2.1 用地球仪探究地球自转 人类认识地球形状的过程 教学设计 2026-2027学年晋教版地理七年级上册

晋教版（2024）七年级上册·主题二 2.1《用地球仪探究地球自转》第一课时

“人类认识地球形状的过程”教学设计

——以“证据链·科学史法庭”为学生活动主线

一、课标依据与教材定位

课标依据。 《义务教育地理课程标准（2022年版）》在“认识全球”主题中明确要求：“结合科学故事、史实材料等，说出人类对地球形状的认识过程，使用数据、类比等方式描述地球的大小。”学业要求进一步指出，学生应“借助相关资料以及教具、学具等，描述人类认识地球形状的过程，领悟求真务实、勇于创新的科学精神”。与旧课标相比，新课标将行为动词从“了解”提升为“说出”，并强调“结合科学故事、史实材料”，这意味着本课的学习不能停留在记忆“四个阶段”的结论上，而要让学生借助史料经历“古人看到了什么—由此推测了什么—后来用什么证据修正或确证了推测”的认知过程，在“说过程”中体会科学精神。

教材定位。 晋教版（2024）七年级上册2.1节以“用地球仪探究地球自转”为题，第一课时为“人类认识地球形状的过程”。教材呈现的基本线索是：盖天说（“天圆如张盖，地方如棋局”）→浑天说（张衡等人认为地球是球体，天包裹在球体周围）→亚里士多德等人根据月食时地球落在月球上的影子呈弧形推测地球为球形→1519—1522年麦哲伦船队环球航行首次用实践证实地球是球体→20世纪50年代以来卫星照片和航天观测使人类直接目睹地球的球体形状。教材同时给出地球形状的精确表述：“两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体”，以及地球大小的三个核心数据（平均半径6371千米、最大周长约4万千米、表面积约5.1亿平方千米）。本课时是学生进入初中地理后首次接触“地球面貌”的内容，承担着建立空间观念、体验科学实证方法、激发地理学习兴趣的开篇功能。

二、学情分析

七年级学生在小学科学课和日常生活中已经知道“地球是圆的”，对“从太空看地球”的图片有直观印象。但这个“知道”往往是被告知的结论，而非经由证据建构的理解。前认知中潜藏着两个需要被挑战的偏差：其一，容易把“地球是球体”视为不言自明的事实，不理解古人为什么长期相信“天圆地方”，缺乏对“在缺乏直接观测手段的时代，球形是一个需要推理和勇气的判断”的历史同理心；其二，容易把“麦哲伦环球航行”仅仅记为一个航海事件，看不到它作为“判决性实验”的认识论意义——如果大地是平的，向西一直航行不可能回到原点。此外，学生尚未系统经历过“从现象到推测、从推测到验证”的科学推理训练，月食影子为何能推断地球形状、帆船桅杆消失为何能说明海面弯曲，这些“证据—结论”之间的逻辑联结需要借助模拟操作和具身体验来建立。

三、核心素养目标

区域认知。 能说出人类认识地球形状的四个主要阶段及其代表性人物或事件；能在地球仪或地球图像上指出“两极稍扁、赤道略鼓”的非完美球体特征；能用平均半径、赤道周长、表面积等数据描述地球的大小。

综合思维。 能区分“直觉想象”（盖天说）、“逻辑推测”（月食弧形影子）、“实践验证”（环球航行）和“直接观测”（卫星照片）在证据强度上的差异，理解人类对地球形状的认识是一个证据不断积累、结论不断逼近真实的过程。

地理实践力。 能通过模拟月食实验，观察不同形状的“地球”在“月球”上投下的影子，理解“弧形影子”与“球体”之间的逻辑关系；能从帆船桅杆消失、登高望远等生活现象中提取支持“地球是球体”的证据。

人地协调观（科学精神维度）。 通过了解从盖天说到卫星照片的漫长历程，体会求真务实、勇于质疑、敢于用实践检验猜想的科学精神；通过中国航天员从太空拍摄地球图像的事实，增强民族自豪感与探索兴趣。

四、教学重难点

重点： 人类认识地球形状的主要阶段及其证据；地球是“两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体”；用数据描述地球大小。

难点： 理解“月食时地球影子呈弧形”为何能推断地球是球体而非其他形状；理解麦哲伦环球航行的“判决性”意义——为什么“回到原点”能证伪“平坦大地”。

五、教学准备

教师：盖天说与浑天说的文字史料卡或简图；月食模拟实验器材（手电筒、球形小球、正方体、圆柱体、圆锥体、白色屏板或墙面）；“帆船进港”示意动画或静态图（先见桅杆、后见船身）；麦哲伦环球航行路线图（标注大西洋、太平洋、印度洋、好望角）；地球卫星照片与“神舟”航天员太空拍摄的地球图像；地球大小数据卡（平均半径6371 km、赤道半径6378 km、极半径6357 km、赤道周长约4万 km、表面积约5.1亿 km²）。

学生：直尺、彩笔；学习任务单（含“证据链记录表”和“地球大小类比卡”）。

六、教学过程（学生活动为主体）

环节一：启动——“一个被‘知道’了太久的秘密”（约5分钟）

学生活动：前认知外显与历史同理心唤醒。

教师提出两个问题，请学生快速写在便签上：

（1）“你现在‘知道’地球是什么形状。你是怎么知道的？”

（2）“如果你生活在两千多年前，没有卫星照片，没有环球航行的船队，每天看到的大地稳稳地延伸向远方，你会自然地认为大地是什么形状的？”

学生分享后，教师呈现盖天说的经典表述：“天圆如张盖，地方如棋局。”不急于评判古人的“错误”，而是指出：“‘天圆地方’不是愚蠢的猜想，而是在没有反证的情况下，直觉能够给出的最合理答案。人类从‘直觉’走到‘确证’，用了两千多年。今天我们要做的，不是背诵这个过程，而是像侦探一样追问：每一步，证据是什么？证据够不够硬？”教师板书本课的核心追问：“凭什么相信？ ”

设计意图。 第一个问题使学生的“已知”外显，暴露其知识来源往往是“被告知”而非“被论证”。第二个问题刻意将学生置于古人的认知处境中，建立历史同理心——只有当学生理解“相信大地是平的”在当时是合理的，才能真正体会球形判断所需要的证据力量。以“凭什么相信”作为贯穿全课的问题线索，将科学史学习转化为证据意识训练，直接呼应课标“领悟求真务实、勇于创新的科学精神”的学业要求。

环节二：核心活动一——“证据链法庭：从盖天说到浑天说”（约8分钟）

活动任务：比较两种古代宇宙观，判断“浑天说”是否比“盖天说”更“有理”。

第一步：史料阅读与提取。 各组领取“史料卡”：

盖天说：“天圆如张盖，地方如棋局。”天像一个半球形的罩子盖在方形的大地上。
浑天说（汉代张衡等）：“天之包地，犹壳之裹黄。”天包裹着球体的地，如同蛋壳包裹蛋黄。

各组从史料中提取两种学说的核心主张（天是什么形状？地是什么形状？天和地的关系是什么？），填入任务单的对比栏。

第二步：小组“裁判”。 教师提问：“如果只能根据日常肉眼观察来判断，你觉得哪一种学说更符合你站在地面上的感受？如果要求你找出浑天说比盖天说‘更强’的地方，你能找到什么理由？”学生讨论后发现：从“站在地面上看”的角度，盖天说的“天罩着平的大地”更符合直觉；但浑天说把“地”也设想为球体，能够更好地解释一些盖天说难以说明的现象（如月食时地球影子总是弧形、远方来船先见桅杆等，此时教师可提示而不展开）。

第三步：教师点拨。 教师明确：浑天说的“进步”不在于它“猜对了”，而在于它提出了一个可以被检验的模型——如果大地是球体，那么应该能找到相应的证据。从盖天说到浑天说，是从“直觉描述”走向“可检验的推测”。

设计意图。 本活动不把“盖天说→浑天说”处理为简单的“错误→正确”替换，而是让学生站在古人的观察条件下比较两种模型的解释力。学生需要调动“肉眼观察经验”来理解盖天说的合理性，再通过寻找“浑天说更强的地方”体会理论进步的内在逻辑。这一过程训练的是“模型与证据的匹配”这一综合思维，而非记忆朝代和人物。教师点到月食和帆船而不展开，是为后续活动制造认知期待。

环节三：核心活动二——“模拟月食：什么形状的影子能‘告密’”（约12分钟，本课核心探究）

活动任务：通过实验判断，月食时地球投在月球上的弧形影子，能否推断地球是球体。

第一步：实验设计与操作。 每组领取一套器材：手电筒（“太阳”）、白色屏板或墙面（“月球”）、五种不同形状的物体（小球、正方体、圆柱体、圆锥体、不规则多面体，分别代表“不同形状的地球”）。要求：用手电筒从不同方向照射每一种物体，观察并记录屏板上影子的边缘形状。

第二步：证据筛选。 学生发现：正方体的影子边缘是直线或折线；圆柱体在某些角度下影子边缘可以是直线；圆锥体影子边缘有直线也有曲线；只有球体，无论从哪个方向照射，影子边缘始终呈现弧形（圆弧或椭圆弧） 。教师呈现月食的真实照片或示意图，请学生对照：月食时地球投在月面上的影子边缘是弧形。学生得出结论：弧形影子排除了“正方体大地”“圆柱体大地”等形状，支持球形大地。

第三步：限定与追问。 教师追问两个关键问题，将推理推向严谨：

（1）“弧形影子能唯一证明地球是完美的球体吗？”引导学生认识到：弧形影子可以排除棱角分明的形状，但椭球体、某些不规则形体也能投出弧形影子。因此月食证据支持“地球是接近球体的”，但精确形状还需要更多数据。

（2）“亚里士多德是用‘月食影子’证明了地球是球体，还是推测了地球是球体？”明确：在没有其他备选模型被系统检验的时代，月食证据是强有力的推测依据，但不是数学意义上的“证明”。科学的表述是“据此推测地球为球形”，而非“据此证明”。