科学湘科版 (2017)4 天气预报教学设计

第4课天气预报

—、教材分析

掌握了气温、云和雨、风等天气要素的观测后，学生发现这些可测量的量能 够分析和判断天气变化，甚至发现一些规律，会联想到天气预报。但天气预报究 竟是怎样进行的，从古到今经历着怎样的历程，现在天气预报的准确度为什么那 么高，但也偶有预测不准的时候，学生会有强烈的好奇心。

本课就依从天气预报技术科技史发展的脉络：“古人经验观察的预报-现代气 象台基于科学观测的预报”，用接受式探究的方式，引领学生搜集“天气谚语” “气象台预报天气的工具和方法”等信息，让学生理性分析经验预报的意义和局 限、现代科技的精准和高成本。设计了 “搜集天气谚语”“气象台是怎样预报天 气的”两个活动，介绍了天气预报对气象灾害的预警意义以及关于气候的简要介 绍。第一个活动不只是一个搜集资料的活动，更重要的应该是学习天气预报方法 的活动。对于儿童来说，这种经验型的预报虽然准确率不高，但方法应用性更好、 操作性更强。第二个活动是了解现代科学的天气预报过程，以拓展学生的科学视 野、激励学生学习科学的兴趣。最后关于气候的部分是承前启后的用心编排，学 生需要知道天气和气候是不同的两个概念；懂得要知道一个地方的气候特点，需 要坚持长期的观测记录和分析；关注当地的气候是怎样的；持续的观测所获取的 事实性材料为后续学习奠定良好基础。

本课的训练重点是搜集信息、整理信息、分析信息等探究技能，培养学生做 价值判断时的理性思维和辩证思维。

二、 教学目标

1. 科学知识

知道天气谚语是人们长期观察天气现象的经验总结。

知道气象台预报天气的过程，了解气象灾害预警的意义及对我们生活造成的 影响。

知道气候和天气的概念不同。

2. 科学探究

能依据天气谚语来预报天气。

会搜集天气谚语等有关天气预报的资料。

3. 科学态度

对人们是怎样预报天气的，有好奇心和学习兴趣。

三、 教学准备

天气谚语与其他有关天气预报的资料

四、 教学建议

课时安排建议：1课时

教学导入

可以谈话引入：人们从来都在关注和观测变换的天气，更期待能准确预测未 来的天气，能给人们安排出行、穿着、工作、种植、养殖、学习等带来便利。教 师可以提出问题“知道未来一段时间的天气能给我们带来哪些便利？请举例说 明”，旨在引发学生对预报天气的兴趣。天气谚语就是我国人民在长期的生产生活 实践中观察天气现象的总结……

活动1搜集天气谚语

活动目标旨在让学生利用搜集到的天气谚语，学习预报天气；知道天气现象 能影响动植物的表现。

活动建议：

1.     课前教师应搜集天气谚语，也应指导学生搜集天气谚语。

2. 某些天气谚语具有地域的特点，在指导学生搜集、学习和应用时要注意。
3. 天气谚语里有一大类是根据动物的行为来描述天气变化的，这类谚语从另 一角度来说，反映的是天气变化对动物行为的影响。
4. 指导学生进行一次“看谁搜集的天气谚语最多，记住的天气谚语最多”的 活动，能很有效地促使学生学习和应用天气谚语。

5-教师可以引导学生分析这些“天气谚语”，归纳采用的基本方法：搜集观 察的现象，统计过去发生的结果，用结果预测未来，但未追寻产生现象的本质原 因，从而导致预测的准确率不高。引发学生追问预报天气要从哪些本质要素出发, 关注“气象台是怎样预报天气的”。

阅读气象台是怎样预报天气的

阅读提供的材料，首先出示了现代气象观测的先进手段，简要介绍气象台的 天气预报要经过“气象探测” “分析预测”和“气象服务”等过程。然后介绍了 天气预报对气象灾害的预警意义以及关于气候的知识，唤起学生对当地气候的 关注。

活动建议：

1-这虽然是一个阅读活动，但不能只是简单的阅读，应该是“读一讲一议” 的过程。

读：阅读资料。阅读的主要目的是了解天气预报的基本过程和大概面貌。教 学中可以补充一些现代气象观测的手段及效果的视频资料。阅读前，教师可以按 “问题导向T任务驱动T搜集资料T阅读文本T整理信息T交流讨论T得出结论” 流程，以任务驱动、小组合作的方式，完成阅读活动。让学生梳理图中气象台这 些设备主要用来观测什么，气象台主要通过测量哪些量来预报天气。

讲：由教师或学生讲解。讲解的过程应该尽量丰富，解释过于简单的图示化 的教材。这是一个细化与深入的过程。

议：大家来议一议通过阅读和讲解，对天气预报有什么认识，气象台主要测 量什么，与前面的经验观测预报有什么不同，天气预报对灾害性天气的预警意义。 这是一个评价和思辨的过程。

2. 有条件的地方，组织学生对气象台做一次参观是一种更生动有效的教学 形式。
3. 气候的教学，可以提供具备典型气候特征的一些地域的数据，通过数据的 分析发现不同地域气候特征的不同，同时也知道天气和气候是两个不同的概念。

五、课程资源

1.     天气预报

根据气象观测资料，应用天气学、动力气象学、统计学的原理和方法，对某 区域或某地点未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。它是大气科学研 究的一个重要目标，对人们生活有重要意义。

天气预报的发展可分为3个阶段：①单站预报。17世纪以前人们通过观测天 象、物象的变化，编成天气谚语，据以预测当地未来的天气。17世纪以后，温度 表和气压表等气象观测仪器相继出现，地面气象站陆续建立，这时主要根据单站 气压、气温、风、云等要素的变化来预报天气。②天气图预报。1851年，英国首 先通过电报传送观测资料，绘制成地面天气图，并根据天气图制作天气预报。20 世纪20年代开始，气团学说和极锋理论先后被应用在天气预报中。30年代，无线 电探空仪的发明、高空天气图的出现、长波理论在天气预报上的广泛应用，使天 气演变的分析从二维发展到了三维。40年代后期，天气雷达的运用，为降水以及 台风、暴雨、强风暴等灾害性天气的预报，提供了有效的工具。③数值天气预报。 20世纪50年代以来，动力气象学原理、数学物理方法、统计学方法等广泛应用于 天气预报。用高速电子计算机求解简化了的大气流体力学和热力学方程组，可及 时作出天气预报。尤其是20世纪60年代发射气象卫星以来，卫星的探测资料弥 补了海洋、沙漠、极地和高原等地区气象资料不足的缺陷，使天气预报的水平显 著提高。

要素预报即预报气温、风、云、降水和天气现象等在未来某时段的变化。

天气预报的种类按天气预报的时效长短，可分为：①短时预报。预报未来1~ 6小时的动向。②短期预报。预报未来24-48小时的天气情况。③中期预报。对 未来3~15天的预报。④长期预报。指1个月到1年的预报。预报时效1~5年的 称为超长期预报，10年以上的则称为气候展望。

按预报范围可将天气预报分为：①大范围预报。一般指全球预报、半球预报、 大洲或国家范围的预报。②中范围预报。常指省、州和地区范围的预报。③小范围 预报。如一个县范围的预报、城市预报、水库范围的预报和机场、港口的预报等。

2.气象要素

气象要素是表征大气状态的基本物理量和基本天气现象。主要包括气压、气 温、湿度、风、云、能见度、蒸发、辐射、日照及天气现象。天气现象指发生在 大气中的降水现象、地面凝结（凝华）和冻结现象、视程障碍现象、大气光象和 其他物理现象，如雨、雪、霰、冰粒、冰雹；雾、沙（尘）暴、扬沙、浮尘、烟 幕、霾；虹、晕、霓、华；雷暴、天电、极光及大风、龙卷、尘卷、积雪、结冰 等现象。气象要素随时间和空间而变化，其观测记录是天气预报、气候分析和有 关科学研究的基础资料。

3.     天气谚语

天气谚语是劳动人民在长期生产和生活实践中总结和归纳的能够预示未来天 气变化的经验谚语。多以简练通俗的歌谣或韵文形式流传于民间。

中国天气气候多变，早在殷墟甲骨文中就有似天气谚语的卜辞，如“东云自 南雨”。不过，天气谚语往往具有地区和季节的局限性，如具有比较普遍性的天气 谚语“东虹日头，西虹雨”，在水汽充沛、对流旺盛的低纬度地区，却也有“东 虹”时仍下雨的；华北地区的“旱刮东风不雨，涝刮东风不晴”这个谚语，只在 夏季较应验。所以对天气谚语，必须结合理论和实践进行分析和验证，因地制宜 地正确运用。

4.     现代天气观测

(1)     气象卫星

气象卫星是携带各种大气遥感探测仪器，从空间对大气层进行气象观测的人 造卫星。1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器，I960年美国发射了第一 颗专用的气象实验卫星，1988年以后中国发射了两颗风云气象卫星。世界上已发 射了 100多颗气象卫星。

(2)     气象雷达

气象雷达是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备。气象 雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气系统(如台风和暴雨云系)的主要探测工 具之一。

通过方向性很强的天线，雷达向空间发射无线电波脉冲信号，大气中的水汽 凝结物(云、雾和降水)对雷达发射波产生一定的吸收和散射作用，因而接收其 回波不仅可以确定探测目标物的空间位置、形状、尺度、移动、流场分布以及演 变过程等宏观特征；还可以确定云、雨目标物的一些微观特征，例如云中含水量、 降水强度、降水雨滴和云滴的尺度分布，以及它们的位相(冰晶或水滴)。

(3)     气象气球

气象气球是用橡胶或聚酯薄膜材料制成皮球，充以比空气密度小的氢气或氨 气，用以携带仪器升空，进行高空气象观测的平台。它是一种廉价的无动力升空 设施。根据不同的用途可分为3种类型：①探空气球。体积在2~4 m3的球形气 球，可携带1kg以下的探空仪器，并具有每分钟300-400 m的升速，在一般气象 台站上，多用来携带测量高空风向、风速、温度、湿度和气压的无线电探空仪, 它的最大上升高度可达30 km。②系留气球。用缆绳拴在地面绞车上的气象气球。 为了使系留气球在气流中具有较好的稳定性，并使气球的头部始终对准风的来向， 球体多做成类似飞机机体的流线型，并安装有水平和垂直尾翼。仪器设备可直接 悬挂在气球下部或其缆绳上，随气球的收放可以测量距地面不同高度上的各个气 象要素的变化，它的最大升空高度在1000 m左右。③定高气球，又称平移气球。 使用无膨胀的聚酯薄膜制成，可使其在选定的空气密度大气层面上随风飘移。某 些在10 km以上高度工作的定高气球可工作达2年以上，它们具有10万~ 30万m3的容积，可以负载100 kg以上的仪器设备，通常又称平流层气球。

（4）气象站

气象站泛指设在陆地和海上（船舶和浮标等）实施气象观测的场所，设有气 象观测场和进行观测的仪器设备。按观测内容和任务的不同可以分为两大类。 ①地面气象站。以气象观测场为观测平台，进行地面上1.5 m高处的气温、空气 湿度、气压；10 m高处的风向和风速；以及降水量、蒸发量、辐射、土壤温度 （或水温）、云、能见度和天气现象等项目的观测。按其任务的不同，可分为天气 站、气候站、农业气象站、海洋气象站、水文气象站和航空气象站等。②高空气 象站。设在陆地和海洋上的高空气象观测场所，其主要任务是定时施放测风气球 或探空气球，探测30 km以下各空气层上的风向、风速、温度、湿度和气压值。 按观测规范的规定，定时进行观测和资料处理，并将信息传向世界各地。

5.     气候

气候是地球上某一地区多年时段大气的一般状态，是该时段各种天气过程的 综合表现。气象要素（气温、降水、风力等）的各种统计量（均值、极值、概率 等）是表述气候的基本依据。根据世界气象组织（WMO）的规定，一般气候的计 算时间为30年。气候与人类社会有密切关系，许多国家很早就有关于气候现象的 记载。我国先秦时期就有二十四节气、七十二候的完整记载。二十四节气在上古 时代已订立，到汉代进入《太初历》作为指导农事的补充历法。二十四节气既是 历代官府颁布的时间准绳，也是指导农业生产、日常生活中人们预知冷暖的指南 针。气候一词源自古希腊文，意为倾斜，指各地气候的冷暖同太阳光线的倾斜程 度有关。

由于太阳辐射在地球表面分布的差异，以及海洋、陆地、山脉、森林等不同 性质的下垫面在到达地表的太阳辐射的作用下所产生的物理过程不同，使气候除 具有温度大致按纬度分布的特征外，还具有明显的地域性特征。

按水平尺度大小，气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性 和大区域的气候，如：热带雨林气候、地中海气候、寒带气候（苔原气候和冰原 气候）、高山高原气候等；中气候是指较小自然区域的气候，如：森林气候、城市 气候、山地气候以及湖泊气候等；小气候是指更小范围的气候，如：贴地气层和 小范围特殊地形下的气候（如一个山头或一个谷地）。