高中地理人教版 (2019)必修 第一册第二节 太阳对地球的影响教学设计

——《太阳对地球的影响》教学设计

【教学目标】：

知识与技能目标

1. 从体验和感受中认识太阳辐射对地球的意义。

2. 结合太阳大气层结构，简述黑子、耀斑等太阳活动的主要特征。

3. 简述太阳活动对地球的主要影响，并能用实例加以分析说明。

过程与方法目标

1. 学会多种途径（如书本知识、生活经验）、运用多种手段（如报刊、网络）收集太阳活动资料，并学会整理和分析。

2. 通过图 1.8 和图 1.9 的相关分析，图 1.13 的判读知道对地理要素的叠加分析是获取要素之间相关关系的方法之一。

情感态度与价值观目标

1. 通过宇宙环境（太阳）对地球的影响，形成科学的宇宙观。

2. 树立事物是相互联系、相互影响的辩证观点。

【教材内容及分析】

课程标准对学习本章内容的要求：阐述太阳对地球的影响。本 “ 标准 ” 以太阳为案例，说明宇宙环境对地球的影响。太阳对地球的影响是多方面的，主要是太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响两个方面， “ 影响 ” 从对地理环境和对人类活动两方面，包括有利和不利的影响。教材第一部分讲述了太阳辐射对地球的影响，包括什么是太阳辐射；以图片的形式从生活、生产中的事例分析太阳辐射为地球提供能量（生物生长发育，物质运动和生物运动主要动力，生产和生活能量主要来源等），并要求学生列出更多生活和生产上的例子来说明问题；太阳能量的来源；通过活动进一步分析太阳辐射能量在地球上的纬度分布差异和这种差异对地球上的生物量的影响。第二部分太阳活动对地球的影响中，介绍了太阳大气分层；什么是太阳活动；太阳活动重要标志和周期；太阳活动对地球的影响，通过具体的案例和活动进一步分析说明太阳活动对地球的影响。

本节教学重点是太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响，难点是图 1.8 和图 1.13 的判读。

【教学过程和教学策略】

一、导入新课，出示课题

师： 我们用肉眼可以看到 6000 多颗恒星，借助天文望远镜可以看到更多的恒星，太阳也是一颗普通的恒星，为什么对地球上的人类来说它是最重要的天体呢？ —— 太阳是距离地球最近的恒星，太阳辐射为地球提供能量，太阳活动影响地球。今天我们来探索太阳对地球的影响。

［板书］一、太阳辐射为地球提供能量

( 开门见山，突出主题，既节约时间，又直接切入主题 )

二、创设读图情境

[ 看书思考 ] 什么是太阳辐射？（太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量）

[ 读图分析 ] 太阳辐射各种波长范围图（教师提供）

（ 1 ）太阳辐射的主要电磁波有哪些？（可见光区，紫外线区，红外线区）

（ 2 ）波长范围各是多少？（可见光波长 0 ． 4 －０．７６微米，紫外线波长小于０．４微米，红外线波长大于０．７６微米）

（ 3 ）太阳能量主要集中在哪一部分？（可见光区，占太阳辐射总能量的５０ % ）

( 既培养学生的读图能力，又为以后相关知识的学习打下基础 )

［过渡］太阳辐射的能量是巨大的，尽管只有二十二亿分之一到达地球，但是对于地球和人类的影响却是不可估量的。它到底对地球有什么影响呢？

三、分组合作，探索新知

把学生分成四个图片研究小组，每组研讨一个主题图片， 让学生说明太阳辐射能量对地球的影响。

［图片 1 ］ 主题 : 提供了光热资源，地球上的生物生长发育离不开太阳——“万物生长靠太阳”。

［图片 2 ］ 主题 : 是地球上自然物质运动（水、大气）和生物活动的主要动力。

［图片 3 ］ 主题 : 矿物燃料的燃烧与利用太阳能的关系。

［图片 4 ］ 主题 : 我们日常生活和生产的主要能量来源

［自由发言］请你谈谈还有哪些事例可以说明 太阳辐射 对地球的影响？ 谈一谈你的家乡是如何利用太阳能的？

( 联系学生生活实际，学以致用 )

［探索活动 1] 你知道太阳巨大的能量来源吗？

［学生自主学习］学生说明其能量来源于太阳内部的核聚变反应。在这个反应中损耗太阳的质量，损耗的质量转化为能量。

［探索活动 2] 根据其来源你能够推理分析太阳这个气体星球的主要成分吗？（氢和氦）

( 让学生通过推理去记忆，而不是去死记硬背 )

四、创设问题情境，深化探索问题

师： 太阳辐射到达地球上各处的辐射量是否都一样呢？ 太阳辐射能量在地球上的纬度分布有差异吗？有着什么样的差异？

[ 读图 ] 图 1.8 和图 1.9 的判读

（ 1 ）太阳辐射的纬度分布有什么规律？（一年中不同时间有变化，总体而言，从赤道向两极递减）

（ 2 ）热带雨林和亚寒带森林生物量有什么差异？（热带雨林生物量为 45 千克 / （米 2· 年）大于亚寒带森林生物量 20 千克 / （米 2· 年）。）

（ 3 ）问题（ 1 ）和（ 2 ）的结论有没有相关性？（有相关性）

（让学生初步掌握阅读地理现象的三维空间分布示意图的方法，并学会对地理要素叠加分析，获取要素之间相关关系，体验分析问题的过程与方法）

（ 4 ）描述热带雨林和亚寒带针叶林自然景观的差异。（教师提供两地景观图片）

（ 5 ）推测两地的自然环境差异。

[ 教师小结 ] 由于太阳辐射的差异而引起自然环境、自然景观产生差异，这种差异又会影响到人类活动。

五、在合作中探究，在竞争中拓展

师： 下面我们来探究本节的第二部分：太阳活动对地球的影响。

[ 板书 ] 二、太阳活动对地球的影响

师： 要了解太阳活动对地球的影响必须先了解太阳的结构。太阳的内部你能够看到吗？（生：看不到）你能够看到的是太阳的大气层。

[ 学生自主读图 ] 图 1.10 太阳大气层的结构，太阳大气层分为哪几层？你都能够用肉眼看到吗？

师： 太阳活动就是指太阳大气经常发生大规模的运动，太阳活动的类型较多，其中最主要的是黑子和耀斑，它们是太阳活动的主要标志。

[ 学生活动 ]

1. （预先）把学生分为黑子研究小组和耀斑研究小组。阅读课本并利用网络等收集相关资料。 2. 在纸上尽可能多的列出黑子和耀斑的相关知识。 3. 交流成果。 4. 比一比，看哪个小组列的知识多？看哪个小组列出的知识是课本上没有的？

( 尽量提供多种方式让学生展示其学习成果，如朗读、板书、实物投影等方式，让学生体会到成功的喜悦，它同样是促进学生发展的有效途径 )

黑子研究小组成果主要包括：

（ 1 ）黑子概念

（ 2 ）发黑原因（因为温度低而发黑）

（ 3 ）发生和出现的区域（ 光球）

（ 4 ）活动平均周期（ 11 年）

（ 5 ）太阳活动主要标志

（ 6 ）与耀斑出现的相关性

（ 7 ）对地球的影响

（ 8 ）观测与预报，减轻不利影响

耀斑研究小组成果主要包括：

（ 1 ）耀斑概念

（ 2 ）发亮原因（释放出巨大的能量）

（ 3 ）发生和出现区域（ 色球 ）

（ 4 ）活动平均周期（ 11 年）

（ 5 ）太阳活动主要标志

（ 6 ）与黑子出现的相关性

（ 7 ）对地球的影响（影响无线电短波通信、 “ 磁暴 ” 、极光、其他自然灾害）

（ 8 ）观测与预报，减轻不利影响

[ 教师评点与指导 ] 教师在学生活动过程中适时指导，重点指导黑子对气候的影响 —— 与降水的相关性图（ 图 1.13 ）分析。

① 从年降水量平均超额量曲线中你能够获取哪些信息？（高低变化，前一次高点与后一次高点平均周期约 11 年）

②从太阳 黑子 曲线中你能够获取哪些信息？（ 黑子相对数量高低变化，前一次高峰期与后一次高峰期，即活动周期为 11 年 ）

③如果将两种曲线叠加，你能够得出什么结论？（两者有一定的相关性：图中 12 测站的年降水量平均超额量与太阳黑子的变化的相关性表现为正相关； 22 测站的年降水量平均超额量与太阳黑子的变化的相关性表现为负相关； 36 测站的年降水量平均超额量与太阳黑子的变化的相关性表现为 上世纪末至 20 世纪初的 30 年间 是负相关， 从 1910 年开始 是正相关。

④从以上分析，你能得出来什么结论？—— 太阳 黑子与水旱灾害的出现有一定的相关性。

（培养学生观察曲线图，提取有效信息，分析问题的能力。不同能力的学生，能够看出的问题可能不同，需要通过 老师的引导，同学的交流补充来完成。同时通过分析两者之间的联系，让学生知道对地理要素的叠加分析是获取要素之间相关关系的方法之一。）

[ 探究活动 ] 你能够解释下列现象的成因吗？

2003 年 10 月 23 日 到 11 月 5 日 ，许多国家的短波通讯受到影响，通讯设施受损，日本一颗通讯卫星信号中断，一颗环境通讯卫星无法恢复使用。你能够解释其成因吗？

[ 教师 小结 ] 太阳活动不仅与地球气候的变化密切相关，而且会扰动电离层，导致短波无线电通讯中断；扰动地球磁场，产生“磁暴”现象，使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向；产生 极光；其他自然灾害。

【评析】

新课程要求课堂教学应该让学生积极主动地参与到教学活动中来，形成“多维互动”的教学氛围，从而使学生的潜能得到发挥，同时要开展合作学习和探究学习。本教学设计第一部分太阳辐射对地球的影响，强调了教师创设良好的教学情境，把学习的主题分解成若干个系列问题让学生主动去探索和体验，在这个过程中达成知识和技能目标，体验认知策略和学习策略（如认识到对地理要素的叠加分析是获取要素之间相关关系的方法之一。）第二部分设计的目的是使学生学会合作、交流（过程的合作；观点和方法的交流），学会通过多种方法搜集地理资料，分析提取有效资料。整节课的设计让学生从欣赏、探索、讨论、操作等一系列活动中趣味盎然地经历了寻找、发现、认识、掌握和应用的全过程，激发了蕴含在学生身上的灵感和潜力，拓宽了学生的知识视野，使学生体验到地理的价值，促进了学生认识的整体性发展。

资料宝库

太阳正处于近 1000 年来活跃的顶峰

苏黎世天文学研究所的科学家认为，现在太阳正处于最近 1000 年来活跃的顶峰。除此之外，天文学家还对 1610 年以来的太阳黑子爆发监测结果进行了分析，证实太阳黑子爆发周期为 11 年。

在太阳活动爆发时，常常伴有 X 射线、紫外线辐射增强，高能粒子流暴涨和日冕物质抛射等。 X 射线、紫外线约 8 分钟可以抵达地球，影响电离层和中高层大气的电离与热状态。高能粒子流，如太阳质子，快的可在数小时内抵达地球，使地球数万千米高空的质子流量突增千万倍，影响航天安全。高达百万摄氏度的日冕物质以每秒数百公里至上千千米的超音速呼啸而来，形成冲击波似的风暴于两三天内到达地球，可引起地球极光、全球电离层扰动、电离层暴、地磁场突然扰动、地磁暴与亚磁暴、 20 到 30 千米以上的中高层大气密度和温度突增以及高能电子流量增强事件等，会对航天、通讯、导航和电力等高技术系统造成巨大危害，形成所谓的空间灾害性天气事件。人们类比地球上发生的风暴天气，将这些太阳剧烈活动称为 “ 太阳风暴 ” 。在太阳峰年期间，太阳风暴的强烈影响非常显著。 1989 年 3 月 13 日 至 14 日，太阳风暴造成加拿大魁北克地区电网停电， 600 万人遭受停电之苦，挨冻一天。同时，全球无线电信号受到干扰；日本一颗通信卫星异常；美国一颗卫星轨道下降。后来魁北克电力公司耗资 13 亿加元改善系统性能，希望在这个太阳峰年中经受住考验。在上个太阳高峰期里，高能粒子造成我国 “ 风云二号 B” 气象卫星于 1990 年提前报废。在本次太阳高峰期里， 2000 年 7 月 14 日 发生的一次太阳耀斑和日冕物质抛射事件，使得电离层发生强烈的突然扰动和电离层暴，短波通讯中断，所有科学卫星受损减寿，如美欧合作耗资 20 亿美元的 SOHO 太阳科学卫星的探测器减寿一年，日本 ASCA 卫星失控，我国短波通讯遭受严重干扰等等，带来了一系列的空间灾害。

因此，空间灾害性天气是通过高技术系统影响人类生活、社会、经济发展和国家安全的。越是高技术系统，在空间天气的灾害面前受到的影响越大，而空间灾害性天气的根源正是太阳活动。

太阳活动与地球气候之间的因果关系

太阳活动的变化究竟如何影响地球的气候，科学家一直未能求得甚解。美国研究人员最新的研究分析了地球气候变迁 1500 年和 100 年周期的模式，并与太阳的活动做了相关的探讨。研究人员利用北大西洋的深海沉积物，分析过去约 11000 年以来的纪录，利用碳 14 及铍 10 的同位素量，重建过去太阳活动的强弱变化（太阳活动较弱的时候，宇宙射线会产生较多的碳 14 和铍 10 ），然后再利用冰漂物的沉积（浮冰溶解后的沉积， IRD ），来看北极冰原的势力消长，归纳出地球气候与太阳活动之间的 1500 年周期。

而另一组科学家则是利用计算机仿真太阳表面活动变化，分析 17 、 18 世纪的气候变化，归纳 100 年以内的气候变化模式。他们还把太阳活动的 11 年周期也列入分析，由于这个周期主要是太阳紫外线辐射的变化，因此他们认为地球平流层以及其中所含臭氧对于反应太阳活动变化扮演了重要的角色。对于太阳活动与地球气候之间的因果关系是否存在，大家似乎都是肯定的，但是细节部分究竟如何，答案则似乎还在很遥远的地方。