3.3大气热力环流STEAM案例教学设计高中地理必修一

热力环流STEAM案例教学设计一、选题的目的与意义：本节steam课程选取湘教版高中地理必修一重点内容—热力环流，热力环流是大气运动最简单的一种形成，很多学生认为地理学科很难就是从这部分内容开始的。因此，学好本节课知识对于学好后面大气更为复杂的内容具有很重要的铺垫作用。在内容的选取上，本节课的设计内容全部来自生活中的案例和情景，力求让学生学习对生活有用的地理，学习对终身发展有用的地理。在授课过程中，本节课以学生活动为主要方式，以实验探究为主要路径，通过视频、图片、文字等手段融合了历史、物理、数学、语文、艺术、化学等六个学科的内容充分调动了学生学习的积极性，利用实验过程让学生很好的理解了空气的受热上升，遇冷收缩下沉，并且通过形象手段例如受热状况下的等压面像弓箭，遇冷状况下的等压面像烤串，讲到山谷风时，白天吹谷风形象记忆为:白骨精，夜晚吹谷风形象记忆为黑山风，再比如，最后让学生通过亲自其洋葱的实验感受热力环流解决我们生活中的具体问题，让地理真正融入生活。二、教学主要环节及与STEAM的关联：第一个环节：上方谷，突降雨？（融合历史和文学）开篇以中国古典文学《三国演义》中诸葛亮火烧上方谷的历史故事为线索，上方谷为什么会突降暴雨？是天意如此还是背后有着科学的依据呢？以此将文学和历史学融入地理学科的教学中来，另一方面，力求培养学生应该以一种求真的科学态度面对地理事物。第二个环节：高低压做铺垫（融合物理学）要学好热力环流，如果单纯意义上的学习形成过程，学生很难掌握，因此在第二环节，引入了气压、高压、低压、等压线等概念，这样通过融合物理学，让学生为学好热力环流的形成过程做好了铺垫。第三个环节：小实验，大道理（融合物理学）热空气上升、冷空气收缩下沉，很多学生并不理解这样一个物理知识，以至于对热力环流的形成过程很难理解。为了让学生更好的理解这个道理，通过现场让学生点蚊香以及观察空调冷风的吹向，使学生很好的理解了这个道理。融合物理和化学知识。第四个环节：细观察，明究竟（融合艺术）通过前面三个环节的铺垫，以及让学生观察气泡运动方向的变化，热力环流的形成过程这个难点问题得到了很好的突破，同时在等压面的弯曲这个过程中引入弓箭和烤串等形象事物，学生更好的记忆等压面的弯曲过程，在一定程度上将艺术引入了地理课堂。第五个环节：探究、展示辩真知（融合语文、艺术、数学以及采用信息化手段—点名器）通过信息化手段—点名器，将全班10个小组随机分成了两个大组，每一大组完成一个生活中的案例，然后小组上黑板进行展示，台下同学进行点评。生活中的地理—海陆风歌曲《军港之夜》的播放，一方面可以对海陆风的形成风向进行检测，另一方面也使学生得到了一点放松，使得后面展示山谷风的课堂氛围更好。与此同时，在这个过程中很好的将艺术引入了地理课堂，增加了课堂的趣味性。生活中的地理—山谷风（巴山地区多夜雨、上方谷突降暴雨）学生展示结束后，为了减轻学生的记忆负担，将西游记中两个妖怪的名字引入山谷风：白天吹谷风（白骨精），晚上吹山风（黑山风）同时在引入环节将古诗文夜雨寄北（巴山夜雨涨秋池）更好的将语文学科融入地理教学。生活中的地理—城市风在城市风的内容结束之后让学生计算工业卫星城的布局半径，一方面对城市风的形成加深了理解，另外一方面也将数学学科融入了地理教学。生活中的地理—孔明灯、热气球的升空生活中的地理—汽车空调冷暖风的调节第六个环节：切洋葱，有妙招（融合化学学科）用热力环流切洋葱，解决生活中的地理问题，将化学学科与地理学科充分融合，培养学生用地理知识解决地理问题的能力。教学主要环节图三、教学目标：1.知识与技能：理解热力环流的形成原理和大气运动的根本原因。2.过程与方法：运用所学原理，解释发生在大气环境中的一些实际问题，能画出海陆风、山谷风等热力环流的形成过程。3.情感态度价值观：通过现实生活中的一些实际问题，激发学生的求知欲，培养学生科学、严谨的生活态度。四、教学的重难点：（1）重点：热力环流的基本原理以及热力环流在生活中的应用。（2）难点：热力环流的基本原理和等压面受热不均状况下的弯曲程度。五、教学过程：1、课程导入：同学们，大家都看过四大名著吗？我想各位同学对于三国演义应该是比较熟悉的吧！大家对于三国演义中的哪位人物印象比较深刻呢？我听到同学的回答了，有上知天文下知地理的诸葛亮、一代枭雄的曹操、“聪亮明允,刚断英特”的司马懿……在整部三国演义中有很多场有名的战争，比如说火烧赤壁、官渡之战等等，而在诸葛亮和司马懿之间也有非常精彩的战争比如说火烧上方谷，大家看过这场有名的战争吗？那么我们今天首先了解一下这场发生在两个主人公之间的战争。精彩吧！同学们，那么现在我们都有一个疑问了，为什么山谷里突然之间出现了倾盆大雨？今天就让我们带着这个问题一起学习大气的最基本的运动形式—热力环流。【导入的设计意图】本节内容是大气运动的最简答的一种形式，是后面学习整个大气运动的基础，并且热力环流的原理相对较为抽象，学生在本节课之前已经学习了太阳辐射对地球的影响，并且掌握了影响太阳辐射的因素。本节课采用三国演义片段火烧上方谷的视频进行导入的方式，这样有利于激发学生的学习兴趣和求知欲望。以此将文学和历史学融入地理学科的教学中来，另一方面，力求培养学生应该以一种求真的科学态度面对地理事物。【教师】在学习热力环流之前，我们首先复习和回顾一下我们物理学科中学习的几个基本的概念。主要气压：单位面积上空气的重量。我们首先看一下这个气柱，大家观察一下，随着气柱高度的上升，气柱里面空气的密度有着怎样的变化？是不是随着气柱高度的上升，气柱里面的空气密度逐渐减少了，那么我们再看一下气压，单位面积上空气的重量，那么空气密度越大，单位面积上的空气重量就会越大，那么气压值就会越大，因此在这里，我们得出的结论是，随着海拔高度的上升，气压值是逐渐降低的。高压、低压：上面我们讲了气压的概念，即单位面积上空气的重量，单位面积上重量越大，即气压值越大。单位面积上重量越小，气压值越小。这样我们就涉及到另外的两个概念，高压和低压。高压、低压：即在同一高度上，密度越大，气压值越大，称为高压。在同一高度上，密度越小，气压值越小，称为低压。【教师】那么同学们，高压低压有着明显的界限吗？高低压只是一个相对的概念。【教师】那么，同学们继续想，如果老师把空气重气压值相等的气压点连接起来，就会形成平面的东西，在这个平面上气压值处处相等。我们就把他称之为等压面。【教师】首先我们假设地球表面所接受的太阳辐射是相等的，那么同学们观察一下等压面与我们地球表面的关系？【学生】等压面与我们地球表面始终是平行的，同时，越往上，海拔越高，等压面的数值越来越小。【设计意图】本节课的热力环流涉及有气压的变化以及高压、低压的概念以及变化，而这些内容是学生初中稍微接触的概念，但是时间过去的较长，通过对学生学情的调查，大多数同学已经遗忘。因此，在讲热力环流之前，先给学生补充一些简单的物理知识，十分有必要。这样通过融合物理学，让学生为学好热力环流的形成过程做好了铺垫。【教师】刚才我们，假设地球表面受热均匀，我们发现等压面与我们的地球表面是始终平行的，同时越往上，等压面的数值是越来越小的。【转承】炎炎夏日，大家都点过蚊香吗？【设计意图】热空气上升、冷空气收缩下沉，很多学生并不理解这样一个物理知识，以至于对热力环流的形成过程很难理解。为了让学生更好的理解这个道理，通过现场让学生点蚊香以及观察空调冷风的吹向，使学生很好的理解了这个道理。融合物理和化学知识。【教师】正如我们刚才所说的，地球表面不同地区由于纬度和下垫面的差异，太阳辐射在地球表面的分布其实是不均匀的，有些地方所接受的太阳辐射多，有些地方所接受的太阳辐射少，直接影响就是有些地方温度高，有些地方温度低，而刚才这种地面受热均匀，等压面平行分布的理想状态是不能维持的。那么，地面受热不均会对大气以及等压面产生怎样的影响？我们学习热力环流。【教师】在A、B、C三点受热均匀时，我们发现等压面与地球表面是平行的，并且越往上等压面的数值是越来越小的。现在A、B、C三点受热不均，A点受热、Ｂ、Ｃ两两点冷却，我们首先观察Ａ点，空气受热，空气怎样运动，—Ａ处空气受热膨胀上升，Ａ点的高空分子密度增大，那么相对于同一高度，它的气压又怎样的变化－密度是增大的，那么它的气压有什么变化－高压。我们再观察Ｂ、Ｃ两点，空气冷却收缩下沉，那么观察Ｂ、Ｃ的上空空气的密度有什么变化－空气的密度是减小的，那么它的气压有什么变化－低压。因此我们再来看，近地面的气压变化，Ａ点由于大量的空气分子受热膨胀上升，使得近地面的空气密度是减少的，那么气压变为了低压，B、C两点由于高空的空气不断的下沉，使得近地面的空气分子的密度不断地增大，最后形成为一个高压。【教师】正如水往低处流一样，空气往往也会由高低压向低气压流动，高空和近地面都会由高压流向低压，这样就会形成一个闭合的环流，我们把这个闭合的环流就称之为热力环流。【教师】那么现在我们共同总结一下整个热力环流的过程：地面的受热不均—空气的垂直运动—同一等压面上气压的差异—空气的水平运动。【教师】刚才我们看到地面受热均匀时，等压面和地面是平行的关系，那么现在请同学们观察一下，同一个等压面上气压值还是相等的吗？我们可以很容易的观察到，高压向上弯曲，低压向下弯，这样我们就可以总结出等压面的弯曲规律：高压上凸，低压下凹—高高低低。同时引入空气受热地区等压线的弯曲像弓箭，空气遇冷的地方等压线的弯曲像烤串，这样融入艺术，使得学生容易记忆。【师生总结】在黑板上师生共同总结热力环流的形成过程【热力环流的应用】其实在我们的现实生活中，热力环流的应用是十分广泛的：（1）炎炎夏日，去海边旅游，吹着海风很是惬意—海陆风（2）唐代著名的诗人李商隐有一首诗夜雨寄北，是这样描述的：君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。这首诗的颔联：巴山夜雨涨秋池，意思是说巴山地区的夜雨已经使得池中的水长满了，那么巴山为什么多夜雨呢？这就是我们热力环流的第一个应用—山谷风【小组活动并展示】海陆风展示，学生评价【综合应用】同学们喜欢听军歌吗？还记得军训时的军歌吗？军歌听起来往往让人振奋，让人热血沸腾，20世纪80年代，由苏小明这位歌唱家所演唱的军港之夜，曾经红遍大江南北，但是从地理学的角度去分析，这首歌的歌词却存在一定的问题，那么同学们我们接下来界共同听一下这首军港之夜，看看同学们能找出歌词的问题吗？【设计意图】通过融入艺术，使学生的学习热情继续保持，另外通过歌曲对学生的学习海陆风的效果得以考查。同时也激发了学生学习的兴趣。山谷风展示，学生评价【记忆小窍门】联想西游记中的两个有名的妖怪，白骨精、（白天谷风）黑山峰（晚上山风）。【设计意图】通过融入影视作品西游记，将西游记中的两个妖怪和山谷风结合起来增加了课堂的趣味性。【设计意图】通过以阎良区城市热岛效应为例，研究城市风的形成并计算城市的热力环流圈的空间半径，将数学学课融入地理学科【教师】那么同学们还能举一些生活中的热力环流？生活中的热力环流【实验探究】切洋葱，有妙招【设计意图】用热力环流切洋葱，解决生活中的地理问题，将化学学科与地理学科充分融合，培养学生用地理知识解决地理问题的能力。六、教法与学法：本节课以学生活动为主要方式，以实验探究为主要路径，通过视频、图片、文字等手段融合了历史、物理、数学、语文、艺术、化学等六个学科的内容充分调动了学生学习的积极性。本节课的内容抽象，学生理解起来相对困难，如果合作探究活动过多，学生是很难掌握整个热力环流的基本原理（通过在一个班级的尝试，探究活动过多的情况教学的效果并不理想）之后采取这种方式学生的积极性以及学习效果明显的提高了。七、教学手段的应用：本节课主要采用的是多媒体演示的方法，考虑到学生的认知水平和知识本身的抽象程度，因此本节课应用了大量的动画，以使的学生更好的掌握本节课的内容。八、作业的布置：九、教学反思：本节课是高中地理必修一中最重要的大气环境的内容，是后面学习三圈环流、季风环流、气候的形成的基础，因此重要程度可想而知，在上这一节课的时候，首先在一个班级中运用学生探究、小组合作的方式让学生主