“自然環境中的物質運動和能量交換”單元內容解讀

一、課程標準要求

1 課程標準解讀

★運用示意圖說明地殼內部物質循環過程

本條“標準”關注的對象是自然環境組成要素之一——巖石，要求的重點落在地殼內部物質循環，目的是以物質循環運動的觀點看待巖石的形成和演變。根據“標準”的要求，學生要能熟練閱讀“地殼內部物質循環示意圖”，同時能繪簡單的示意圖說明地殼物質的循環過程。這樣的示意圖不僅要繪出三大類巖石及巖漿，還應反映它們之間的轉化過程。本條“標準”對地殼、巖石、地質作用等內容未作明確要求，因此，對理解地殼內部物質循環所不必要的知識最好不涉及。但是，從人地關系主線出發，介紹巖石的形成和轉化時，應聯系人類對巖石的開發和利用。巖石由礦物組成，人類大規模利用的礦產資源都來源于礦物，因此，可根據條件適當介紹礦物、礦產等內容。

★結合實例，分析造成地表形態變化的內、外力因素

本條“標準”關注的對象是自然環境的組成要素之一——地貌，要求的重點是地貌的變化及其原因。從本條“標準”的要求來看，重在地表形態變化的原因分析，以使學生從兩方面認識地表形態。一方面以運動、變化的觀點看待地表形態，即地表形態一直處于不斷的運動和變化之中。另一方面以綜合的觀點看待地表形態，即內力造就了地表形態的骨架(高山、盆地等)，外力對地表形態骨架作再塑造(把高山削低，把盆地填平)；地表形態是內、外力長期共同作用的產物。學會分析常見地表形態及其變化的主要原因(內力或外力)。基于這樣的要求，教學時沒有必要將各種地質作用形成的地貌或各種類型的地貌作全面系統的介紹，而應舉例(即“標準”要求的“結合實例”)加以分析。

★運用圖表說明大氣受熱過程

本條以及后兩條“標準”關注的對象是自然環境組成要素之一——大氣。本條“標準”旨在認識導致大氣運動的基本原理，為后面學習大氣環流、天氣系統以及全球氣候變化奠定理論基礎。

本條“標準”雖然簡短，但要求的內容較多。從有關大氣各條“標準”綜合來看，可以從以下幾方面把握本條“標準”：作為自然環境組成要素，“標準”中的“大氣”是指低層大氣，其高度不超過對流層頂；了解大氣受熱，需要明確大氣的熱量來源，即導致大氣運動的能量來源。太陽輻射是大氣根本的熱源，地面(包括陸面和海面)是大氣直接的熱源；大氣受熱過程，實際上是太陽輻射、地面輻射和大氣輻射之間相互轉化的過程。其中，大氣溫室效應及其作用是需要重點闡述的基本原理；學習大氣受熱過程，是為理解大氣運動打基礎，所以，大氣熱力環流是需要闡述的另一個基本原理。大氣熱力環流是大氣不均勻受熱的結果。大氣不均勻受熱主要由太陽輻射的緯度差異和下墊面熱性質差異引起。大氣不均勻受熱是大氣運動的主要原因，大氣熱力環流則是理解許多大氣運動類型的理論基礎。小到城市熱島環流，大到全球性大氣環流，都可以用大氣熱力環流的原理來解釋；學習和說明大氣受熱過程，需要借用一些原理示意圖，如大氣溫室效應示意圖、大氣熱力環流形成示意圖等。

★繪制全球氣壓帶、風帶分布示意圖，說出氣壓帶、風帶的分布、移動規律及其對氣候的影響

本條“標準”關注全球性大氣環流及其對氣候的影響。全球性大氣環流是自然環境中物質運動和能量交換的重要形式之一，對自然環境的形成和發展有著重要作用(對水、熱、塵、地貌、氣候等的影響)。全球有七個氣壓帶和六個風帶，理解這些氣壓帶、風帶的形成和分布規律，最好通過三圈環流來說明。“標準”關注的是地球表面的氣壓帶、風帶的形成，對于三圈環流中高空的氣壓和風向不作要求。三圈環流是假設地球表面均勻情況下的理想模式，實際上氣壓帶和風帶在近地面的分布是不連續的，并形成一個個氣壓中心。氣壓帶、風帶在一年內還隨季節作周期性移動，其根本原因是太陽直射點的回歸運動。所以，一般模式圖或示意圖展示的是全球氣壓帶和風帶分布的平均狀況，以此為參照，氣壓帶和風帶大致是夏季北移、冬季南移。以氣壓帶、風帶的分布及其移動為基礎，疊加海陸位置和下墊面等因素，形成了世界上復雜多樣的氣候。這些是學生需要形成的基本認識。具體說明氣壓帶、風帶的分布、移動規律對氣候的影響，可以通過舉例，而不要求系統講述氣候類型的成因。氣壓帶、風帶的分布對氣候的影響，可舉例熱帶雨林氣候(全年受赤道低壓帶控制)、溫帶海洋性氣候(全年受西風帶控制)；移動規律對氣候的影響，可舉例熱帶草原氣候(信風帶和赤道低壓帶的變替控制)、地中海氣候(副熱帶高壓帶和西風帶的交替控制)以及西南季風(東南信風夏季北移跨過赤道受地轉偏向力影響偏轉而成)等。根據本條“標準”的要求，學生應能熟練閱讀并繪制全球氣壓帶、風帶的分布及其季節移動示意圖。

★運用簡易天氣圖，簡要分析鋒面、低壓、高壓等天氣系統的特點

天氣圖是學生以及將來作為一名公民在現代社會中要經常接觸到的。本條“標準”旨在使學生能閱讀和簡單分析天氣圖，并解釋天氣變化現象。人們經常接觸到的多是電視節目中播放的簡易天氣圖，本條“標準”所指的就是這類簡易天氣圖，所要求的天氣系統主要是常見的鋒面(包括冷鋒和暖鋒)、低壓(包括低壓槽)、高壓(包括高壓脊)，而且只關注海平面的天氣圖。高空天氣圖在此不作要求。學習天氣系統尤其是鋒面，需要引入氣團的概念，但對其它概念(如氣旋、反氣旋)，“標準”未作要求，目的是簡化知識頭緒。把握本條“標準”還應注意以下問題：第一，應從人們的日常生活需要出發，切忌增加知識難度；第二，應對影響我國的主要天氣系統予以重視，并能聯系相關的天氣實例作適當拓展分析，如鋒面等；第三，不同地區應重視對影響本地區的重要天氣系統的了解，如云貴高原地區的昆明準靜止鋒。

★運用示意圖，說出水循環的過程和主要環節，說明水循環的地理意義

本條和下一條“標準”關注自然環境的組成要素之一——水。本條“標準”旨在認識自然界中水的循環運動及其對自然環境和人類活動的影響。一般將水循環按其發生的空間范圍分為海陸間循環(又稱大循環)、陸上內循環和海上內循環三種。“標準”并不要求對水循環作這樣的劃分或出現三種循環的概念，而是要求以海陸間循環為主。將三種循環的過程和環節綜合在一幅示意圖中，使學生綜合把握水循環。根據“標準”的要求，學生應能以示意圖的形式，通過主要環節的相互聯系，說出水在自然界的循環過程。水循環的地理意義是本條“標準”要求的重點，而且“標準”對它的要求是“說明”，從程度上區別于對過程和環節的一般要求。水循環的地理意義首先是維持地球上各水體之間的動態平衡，使淡水資源不斷更新。其次，水循環促進了自然界的物質運動和能量交換，由此對生態、氣候、地貌等都產生了深刻影響。從本條和下一條“標準”綜合來看，本條“標準”雖然將視野擴大到水圈，但落腳點放在陸地上。因此，對于陸地各水體之間的關系(水循環各環節的聯系)、水資源及其更新、水循環對氣候、生態、地貌的影響等，應給予適當關注。

★運用地圖，歸納世界洋流分布規律，說明洋流對地理環境的影響

本條“標準”關注水圈中的海洋水。海洋水是地球上最主要的水體，也是大氣最重要的水汽來源和熱量來源。關于海洋水，傳統高中地理課程要求的內容較多，如海水的溫度、鹽度以及各種形式的運動等。課程標準從對自然環境和人類活動的意義來考慮，舍棄了關于海洋水自身性質的內容(如溫度和鹽度)，只關注環境意義最為重大的海洋水的運動形式之一——洋流。本條“標準”將洋流的學習歸結到“世界洋流分布規律”和“洋流對地理環境的影響”兩個方面，從而對傳統高中地理中有關的洋流知識作了大量簡化。從知識的內在聯系看，“洋流對地理環境的影響”是學習目的，而“世界洋流分布規律”是知識基礎。仔細分析本條“標準”，可以得出以下結論：一是學習應落實在地圖上，其中最主要的是“世界洋流分布圖”，此外還有“世界漁場分布圖”、“世界氣候分布圖”等。二是通過閱讀“世界洋流分布圖”，歸納世界洋流分布的一般規律，即分別以副熱帶為中心和副極地為中心的大洋環流。其中。南半球高緯度地區沒有形成大洋環流，而是形成連續的西風漂流和南極繞極流。三是通過閱讀“世界洋流分布圖”及有關地圖，分析洋流對全球熱量的輸送、沿岸氣候、漁場、海洋污染及交通的影響。

2 三維教學目標

知識與技能：了解內力作用和外力作用的關系、表現形式及對地表形態的影響；理解三大類巖石的相互轉化和地殼物質循環的過程。了解大氣的受熱過程，理解大氣對太陽輻射的削弱作用和大氣對地面的保溫作用的原理；理解大氣熱力環流原理，并會解釋三圈環流過程；能夠說明全球氣壓帶和風帶的分布、移動規律及海陸分布、地形等因素對氣壓帶和風帶的影響，簡要說出大氣環流對氣候的影響；了解主要的天氣系統，能夠利用簡易的天氣圖，分析鋒面、高、低氣壓帶來的天氣特點。掌握水循環的過程及意義；理解洋流的成因、分布規律及對地理環境的影響。

過程與方法：學會通過網絡查詢、閱讀課外材料等手段收集有關地質作用、大氣環流、天氣和氣候、水循環和洋流等的最新或重大地理信息，培養整理、分析信息的能力。通過繪制全球大氣環流分布圖和全球大洋環流模式圖，培養動手能力。利用大氣變化素材，分析天氣、氣候變化特點，培養地理空間想象能力和地理思維能力。

情感態度與價值觀：通過學習自然地理環境中的物質運動和能量交換，激發學生探究地理問題的興趣，養成求真、求實的科學態度。通過學習大氣對地面的保溫作用，理解全球變暖是目前人類迫切解決的問題，增強對環境的保護意識和社會責任感。

3 活動建議

(1)根據本地條件，進行地質、地貌、水文等野外觀察。

(2)利用身邊可以找到的材料(如透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等)和溫度計，做一次模擬大氣溫室效應的小實驗。

(3)用計算機設計氣壓帶、風帶的移動；用計算機設計水循環或洋流運動的動畫。

二、四版本教材內容異同點比較(表1)

三、教學重難點剖析及教學建議

1 教學重難點剖析

★地殼內部的物質循環過程

地殼由巖石構成，地殼內部物質可理解為巖石。要說明地殼內部物質的循環過程，首先需了解地殼內部物質——巖石的分類，即巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。其次要了解每一類巖石是怎樣形成的，這需涉及各種地質作用，但一般不必深入講述三大類巖石的成因。然后理解三大類巖石——巖漿巖、沉積巖、變質巖之間，及其與巖漿間的相互轉化(即教學重點)。最后要強調從“過程”的角度，把握轉化的起點、終點以及先后順序，并由此過程形成“循環”的認識。

★內外力作用對地表形態的影響

地表形態的變化，可從三個層面加以說明。第一是全球大地構造，以解釋全球海陸、高大山系、大裂谷等的分布和變化，一般通過板塊構造學說等全球構造理論加以說明；第二是區域大地構造，側重于內力作用形成的地質構造與地表形態，以解釋地表高低不平的原因，一般通過褶皺、斷層及其與地表形態的關系加以說明；第三是在大地構造基礎上進一步形成的地表形態(即傳統意義上的地貌)，以說明地表形態的再變化，一般主要通過流水、風、冰川、波浪等外力作用及其形成的地表形態加以說明。

★大氣溫室效應、熱力環流、大氣環流對氣候的影響

大氣的受熱過程是大氣運動的基本原理，也是學習大氣環流、天氣系統以及全球氣候變化的理論基礎。大氣受熱過程，實際上是太陽輻射、地面輻射和大氣輻射之間相互轉化的過程。其中，大氣溫室效應及其作用是重點的基本原理。

大氣熱力環流是大氣不均勻受熱的結果，大氣不均勻受熱主要是由太陽輻射的緯度差異和下墊面熱性質差異引起的。大氣熱力環流是理解許多大氣運動類型的理論基礎，小到城市熱島環流，大到全球性大氣環流，都可以用大氣熱力環流的原理來解釋。

理解三圈環流有兩個基礎，一是大氣熱力環流，一是風的形成及風向的轉變。形成風的直接原因是水平氣壓梯度力，近地面的風向是氣壓梯度力、摩擦力和地轉偏向力共同作用的結果。以氣壓帶、風帶的分布及其移動為基礎，疊加海陸位置和下墊面等因素，形成了世界上復雜多樣的氣候。具體說明氣壓帶、風帶的分布、移動規律對氣候的影響，可以通過舉例，而不要求系統講述氣候類型的成因。氣壓帶、風帶的分布對氣候的影響，可舉例熱帶雨林氣候(全年受赤道低壓帶控制)、溫帶海洋性氣候(全年受西風帶控制)；移動規律對氣候的影響，可舉例熱帶草原氣候(信風帶和赤道低壓帶的交替控制)、地中海氣候(副熱帶高壓帶和西風帶的交替控制)，以及西南季風(東南信風夏季北移跨過赤道受地轉偏向力影響偏轉而成)等。

★影響我國的主要天氣系統

各種天氣系統的特點，可利用簡易天氣圖，從氣溫、氣壓、濕度(包括降水)、風幾方面分析，從而綜合出各天氣系統控制下的天氣狀況。進一步應明確天氣系統移動前后的天氣變化，這是運用天氣圖分析天氣狀況并作天氣預報的關鍵所在。還應注意以下問題：一是應從人們的日常生活需要出發，沒有必要增加知識難度；二是應對影響我國的主要天氣系統予以重視，并能聯系相關的天氣實例作適當拓展分析，如鋒面等；三是不同地區應重視對影響本地區的重要天氣系統的了解，如云貴高原地區的昆明準靜止鋒等。

★水循環的地理意義

水循環的過程指水在陸地、海洋、大氣之間的轉變；環節指實現水的循環運動的途徑，主要包括降水、蒸發(蒸騰)、徑流、水汽輸送等。水循環的地理意義首先是維持著地球上各水體之間的動態平衡，使淡水資源不斷更新。其次，水循環促進了自然界的物質運動和能量交換，由此對生態、氣候、地貌等都產生了深刻的影響。對水循環地理意義的學習應注意形成一些基本認識，如水循環將水圈、巖石圈、大氣圈和水圈聯系起來；水是自然界最富動力作用的因子之一；水資源處在不斷更新之中，但并不是取之不盡、用之不竭的等。

★洋流對地理環境的影響

洋流一直是高中地理的重要內容之一。在學習了世界洋流的分布規律之后，通過閱讀“世界洋流分布圖”及有關地圖，學會分析洋流對全球熱量的輸送、沿岸氣候、漁場、海洋污染及交通的影響。對各洋流的名稱和成因不要求記住，但是為了分析洋流對地理環境影響的需要，應了解不同緯度大陸兩岸洋流的性質(暖流或寒流)。對氣候暖流增溫增濕，舉例說明——非洲馬達加斯加島東岸熱帶雨林氣候的形成、歐洲西部溫帶海洋性氣候的分布等；寒流的減溫減濕作用，舉例說明——副熱帶大陸的西岸，熱帶沙漠氣候直逼海岸等。應明確漁場的形成與寒暖流交匯或上升補償流有關；結合時事地理分析洋流對海上泄漏的石油造成的影響等；可以結合實例分析自古以來海上航行對洋流的依賴。

2 教學建議

在本單元教學活動中，可以采用的方式方法很多，其中，實驗法是讓學生掌握重點、剖析難點的一種重要方式。教師可通過演示實驗創設問題情景，調動學生情緒，突破重點、化解難點，形成良好的課堂氛圍。

實驗1：熱力環流

實驗工具：蠟燭、松香、三面環繞的黑色紙皮(減少風的干擾、便于觀察煙的運動)

實驗步驟：在黑色紙皮內將一支未點著的蠟燭立于兩支點著的松香之間，觀察松香煙飄動的方向；將蠟燭點燃，再次觀察松香煙的飄動方向。(思考：松香兩側條件有何不同)

實驗結果：松香煙向蠟燭方向飄動；松香兩側條件不同：一側有蠟燭，受熱較多溫度高；一側沒有蠟燭，受熱少溫度低。松香煙飄動原因：松香兩側冷熱不均。

教師要為學生提供不少于3分鐘的時間，讓學生思考并提出問題：大氣運動的根本原因是什么?為什么同一水平面上存在氣壓差異?風的原動力是什么?如何理解高低壓?等壓面的凸向與氣壓高低有怎樣的關系?什么是熱力環流?其原理是什么?如何利用熱力環流原理解釋山谷風、海陸風、城市熱島效應等。

最后小組合作，討論探究，得出結論。

實驗2：利用模型探究“氣壓帶、風帶形成”(以北半球為例)

準備工具：圖釘、白色薄紙殼、剪刀、彩筆等

制作過程：假設地表均一、地球不動，結合上節課的熱力環流原理，讓學生思考并完成標有赤道和南北極的底板上的三維立體單圈環流模型；假設地表均一、考慮地球自轉，結合高低空風的形成原理，讓學生討論會發生怎樣的變化，并完成三圈環流的三維立體環流模型；考慮海陸分布、地球公轉，結合海陸熱力差異和直射點移動原理，恢復地球上氣壓帶和風帶的本來面貌，自己制作氣壓帶和風帶的分布、南北移動多媒體課件，演示后讓學生總結出分布規律和移動規律，再結合世界氣候類型圖，解釋熱帶雨林氣候、熱帶沙漠氣候、地中海氣候、溫帶海洋性氣候等的成因。

實驗3：驗證海陸熱力性質差異，學習季風環流

準備一個鐵架臺，上面安裝一個橫桿，取兩只氣球，一只里面裝入5克水，另一只裝人5克細沙，充滿空氣后扎緊，分別懸掛于橫桿兩側，然后用同樣火焰的蠟燭在遠離氣球底部的地方烘烤，讓學生觀察哪個氣球會先爆炸。結果是裝入細沙的氣球先爆炸。

教師引導學生探究原因，結論是：水的比熱比沙子大，吸收相同的熱量升溫慢，所以裝入水的氣球爆炸的時間遲于裝入沙子的氣球，由此推斷，海洋與陸地正是由于這種熱力性質的差異，才使其冬夏季表面產生了不同的氣壓場，導致了季風環流的形成。