第一章第四节《地球的圈层结构》教学案例

第一章第四节《地球的圈层结构》教学案例

一、教学内容分析

地球是由不同物质和不同状态的圈层所组成的球体，一般可分为外部圈层和内部圈层，它们都以地心为共同球心，形成同心圈层．这是地球结构的最大特征。本节教材主要介绍了地球的圈层结构。目前，人类对地球内部圈层的了解，主要来自对地震波的研究。通过研究地震波在地球内部传播速度的变化，来推测地球内部的组成及其他特征。地球外部圈层之间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。由于各圈层在后面的教材中还有详细介绍，所以在本节中介绍得较简略。

“说出地球的圈层结构．概括各圈层的主要特点”是本节课的课标要求。所以．根据课标要求与教材、教学实际，教学目标确定为：(1)了解地球的内部圈层和外部圈层结构．概括各圈层的主要特点。(2)利用“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分”示意图，初步掌握读图分析技能。(3)绘制地球圈层示意图．说明地球的圈层结构。(4)运用图表及相关资料，认识并探究地球表层，用具体实例说明地球表层的特征。

本课内容由两个目来完成。

第一目：地球的内部圈层。地震波和地球的内部圈层是本节教学的难点。纵波，横渡知识学生没有接触过，因此教材首先给出了纵波、横渡的基本特点。图l.26“地震波的传播速度与地球内部的圈层划分”意在指导学生分析地震波传播速度的变化，推测原因，划分出内部圈层。

图1.26“地震波的传播速度与地球内部的圈层划分”解析。纵波与横波最突出的差异是在不同介质中能否传播以及传播速度的差异。地震波传播的速度与其通过的介质性质密切相关：若介质为均质体，地震波则匀速直线传播；介质性质发生变化，地震渡波速随之变化。尤其是地震波通过性质完全不同的两种物质的分解面时，波速会发生突然变化，出现地震波的不连续面。这样，地震波就可以带回地球内部的信息，从而可以推测地球的内部构造和物质状态。

图中可知：1、在地下(大陆部分)约33千米处，纵波和横波的波速突然加大，出现波速的不连续面(莫霍界面)，说明该深度处上下物质在成分或状态上有改变。2、在地下2900千米处，横波突然消失．纵波的速度明显下降，也出现波速的不连续面(古登堡界面)，说明此深度处地球的内部物质组成、状态差异明显。3、莫霍界面、古登堡界面将地球内部划分为三个圈层：地壳、地幔、地核。4、纵波波速在地下5100千米处也有变化，称为次级不连续面，该面将地核分为外核和内核。

教材随后安排的图1.27“地球的内部圈层构造”是对图1.26右图的细化，利用图旁边的文字,让学生从厚度、温度、物质组成和状态的变化了解地球内部圈层构造以及地壳与岩石圈的概念区别。

第二目：地球的外部圈层。地球外部圈层与人类关系密切，是人类赖以生存的环境。这里只是简单介绍了大气圈、水圈和生物圈的范围、组成和总体特点，从物质形态、空间分布、相互关系等方面认识地球的外部同心圈层。图1.28“地球外部圈层示意”设计,一是点出外部圈层的位置和名称，二是形象地说明外部圈层的相互关系．强调它们是相互联系、相互制约的一个整体，是人类赖以生存的环境基础。最后“活动”部分对课文内容有一定的拓展。这个问题其实是起承上启下的作用，不要求学生此时就能完全解答。

二、教学思路设计

1、教材突破策略

(1)地球的内部圈层。可分两步进行。

第一步，学生左手放在桌子上，用右手敲击桌子，桌子受到冲击产生弹性振动，耳朵听到敲击声，左手感觉到振动。借此阅读感悟教材，探究地震渡的有关特点，通过学生质疑解疑，获取地震波的有关知识：地震波为弹性波。纵波传播速度快，能通过固态、液态、气态三态物质；横波传播速度慢，只能通过固态物质。

第二步，据图1.26观察地震波在地球内部的传播速度变化，分析地震波的不连续面以及地球分层，结合图1.27及有关小字内容，理解地球内部圈层结构特点。利用活动第2题的开放性，培养学生的发散性思维。

(2)地球的外部圈层。阅读图l.28“地球外部圈层示意图”，初步了解地球的外部圈层；借助学生对教材内容的探究讨论，从物质形态、空间分布、相互联系等方面了解地球外部的同心圈层，以及人类生存和发展的自然环境。最后．绘制地球圈层示意图．说明地球的圈层结构，阻加深学生对教材的把握与理解。

2、知识与技能培养

获取地球圈层的构造及其主要特点等有关知识。通过读图提高学生的读图、析图的能力，通过对教材内容的自学操究、质疑释疑提高学生的阅读能力、探究能力、地理思维及综合能力。

3、情感态度与价值观

事物是普遍联系的。地球内部物质处在不断运动和循环中；地球外部圈层间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存的自然环境。人类与自然环境的关系是相互影响、相互制约的．人类活动改造环境，环境变化对人类产生反作用。只有人类和环境相互协调，才能实现人类的可持续发展。

三、课堂教学实录

【创设情境导入新课】

资料l：中国大陆科学钻探工程是国家级的高科技工程，它利用现代深部钻探高新技术，在具有全球地学意义的大别--苏普超高压变质带上实施，被称为是“深入地球内部的望远镜”，钻探工程设计深度5000米，总投资1.5亿元人民币，整个工程历时5年完成。利用从钻孔中获取的岩心及液、气态样品及原位测量数据，进行多学科综合研究。该工程于2001年8月4日正式开钻。

资料2：目前世界上最深的科学钻探井为前苏联的科拉SG3超深钻井，深12262米。

教师：(1)地球是由不同物质和不同状态的圈层所组成的球体，它们都以地心为共同球心，形成同心圈层，这是地球结构的最大特征。目前，人类对地球外部圈层的研究进展很大，但地球内部是一个什么样子呢?看来利用钻探技术是难以完成的。(2)(拿一被切开的熟鸡蛋)同学们，有人拿这个鸡蛋形象的比喻为地球内部圈层构造，你认为这个说法有根据吗?

【多维互动主题探究】

(一)地球的内部圈层(详录)

实例感悟：同学们，将左手放在桌子上，用右手敲击桌子,你会有哪些感受?

自学探究：(出示表格)大家以学习小组为单位,结合刚才的感悟，自主学习教材第一自然段,完成表格中的内容。请提出本小组在自学中的见解或者遇到的疑难问题，希望其他小组帮助解决。

地震波的类型

传播速度

通过的物质

纵波（P波）

快

固态、液态、气态三态物质

横波（S波）

慢

只能通过固态物质

互动探究：

生l：用手敲击桌子,桌子会产生弹性振动。地震波就是一种弹性波，它有纵波与横波之分。生2：纵波的传播速度较快，能通过固态、液态和气态；横波的传播速度慢，只能通过固态；纵波与横波的传播速度都随着所通过物质的性质而变化。

教师介入：刚才的同学较好的说出了纵波、横波的特点，哪位同学还有新的见解或者异议？生3：什么是纵波？什么是横波?

(教室寂静)

教师介入：同学提出的问题有新意。纵波与横波的概念、特点是今后物理课程要解决的问题。简单说来，横波是质点的振动方向与波的传播方向垂直的波；纵波是质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波。还有什么问题需要解决的吗?

生4：地震发生时人们应该先感觉到的是纵波，因为它的传播速度快。若坐在船上，人们只会感觉到颠簸，因为横波不可以在液体中传播。

生5：纵波与横波的传播速度都随着所通过物质的性质变化而变化。应该说地震波在传播过程中，若通过的物质密度加大，波速必然会加大。

生6：你所说的结论，根据在哪里?

生5：……

总结承转：纵波与横波最突出的差异是在不同介质中能否传播以及传播速度的差异。刚才的讨论是不是正确，还有待于大家下面进一步讨论、学习。我认为波的传播速度还与物质的形态有关，这里有这样一组数据提供给大家，希望对大家能有所帮助。

深度范围（Km）

密度变化（克／立方厘米）

0~15

2.83

15~2878

3.31~5.62

2878~5161

9.89~12.70

5161~6371

12.70~13.00

媒体演示：地震波在地球内部的传播速度变化。

教师介入：地震波在地球内部的传播速度与其通过的介质性质密切相关：若介质为均质体，地震波则匀速直线传播；介质性质发生变化，地震波波速随之变化。尤其是地震波在通过性质完全不同的两种物质的分解面时，波速会发生突然变化，出现了地震波的不连续面。同学们，看完地震波在地球内部的传播速度变化图，会有什么样的感想呢？希望大家做出讨论、辩解。

生1：从圈中发现地震波在地面以下很近的距离之处、900km、2900km和5000km附近出现了不连续面。

生2：在地面以下2900km之处横波突然消失，说明其内部物质形态是液体。

生3：从横波突然消失的角度讲，其内部物质是液体，但觉得很难理解。

总结承转：根据横波不能通过这一事实，有人认为2900km以下的物质近似“液体”，是在高温高压条件下形成的一种特殊的“物质状态”，成分以重金属铁、镍为主。但也有人有不同看法，以下的成分和物质状态是一个尚待进一步研究的问题。

媒体演示：地震波的传播速度与地球内部圈层的划分(在原媒体播放的基础上对应出现地球内部的圈层划分)。

激励探究：根据我们的学习，大家快速阅读教材第二自然段内容和圈1.27“地球的内部圈层结构”有关信息，小组内合作完成表格要求。有什么新的发现与疑点还请提出，以便我们共同研究探讨。

媒体展示：地球各圈层的划分及特点表(楷体内容在表中为空白)。

(学生完成后，第一学习小姐和第四学习小组填表，补充完成)

地壳圈层结构

不连续面

深度

地震波速变化

各圈层的主要特点

地壳

莫霍界面

古登堡界面

17

900

2900

5150

纵波和横波速度加快

纵波速度突然减慢，

横波消失

由岩石组成，厚度不均

地幔

上地幔

上部由岩石组成，密度较大，有软流层下地幔

地核

外核

外核可能为液态，内核可能是固态

内核

【互动探究】

生1：在地面以下900km和5150km附近，地震波的传播速度有明显变化，它不属于地震波的不连续面吗？

生2：是。地面以下900km处的不连续面，把地幔划分成上地幔和下地幔；地面以下5150km 处的不连续面，把地核划分为内核和外核。

教师介入：这两个不连续面，我们认定为次级不连续面。

生3，软流层一般认为可能是岩浆的主要发源地。但横波能通过，物质状态应该是固体呀。教师介入：软流层的物质从总体上看仍是固态的。但波速在此有所降低，说明该层的物质较岩石要软要热些，这里硬软的差异是冷热的必然结果。所谓“热些”是说物质温度比较接近其熔点，虽未熔化，但其可塑性和活动性却大大增强了，所以也有人把软流层的物质状态说成是具有可塑性的固体。

生4：从图1.27看出岩石圈与地壳的范围和界限是不同的，岩石圈不但包括地壳，还包括软流层之上的上地幔部分。

承转引导：同学们讨论的气氛很热烈，能比较完整的综合了我们所要掌握的知识。但是现在我还有两个问题亟待大家解决：

1、能用鸡蛋的结构说啊地球内部的圈层结构吗?

2、获取地球内部的信息，除了我们对地震波的研究外，你认为还有没有别的进径?

(二)地球的外部圈层（略）

四、教学案例评析

执教者知识功底深厚，材料掌握到位(如地球内部物质密度变化表)，虽然学生思维多维展现，但教师仍能得心应手地驾驭课堂。教学方法灵活多样：巧用实例，感悟地震波；巧设比喻，引发学习兴趣；借助直观手段，突破难点；教师适时介人，化解疑点；通过特征比较，把握重点；通过读图，培养学生处理地理信息的能力，通过自主学习、探究学习、合作学习以及师生、生生互动质疑探究，使学生的思维得到了充分展现。这样，在情境创新、环节设计、方法和理论提升等方面，较好地体现了新课改新课程的精神和要求，从而使课堂气氛热烈、融洽、民主，尊重了学生人格，注重了学生的个性培养