3.3大氣熱力環(huán)流STEAM案例教學(xué)設(shè)計(jì)高中地理必修一

熱力環(huán)流STEAM案例教學(xué)設(shè)計(jì)一、選題的目的與意義：本節(jié)steam課程選取湘教版高中地理必修一重點(diǎn)內(nèi)容—熱力環(huán)流，熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單的一種形成，很多學(xué)生認(rèn)為地理學(xué)科很難就是從這部分內(nèi)容開(kāi)始的。因此，學(xué)好本節(jié)課知識(shí)對(duì)于學(xué)好后面大氣更為復(fù)雜的內(nèi)容具有很重要的鋪墊作用。在內(nèi)容的選取上，本節(jié)課的設(shè)計(jì)內(nèi)容全部來(lái)自生活中的案例和情景，力求讓學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理，學(xué)習(xí)對(duì)終身發(fā)展有用的地理。在授課過(guò)程中，本節(jié)課以學(xué)生活動(dòng)為主要方式，以實(shí)驗(yàn)探究為主要路徑，通過(guò)視頻、圖片、文字等手段融合了歷史、物理、數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、藝術(shù)、化學(xué)等六個(gè)學(xué)科的內(nèi)容充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，利用實(shí)驗(yàn)過(guò)程讓學(xué)生很好的理解了空氣的受熱上升，遇冷收縮下沉，并且通過(guò)形象手段例如受熱狀況下的等壓面像弓箭，遇冷狀況下的等壓面像烤串，講到山谷風(fēng)時(shí)，白天吹谷風(fēng)形象記憶為:白骨精，夜晚吹谷風(fēng)形象記憶為黑山風(fēng)，再比如，最后讓學(xué)生通過(guò)親自其洋蔥的實(shí)驗(yàn)感受熱力環(huán)流解決我們生活中的具體問(wèn)題，讓地理真正融入生活。二、教學(xué)主要環(huán)節(jié)及與STEAM的關(guān)聯(lián)：第一個(gè)環(huán)節(jié)：上方谷，突降雨？（融合歷史和文學(xué)）開(kāi)篇以中國(guó)古典文學(xué)《三國(guó)演義》中諸葛亮火燒上方谷的歷史故事為線索，上方谷為什么會(huì)突降暴雨？是天意如此還是背后有著科學(xué)的依據(jù)呢？以此將文學(xué)和歷史學(xué)融入地理學(xué)科的教學(xué)中來(lái)，另一方面，力求培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該以一種求真的科學(xué)態(tài)度面對(duì)地理事物。第二個(gè)環(huán)節(jié)：高低壓做鋪墊（融合物理學(xué)）要學(xué)好熱力環(huán)流，如果單純意義上的學(xué)習(xí)形成過(guò)程，學(xué)生很難掌握，因此在第二環(huán)節(jié)，引入了氣壓、高壓、低壓、等壓線等概念，這樣通過(guò)融合物理學(xué)，讓學(xué)生為學(xué)好熱力環(huán)流的形成過(guò)程做好了鋪墊。第三個(gè)環(huán)節(jié)：小實(shí)驗(yàn)，大道理（融合物理學(xué)）熱空氣上升、冷空氣收縮下沉，很多學(xué)生并不理解這樣一個(gè)物理知識(shí)，以至于對(duì)熱力環(huán)流的形成過(guò)程很難理解。為了讓學(xué)生更好的理解這個(gè)道理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)讓學(xué)生點(diǎn)蚊香以及觀察空調(diào)冷風(fēng)的吹向，使學(xué)生很好的理解了這個(gè)道理。融合物理和化學(xué)知識(shí)。第四個(gè)環(huán)節(jié)：細(xì)觀察，明究竟（融合藝術(shù)）通過(guò)前面三個(gè)環(huán)節(jié)的鋪墊，以及讓學(xué)生觀察氣泡運(yùn)動(dòng)方向的變化，熱力環(huán)流的形成過(guò)程這個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題得到了很好的突破，同時(shí)在等壓面的彎曲這個(gè)過(guò)程中引入弓箭和烤串等形象事物，學(xué)生更好的記憶等壓面的彎曲過(guò)程，在一定程度上將藝術(shù)引入了地理課堂。第五個(gè)環(huán)節(jié)：探究、展示辯真知（融合語(yǔ)文、藝術(shù)、數(shù)學(xué)以及采用信息化手段—點(diǎn)名器）通過(guò)信息化手段—點(diǎn)名器，將全班10個(gè)小組隨機(jī)分成了兩個(gè)大組，每一大組完成一個(gè)生活中的案例，然后小組上黑板進(jìn)行展示，臺(tái)下同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。生活中的地理—海陸風(fēng)歌曲《軍港之夜》的播放，一方面可以對(duì)海陸風(fēng)的形成風(fēng)向進(jìn)行檢測(cè)，另一方面也使學(xué)生得到了一點(diǎn)放松，使得后面展示山谷風(fēng)的課堂氛圍更好。與此同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中很好的將藝術(shù)引入了地理課堂，增加了課堂的趣味性。生活中的地理—山谷風(fēng)（巴山地區(qū)多夜雨、上方谷突降暴雨）學(xué)生展示結(jié)束后，為了減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)，將西游記中兩個(gè)妖怪的名字引入山谷風(fēng)：白天吹谷風(fēng)（白骨精），晚上吹山風(fēng)（黑山風(fēng)）同時(shí)在引入環(huán)節(jié)將古詩(shī)文夜雨寄北（巴山夜雨漲秋池）更好的將語(yǔ)文學(xué)科融入地理教學(xué)。生活中的地理—城市風(fēng)在城市風(fēng)的內(nèi)容結(jié)束之后讓學(xué)生計(jì)算工業(yè)衛(wèi)星城的布局半徑，一方面對(duì)城市風(fēng)的形成加深了理解，另外一方面也將數(shù)學(xué)學(xué)科融入了地理教學(xué)。生活中的地理—孔明燈、熱氣球的升空生活中的地理—汽車(chē)空調(diào)冷暖風(fēng)的調(diào)節(jié)第六個(gè)環(huán)節(jié)：切洋蔥，有妙招（融合化學(xué)學(xué)科）用熱力環(huán)流切洋蔥，解決生活中的地理問(wèn)題，將化學(xué)學(xué)科與地理學(xué)科充分融合，培養(yǎng)學(xué)生用地理知識(shí)解決地理問(wèn)題的能力。教學(xué)主要環(huán)節(jié)圖三、教學(xué)目標(biāo)：1.知識(shí)與技能：理解熱力環(huán)流的形成原理和大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因。2.過(guò)程與方法：運(yùn)用所學(xué)原理，解釋發(fā)生在大氣環(huán)境中的一些實(shí)際問(wèn)題，能畫(huà)出海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等熱力環(huán)流的形成過(guò)程。3.情感態(tài)度價(jià)值觀：通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的一些實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳顟B(tài)度。四、教學(xué)的重難點(diǎn)：（1）重點(diǎn)：熱力環(huán)流的基本原理以及熱力環(huán)流在生活中的應(yīng)用。（2）難點(diǎn)：熱力環(huán)流的基本原理和等壓面受熱不均狀況下的彎曲程度。五、教學(xué)過(guò)程：1、課程導(dǎo)入：同學(xué)們，大家都看過(guò)四大名著嗎？我想各位同學(xué)對(duì)于三國(guó)演義應(yīng)該是比較熟悉的吧！大家對(duì)于三國(guó)演義中的哪位人物印象比較深刻呢？我聽(tīng)到同學(xué)的回答了，有上知天文下知地理的諸葛亮、一代梟雄的曹操、“聰亮明允,剛斷英特”的司馬懿……在整部三國(guó)演義中有很多場(chǎng)有名的戰(zhàn)爭(zhēng)，比如說(shuō)火燒赤壁、官渡之戰(zhàn)等等，而在諸葛亮和司馬懿之間也有非常精彩的戰(zhàn)爭(zhēng)比如說(shuō)火燒上方谷，大家看過(guò)這場(chǎng)有名的戰(zhàn)爭(zhēng)嗎？那么我們今天首先了解一下這場(chǎng)發(fā)生在兩個(gè)主人公之間的戰(zhàn)爭(zhēng)。精彩吧！同學(xué)們，那么現(xiàn)在我們都有一個(gè)疑問(wèn)了，為什么山谷里突然之間出現(xiàn)了傾盆大雨？今天就讓我們帶著這個(gè)問(wèn)題一起學(xué)習(xí)大氣的最基本的運(yùn)動(dòng)形式—熱力環(huán)流?！緦?dǎo)入的設(shè)計(jì)意圖】本節(jié)內(nèi)容是大氣運(yùn)動(dòng)的最簡(jiǎn)答的一種形式，是后面學(xué)習(xí)整個(gè)大氣運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，并且熱力環(huán)流的原理相對(duì)較為抽象，學(xué)生在本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了太陽(yáng)輻射對(duì)地球的影響，并且掌握了影響太陽(yáng)輻射的因素。本節(jié)課采用三國(guó)演義片段火燒上方谷的視頻進(jìn)行導(dǎo)入的方式，這樣有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。以此將文學(xué)和歷史學(xué)融入地理學(xué)科的教學(xué)中來(lái)，另一方面，力求培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該以一種求真的科學(xué)態(tài)度面對(duì)地理事物?！窘處煛吭趯W(xué)習(xí)熱力環(huán)流之前，我們首先復(fù)習(xí)和回顧一下我們物理學(xué)科中學(xué)習(xí)的幾個(gè)基本的概念。主要?dú)鈮海簡(jiǎn)挝幻娣e上空氣的重量。我們首先看一下這個(gè)氣柱，大家觀察一下，隨著氣柱高度的上升，氣柱里面空氣的密度有著怎樣的變化？是不是隨著氣柱高度的上升，氣柱里面的空氣密度逐漸減少了，那么我們?cè)倏匆幌職鈮?，單位面積上空氣的重量，那么空氣密度越大，單位面積上的空氣重量就會(huì)越大，那么氣壓值就會(huì)越大，因此在這里，我們得出的結(jié)論是，隨著海拔高度的上升，氣壓值是逐漸降低的。高壓、低壓：上面我們講了氣壓的概念，即單位面積上空氣的重量，單位面積上重量越大，即氣壓值越大。單位面積上重量越小，氣壓值越小。這樣我們就涉及到另外的兩個(gè)概念，高壓和低壓。高壓、低壓：即在同一高度上，密度越大，氣壓值越大，稱為高壓。在同一高度上，密度越小，氣壓值越小，稱為低壓。【教師】那么同學(xué)們，高壓低壓有著明顯的界限嗎？高低壓只是一個(gè)相對(duì)的概念?！窘處煛磕敲?，同學(xué)們繼續(xù)想，如果老師把空氣重氣壓值相等的氣壓點(diǎn)連接起來(lái)，就會(huì)形成平面的東西，在這個(gè)平面上氣壓值處處相等。我們就把他稱之為等壓面。【教師】首先我們假設(shè)地球表面所接受的太陽(yáng)輻射是相等的，那么同學(xué)們觀察一下等壓面與我們地球表面的關(guān)系？【學(xué)生】等壓面與我們地球表面始終是平行的，同時(shí)，越往上，海拔越高，等壓面的數(shù)值越來(lái)越小?！驹O(shè)計(jì)意圖】本節(jié)課的熱力環(huán)流涉及有氣壓的變化以及高壓、低壓的概念以及變化，而這些內(nèi)容是學(xué)生初中稍微接觸的概念，但是時(shí)間過(guò)去的較長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)情的調(diào)查，大多數(shù)同學(xué)已經(jīng)遺忘。因此，在講熱力環(huán)流之前，先給學(xué)生補(bǔ)充一些簡(jiǎn)單的物理知識(shí)，十分有必要。這樣通過(guò)融合物理學(xué)，讓學(xué)生為學(xué)好熱力環(huán)流的形成過(guò)程做好了鋪墊。【教師】剛才我們，假設(shè)地球表面受熱均勻，我們發(fā)現(xiàn)等壓面與我們的地球表面是始終平行的，同時(shí)越往上，等壓面的數(shù)值是越來(lái)越小的?！巨D(zhuǎn)承】炎炎夏日，大家都點(diǎn)過(guò)蚊香嗎？【設(shè)計(jì)意圖】熱空氣上升、冷空氣收縮下沉，很多學(xué)生并不理解這樣一個(gè)物理知識(shí)，以至于對(duì)熱力環(huán)流的形成過(guò)程很難理解。為了讓學(xué)生更好的理解這個(gè)道理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)讓學(xué)生點(diǎn)蚊香以及觀察空調(diào)冷風(fēng)的吹向，使學(xué)生很好的理解了這個(gè)道理。融合物理和化學(xué)知識(shí)?！窘處煛空缥覀儎偛潘f(shuō)的，地球表面不同地區(qū)由于緯度和下墊面的差異，太陽(yáng)輻射在地球表面的分布其實(shí)是不均勻的，有些地方所接受的太陽(yáng)輻射多，有些地方所接受的太陽(yáng)輻射少，直接影響就是有些地方溫度高，有些地方溫度低，而剛才這種地面受熱均勻，等壓面平行分布的理想狀態(tài)是不能維持的。那么，地面受熱不均會(huì)對(duì)大氣以及等壓面產(chǎn)生怎樣的影響？我們學(xué)習(xí)熱力環(huán)流?！窘處煛吭贏、B、C三點(diǎn)受熱均勻時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)等壓面與地球表面是平行的，并且越往上等壓面的數(shù)值是越來(lái)越小的?，F(xiàn)在A、B、C三點(diǎn)受熱不均，A點(diǎn)受熱、Ｂ、Ｃ兩兩點(diǎn)冷卻，我們首先觀察Ａ點(diǎn)，空氣受熱，空氣怎樣運(yùn)動(dòng)，—Ａ處空氣受熱膨脹上升，Ａ點(diǎn)的高空分子密度增大，那么相對(duì)于同一高度，它的氣壓又怎樣的變化－密度是增大的，那么它的氣壓有什么變化－高壓。我們?cè)儆^察Ｂ、Ｃ兩點(diǎn)，空氣冷卻收縮下沉，那么觀察Ｂ、Ｃ的上空空氣的密度有什么變化－空氣的密度是減小的，那么它的氣壓有什么變化－低壓。因此我們?cè)賮?lái)看，近地面的氣壓變化，Ａ點(diǎn)由于大量的空氣分子受熱膨脹上升，使得近地面的空氣密度是減少的，那么氣壓變?yōu)榱说蛪?，B、C兩點(diǎn)由于高空的空氣不斷的下沉，使得近地面的空氣分子的密度不斷地增大，最后形成為一個(gè)高壓。【教師】正如水往低處流一樣，空氣往往也會(huì)由高低壓向低氣壓流動(dòng)，高空和近地面都會(huì)由高壓流向低壓，這樣就會(huì)形成一個(gè)閉合的環(huán)流，我們把這個(gè)閉合的環(huán)流就稱之為熱力環(huán)流?！窘處煛磕敲船F(xiàn)在我們共同總結(jié)一下整個(gè)熱力環(huán)流的過(guò)程：地面的受熱不均—空氣的垂直運(yùn)動(dòng)—同一等壓面上氣壓的差異—空氣的水平運(yùn)動(dòng)?！窘處煛縿偛盼覀兛吹降孛媸軣峋鶆驎r(shí)，等壓面和地面是平行的關(guān)系，那么現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們觀察一下，同一個(gè)等壓面上氣壓值還是相等的嗎？我們可以很容易的觀察到，高壓向上彎曲，低壓向下彎，這樣我們就可以總結(jié)出等壓面的彎曲規(guī)律：高壓上凸，低壓下凹—高高低低。同時(shí)引入空氣受熱地區(qū)等壓線的彎曲像弓箭，空氣遇冷的地方等壓線的彎曲像烤串，這樣融入藝術(shù)，使得學(xué)生容易記憶。【師生總結(jié)】在黑板上師生共同總結(jié)熱力環(huán)流的形成過(guò)程【熱力環(huán)流的應(yīng)用】其實(shí)在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，熱力環(huán)流的應(yīng)用是十分廣泛的：（1）炎炎夏日，去海邊旅游，吹著海風(fēng)很是愜意—海陸風(fēng)（2）唐代著名的詩(shī)人李商隱有一首詩(shī)夜雨寄北，是這樣描述的：君問(wèn)歸期未有期，巴山夜雨漲秋池。何當(dāng)共剪西窗燭，卻話巴山夜雨時(shí)。這首詩(shī)的頷聯(lián)：巴山夜雨漲秋池，意思是說(shuō)巴山地區(qū)的夜雨已經(jīng)使得池中的水長(zhǎng)滿了，那么巴山為什么多夜雨呢？這就是我們熱力環(huán)流的第一個(gè)應(yīng)用—山谷風(fēng)【小組活動(dòng)并展示】海陸風(fēng)展示，學(xué)生評(píng)價(jià)【綜合應(yīng)用】同學(xué)們喜歡聽(tīng)軍歌嗎？還記得軍訓(xùn)時(shí)的軍歌嗎？軍歌聽(tīng)起來(lái)往往讓人振奮，讓人熱血沸騰，20世紀(jì)80年代，由蘇小明這位歌唱家所演唱的軍港之夜，曾經(jīng)紅遍大江南北，但是從地理學(xué)的角度去分析，這首歌的歌詞卻存在一定的問(wèn)題，那么同學(xué)們我們接下來(lái)界共同聽(tīng)一下這首軍港之夜，看看同學(xué)們能找出歌詞的問(wèn)題嗎？【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)融入藝術(shù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情繼續(xù)保持，另外通過(guò)歌曲對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)海陸風(fēng)的效果得以考查。同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。山谷風(fēng)展示，學(xué)生評(píng)價(jià)【記憶小竅門(mén)】聯(lián)想西游記中的兩個(gè)有名的妖怪，白骨精、（白天谷風(fēng)）黑山峰（晚上山風(fēng)）?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)融入影視作品西游記，將西游記中的兩個(gè)妖怪和山谷風(fēng)結(jié)合起來(lái)增加了課堂的趣味性?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)以閻良區(qū)城市熱島效應(yīng)為例，研究城市風(fēng)的形成并計(jì)算城市的熱力環(huán)流圈的空間半徑，將數(shù)學(xué)學(xué)課融入地理學(xué)科【教師】那么同學(xué)們還能舉一些生活中的熱力環(huán)流？生活中的熱力環(huán)流【實(shí)驗(yàn)探究】切洋蔥，有妙招【設(shè)計(jì)意圖】用熱力環(huán)流切洋蔥，解決生活中的地理問(wèn)題，將化學(xué)學(xué)科與地理學(xué)科充分融合，培養(yǎng)學(xué)生用地理知識(shí)解決地理問(wèn)題的能力。六、教法與學(xué)法：本節(jié)課以學(xué)生活動(dòng)為主要方式，以實(shí)驗(yàn)探究為主要路徑，通過(guò)視頻、圖片、文字等手段融合了歷史、物理、數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、藝術(shù)、化學(xué)等六個(gè)學(xué)科的內(nèi)容充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。本節(jié)課的內(nèi)容抽象，學(xué)生理解起來(lái)相對(duì)困難，如果合作探究活動(dòng)過(guò)多，學(xué)生是很難掌握整個(gè)熱力環(huán)流的基本原理（通過(guò)在一個(gè)班級(jí)的嘗試，探究活動(dòng)過(guò)多的情況教學(xué)的效果并不理想）之后采取這種方式學(xué)生的積極性以及學(xué)習(xí)效果明顯的提高了。七、教學(xué)手段的應(yīng)用：本節(jié)課主要采用的是多媒體演示的方法，考慮到學(xué)生的認(rèn)知水平和知識(shí)本身的抽象程度，因此本節(jié)課應(yīng)用了大量的動(dòng)畫(huà)，以使的學(xué)生更好的掌握本節(jié)課的內(nèi)容。八、作業(yè)的布置：九、教學(xué)反思：本節(jié)課是高中地理必修一中最重要的大氣環(huán)境的內(nèi)容，是后面學(xué)習(xí)三圈環(huán)流、季風(fēng)環(huán)流、氣候的形成的基礎(chǔ)，因此重要程度可想而知，在上這一節(jié)課的時(shí)候，首先在一個(gè)班級(jí)中運(yùn)用學(xué)生探究、小組合作的方式讓學(xué)生主