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

熱力環(huán)流STEAM案例教學(xué)設(shè)計一、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內(nèi)容—熱力環(huán)流，熱力環(huán)流是大氣運動最簡單的一種形成，很多學(xué)生認(rèn)為地理學(xué)科很難就是從這部分內(nèi)容開始的。因此，學(xué)好本節(jié)課知識對于學(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)計內(nèi)容全部來自生活中的案例和情景，力求讓學(xué)生學(xué)習(xí)對生活有用的地理，學(xué)習(xí)對終身發(fā)展有用的地理。在授課過程中，本節(jié)課以學(xué)生活動為主要方式，以實驗探究為主要路徑，通過視頻、圖片、文字等手段融合了歷史、物理、數(shù)學(xué)、語文、藝術(shù)、化學(xué)等六個學(xué)科的內(nèi)容充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，利用實驗過程讓學(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，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)生通過親自其洋蔥的實驗感受熱力環(huán)流解決我們生活中的具體問題，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)：第一個環(huán)節(jié)：上方谷，突降雨？（融合歷史和文學(xué)）開篇以中國古典文學(xué)《三國演義》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，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)度面對地理事物。第二個環(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，這樣通過融合物理學(xué)，讓學(xué)生為學(xué)好熱力環(huán)流的形成過程做好了鋪墊。第三個環(huán)節(jié)：小實驗，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物理知識，以至于對熱力環(huán)流的形成過程很難理解。為了讓學(xué)生更好的理解這個道理，通過現(xiàn)場讓學(xué)生點蚊香以及觀察空調(diào)冷風(fēng)的吹向，使學(xué)生很好的理解了這個道理。融合物理和化學(xué)知識。第四個環(huán)節(jié)：細(xì)觀察，明究竟（融合藝術(shù)）通過前面三個環(huán)節(jié)的鋪墊，以及讓學(xué)生觀察氣泡運動方向的變化，熱力環(huán)流的形成過程這個難點問題得到了很好的突破，同時在等壓面的彎曲這個過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程，在一定程度上將藝術(shù)引入了地理課堂。第五個環(huán)節(jié)：探究、展示辯真知（融合語文、藝術(shù)、數(shù)學(xué)以及采用信息化手段—點名器）通過信息化手段—點名器，將全班10個小組隨機分成了兩個大組，每一大組完成一個生活中的案例，然后小組上黑板進行展示，臺下同學(xué)進行點評。生活中的地理—海陸風(fēng)歌曲《軍港之夜》的播放，一方面可以對海陸風(fēng)的形成風(fēng)向進行檢測，另一方面也使學(xué)生得到了一點放松，使得后面展示山谷風(fēng)的課堂氛圍更好。與此同時，在這個過程中很好的將藝術(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)）同時在引入環(huán)節(jié)將古詩文夜雨寄北（巴山夜雨漲秋池）更好的將語文學(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)生計算工業(yè)衛(wèi)星城的布局半徑，一方面對城市風(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—汽車空調(diào)冷暖風(fēng)的調(diào)節(jié)第六個環(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)生用地理知識解決地理問題的能力。教學(xué)主要環(huán)節(jié)圖三、教學(xué)目標(biāo)：1.知識與技能：理解熱力環(huán)流的形成原理和大氣運動的根本原因。2.過程與方法：運用所學(xué)原理，解釋發(fā)生在大氣環(huán)境中的一些實際問題，能畫出海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等熱力環(huán)流的形成過程。3.情感態(tài)度價值觀：通過現(xiàn)實生活中的一些實際問題，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：（1）重點：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：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)過程：1、課程導(dǎo)入：同學(xué)們，大家都看過四大名著嗎？我想各位同學(xué)對于三國演義應(yīng)該是比較熟悉的吧！大家對于三國演義中的哪位人物印象比較深刻呢？我聽到同學(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……在整部三國演義中有很多場有名的戰(zhàn)爭，比如說火燒赤壁、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)爭比如說火燒上方谷，大家看過這場有名的戰(zhàn)爭嗎？那么我們今天首先了解一下這場發(fā)生在兩個主人公之間的戰(zhàn)爭。精彩吧！同學(xué)們，那么現(xiàn)在我們都有一個疑問了，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問題一起學(xué)習(xí)大氣的最基本的運動形式—熱力環(huán)流?！緦?dǎo)入的設(shè)計意圖】本節(jié)內(nèi)容是大氣運動的最簡答的一種形式，是后面學(xué)習(xí)整個大氣運動的基礎(chǔ)，并且熱力環(huán)流的原理相對較為抽象，學(xué)生在本節(jié)課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了太陽輻射對地球的影響，并且掌握了影響太陽輻射的因素。本節(jié)課采用三國演義片段火燒上方谷的視頻進行導(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，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)的幾個基本的概念。主要氣壓：單位面積上空氣的重量。我們首先看一下這個氣柱，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，那么我們再看一下氣壓，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越大，那么氣壓值就會越大，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?！窘處煛磕敲赐瑢W(xué)們，高壓低壓有著明顯的界限嗎？高低壓只是一個相對的概念?！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連接起來，就會形成平面的東西，在這個平面上氣壓值處處相等。我們就把他稱之為等壓面?！窘處煛渴紫任覀兗僭O(shè)地球表面所接受的太陽輻射是相等的，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，越往上，海拔越高，等壓面的數(shù)值越來越小?！驹O(shè)計意圖】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，但是時間過去的較長，通過對學(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)生補充一些簡單的物理知識，十分有必要。這樣通過融合物理學(xué)，讓學(xué)生為學(xué)好熱力環(huán)流的形成過程做好了鋪墊。【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，同時越往上，等壓面的數(shù)值是越來越小的?！巨D(zhuǎn)承】炎炎夏日，大家都點過蚊香嗎？【設(shè)計意圖】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物理知識，以至于對熱力環(huán)流的形成過程很難理解。為了讓學(xué)生更好的理解這個道理，通過現(xiàn)場讓學(xué)生點蚊香以及觀察空調(diào)冷風(fēng)的吹向，使學(xué)生很好的理解了這個道理。融合物理和化學(xué)知識?！窘處煛空缥覀儎偛潘f的，地球表面不同地區(qū)由于緯度和下墊面的差異，太陽輻射在地球表面的分布其實是不均勻的，有些地方所接受的太陽輻射多，有些地方所接受的太陽輻射少，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，地面受熱不均會對大氣以及等壓面產(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三點受熱均勻時，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)值是越來越小的?，F(xiàn)在A、B、C三點受熱不均，A點受熱、Ｂ、Ｃ兩兩點冷卻，我們首先觀察Ａ點，空氣受熱，空氣怎樣運動，—Ａ處空氣受熱膨脹上升，Ａ點的高空分子密度增大，那么相對于同一高度，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。我們再觀察Ｂ、Ｃ兩點，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。因此我們再來看，近地面的氣壓變化，Ａ點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，最后形成為一個高壓?！窘處煛空缢吞幜饕粯?，空氣往往也會由高低壓向低氣壓流動，高空和近地面都會由高壓流向低壓，這樣就會形成一個閉合的環(huán)流，我們把這個閉合的環(huán)流就稱之為熱力環(huán)流。【教師】那么現(xiàn)在我們共同總結(jié)一下整個熱力環(huán)流的過程：地面的受熱不均—空氣的垂直運動—同一等壓面上氣壓的差異—空氣的水平運動?！窘處煛縿偛盼覀兛吹降孛媸軣峋鶆驎r，等壓面和地面是平行的關(guān)系，那么現(xiàn)在請同學(xué)們觀察一下，同一個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?！編熒偨Y(jié)】在黑板上師生共同總結(jié)熱力環(huán)流的形成過程【熱力環(huán)流的應(yīng)用】其實在我們的現(xiàn)實生活中，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）唐代著名的詩人李商隱有一首詩夜雨寄北，是這樣描述的：君問歸期未有期，巴山夜雨漲秋池。何當(dāng)共剪西窗燭，卻話巴山夜雨時。這首詩的頷聯(lián)：巴山夜雨漲秋池，意思是說巴山地區(qū)的夜雨已經(jīng)使得池中的水長滿了，那么巴山為什么多夜雨呢？這就是我們熱力環(huán)流的第一個應(yīng)用—山谷風(fēng)【小組活動并展示】海陸風(fēng)展示，學(xué)生評價【綜合應(yīng)用】同學(xué)們喜歡聽軍歌嗎？還記得軍訓(xùn)時的軍歌嗎？軍歌聽起來往往讓人振奮，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題，那么同學(xué)們我們接下來界共同聽一下這首軍港之夜，看看同學(xué)們能找出歌詞的問題嗎？【設(shè)計意圖】通過融入藝術(shù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情繼續(xù)保持，另外通過歌曲對學(xué)生的學(xué)習(xí)海陸風(fēng)的效果得以考查。同時也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。山谷風(fēng)展示，學(xué)生評價【記憶小竅門】聯(lián)想西游記中的兩個有名的妖怪，白骨精、（白天谷風(fēng)）黑山峰（晚上山風(fēng)）?！驹O(shè)計意圖】通過融入影視作品西游記，將西游記中的兩個妖怪和山谷風(fēng)結(jié)合起來增加了課堂的趣味性?！驹O(shè)計意圖】通過以閻良區(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【實驗探究】切洋蔥，有妙招【設(shè)計意圖】用熱力環(huán)流切洋蔥，解決生活中的地理問題，將化學(xué)學(xué)科與地理學(xué)科充分融合，培養(yǎng)學(xué)生用地理知識解決地理問題的能力。六、教法與學(xué)法：本節(jié)課以學(xué)生活動為主要方式，以實驗探究為主要路徑，通過視頻、圖片、文字等手段融合了歷史、物理、數(shù)學(xué)、語文、藝術(shù)、化學(xué)等六個學(xué)科的內(nèi)容充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。本節(jié)課的內(nèi)容抽象，學(xué)生理解起來相對困難，如果合作探究活動過多，學(xué)生是很難掌握整個熱力環(huán)流的基本原理（通過在一個班級的嘗試，探究活動過多的情況教學(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)知水平和知識本身的抽象程度，因此本節(jié)課應(yīng)用了大量的動畫，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)課的時候，首先在一個班級中運用學(xué)生探究、小組合作的方式讓學(xué)生主