基于大氣的垂直分層和大氣的受熱過程的問題式教學設計

劉妍　歐陽江城

摘 要：問題式教學是用“問題”來整合相關學習內容，教師通過構建問題情境來激發學生的學習興趣，讓學生有意識地調動所學知識去分析問題、解決問題的教學方式。本文針對高中地理“大氣的垂直分層”和“大氣的受熱過程”進行問題式教學設計并進行了教學實踐展示，為相關教學提供參考。

關鍵詞：問題式教學;大氣的垂直分層;大氣的受熱過程

中圖分類號：G423? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2022）04-0008-03

1 引言

《普通高中地理課程標準（2017年版）》在教學建議中明確指出要重視問題式教學，問題式教學是用“問題”整合相關學習內容的教學方式，以“問題發現”和“問題解決”為要旨[1]。為了響應新課標號召，進一步增強問題式教學理念，筆者針對知識點做出問題式教學設計，并進行教學實踐展示。教學過程按照課堂導入問題、課堂教學問題、課堂應用問題三個環節展開，問題層層遞進、步步設疑，一步步引領學生的思維，提升學生的地理核心素養。

2 基點分析

2.1 課標分析

大氣的垂直分層課標要求為“運用圖表等資料，說明大氣垂直分層及其與生產和生活的聯系”，要求學生掌握大氣垂直分層的特征，并說出其對人類活動的影響。大氣的受熱過程課標要求為“運用示意圖等，說明大氣受熱過程原理，并解釋相關現象”[2]，要求學生掌握原理，并用原理解釋簡單現象。

2.2 教材分析

人教版高中地理舊教材沒有編寫大氣的垂直分層內容，而該內容是學生學習大氣的受熱過程的知識基礎。筆者所在地區內蒙古仍在使用舊教材，因此對該知識點做出問題式教學設計具有一定的意義。大氣的受熱過程既是太陽輻射對地球的影響等知識的延伸，又是后面學習熱力環流等內容的知識基礎，因此該內容在教材中起到承上啟下的作用。

2.3 學情分析

大氣的垂直分層這部分知識比較抽象，大部分內容學生很難通過直接經驗獲得，但該知識點淺顯易懂，學習難度不大。學生已經有了關于太陽輻射的知識儲備，這是學習大氣的受熱過程的知識基礎。但該內容涉及的專業名詞比較多，學生理解難度大。

2.4 教學目標與教學重點難點（見表1）

3 教學過程

3.1 大氣的垂直分層的教學過程

3.1.1 課堂導入問題

初中學過氣溫隨海拔高度的升高而降低，海拔每升高100m，氣溫下降0.6℃。大氣圈有1000km以上的厚度，在整個大氣圈中氣溫都是隨海拔高度的升高而降低嗎？

教學價值：初高中知識的銜接不僅起到導課功能，還可將學生從舊知引入新知，構建起清晰完整的知識體系。

3.1.2 課堂教學問題

承接：人類為了方便研究大氣圈，將大氣圈自下而上劃分為對流層、平流層和高層大氣。

教師繪制大氣垂直分層板圖，提示橫坐標表示氣溫，縱坐標表示高度，此處只繪制對流層氣溫垂直變化圖，請學生讀圖并思考問題。

問題1：對流層中的氣溫與高度的關系是什么？

問題2：太陽輻射是大氣的根本熱源，按理說大氣的海拔高度越高，越容易被太陽曬熱，大氣的溫度應該是越高的，但為何對流層大氣的氣溫卻是隨海拔高度的升高而遞減呢？可見該層大氣的溫度不是被太陽曬熱的，那么是怎樣加熱的？

設置實驗探究：夏季晴天正午12時，將三支溫度計分別放在距離地面15cm、50cm、100cm高度處，觀測并記錄此時的溫度，半個小時后，再觀測記錄溫度，實驗前后的溫度數值統計如表2所示。

思考：隨著海拔高度的上升，氣溫有何變化？根據氣溫的變化，推測是怎樣把近地面大氣烤熱的？近地面大氣的直接熱源是什么？

問題3：對流層中的主要成分是水汽和雜質，結合對流層氣溫變化特點，推測該層會發生什么現象？

教學價值：問題2使學生形成認知沖突，再通過實驗引導學生探究地面是對流層大氣主要的直接熱源，為后面學生進一步學習大氣的受熱過程作鋪墊。實驗的設置激發學生的探究興趣，從實驗現象獲得的原理更容易被理解和接受。問題3鍛煉學生的推理能力，引導學生分析對流層會發生復雜多變的云、雨、霧等天氣現象。

教師繪制平流層氣溫垂直變化圖，學生讀圖并思考：平流層氣溫與高度的關系是什么？該關系存在的原因是什么？平流層中水汽、雜質比較少，結合平流層氣溫變化情況，分析飛機為什么適合在該層飛行。

教師繪制高層大氣氣溫垂直變化圖，學生讀圖并思考：高層大氣中的氣溫與高度的關系是什么？為什么會有這樣的變化規律？如何利用高層大氣中的若干電離層？

教學價值：教師針對各層大氣分別設置讀圖思考類問題、拓展延伸類問題，設計分步搭梯、由淺入深的問題鏈鍛煉學生的推理能力和綜合分析能力。

3.1.3 課堂應用問題

播放鮑姆加特納跳傘視頻，跳傘員降落過程中氣溫的變化趨勢是怎樣的[3]？為什么？此問題的設置可幫助學生知識遷移，學以致用，與課堂導入問題形成呼應。

3.2 大氣的受熱過程的教學過程

3.2.1 課堂導入問題

大氣的受熱過程是指近地面大氣（對流層）的受熱過程，地面是近地面大氣的主要直接熱源，該原理能否用科學的理論來證明？近地面大氣是怎么變熱的？

教學價值：利用新舊知識的銜接使學生形成一個簡單的地理知識脈絡，使相關的地理知識系統化。

3.2.2 課堂教學問題

學生自學解答什么是輻射？太陽輻射、地面輻射和大氣輻射的含義是什么？三大輻射的波長長短有何不同[4]？為什么？有利于引導學生了解輻射的概念，三大輻射的定義，波長差別及原因，培養學生自主學習的能力。

利用言情小說故事探究近地面大氣是如何變熱的。教師在黑板上繪制出太陽、大氣、地面三者的空間位置關系圖，利用聯想法確定小說主角太陽——太陽公公——男1號，大氣——男生大氣——男2號，地面——大地母親——女1號，提問太陽、大氣、地面三者是何關系？太陽和近地面大氣都喜歡地面，那太陽和大氣是如何表達對地面的喜愛的？地面又是如何回饋的？利用小說中的三大人物幫助學生厘清三大輻射之間的關系，故事情節將復雜的大氣受熱過程具體化、形象化、生動化。

巧設問題引出三大輻射、兩大作用。地面上的光和熱都是誰給的？太陽通過什么方式來喜歡地面？從而引出太陽輻射，并要求學生上黑板繪制該過程。太陽輻射在到達地面時經過了誰？大氣與太陽是何關系？大氣是否愿意看到太陽向地面傳輸太陽輻射？于是大氣就通過各種破壞方式來削弱即將到達地面的太陽輻射，大氣的這種行為叫作大氣的削弱作用。追問大氣通過哪些方式來削弱太陽輻射？并舉例說明。教師出示圖1并說明太陽釋放的電磁波分為紫外線區、可見光區、紅外線區，圖中三種顏色箭頭的粗細表示所占太陽輻射能比例的多少。

提問：大氣中的哪些成分吸收太陽輻射？大氣對可見光吸收的多嗎？教師舉例并引導學生解釋說明為何夏季多云的白天比晴朗的白天氣溫低且天色暗沉？晴朗的天空為何呈現蔚藍色？追問大量的太陽輻射到達了地面，地面吸收后會怎樣？升溫后又會如何？引出地面輻射，并要求學生在黑板上用箭頭表示出地面向外散發輻射形成的地面輻射。承接大氣對地面的喜歡具有功利性，何出此言？對流層中的水汽和二氧化碳喜好紅外線，而地面長波輻射屬于紅外線區，故大氣非常喜歡地面。提問：大氣中的哪些成分可以吸收地面輻射？大氣吸收了地面輻射后會怎樣？升溫后又會如何？從而引出大氣輻射，并要求學生在黑板上用箭頭表示大氣向外散發輻射形成的大氣輻射。追問大氣輻射的大部分熱量去哪了？大氣逆輻射對地面有什么意義？此處設問利于引導學生理解大氣對地面長波輻射有較強的吸收作用，同時又會將吸收的熱量歸還給地面，理解大氣對地面有保溫作用。

學生用自己的話填空概述故事情節。太陽一廂情愿喜歡地面，給了地面大量的? ? ，地面吸收并升溫，形成? ? ，地面接受了太陽的主動示好卻并未回饋太陽。地面與大氣兩情相悅，地面將大量的? ? 給了大氣，大氣吸收并返回給地面大量的? ? 。該環節利于幫助學生理解大氣受熱過程，鍛煉描述復雜地理過程的能力。

3.2.3 課堂應用問題

人類活動能否影響大氣的受熱過程？是如何影響的？

教師舉例并引導學生解釋：破壞臭氧——臭氧對紫外線的吸收下降——人類健康受到威脅;排放大量的溫室氣體——大氣對地面的保溫作用增強——全球氣候變暖;嚴重的大氣污染——大氣散射作用增強——藍天消失。

人類如何利用大氣的受熱過程提高生產生活活動？

教師播放《闖關東》中朱開山在田間燃燒秸稈的視頻，要求學生結合大氣受熱過程圖，解釋其燃燒秸稈蘊含的地理原理是什么？燃燒秸稈有何弊端？人類可以通過哪些環保的方式減少農作物凍害？

教學價值：設計結合社會生活的問題，幫助學生學習生活中的地理，激發學生尊重自然規律，保護環境的情感，培養學生形成正確的人地協調觀。

4 板書設計

4.1 大氣的垂直分層（見圖2）

4.2 大氣的受熱過程

學生完成版圖如圖3所示，教師完成板書如圖4所示。

5 教學反思

大氣的垂直分層課堂教學問題的設計主要圍繞各層大氣的氣溫垂直變化情況、呈現該變化規律的原因、各層大氣運動特點與人類生產生活的關系三方面展開。大氣的受熱過程課堂教學問題的設計主要圍繞太陽暖大地，地面暖大氣，大氣還大地這三個環節展開。通過教學實踐展示，首先學生在本節內容的學習中缺乏一定的理化知識，難以抓住不同輻射種類的本質區別。其次，教師設計的某些問題過于抽象，學生聽完問題后不知從何作答，教師需要設置具體的問題。最后，整節課沒有學生分組討論的環節，未來教師需要采用多樣的教學方法。

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參考文獻：

〔1〕中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.10.

〔2〕普通高中課程標準實驗教科書地理必修一.人民教育出版社，2014.

〔3〕李欣蘭.“大氣的組成和垂直分層”教學設計[J].科學咨詢/教育科研，2020，21（33）：230-231.

〔4〕胡金玲.基于問題式教學的地理核心素養培養實踐——以“大氣的受熱過程”為例[J].地理教學，2018，60（13）：24-27.

收稿日期：2022-01-09

通訊作者：歐陽江城，副教授，碩士生導師，研究方向：地理教學、區域地理。