在高中地理課堂上,以核心概念為基礎進行教學,能提高學生對復雜地理現(xiàn)象的認知與運用能力?!暗厍蛏系拇髿狻币徽碌闹R涉及大氣的組成與垂直分層、大氣的受熱過程以及大氣的運動等內(nèi)容。這些知識之間有一定聯(lián)系。教師采取任務驅(qū)動法、問題法和合作學習法等多種方法展開教學,能使學生切實掌握這些核心概念,培養(yǎng)批判性思維和動手能力,并把所學知識運用到現(xiàn)實中,從而提升對地理現(xiàn)象的認知和處理能力,強化學生的學習效果。
一、引入概念,激發(fā)興趣,掌握原理
在“地球上的大氣”的教學中,教師針對大氣的組成與垂直分層、大氣的受熱過程及大氣的運動等核心概念,搭配多媒體資源,采用案例分析、戶外考察等方式,使學生對復雜地理現(xiàn)象有了更為直觀的了解。在此基礎上,教師與學生進行交流、研討,加深學生對大氣環(huán)境與人為活動聯(lián)系的認識,并驅(qū)動其對異常受熱或移動引起的氣象災害產(chǎn)生新的理解,加深對大氣科學理論的認知與實踐。
師:同學們,今天我們要學的是“地球上的大氣”。在開始講課前,我想先問大家一個問題:你們知道我們?nèi)粘N氲目諝馐怯墒裁闯煞謽?gòu)成的嗎?
生:氧氣和二氧化碳。
師:你說的沒錯!氧氣和二氧化碳都是空氣的組成成分,但還有很多其他成分。大家都知道,空氣主要由78%的氮氣、21%的氧氣以及少量的二氧化碳和其他氣體組成。那你們知道地球大氣的垂直分層都有哪些嗎?
生:大氣分為對流層、平流層和高層大氣!
師:看來大家懂得還真不少!沒錯,大氣從地面向上可以分為不同的層次,包括對流層、平流層和高層大氣。每一層都有其獨特的特點和作用。對流層就是我們?nèi)粘L鞖猬F(xiàn)象的主要發(fā)生地,平流層中則含有大量的臭氧,能夠吸收大量太陽紫外線。接下來,我們來看看大氣的受熱過程。誰能告訴我,太陽是如何給地球大氣提供熱量的?
生:好像是通過太陽輻射提供熱量!
師:對,地球上最主要的熱能來源就是太陽輻射!太陽輻射在傳播過程中,小部分被大氣吸收或反射,大部分到達地球表面。到達地球表面的太陽輻射,被地面吸收和反射。地面因吸收太陽輻射而增溫,同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給近地面大氣。近地面大氣吸收地面長波輻射以后,又以對流、傳導等方式層層向上傳遞能量。我講解后,大家能明白這個過程嗎?
生:聽起來好像十分復雜。
師:沒關系,大家不明白也無大礙,我們循序漸進地學習!其實,在學習的過程中,我們可以做一項實驗來了解大氣受熱的過程。接著,我們再來看看大氣的運動。說到這里,你們知道風是如何形成的嗎?
生:風好像和空氣的流動有一定關系!
師:是的,你說的沒錯,風是由于大氣的水平運動引起的!地面受熱不均,導致空氣上升和下沉,進而使同一水平面上的氣壓產(chǎn)生了差異。單位距離間的氣壓差稱為氣壓梯度。只要水平面上存在氣壓梯度,就產(chǎn)生了促使大氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)的力,這個力稱為水平氣壓梯度力。在水平氣壓梯度力的作用下,大氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)作水平運動,這就形成了風。在學習這節(jié)課知識后,大家將了解大氣層的基本特征,并知道大氣層對于人類生活的重要意義,了解其可能造成的氣候災害對人類活動的影響!
從這一節(jié)課中,學生已經(jīng)初步掌握了大氣的基本組成與垂直分層,但對于受熱過程與運動方面的認識還有待進一步學習。在教學中,教師利用多媒體教學資源及實驗演示,可以使學生對復雜的地理現(xiàn)象有更為直觀的了解,但還需要進一步提高其運用知識解決問題的能力。另外,教師也可以介紹更多有關氣象災害的知識,使學生對空氣環(huán)境和人類行為之間的關系有更多的了解,也為后續(xù)的研究奠定良好基礎。
二、媒體教學,互動探討,深度理解
在教學“地球上的大氣”時,教師運用視頻、動畫、交互式圖形等多媒體資源,將大氣成分和垂直分層、大氣受熱過程和運動過程等多個復雜的概念形象地展現(xiàn)出來,對學生的深度理解意義重大。在互動討論中,教師需帶領學生開展分組討論與案例分析活動,以提高學生的整體思考能力與地理分析能力,從而讓其對所學知識有更充分的理解與運用。此種教學方式能增強課堂的生動性、趣味性,使學生在參與中有更深層次的學習經(jīng)驗,從而確保其地理核心素養(yǎng)得到進一步提升。
教師播放“地球上的大氣”相關視頻。
師:有沒有人能說出大氣是由什么組成的?
生:大氣中含有氮、氧,還有一些其他的氣體。
師:很好,那么,你知道這幾種成分的具體比例是多少嗎?
生:78%的空氣、21%的氧氣和1%的其他氣體。
師:很棒,從干潔空氣成分的體積分數(shù)(25千米以下)示意圖中,相信大家可以理解大氣的基本構(gòu)成,而且可以更深入地去思考每種氣體的作用和變化對環(huán)境的影響。
生:老師,我想問一下,那近年來大氣成分有變化嗎?這些變化會有什么影響?
師:這個問題問得好,那就讓我們看看這些圖片(播放空氣相關圖片)??纯丛谶^去的數(shù)十年里,大氣成分發(fā)生了怎樣的變化。
生:越來越多的CO2導致全球變暖。
師:大家說得很對。那我們再來看大氣的垂直分層。請大家打開課本的圖2.5,結(jié)合剛才的視頻,一起分析大氣從地面到高空是如何分層的,每一層有什么特點。
生:對流層就是離地面最近的那一塊區(qū)域,云、雨、霧、雪等天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這里。平流層中的臭氧能吸收大量太陽紫外線。
師:很好,那么平流層中的大氣有什么特征呢?
生:平流層的大氣上部熱、下部冷,不易形成對流,以平流運動為主。該層大氣中水汽和雜質(zhì)含量很少,無云雨現(xiàn)象,能見度好,因此適合航空飛行。
師:接下來,我給大家介紹一下高層大氣。平流層以上的大氣統(tǒng)稱高層大氣。自平流層頂部開始,由于沒有吸收紫外線的臭氧,氣溫會下降;隨后,由于大氣吸收了更短波長的太陽紫外線,溫度又持續(xù)上升,在300千米的高空,溫度可達1000℃以上。通過上述分析,老師相信你們對大氣垂直分層有了較為清楚的了解。
在教學過程中,多媒體教學使原本晦澀難懂的地理概念得到了直觀化、形象化的表達,提高了學生的學習興趣。同時,在教師與學生互動、分組討論的基礎上,學生進一步提高了對地理知識的掌握效果,發(fā)展了綜合思考能力和實際應用能力。
三、任務驅(qū)動,問題導向,加強實踐
在教學“大氣的受熱過程”這部分知識時,教師采用任務驅(qū)動法與問題法相結(jié)合的方式,可以有效地促進學生對這部分知識的理解與應用。通過一系列關于大氣受熱和大氣運動的探索性問題,學生在對現(xiàn)象與實質(zhì)問題進行剖析時,尋找不同的解題思路,達到思維創(chuàng)新的目的。例如,在探究“高山之巔”“夜霜之夜”等現(xiàn)象時,先要了解大氣升溫的基本規(guī)律,在短時間內(nèi)太陽的短波輻射經(jīng)大氣進入地表,被地表吸熱后再發(fā)出長波輻射,從而導致地表溫度升高。對于諸如“熱島”“海陸風”這樣的現(xiàn)象,學生要了解其基本規(guī)律,在相關問題引領下激發(fā)思維火花,進行多層次的分析與綜合思考,提高批判性思維與創(chuàng)造力。
師:同學們,我們繼續(xù)探討大氣的受熱過程和大氣運動。我們先來看一個問題,為什么“高處不勝寒”?誰能解釋一下?
生:高處海拔高,溫度低,所以寒冷。
師:其實這是一個很正常的現(xiàn)象,那你知道它的本質(zhì)原因是什么嗎?現(xiàn)在讓我們一起來分析一下!太陽的短波輻射通過大氣到達地球表面,地面因吸收太陽輻射而增溫,同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給近地面大氣。近地面大氣吸收地面長波輻射以后,又以對流、傳導等方式層層向上傳遞能量。
生:我懂了,這就是因為高處的大氣很稀薄,不能吸收長波輻射,溫度就會很低!
師:那為什么霜、露等現(xiàn)象多出現(xiàn)在夜間呢?
生:晚上氣溫很低,空氣里的濕氣都會變成霜、露。
師:很好。接下來,讓我們討論一下,為何城市中的空氣污染要比城郊嚴重得多?
生:城市的工廠和車輛越來越多,產(chǎn)生的污染也越來越嚴重。
師:這也是一種現(xiàn)象解釋,其中的本質(zhì)又是什么呢?我們來看看城市熱島環(huán)流案例,城市地表材料如混凝土、瀝青吸熱能力強,導致城市溫度高于周邊地區(qū),熱力環(huán)流將污染物集中在城市上空,加劇了污染。大家理解了嗎?
生:我懂了,這是熱循環(huán)造成的!
師:那你們再想一想,為什么白天風從海洋吹向陸地,夜晚風從陸地吹向海洋?
生:白天陸地比海洋熱,空氣上升,海洋的空氣補充過來;夜晚相反。
師:通過這些分析,我們不僅了解了表象,還理解了背后的原理。
生:原來如此!
師:最后,我們來看東部雨帶的推移是如何發(fā)生的。
生:這好像是季風變化導致的。
師:沒錯,就是這樣!那真正的原因是什么呢?季風的形成主要是由于大氣熱量分布不均所致,也是熱動力循環(huán)與大氣水平運動的綜合驅(qū)動。
在討論的基礎上,學生加深對大氣受熱與運動知識的認知。這種以問題為中心的學習方式,不但有助于學生對地理現(xiàn)象的了解,而且可以增強其概念意識和整體學習能力,鍛煉學生的綜合思考與應用能力。
經(jīng)過這次的“以問題為中心”的教學活動,我們發(fā)現(xiàn)學生對問題的分析與解決具有較強的主動性和參與性。在層層深入討論的基礎上,學生對大氣受熱與運動性質(zhì)有了更深刻的了解,并初步掌握了學習和應用地理知識的思維、技能。
四、協(xié)作學習,互助分享,共同成長
在高中地理教學中,協(xié)作學習可以使學生對“地球上的大氣”這一章的核心概念有更深入的理解。在小組合作、討論分享和任務分派的基礎上,學生互相幫助,實現(xiàn)合作學習地理知識的目標,從而提高整體素養(yǎng)。例如,教師以驢友在川藏南路騎車時遇到的地理現(xiàn)象為背景,通過一系列的問題,使學生對大氣的運動規(guī)律有了更深入的理解。不同海拔地區(qū)的氣溫變化、晝夜溫差、山谷的風向變化等都有所不同。在合作式學習的基礎上,學生可以增進對大氣環(huán)境的了解,并且訓練學生的團隊精神與解決問題的能力,促使其在互相幫助的基礎上共同進步。
師:同學們,今天我們將以一個真實情境為例,來學習“地球上的大氣”這一章的知識。想象一下,我們是一群驢友,沿著川藏南路騎行。首先,誰能說說海拔的變化對大氣成分會有什么影響?
生:越是往上,含氧量就越少。
師:是啊,在高原上,空氣中的含氧量很低,會讓人呼吸不暢。所以,你是否感覺到空氣中的其他物質(zhì)也在改變?大家分組討論,并選出一位代表交流你們的發(fā)現(xiàn)。
生:我們小組認為,在高原上,由于大氣壓力較小,空氣中的水蒸氣很可能會凝結(jié)為霜或雪,因此,二氧化碳和水蒸氣的濃度也會降低。
師:很好,經(jīng)過剛才的討論,我們已經(jīng)了解到由于高度而引起的大氣組成的變化。接下來的問題是,隨著海拔的升高,我們的衣著會越來越厚,這是為什么呢?請大家繼續(xù)討論,并思考垂直方向上大氣熱量的差異。
生:我們討論后認為,高海拔地區(qū)氣溫低,因為地面吸收的熱量傳導到高空時會逐漸減少,所以我們需要穿更厚的衣服。
生:在高原上,空氣很稀薄,熱量流失得很快,人就會覺得很冷。
師:對,大家理解得沒有問題!氣溫會隨著海拔的上升而下降,這就是“高處不勝寒”的由來。下面我們來探討一下,四川、西藏的游客為何感覺到了明顯的晝夜溫差呢?
生:白天太陽輻射強,溫度升高快;夜晚地面迅速散熱,溫度下降快。
師:是的,地面白天吸收太陽輻射,夜晚釋放熱量,大氣逆輻射減少,導致溫差明顯。最后一個問題,騎行在山谷中時,驢友們?yōu)榱吮茱L,帳篷的開口方向有一定規(guī)律,你們認為這是為什么呢?
生:山谷中白天熱空氣上升,夜晚冷空氣下沉,形成谷風和山風。帳篷開口要避開風口,才能避免風的侵襲。
師:很好,峽谷內(nèi)的風是有規(guī)律的,它是由熱循環(huán)、氣壓改變引起的。通過討論,大家對“大氣的運動”有了進一步的認識。可見,合作學習不但能使我們獲得知識,而且能提高我們的團隊精神和解決問題的能力。
在合作學習中,創(chuàng)設真實的情境,可以使學生對復雜的地理現(xiàn)象有更為直觀的認識。這種方式不僅提高了學生的學習興趣,還培養(yǎng)了他們的實踐能力。在合作中,學生共同成長,增強了團隊合作意識。
五、反思總結(jié),鞏固提升,反饋改進
在學習“地球上的大氣”知識時,學生以小組為單位對所學內(nèi)容進行歸納、總結(jié),并對有關的地理現(xiàn)象進行說明。此種教學模式可以使學生更好地理解所學的內(nèi)容,鍛煉學生的團隊精神以及解決問題的能力。在教學過程中,教師給出幾個關鍵詞,如“熱量差異”“大氣垂直運動”“大氣水平運動”“熱力環(huán)流”等。學生通過小組討論,最終對單元的大概念進行歸納和概括,并將其應用到具體的情境中,說明峽谷之間的熱力循環(huán)對帳篷的開口方向的影響等。
師:同學們,我們繼續(xù)運用合作學習的方式來理解“地球上的大氣”這一單元的核心概念。請大家先看這些關鍵詞:熱量差異、大氣垂直運動、大氣水平運動、熱力環(huán)流。請各小組討論并總結(jié)這些關鍵詞之間的關系。
學生分組進行討論。
生:我們小組認為,溫差導致了大氣的升降,這就引發(fā)了大氣的垂直運動。
生:對,然后這種垂直運動會在同一水平面上產(chǎn)生相對的高壓和低壓,從而引起大氣的水平運動。
生3:我們小組總結(jié)出,熱量差異引起的大氣垂直運動和水平運動共同形成了熱力環(huán)流,這就是大氣運動的基本原理。
師:大家說的很對?,F(xiàn)在你們可以想象一下,驢友們在峽谷里搭帳篷時,帳篷的朝向是怎樣的?它和我們所說的熱循環(huán)有什么聯(lián)系呢?
生:我們小組認為,山谷中的熱量差異形成了特定的熱力環(huán)流,白天熱空氣上升,晚上冷空氣下沉,所以帳篷的開口要避開風口。
生:不僅如此,我們還發(fā)現(xiàn),了解大氣運動規(guī)律可以幫助我們更好地預防和應對自然災害,如山谷中突發(fā)大風和寒流。
師:沒錯。從這個情況中,我們能夠了解到大氣的運動對我們的影響。合作學習使我們獲得知識,運用所學知識去解釋實際的地理現(xiàn)象。
通過這種教學模式,學生不僅掌握了大氣運動的基本原理,還能夠?qū)⑦@些原理應用到實際生活中,解釋和預測地理現(xiàn)象。在小組討論過程中,學生通過相互交流,拓展了思維,加深了對知識的理解。此外,合作學習還培養(yǎng)了學生的團隊合作能力和解決問題的能力,促進了學生綜合素質(zhì)的提升。
在合作學習的基礎上,學生表現(xiàn)出更高的熱情,更積極地參與到討論中。同時,學生能精確地歸納出核心概念,并能運用其來解決現(xiàn)實中的問題。此種學習方法不但可以提高學生的理解能力,而且可以提高學生的團隊精神以及解決問題的能力。在今后的教學中,教師還需以此為基礎,不斷提高學生的綜合素質(zhì),提升學生的地理學習有效性。
(作者單位:福建省建陽第一中學)
編輯:常超波