大气的组成和垂直分层 教学设计 2025-2026学年高一上学期 地理 人教版 必修一

《大气的组成和垂直分层》高中地理教学设计，聚焦大气组成（干洁空气成分及功能）与垂直分层（对流层、平流层、高层大气特征及人类活动关系）。以鲍姆加特纳39千米高空跳伞案例导入，通过“为何需特制宇航服”问题驱动，构建“情境-探究-应用”学习支架，衔接前后知识。 该资料以真实情境贯穿教学，用议题式教学整合图表分析（干洁空气饼图、温度垂直变化曲线）与合作探究（高原训练基地数据分析），落实综合思维与区域认知。结合臭氧保护案例和空气质量调查作业，强化人地协调观，提升学生地理实践力，助力教师高效达成核心素养目标。

《第一节 大气的组成和垂直分层》教学设计 基本信息 课题 大气的组成和垂直分层 学科 高中地理 年级 高一（必修一） 教材与教学内容 版本：人教版普通高中教科书·地理必修第一册 页码：第28–33页 【课时教材分析】 本节课是“地球上的大气”这一章的开篇内容，主要介绍大气的组成成分及其垂直结构。教材以鲍姆加特纳高空跳伞的真实案例导入，引发学生对高空大气环境的关注，进而系统讲解干洁空气的主要成分及其生态作用，如氧气维持生命、二氧化碳参与光合作用和温室效应、臭氧吸收紫外线等。随后通过温度、运动状态和密度的变化特征，将大气划分为对流层、平流层和高层大气三个层次，并结合图示说明各层的气温变化规律、物理现象及人类活动影响。教材注重科学性与生活性的结合，强调人类活动对大气成分的影响，如化石燃料燃烧导致二氧化碳增加、氟氯碳化物破坏臭氧层等，体现可持续发展理念。内容逻辑清晰，图文并茂，为后续学习大气受热过程、天气系统等打下坚实基础。 【课时学情分析】 高一学生已具备一定的自然常识和初中地理知识基础，知道空气由多种气体组成，了解天气现象多发生在近地面，也知道飞机飞行在高空、卫星运行于外层空间等基本事实。但对大气成分的具体比例、各气体的功能、大气分层的依据及各层特性仍缺乏系统认知。学生的抽象思维能力正在发展，对于“温度随高度变化曲线”“电离层反射无线电波”等概念理解存在困难。此外，学生对真实情境中的地理问题兴趣浓厚，如宇航员为何穿宇航服、高原训练为何能提升运动员表现等，这些生活化问题可作为教学切入点。通过案例引导、图表分析和小组探究，有助于激发学习动机，促进知识建构。同时，部分学生可能误认为“大气越往上越热是因为离太阳更近”，需在教学中及时纠正此类前概念偏差。 【课时设计思想】 本课以“鲍姆加特纳高空跳伞”为主线情境贯穿始终，构建“问题驱动—情境探究—合作建构—迁移应用”的教学模式。采用议题式教学法提出核心问题：“39千米高空的大气与地面有何不同？为何需要特制宇航服？”以此激发学生好奇心。通过情境探究法引导学生观察图片、分析图表、解读数据，自主归纳大气组成与垂直分层的特点；运用合作探究法组织小组讨论高原训练基地选址的合理性、臭氧空洞成因与对策等问题，提升综合思维与社会责任意识。教学过程中注重学科核心素养的落实，强化人地协调观、综合思维与地理实践力的培养。板书设计采用思维导图形式，帮助学生建立结构化知识体系。评价方式多元化，结合课堂问答、小组展示与作业反馈进行持续性评价，确保教学目标有效达成。 【教学目标】 人地协调观： 1. 能够认识到大气成分变化与人类活动之间的密切关系，理解过度排放污染物对生态系统和人类健康的危害。 2. 树立保护大气环境的责任意识，认同全球合作治理臭氧层破坏的成功经验，增强生态文明理念。 综合思维： 1. 能够从要素关联的角度分析大气各成分的功能及其相互作用，如二氧化碳既参与光合作用又导致温室效应。 2. 运用空间尺度思维比较不同海拔高度下大气性质的差异，解释高原训练与含氧量的关系。 区域认知： 1. 能够根据经纬度定位我国高原训练基地的空间分布，识别其共处于中低纬度高海拔地区的地理特征。 2. 结合非洲埃塞俄比亚、肯尼亚等地形特点，分析地形因素对中长跑运动员竞技水平的影响。 地理实践力： 1. 能够读取并分析“干洁空气成分饼状图”“大气温度垂直变化曲线图”“含氧量比表格”等地理图表，提取关键信息。 2. 通过模拟实验或角色扮演等方式，解释平流层适合航空飞行的原因及电离层对无线电通信的作用机制。 【教学重难点】 【教学重点】 1. 掌握大气干洁空气的主要成分及其生态功能，特别是氧气、二氧化碳、臭氧的作用。 2. 理解大气垂直分层的划分依据（温度、运动状况、密度），掌握对流层、平流层、高层大气的基本特征及与人类活动的关系。 【教学难点】 1. 理解平流层气温随高度升高而升高的原因（臭氧吸收紫外线增温），并与对流层形成对比。 2. 解释高层大气中温度高达上千摄氏度却不会灼伤人体的原因（空气稀薄，热量传递弱）。 【教学课时】 1课时（45分钟） 【教学策略】 采用议题式教学法设定核心问题，驱动整节课的学习进程；运用情境探究法依托真实案例（鲍姆加特纳跳伞、高原训练、臭氧空洞）创设学习情境；实施合作探究法组织学生分组讨论，促进深度学习；辅以讲授法精讲关键概念，确保知识准确性。学法上倡导自主学习、合作学习与探究学习相结合，鼓励学生通过读图、析表、质疑、表达等方式主动建构知识体系。 【教学准备】 教师准备：多媒体课件（含鲍姆加特纳跳伞视频片段、大气分层示意图、干洁空气成分饼图、含氧量对比表）、自制简易大气分层模型、相关拓展资料。学生准备：预习教材第28–33页内容，查阅有关臭氧层、高原训练的相关背景知识，准备好笔记本和绘图工具。 【教学过程】 教学环节 教学活动 设计意图 教师活动 学生活动 导入新课 （5分钟） 一、情景导入：高空跳伞之谜 （1）、展示图片，引发思考 教师投影展示教材图2.1——奥地利“坠落人”鲍姆加特纳从39千米高空自由落体的照片。 画面中他身穿特制宇航服，身体呈俯冲姿态，背景是深邃的夜空与微弱的云层光影。教师提问：“同学们，这位勇敢的跳伞者是谁？他在做什么？他的服装为什么如此特殊？”引导学生观察宇航服的密封性、头盔供氧系统等细节。 （2）、设疑激趣，引出课题 教师继续追问：“他上升到了39千米的高空，这个高度属于大气的哪一层？那里的大气与我们呼吸的地面空气有什么不同？为什么必须穿宇航服才能生存？”让学生初步感知高空环境的极端性。接着明确指出：“今天我们就来揭开大气的秘密，学习《大气的组成和垂直分层》，一起探索地球生命的‘保护罩’是如何构成的。” （3）、板书课题，明确目标 教师在黑板中央工整书写课题《第一节 大气的组成和垂直分层》，并在下方列出本节课的核心问题：“39千米高空的大气与地面有何不同？鲍姆加特纳为何需要特制宇航服？”以此贯穿全课，形成问题导向。 1. 观察图片，描述鲍姆加特纳的姿态与着装特点。 2. 思考并回答教师提出的三个问题，猜测高空环境的特殊性。 3. 明确本节课的学习主题与核心任务，做好听课准备。 利用震撼视觉的真实案例激发兴趣，创设探究情境，激活已有经验，自然引出课题，建立问题驱动的学习起点。 新知讲授 （20分钟） 一、探秘大气组成：看不见的生命支持系统 （1）、讲解干洁空气成分 教师出示教材图2.2“干洁空气成分的体积分数（25千米以下）”饼状图， 引导学生读图：“请大家看这张饼图，谁能说出氮气和氧气所占的比例？”待学生回答后总结：“没错，氮气占78%，氧气占21%，两者合计达99%。剩下的1%包括氩气0.93%、二氧化碳0.03%及其他微量气体。”强调“干洁空气”是指除去水汽和杂质后的混合气体。 （2）、解析关键气体功能 教师逐一讲解： 氧气是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质，每分钟我们都离不开它； 氮气虽然不能直接被多数生物利用，但它是蛋白质的基本元素，植物通过根瘤菌将其转化为养分； 二氧化碳虽仅占0.03%，却是绿色植物进行光合作用的基本原料，同时也是重要的温室气体，能吸收地面辐射使气温升高； 臭氧集中在平流层，能强烈吸收太阳紫外线，减少到达地面的有害辐射，被誉为“地球生命的保护伞”。 （3）、引入人类活动影响 教师展示教材图2.3“大气污染现象举例”，对比晴朗城市与雾霾天气下的景象，指出：“人类燃烧化石燃料、工业排放等行为正在改变大气成分，造成雾霾、酸雨等污染问题，威胁健康。”顺势引出“案例：大气中二氧化碳含量的变化与人类活动”，展示图2.4折线图，说明自1740年以来CO₂浓度持续上升的趋势，并归因于化石燃料燃烧和毁林。 二、剖析大气分层：从地表到太空的温度密码 （1）、介绍分层依据 教师过渡：“大气不仅成分复杂，结构也分层明显。科学家根据温度、运动状况和密度将大气自下而上划分为三层。”投影教材图2.5“大气垂直分层示意图”，指出纵轴为高度（0–50km），横轴为温度（-100℃至60℃），曲线表示温度随高度的变化趋势。 （2）、详解对流层特征 教师聚焦对流层（0–12km）：“这是最靠近地面的一层，集中了大气质量的3/4和几乎全部水汽、杂质。气温随高度升高而递减，平均每上升100米降温0.6℃。由于下热上冷，空气易发生对流运动，云、雨、雾、雪等天气现象均发生在此层。人类就生活在这层底部。”补充说明其厚度因纬度而异，低纬可达17–18km，高纬仅8–9km。 （3）、解析平流层奥秘 教师指向平流层（12–50km）：“这里气温随高度升高而升高，尤其在30km以上升温显著。原因何在？正是因为臭氧吸收大量紫外线而增温。因此，平流层上热下冷，气流平稳，以水平运动为主，水汽极少，能见度高，非常适合飞机飞行。鲍姆加特纳正是从这一层跳下。” （4）、揭示高层大气真相 教师讲解高层大气（50km以上）：“此层空气极其稀薄，温度先降后升，在300km高空可达1000℃以上。但这并不意味着炽热难耐，因为分子间距极大，无法有效传递热量。流星在此燃烧形成流星现象，80–500km存在电离层，可反射无线电波，保障远距离通信。” 1. 观察饼图，说出主要气体占比。 2. 听讲并记录氧气、二氧化碳、臭氧的功能。 3. 对比两张城市图片，感受大气污染的危害。 4. 阅读图2.4，理解CO₂增长趋势及其人为成因。 5. 读取图2.5，识别三大分层界限。 6. 理解对流层天气现象成因。 7. 分析平流层适航原因。 8. 探讨高温不烫人的矛盾现象。 通过图表分析与精讲结合，系统传授基础知识，突出重点，突破难点，培养学生读图能力和科学思维。 合作探究 （12分钟） 一、探究任务一：高原训练的地理密码 （1）、布置任务，提供材料 教师发放打印好的教材表2.1“我国部分高原训练基地的地理坐标”和表2.2“不同海拔与海平面的含氧量比”。 宣布任务：“请各小组结合两表数据，完成三项任务：①在地图上标出五个训练基地位置；②判断它们是否位于公认的最佳训练高度（1900–2400m）；③解释为何更高海拔反而不利。” （2）、巡视指导，启发思维 教师巡视各组，提示学生计算各地海拔是否在区间内，如榆中1996m符合，多巴2366m符合，而兴隆2118m也符合。引导学生查表2.2发现，海拔越高含氧量越低，超过2400m后缺氧严重，影响恢复与训练效果 二、探究任务二：守护地球的保护伞 （1）、提出议题，组织辩论 教师提出：“臭氧层被称为‘地球生命的保护伞’，但曾出现‘臭氧空洞’。请结合自学材料讨论：①什么是臭氧空洞？②它是如何形成的？③国际社会采取了哪些措施应对？”鼓励学生扮演科学家、政府官员、环保人士等角色展开交流。 （2）、提炼共识，升华价值 教师总结：“1987年《蒙特利尔议定书》限制氟氯碳化物使用，证明全球合作可以解决环境危机。这为我们应对气候变化提供了宝贵经验。” 1. 小组分工查阅地图，标注训练基地。 2. 对照表格判断海拔范围，得出结论。 3. 分析含氧量下降对人体影响。 4. 阅读“全球合作保护臭氧层”材料。 5. 小组讨论臭氧空洞成因与对策。 6. 代表发言，分享观点。 通过数据驱动的探究活动，提升区域认知与综合分析能力，强化人地协调观念，培养团队协作与表达能力。 总结拓展 （8分钟） 一、知识梳理：构建思维网络 （1）、回顾主线，回应初始问题 教师回到导入时的问题：“现在谁能回答，39千米高空属于哪一层？大气有何不同？”引导学生答出“属于平流层，氧气稀薄、气温极低、紫外线强”，因此必须穿宇航服供氧、保温、防辐射。 （2）、绘制板书，形成结构 教师边讲边在黑板绘制思维导图式板书，主干为“大气的组成和垂直分层”，分支包括“组成”（干洁空气、水汽、杂质）、“功能”（O₂生命、CO₂光合+温室、O₃防晒）、“分层”（对流层天气、平流层适航、高层大气电离层）。 二、情感升华：做大气的守护者 （1）、联系现实，倡导行动 教师强调：“我们每个人都是大气环境的受益者，也应成为保护者。少开私家车、节约用电、垃圾分类，都能减少碳排放。就像《蒙特利尔议定书》那样，集体行动才能改变世界。” 1. 回顾所学，回答导入问题。 2. 跟随教师思路整理笔记。 3. 反思个人生活方式对大气的影响。 4. 树立环保责任感。 呼应开头，闭环教学，强化记忆；借助板书可视化知识结构；渗透生态文明教育，实现价值引领。 【作业设计】 一、基础巩固题 1. 填空题： （1）干洁空气中，氮气约占______%，氧气约占______%。 （2）大气中能吸收紫外线的气体是______，它主要分布在______层。 （3）云、雨、雾、雪等天气现象主要发生在大气的______层。 （4）飞机通常在______层飞行，原因是________________________。 2. 判断题（正确打√，错误打×）： （1）海拔越高，空气越稠密。（ ） （2）二氧化碳是光合作用的原料之一。（ ） （3）臭氧层破坏会导致到达地面的紫外线增多。（ ） 二、能力提升题 读教材图2.5“大气垂直分层示意图”，完成下列任务： 1. 描述对流层和平流层气温随高度变化的趋势，并分别解释其成因。 2. 若某气象气球升至20千米高空，请说明其所处大气层名称及主要特征。 三、实践探究题 调查你所在城市的空气质量日报，记录连续三天的PM2.5指数、空气质量等级及首要污染物。结合本课所学，分析可能导致污染的原因，并提出两条改善建议。 【板书设计】 大气的组成和垂直分层 ├─ 组成 │ ├─ 干洁空气：N₂（78%）、O₂（21%）、CO₂（0.03%）、O₃（微量） │ ├─ 水汽：成云致雨，调节温度 │ └─ 杂质：凝结核，影响能见度 ├─ 功能 │ ├─ O₂：维持生命活动 │ ├─ CO₂：光合作用 + 温室效应 │ └─ O₃：吸收紫外线，保护生物 └─ 垂直分层 ├─ 对流层（0–12km） │ ├─ 特征：气温↓，对流强，天气现象多 │ └─ 人类生活于此 ├─ 平流层（12–50km） │ ├─ 特征：气温↑（臭氧吸紫外），平流为主，适航 │ └─ 鲍姆加特纳起跳点 └─ 高层大气（50km以上） ├─ 特征：空气稀薄，温度先降后升 ├─ 流星燃烧 └─ 电离层：反射无线电波 【教学反思】 本节课以“鲍姆加特纳高空跳伞”为核心情境，成功激发了学生的学习兴趣，实现了从生活现象到地理原理的有效过渡。教学中充分利用教材图文资源，引导学生读图析表，提升了获取和处理地理信息的能力。特别是在讲解平流层气温逆增现象时，通过强调“臭氧吸收紫外线”这一关键机制，帮助学生突破了“离太阳越近越热”的常见误区，深化了因果逻辑思维。合作探究环节设计贴近生活，高原训练与臭氧保护两个任务既锻炼了数据分析能力，又增强了环保责任意识。然而，部分学生在理解“高层大气温度高达1000℃却不烫人”时仍感困惑，反映出对“温度”与“热量”概念区分不清。今后可在教学中增加类比实验，如用红外测温仪测量稀疏火焰温度，说明粒子密度对热传导的影响。另外，小组讨论时间略显紧张，个别小组未能充分表达观点，下次应优化任务分配，预留更多展示交流时间。总体而言，本节课较好地落实了地理核心素养，达到了预期教学目标。 学科网（北京）股份有限公司 $