu)為主。地殼結(jié)構(gòu)示意見圖4。

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*何謂地幔？地幔的結(jié)構(gòu)如何？軟流層的位置如何？軟流層為何能夠通過橫波？

地幔是地球內(nèi)部介于地殼和地核之間的圈層，其界面在距離地表2 900千米深處，其結(jié)構(gòu)分上地幔和下地幔。上地幔具有固體特征，主要由含鐵、鎂的硅酸鹽類礦物組成。由地殼和上地幔頂部（軟流層以上）合在一起組成巖石圈。軟流層：位于上層地幔中，一般認(rèn)為可能是巖漿的主要發(fā)源地之一。軟流層所在深度溫度、壓力極大，強(qiáng)大的壓力下，巖面處于一種潛在融熔態(tài)，就像燒紅的玻璃，既不是液態(tài)，又有可塑性，以巖漿形式噴出時(shí)，由于壓力減小，這種可塑性巖石轉(zhuǎn)化成液態(tài)，正因如此，所以軟流層能夠通過橫波。

*讀地殼、地幔、巖石圈、軟流層示意圖（圖5），從厚度、范圍和聯(lián)系等方面比較地殼與巖石圈。

在地面以下60～ 250千米之間，由于放射性元素大量集中，蛻變生熱，溫度很高，使巖石處于塑性狀態(tài)，局部地區(qū)發(fā)生熔融流動(dòng)，該層在地質(zhì)構(gòu)造學(xué)說中稱為軟流層。軟流層與地面之間部分稱為巖石圈。巖石圈平均厚度為100～110千米，包括全部地殼和上地幔頂部（軟流層以上），巖石圈由力學(xué)性質(zhì)一致的剛性體組成（表2）。

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*何謂地核？地核分為外核和內(nèi)核的依據(jù)是什么？為什么地球的外核接近液體而內(nèi)核為固體？

地核是地球的核心部分，即古登堡面（距離表面2 900千米以下）所包圍的球體?？茖W(xué)家推測，地核可能是極高溫度和高壓狀態(tài)下的鐵和鎳組成。根據(jù)地震波傳播速度不同，地核分成內(nèi)核和外核，橫波不能夠在外核中傳播，則可推測外核呈液態(tài)或熔融狀態(tài)；橫波、縱波都可以在內(nèi)核傳播，內(nèi)核呈固態(tài)，理由有二：一是縱波在5 000千米深處，傳播速度明顯增加，說明可能由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)；二是圖2（地震波的傳播速度圖）上未表現(xiàn)出的是，橫波在5 000千米以下由縱波轉(zhuǎn)化而成，比較微弱，進(jìn)一步證明內(nèi)核是固態(tài)。

（3）地球外部圈層示意圖（圖6）。

*地球的外部圈層有哪些？試從概念、組成等方面對各個(gè)外部圈層進(jìn)行比較。

地球的最外層是巖石圈，也是人類生存活動(dòng)的直接場所。它由巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖和土壤覆蓋層組成。巖石圈的表面大部分被海洋覆蓋。陸地的低洼部分也往往分布有湖泊和河流。在寒冷地區(qū)，水積聚成冰川。此外，在地表以下一定的深度也有水，稱為地下水。所有這些不同狀態(tài)的水就構(gòu)成了水圈。在巖石圈和水圈外面，整個(gè)地球被大氣所包圍，大氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕?，這個(gè)圈層叫大氣圈。大氣圈是地球最外部的圈層，也是從地面到行星空間的過渡圈層。巖石圈、水圈和大氣圈，既彼此分離和獨(dú)立，又互相滲透和作用。這樣，地球上就出現(xiàn)了既有礦物質(zhì)，又有空氣和水分的地帶，加上適宜的溫度條件，這就構(gòu)成了生物衍生的地帶，叫做生物圈，它包括巖石圈的上部，大氣圈的底部和水圈的全部，是地球上一個(gè)獨(dú)立的圈層——人類生存活動(dòng)的空間。

3.活動(dòng)指導(dǎo)

（1）雞蛋結(jié)構(gòu)類似于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將雞蛋煮到半熟，然后切開，仔細(xì)觀察其中的物質(zhì)形態(tài)，如果把這只半熟的雞蛋比作地球，則蛋殼、蛋白、蛋黃就分別相當(dāng)于地球的地殼、地幔和地核三部分。繼續(xù)觀察，“半熟”雞蛋蛋白中存在的少量蛋白漿可以表示地球內(nèi)部的軟流層，蛋殼與蛋白之間的膜合起來又可以表示巖石圈（地殼和上地幔頂部）。

（2）繪制地球圈層結(jié)構(gòu)示意圖，學(xué)生之間相互交流。如果有可能，請學(xué)生把作品帶給家人或低年級學(xué)生欣賞，向他們介紹地球的圈層結(jié)構(gòu)，并力求使自己的講解嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，形象生動(dòng)，且富有特色。繪制地球圈層結(jié)構(gòu)示意圖，此活動(dòng)的設(shè)置目的在于鼓勵(lì)大家用多種形式和手段來繪制地球圈層結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮大家的想象力。同時(shí)通過繪圖，搭建地球的整個(gè)內(nèi)外框架結(jié)構(gòu)，建立地理空間概念，將所學(xué)知識形象化、條理化。

（3）收集相關(guān)資料。為了培養(yǎng)學(xué)生獲取地理信息的能力，拓展學(xué)生的知識面，并讓學(xué)生了解科學(xué)探究地球結(jié)構(gòu)的新進(jìn)展，讓學(xué)生課后在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)收集有關(guān)地球各圈層與人類活動(dòng)關(guān)系的材料。

五、思考與練習(xí)

（1）在莫霍面和古登堡面，地震波波速的突然變化說明了什么問題？推測地幔和地核的物質(zhì)狀態(tài)可能是什么？想一想，還能通過哪些渠道或方法獲取地球內(nèi)部的信息？

說明了物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了變化，在莫霍面以下（地幔）P、S波都能通過，物質(zhì)狀態(tài)可能是固態(tài)；在古登堡面以下（地核），S波消失，物質(zhì)狀態(tài)可能是液態(tài)。

渠道或方法有：①改進(jìn)深部鉆探技術(shù)，結(jié)合相關(guān)方面的科學(xué)設(shè)想；②根據(jù)火山噴發(fā)的物質(zhì)，獲取地球內(nèi)部物質(zhì)組成的相關(guān)信息；③由地表的溫泉、熱泉可知地球內(nèi)部有豐富的地?zé)豳Y源；④地球物理遙感探測技術(shù)；⑤其它的方法。

（2）地理學(xué)家認(rèn)為，人類生活的地球表層是巖石圈、大氣圈、生物圈、水圈等共同作用的界面，具有三個(gè)特點(diǎn)：第一，它是一個(gè)開放的系統(tǒng)，與系統(tǒng)外的宇宙空間和地球內(nèi)部始終保持著物質(zhì)和能量聯(lián)系；第二，它是一個(gè)不均一的層面，存在明顯的地域分異；第三，它在不斷地變化。請根據(jù)這段話回答下列問題：①你是如何理解上述觀點(diǎn)的？試選擇其中的一點(diǎn)加以解釋。②要真正認(rèn)識人類生活的地球表層，需要了解哪些方面的知識，把它們列出來，提交給地理教師。

問題對課文內(nèi)容有一定的拓展，這兩個(gè)問題其實(shí)是起承上啟下的作用，不要求學(xué)生此時(shí)就能完全回答。

明確這些圈層之間相互聯(lián)系、相互制約，形成人類賴以生存的自然環(huán)境即可。

需要了解的知識舉例：水（海水、水循環(huán)）的能量是從哪里來的？火山、地震的能量是從哪里來的？地形是如何改變的？風(fēng)是怎樣形成的？氣候是如何分類的？如何預(yù)報(bào)天氣？巖石圈、大氣圈、生物圈、水圈之間有什么關(guān)系？地球是如何演化的。