2.1 大气的组成和垂直分层（AI智学·情境教学设计）地理人教版必修一（江苏专用）

该高中地理教学设计聚焦“大气的组成与垂直分层”核心知识点，前承大气圈基础认知，后启大气受热过程等内容。以“东航江苏南京-广州航线运营”为主情境导入，结合江苏强对流天气、雷暴延误等本地案例搭建学习支架。 特色在于深度融合核心素养，人地协调观通过“蓝天保卫战”案例分析人类活动与大气环境关系，综合思维引导推导垂直分层气温、气流特征逻辑，地理实践力设计查询航班数据、绘制分层示意图等活动。真实情境串联知识，问题链驱动探究，助力学生构建系统认知，提升教师教学效率。

1. 教材分析 本课时对应人教版高中地理必修第一册第二章《地球上的大气》第一节，是整个大气单元的开篇奠基内容。前承第一章“地球的圈层结构”中大气圈的基础认知，后启大气受热过程、常见天气系统、气候类型等核心知识点，在高中自然地理知识体系中起到承上启下的作用，是学生理解大气运动规律、分析天气气候变化的基础前提。 2. 教学目标 人地协调观 结合江苏省“蓝天保卫战”大气污染防治行动、臭氧层保护等案例，理解人类活动与大气组成、大气环境的相互影响，树立合理利用大气资源、保护大气环境的可持续发展意识。 综合思维 能够从要素综合的角度分析大气各组成成分的功能关联，从过程综合的角度推导大气各垂直分层的气温、气流、天气特征的内在逻辑，能够解释大气特征对人类活动的影响机制。 区域认知 结合江苏地处中纬度的地理位置，掌握对流层厚度的纬度差异规律，理解不同区域对流层特征对当地天气、人类活动的影响，形成因地制宜分析大气问题的认知思路。 地理实践力 能够自主查询南京禄口机场进出港航班的巡航高度数据，独立绘制标注完整的大气垂直分层示意图，了解无锡国家高空气象探测站的工作原理，提升地理信息获取与动手实践能力。 3. 教学重难点 教学重点 1. 大气各组成成分的作用，人类活动对大气组成的影响 1. 大气垂直分层的划分依据，对流层、平流层的核心特征及与人类活动的关联 教学难点 1. 对流层、平流层气温垂直变化的成因 1. 大气各层特征与人类活动的逻辑关联，对流层厚度的区域差异 4. 学情分析 授课对象为高一学生，已在初中地理中掌握大气圈的基础概念，对航空出行、本地雷暴降雨等生活现象有直观体验，抽象思维逐步发展，具备初步的图表解读与逻辑推导能力。但学生对大气温度变化的能量来源、大气垂直运动的形成机制等抽象内容理解难度较大，易混淆各层大气的特征，需要通过生活化情境降低认知门槛。 5. 教学背景分析 情境选择意图: 本次选择“东航江苏公司南京禄口-广州白云航线运营”作为主情境，一是贴合江苏学生日常出行体验，素材100%真实可查，能够快速拉进学生与抽象地理知识的距离；二是该情境能够自然串联大气组成、垂直分层两大核心知识模块，可无缝对接江苏强对流天气、无锡探空气象站、紫金山天文台观测等本地拓展素材，完美契合四大核心素养的培养要求，实现“做中学、用中学”的情境式教学目标。 6. 情境主线与问题链 () 主情境: 以东航江苏公司日常执飞的南京禄口国际机场至广州白云机场航线为核心案例：该航线客机通常选择10-12千米高空巡航，该区域气流平稳、能见度高，飞行安全性与经济性最优；但起降阶段经过江苏上空对流层时，夏季常受强对流天气影响出现颠簸、延误。主问题：为什么该航线的巡航高度选择10-12千米？起降阶段的强对流天气和大气特征有什么关联？ 分情境一：大气的组成与江苏本地天气关联 环节一: 情境导入 () · 情境素材: 2024年夏季江苏省气象台发布的强对流天气蓝色预警截图、南京禄口机场雷暴天气延误公告、江苏省蓝天保卫战PM2.5监测数据 · 驱动问题: 江苏夏季的雷暴、短时强降水的形成需要哪些大气成分？人类活动会改变大气成分进而影响天气吗？ 环节二: 深度探究 () · 情境深化: 展示干洁空气成分占比图、江苏夏季对流层低层水汽/杂质监测数据、臭氧层空洞新闻截图 · 探究活动: 3. 学生分组领取大气成分资料卡，梳理干洁空气（氮、氧、二氧化碳、臭氧）、水汽、杂质的功能，填写功能梳理表格 3. 结合江苏PM2.5治理的政策，分组讨论：污染物排放会改变大气的哪些成分？会带来哪些不利影响？ · 关键问题: 3. 成云致雨的必要条件有哪些？水汽和杂质分别起到什么作用？ 3. 二氧化碳和臭氧含量极少，为什么对生命活动至关重要？ 3. 江苏减少机动车尾气、工业废气排放，对大气组成和本地天气有什么积极作用？ 分情境二：大气的垂直分层与民航飞行特征关联 环节一: 情境导入 () · 情境素材: 南京禄口机场客机起飞实景图、东航江苏航班巡航高度仪表盘实拍图、大气垂直分层结构示意图 · 驱动问题: 为什么航班起飞下降阶段容易颠簸，进入10-12千米的巡航阶段后就十分平稳？这个高度属于大气的哪一层？ 环节二: 深度探究 () · 情境深化: 无锡国家高空气象探测站探空温度数据、大气温度垂直变化曲线图、不同纬度对流层厚度对比表 · 探究活动: 3. 学生根据无锡探空站的实测数据，以高度为纵轴、温度为横轴，绘制大气温度垂直变化曲线，自主划分大气垂直分层 3. 分组对比梳理对流层、平流层、高层大气的气温、气流、天气特征，结合民航飞行“平稳、安全、能耗低”的需求，分析巡航高度选择10-12千米的原因，讨论“更低/更高的高度能不能作为巡航高度” 3. 结合江苏中纬度的地理位置，对比低纬（17-18km）、中纬（10-12km）、高纬（8-9km）对流层厚度的差异，推导差异形成的原因 · 关键问题: 3. 大气垂直分层的划分依据是什么？ 3. 对流层气温随高度升高而降低的原因是什么？为什么对流层天气复杂多变？ 3. 平流层适合航空飞行的特征有哪些？和臭氧层的分布有什么关联？ 3. 高层大气中的电离层、流星现象分别和我们的哪些生活场景相关？ 迁移应用: · 情境拓展: 3. 南京紫金山天文台高山观测站选址要求大气透明度高，结合本节课知识解释选址的大气学依据 3. 无锡高空气象探测站每日释放的探空气球，上升到30千米左右就会爆炸，结合大气各层的气压、温度特征解释爆炸原因 · 学生活动: 分组讨论5分钟，每组派代表展示结论，教师点评补充，引导学生将知识点迁移到新的生活场景中 7. 课堂总结 () graph LRA[大气的组成和垂直分层] --> B[大气的组成]A --> C[大气的垂直分层]B --> B1[干洁空气]B1 --> B11[氮：生命体基本元素]B1 --> B12[氧：维持生命活动]B1 --> B13[二氧化碳：光合作用原料、保温作用]B1 --> B14[臭氧：吸收紫外线、保护生物]B --> B2[水汽和杂质]B2 --> B21[水汽：水相变化产生天气现象、影响气温]B2 --> B22[杂质：凝结核、成云致雨必要条件]B --> B3[人类活动影响：改变大气成分/含量、引发大气污染]C --> C1[划分依据：温度、密度、运动状况]C --> C2[对流层：上冷下热、对流运动显著、天气复杂<br>中纬厚度10-12km，与人类关系最密切]C --> C3[平流层：上热下冷、平流运动为主、天气晴朗<br>22-27km有臭氧层，适合航空飞行]C --> C4[高层大气：先降温后升温、有电离层反射无线电波<br>80-120km有流星现象，2000-3000km为大气上界] 8. 教学时间分配 环节 时长 情境导入+主问题抛出 5分钟 分情境一：大气的组成探究 12分钟 分情境二：大气的垂直分层探究 20分钟 迁移应用+课堂总结 6分钟 作业布置 2分钟 9. 作业设计 1. 基础题：自主查询最近一周南京禄口机场飞往广州的3个航班的巡航高度，验证是否符合本节课所学的10-12km的平流层高度 1. 实践题：绘制简易大气垂直分层示意图，标注各层的高度范围、气温变化趋势、核心特征与人类活动的关联 1. 拓展题：查阅资料了解臭氧层空洞的成因，写100字左右的保护大气环境的小倡议 10. PPT设计说明 · 页面比例：统一16:9，总页数37页，符合要求 · 页面构成：封面1页、课标解读1页、主情境导入3页、问题链展示1页、大气组成模块8页、大气垂直分层模块12页、迁移应用3页、核心素养落实2页、课堂总结1页、作业布置1页、封底1页 · 素材全部采用真实来源：东航江苏官方发布的航班素材、江苏省气象台公开的预警数据、无锡探空站公开的观测数据、紫金山天文台官方实景图等，确保情境真实可信。 2 学科网（北京）股份有限公司 $