資源簡介

第一章 宇宙中的地球
1.2 太陽對地球的影響
【教學目標和要求】
1.運用圖像、視頻等資料,說明太陽輻射對地球的重要意義。
2.舉例說明太陽對人類生產、生活的影響。
3.運用示意圖和有關資料,描述太陽大氣層的結構和主要的太陽活動現象。
4.舉例說出太陽活動對地球的影響。
【教材設計思路】
根據課程標準,本節教材重點落實的內容是“說明太陽對地球的影響”。這一內容和第一節落實的“描述地球所處的宇宙環境”屬同一條“內容要求”,教材用兩節內容分別落實。
對于“太陽對地球的影響”可以從以下兩方面理解。
第一,太陽是一顆恒星,是太陽系的中心天體,以強大的引力將其他天體牢牢控制在自己的周圍,從而維持了太陽系的穩定。作為太陽系唯一自身發光的天體,太陽為太陽系所有的成員提供光和熱。地球之所以能成為生命樂園,也正是因為從太陽獲取了足夠的能量。這種能量來自太陽輻射的電磁波。
第二,除了電磁波,太陽還持續向星際空間擴散著帶電粒子流。一般情況下,帶電粒子流運動到地球附近時,受地球磁場的阻擋,不能達到地面,地球上的生命體可以免受其危害。但當帶電粒子流增強時,它就會給地球上的生態環境和人類活動帶來不良影響。
因此,太陽對地球的影響有正面和負面兩種。正面影響主要是太陽輻射為地球提供了光和熱,由此影響了地球上的生命活動和自然現象。負面影響則主要是太陽活動給地球上人類活動帶來的災害。由此,本節設置了兩個標題進行闡釋,分別為“太陽輻射對地球的影響”和“太陽活動對地球的影響”。
第一個標題“太陽輻射對地球的影響”概述了太陽輻射能量的來源,以及太陽輻射對地球的重要影響。教材從兩個方面介紹太陽輻射。
一方面是太陽輻射為地球提供光和熱,維持地表溫度,并為地表自然地理現象提供動力,也使得自然地理現象呈現緯度差異。教材為說明到達地球的太陽輻射的緯度差異及其產生的影響,安排了“北半球大氣上界太陽輻射的分布”“熱帶雨林和亞寒帶針葉林生物量的差異”兩張圖,并在“思考”中提出問題,引導學生將太陽輻射在地球上分布的緯度差異與地表生物量的緯度差異建立聯系。因為地球上太陽輻射分布的緯度差異是各種地理現象產生差異的基礎,通過這一設計可以盡早幫助學生形成地理思維,為后面的學習提供鋪墊知識。
另一方面是人類對太陽輻射的利用,即從能源的角度介紹太陽輻射。教材概括了太陽能被人類利用的渠道：直接利用、存儲轉換后使用和被生物固定并積累后使用。對于直接利用和存儲轉換后使用,教材分別通過圖文的形式舉例說明。教材中圖1.14為家庭太陽能供熱系統直接將太陽能吸收并轉化為熱能；教材中圖1.15為太陽能光伏電站將太陽能捕獲并存儲,再轉化為電能。
第二個標題“太陽活動對地球的影響”目的在于幫助學生通過認識太陽的大氣層,了解太陽大氣異常變化的表現及其對地球產生的影響。教材在概括介紹太陽大氣層結構的基礎上,幫助學生認識太陽風。教材強調在正常情況下,地球的磁場能夠阻擋太陽風。太陽活動使得太陽風增強,而太陽風增強則會干擾地球的磁場,由此給地球上的人類活動帶來影響。教材通過這一方式幫助學生了解太陽活動對地球產生影響的原理。教材通過圖文結合的形式概括介紹幾種主要的太陽活動現象,以及太陽活動對地球產生的具體影響。同時,教材提供了案例進一步說明太陽活動對地球產生的影響,指出近些年來隨著人類科技的發展,太陽活動對人類影響也更加顯著。
教材開篇的情境設計選擇從利用太陽能發電的角度來說明太陽對地球的影響。為了增加可讀性,教材設計了一個沖突較大的情境。對于電力供應緊張的地方,直接利用太陽能成為便捷的能源獲取方式。教材從這一角度出發,引導學生認識我們習以為常的太陽竟然還有如此功用,同時進一步思考:除了發電,太陽對我們的生產生活還有哪些影響 學習第一個標題后,學生可以容易得出答案,教材中沒有用文字來呼應。
本節“活動”主題是分析太陽黑子的變化周期,目的是讓學生認識太陽活動是有周期的,并在此基礎上訓練學生閱讀、分析、總結的方法。數據分析也是基礎科學研究的重要環節。
本節內容結構如圖1-3所示。
【內容要點說明】
太陽輻射對地球的影響
1.太陽輻射對地表形態、大氣運動、水循環的影響因缺少知識鋪墊,將在接下來的章節具體闡述,教材在這里只概括事實,不擴展說明原因。
2.利用太陽光發電有兩種方式:一種是利用太陽光直接發電,叫太陽能光伏發電；另一種是利用太陽光間接發電,叫太陽能光熱發電。太陽能光熱發電用來自太陽光的熱能加熱循環水,產生水蒸氣,推動渦輪轉動,從而帶動發電機發電。太陽能光伏發電通過一種半導體材料,直接將太陽輻射轉化為電能,這種材料的功能被稱為“光伏效應”,在太陽能發電領域普及較廣。教材中提到的就是太陽能光伏發電。
太陽活動對地球的影響
1.與太陽活動相關的內容對學生來說比較陌生,尤其是各種名詞疊加使得這部分內容缺少吸引力。教材在設計時希望能夠構建一些知識邏輯,太陽風是一個最合適的切入點。太陽活動對地球的影響是通過太陽風來實現的。太陽表面不斷向各個方向射出帶電粒子流(主要是氫原子核和自由電子),1958年人們開始用“太陽風”來描述這種帶電粒子流。太陽風接近地球時,首先與地球的磁場相互作用。地球的磁場使太陽風向地球的兩極偏轉,正常狀態下,太陽風對地球不會產生太大影響。當太陽活動增強時,向外拋射的能量加大,就出現了“太陽風暴”。我們所說的太陽活動對地球的影響指的就是這種情況。
2.太陽的內部結構比較復雜,課程標準關于此部分的“內容要求”是“認識太陽活動對地球的影響”。太陽活動的外在表現主要是太陽的外部大氣發生變化。為了不增加難度,教材不對太陽的內部結構進行介紹。
3.教材提到“我國古代史書中就有關于太陽黑子的記載”和“1859年的太陽耀斑爆發是第一次有記錄的太陽活動現象”,兩者是針對不同問題的描述。我國古代史書上的記載是針對太陽觀察的記錄。人們在觀察太陽的時候,看到熾熱光亮的太陽表面常常出現黑色的斑點。戰國時期天文學家甘德和石申的《甘石星經》記載“日中有立人之象”,就是對太陽的黑子的描述,說它像站立著的人那樣大。這是世界最早的關于太陽黑子的記錄,當時還未能認識太陽活動。“1859年的太陽耀斑爆發是第一次有記錄的太陽活動現象”指的是人類感受到太陽活動現象對地球的影響并記錄了下來。
【教學建議】
教學思路及方法建議
本節教學根據教材內容設計分為兩個部分。第一部分太陽輻射對地球的影響,可以采用“案例分析-分組探究-歸納總結”方式展開。首先利用開篇情境設計提出問題：太陽能在我們生活中有哪些利用方式 它對地理環境以及我們的生產、生活有哪些影響 然后指導學生讀教材中圖1.12、圖1.13、圖1.14、圖1.15,讓學生分組討論,全班交流。最后師生共同總結知識框架和結論。在具體教學過程中要注意以下方面。
1.對西藏阿里地區岡底斯藏學院的自然環境特征不要展開,只需要利用中國地形圖告知學生位置和地形特點。
2.太陽輻射緯度分布差異是地域分異的基礎,所以要重點讓學生了解太陽輻射的緯度分布存在差異,且有一定的規律。
3.太陽輻射對水和大氣運動的影響,學生還缺少知識儲備,教師可以給學生提供一些案例,引導學生思考探究。
第二部分太陽活動對地球的影響,教師可以采用“講授-案例分析-總結”方式開展。首先教師利用教材中圖1.16、圖1.18講授太陽大氣結構和太陽活動的表現。而后向學生展示太陽活動對人類生產生活影響的案例,指導學生分析太陽活動的影響,最后總結。教學過程中要注意以下兩點。
1.抓住太陽風這個主線討論太陽活動的影響。
2.強調正常情況下,由于地球磁場的保護,太陽活動對地球的影響是很小的。
重點和難點
太陽輻射是影響自然環境演化的主要動力和人類社會目前使用的主要能量的來源,所以太陽輻射對地球的影響是本節重點。本節另一個重點是太陽活動對地球的影響。
由于學生還不具備相應的知識儲備,所以大氣上界太陽輻射緯度分布和生物量關系成為本節的難點。
課時建議 1課時。
實施建議
【導入】
教學中,教師可先展示青藏高原地形圖,標注西藏阿里地區,請學生閱讀節首情境,提出問題導入新課。
1.阿里地區以前為什么缺電 現在為什么選擇太陽能光伏電站發電 這與其位置和地形有什么關系
2.除了利用太陽能發電,太陽輻射對自然環境和我們的生產、生活還有哪些影響
【太陽輻射對地球的影響】
這部分內容教學的重點是太陽輻射對地球和人類的影響,以及由于地球不同緯度地帶接受的太陽輻射能不同,使得許多自然地理現象呈現緯度差異。具體可分三個部分展開。
一、簡要了解太陽輻射能的來源
教學中,可先提出問題：太陽能來自哪里 然后指導學生閱讀教材第一自然段內容,了解太陽輻射的概念和能量來源。總結時可就太陽輻射能強調以下三點。
1.巨大,即“只有二十二億分之一到達地球,但是對于地球和人類的影響卻是不可估量的”。
2.穩定,即“以目前核聚變的速率來看,太陽正處于穩定的壯年期”。
3.源源不斷,即“太陽以電磁波的形式向宇宙空間放射能量”,全天候,無間斷。
教學中可適當介紹太陽的結構和組成,但不可深究太陽內部核聚變過程。
二、深入分析太陽輻射對地球和人類的影響
教學時,教師可展示一些圖片設置情境,提出如下問題：
1.雨后的路面,為什么太陽一曬就干了 或者洗過的衣服為什么有太陽曬就干得快
2.盛夏烈日下,站在柏油路面上有什么感受
3.綠色植物光合作用合成含有生物能的有機質,其能量來自哪里
4.地球存在生命的必備條件之一是有適宜的溫度,這與太陽輻射有什么關系
探討上述問題時,要引導學生分要素對太陽輻射的影響加以歸納,同時要引導學生結合具體案例分析太陽輻射能在自然環境的轉化過程,提高學生綜合思維水平。
對于“太陽輻射為我們生產、生活提供能量”這部分內容,學生具備相應的生活經驗和知識積累,所以可以讓學生結合教材中圖1.14、圖1.15舉例說明我們目前使用的能量中哪些與太陽輻射有關。教師最后做簡要總結。
三、注重總結太陽輻射緯度分布規律及其影響
這部分重點是指導學生讀教材中圖1.12和圖1.13,結合“思考”總結規律、討論影響。讀圖1.12時,可設置以下問題：
1.赤道地區年太陽輻射總量可達到多少 北極地區是多少
2.赤道地區年太陽輻射總量大約是北極地區的多少倍
3.從赤道到北極,年太陽輻射總量呈怎樣的變化趨勢
4.南半球的趨勢如何
5.全球大氣上界年太陽輻射總量分布呈現怎樣的規律
讀圖1.13時,可結合圖1.12,設置如下問題：
1.圖1.12為何要強調“大氣上界”
2.熱帶雨林的生物量是亞寒帶針葉林的多少倍
3.熱帶雨林區和亞寒帶針葉林區分別對應圖1.12中的哪個緯度帶
4.熱帶雨林區和亞寒帶針葉林區的氣溫有何差異
5.生物量與大氣上界太陽輻射的分布有什么樣的關系
對上述問題,可分組討論探究,全班交流,師生共同得出結論：生物量和太陽輻射量都隨緯度的升高不斷降低。太陽輻射量大,生物量多；太陽輻射量小,生物量少。
【承轉】
展示一幅太陽黑子圖片或有關我國古代對太陽黑子觀察的描述,指出除了太陽輻射,太陽也會通過另一種方式影響地球和人類。
【太陽活動對地球的影響】
這部分內容教學的重點是太陽風增強對地球的影響及其對人類活動造成的危害。具體可分兩個部分進行。
一、簡要了解太陽大氣結構和太陽活動
教師指導學生讀教材中圖1.16和圖1.18,了解太陽大氣結構和主要太陽活動表現,并用板書總結。主要突出以下三點。
1.明確太陽活動發生的太陽大氣層。太陽大氣從里到外依次為光球、色球和日冕,對應太陽活動分別是黑子、耀斑和日珥、日冕物質拋射。
2.強調太陽活動強弱有標志、變化有周期。太陽黑子的多少和大小可以作為太陽活動強弱的標志。人們發現太陽黑子數量具有周期性變化,有的年份多,有的年份少。
3.太陽活動通過太陽風對地球產生影響。太陽風—太陽大氣釋放的高速帶電粒子流會擾動地球的磁場和大氣。
二、具體分析太陽活動影響地球和人類的方式
首先指導學生讀教材中圖1.17,強調在正常情況下,由于有地球磁場的保護,太陽風對地球的影響是很小的；只有當太陽活動強烈時,太陽風暴對地球有顯著的影響。
然后指導學生讀教材中圖1.19,結合案例“不同歷史時期太陽活動的影響”,提出以下問題：
1.案例中受影響的事物分別對應圖1.19中的哪一類事物
2.受損害事物和設施具有哪些共同特征
3.為什么不同發展時期太陽活動對人類社會影響程度不同
4.為什么現在世界上很多國家都非常重視對太陽活動的觀測和研究 太陽活動影響的記錄為何越來越多
教學中,教師可以提前讓有興趣的學生準備一些案例,課堂交流分享。也可由教師準備一些案例向學生展示,然后師生共同總結。交流討論過程中要注重培養學生綜合思維能力,以及防災減災的意識
【活動：分析太陽黑子的變化周期】
教學中,要重點利用教材中提供的不同時間尺度的太陽黑子變化統計圖,并通過設置問題指導學生掌握找出太陽黑子變化周期的方法和步驟。
總結太陽黑子的變化規律(周期)比較簡單。但教學時要引導學生思考教材分別提供35年和300年時間跨度統計圖的原因：一是告訴學生統計方法是研究地理問題的重要手段；二是告訴學生利用統計方法得出的結論是否科學,與樣本的數量有關。
評價建議
一、評價目標
根據教學目標,參照學業質量標準,可制定本節評價目標(表1-3)。
表1-3 第一章第二節教學與評價目標
評價目標 水平1 水平2 水平3
知道太陽輻射的概念 能夠說出太陽輻射是太陽源源不斷地以電磁波的形式向宇宙空間放射能量的現象 能夠說明太陽輻射能的特點
說明太陽輻射對地球的影響 能夠舉例說明太陽輻射為地球提供光、熱,維持著地表溫度,是地球上水、大氣運動和生命活動的主要動力；能舉例說出太陽輻射可以被捕獲并儲存,轉換成熱能、電能等 能夠分要素舉例說明太陽輻射對地球和人類的影響, 并能說出不同緯度地區接受的太陽輻射存在差異，是自然地理現象呈現緯度地域分異的基礎 能夠分要素舉例說明太陽輻射對地球和人類的影響；能夠概括不同緯度地區大氣上界太陽輻射的分布規律,并能舉例說明該規律引起的自然地理現象呈現緯度分異
太陽活動的概念和主要類型 知道太陽活動指太陽大氣的變化；了解太陽活動主要有太陽黑子、耀斑、日珥、日冕物質拋射等 知道太陽大氣層的基本結構及太陽活動現象存在的位置及主要表現；能說出太陽活動現象之間有密切聯系
太陽活動對地球的影響 知道太陽活動影響地球磁場和大氣層等 能說出磁暴、極光等現象；知道太陽活動還會對衛星導航、空間通信、電網、航空航天等人類活動產生災害性的影響
二、評價方法
1.紙筆測驗。命制試題時不能過度注重太陽輻射、太陽活動等抽象知識的識記,而要關注學生能否結合實例說明太陽輻射、太陽活動對人類生產、生活的影響以及如何合理利用太陽能。
2.課堂觀察。要緊扣重難點觀察學生的認知方法和思維水平。本節內容重在舉例說明太陽輻射和太陽活動對人類生產、生活的影響及對地球的影響。課堂上要關注學生從案例及圖表中獲取信息的能力,以及通過對不同事物對比分析得出結論的能力。
3.表現記錄。本節根據分析太陽黑子變化周期的目標,設計活動表現記錄表,進行等級評定。
三、評價示例(以教材中活動為例)
活動:分析太陽黑子的變化周期(材料略)
對本活動中學生的表現評價可參考表1-4。
表1-4 活動表現評價及樣例
問題序號 水平 表現 樣例
1 水平1 能大致找出相鄰的兩個波峰或兩個波谷的時間間隔 10年、11年、12年等
水平2 能分別找出相鄰的兩個波峰或波谷的時間間隔,并進行對比 相鄰的兩個波峰或波谷的時間間隔均在10年、11年或12年
2 水平1 能找出最左側和最右側波谷的年份,能大致數出這兩個年份間的波峰個數 1700年、2000(2010)年；26(27) 個左右
水平2 能計算出相鄰兩個波谷間的平均時間間隔 約11年
3 水平1 能說出太陽黑子數呈現周期性變化的規律 有一定的周期性
水平2 能說出太陽黑子數的變化周期約為11年 太陽黑子數呈現明顯的周期性變化,周期約為11年

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