资源简介

第10课　地下水（教学设计）
课题 地下水 课时安排 1课时
教材分析 本课是苏教版（2024）三年级上册第三单元“地球上的水体”的第二课，紧接第9课的地表水，把学生的视线从看得见的地面引向看不见的地下。教材编排了“压水井取水的疑问”“雨水下渗的模拟实验”“井与泉的成因解释”三个活动，栏目以观察、实验、交流、模型制作为主。学生先用透明容器分层铺碎石、粗沙、细沙、黏土并浇水，观察水在哪一层停留、从侧面小孔流出，再用剖面示意图把实验现象与真实地下蓄水层对应起来，理解地下水储存在土壤和岩石的缝隙中。本课承担着把水的去向补全的功能，为第11课海洋与第12课水资源总量提供关键的一块。 本课对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心概念10“地球系统”中学习内容10.2“水循环”的3~4年级内容要求“知道地球表面的海陆分布情况，说出河流、湖泊、海洋、冰川、地下水等主要水体类型”。教学把“说出地下水”这一要求落到可观察的模拟实验上，让学生亲眼看到下渗、汇聚与水位上升，避免只记名词。本课涉及的跨学科概念是“系统与模型”与“稳定与变化”：分层容器是地下结构的简化模型，地下水位又随降水与开采而在一定范围内相对稳定地变化。 与旧教材相比，2024版更突出地下水的资源属性和保护意识，把过量开采的危害从拓展内容提到正式研讨位置，并补充了华北地下水漏斗、部分城市地面沉降的真实材料，体现从认识水体到关心水资源的价值转向。本课向上承接第9课雨水落到地面后的去向，向下为第12课可直接利用的淡水很少提供依据，也为四年级学习地形与地质、初中学习水循环打下地表以下也有水这一认知基础。
核心 素养目标 科学观念：知道降水和地表水会下渗进入地下，储存在土壤和岩石的缝隙中形成地下水，井水和泉水都来自地下水，含水层与不透水层的差别影响水的储存与流动。 科学思维：能根据水渗进土里就不见了的现象提出有依据的猜想，并通过模拟实验检验猜想，会把分层的实验现象与真实地下剖面建立对应关系。 探究实践：能合作完成分层容器的下渗与取水模拟实验，规范记录水在哪一层停留、水位如何变化，会标注雨水、下渗、含水层、井、泉的剖面示意图。 态度责任：知道地下水不是取之不尽的，过量抽取会造成水位下降、地面沉降与水质变差，愿意在生活中做到不随意排放污水、节约用水、保护地表植被。
重点 和难点 教学重点：知道地下水储存在土壤和岩石的缝隙中，来源是降水和地表水的下渗，井水和泉水都是地下水的取用方式，能说出含水层与不透水层在储水中的作用。 教学难点：理解地下水不是地下的湖泊，而是藏在岩土缝隙里的水，并能把分层容器中的观察迁移解释真实地下水的形成与井泉的关系。突破策略：用干海绵吸水作类比帮助学生理解缝隙储水，在透明容器的侧面开孔模拟井，让水位变化直接可见，再把容器剖面照片与真实地下水剖面动画并排出示，引导学生逐层对应说话。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
导入新课 教师播放一段十秒的实拍视频：一位老人在院子里压了几下压水井的手柄，一股清水哗哗流出。教师同时出示当天的天气记录，提示最近几天都没有下雨。教师提问：地下没有下雨，这水是从哪里冒出来的？ 教师出示校门口下雨后的照片：雨水落地之后，有的顺着路牙流进了排水沟，有的被太阳晒干看不见了。教师追问：落在草地和泥土上的那部分雨水，除了流走和蒸发，还有没有第三种去处？请学生把手放在桌面上做水往桌缝里钻的手势。 教师板书课题“地下水”，并呈现本课要解决的两个问题：雨水渗到地下以后会怎样？我们打井抽上来的到底是什么水？教师说明：今天我们要在教室里造一个地下，亲眼看看水在地下的旅行。 压水井的无中生有与雨天水迹的消失形成强烈反差，直接指向本课核心问题，学生凭生活经验就能参与猜想，认知起点低、参与面广。教师把学生的猜想写在黑板一角，留待实验后回访印证，让探究从一开始就有明确的待验证目标。达成科学观念目标中降水和地表水会下渗这一起步要求。 把“雨水去哪了”作为衔接第9课的接口，让新知识长在旧知识上，凸显单元的整体性；同时用“在教室里造一个地下”的表述预告实验，制造动手期待。达成科学思维目标中针对现象提出可探究问题并作出猜想的要求。
讲授新课 本节课沿着提出问题、建模验证、解释迁移、联系社会的路径推进。核心动作是让学生在透明容器里亲手搭出一个分层的“地下”，再用浇水的方式让看不见的地下水变成看得见的现象。全课围绕两个待答问题展开：雨水渗下去以后去了哪里，我们抽上来的井水泉水到底是什么水。 设计上有三个着力点：一是类比先行，用干海绵吸水解释岩土缝隙储水，降低抽象度；二是让水位看得见，侧面开孔既当观察窗又当井，水从孔里流出的一刻是本课最有说服力的证据；三是把实验现象带向社会议题，用华北地下水漏斗与城市地面沉降的真实数据，把过量抽取的后果讲实，为保护地下水提供事实与情感的双重支撑。 环节一：情境导入·提出问题（约7分钟） 教师出示三张图片：压水井、山间泉眼、城市自来水厂的取水井。教师说明：这三处的水看起来来路不同，其实可能来自同一个地方。教师发下一张雨水去向猜想单，请学生先独立写下自己的猜想，再用一句话概括水去了哪里，并说明自己为什么这样猜。教师提示学生把猜想写上编号，实验结束后要回来看一看自己的猜想有没有被证实，这是一项重要的科学学习习惯。 师：雨水落到地上，除了流进河里和被晒干，还会去哪里？生（预设）：会渗到土里面去，下雨以后土是湿的。师：追问，渗进去的水是停在地面下面一点点，还是能一直往下走？生（预设）：能一直往下走，会钻到土里很深的地方去。师：再追问，如果土里全是水，为什么我们挖土的时候没有挖出一大滩水来？生（预设）：水可能藏在土的缝隙里，一点一点的，不像一整片水塘那样。 学生把猜想写在猜想单上，典型猜想有：水一直往下流，流到了很深的地方；水被土壤吸住了，藏在土里；水藏在石头的缝里，需要打井才能取出来。小组把猜想汇总到小组白板上，教师挑选三种有代表性的猜想贴在黑板左侧并编号。教师告诉学生：猜想只是暂时的答案，接下来我们要在一个透明的容器里造出地下，来检验这些猜想，看看哪一条最接近事实。 【知识归纳】①雨水落到地面后有三条去路：一部分流进河流湖泊，一部分蒸发到空气中，一部分渗入地下；②渗入地下的水会继续在土壤和岩石的缝隙中往下走，成为地下水；③地下水藏在很小的孔隙和裂隙里，不会像地表水那样形成一整片露天的水面。 【评价要点】达成科学思维目标：能基于已有的雨天经验提出至少一条关于雨水去向的猜想，并能说清楚自己这样猜的理由。达标证据是猜想单上有具体描述而不是空白或只写不知道，交流时能说出因为见过下雨后地面变湿这类经验依据；对猜想过于笼统的学生，教师用渗到多深、藏在什么地方这两个追问帮助其具体化。 环节二：探究实践一·自制地下分层，观察雨水下渗（约11分钟） 材料清单：每组透明塑料容器一个（可用大号透明饮料瓶剪去上半部）、碎石一杯、粗沙一杯、细沙一杯、黏土一杯、清水一杯、喷水壶一个、侧面带小孔的观察瓶一个、标签贴若干、量杯一个。操作步骤：第一步，按碎石、粗沙、细沙、黏土的顺序自下而上分层铺入容器，每层约两厘米并轻轻压平，贴上标签；第二步，用喷水壶在顶面均匀浇水约一百毫升；第三步，透过容器壁观察水先经过哪一层、在哪一层走得慢、在哪一层停住，记录每层颜色的变化；第四步，观察侧面小孔何时开始出水，用量杯接住并读数。 记录单样式（每组一份）：表格栏为层次、材料、水通过的速度与是否积水。样例数据：碎石层水通过快、不积水；粗沙层快、不积水；细沙层中速、轻微积水；黏土层慢、明显积水并在其上形成水面。侧面小孔在浇水约二十秒后开始出水，用一分钟接得约十五毫升。公平提示：各组土层厚度、浇水量、浇水次数要一致，容器要放在同一水平桌面上，否则下渗速度无法比较。安全提示：黏土与沙土课前过筛去掉石块与杂物，浇水时动作放轻，防止泥水飞溅。操作提示：如果一时找不到黏土，可以用湿泥团代替，用前先揉软再压实；如果侧面小孔一开始就被水冲出泥沙，说明孔口需要垫一小块纱布，防止沙粒堵孔而看不到出水。 师：水在哪一层开始走不动了？生（预设）：在黏土层上面停住了，水在上面越积越多。师：追问，为什么黏土层能把水挡住，而沙层挡不住？生（预设）：沙的颗粒大，缝隙也大，水容易通过；黏土的颗粒非常小，缝隙很细，水很难挤过去。师：再追问，侧面小孔里流出来的水是从哪里来的？生（预设）：就是我们浇下去、渗下去的水，在容器下面蓄起来，从孔里流了出来。师：继续追问，如果把浇水的时间延长一倍，容器底部的出水量会有什么变化？生（预设）：出水会更多，说明岩土缝隙存不下的时候水就会往外流，地下水多了水位也会跟着抬高。 预期现象与结论：水从上往下依次经过黏土、细沙、粗沙、碎石，越往下走越快；在黏土层上方出现明显的积水面，说明黏土层透水性差、起阻挡作用；汇到容器底部的水从小孔流出，说明底部碎石层像一个小水库，水量多了就要往外走。结论：透水性好的碎石与沙层能存水，透水性差的黏土层能挡水，这两类层配合起来，地下就形成了一个能蓄水、能保水的结构。教师用干海绵的类比作结：岩土的缝隙就像海绵里的小孔，水藏在里面，挤一挤才能流出来。科学阅读：真实的土层与岩层远没有这么整齐，碎石、沙、黏土往往互相交错，孔隙大小也不一样；有的地方地下水藏在松散的沙砾层里，有的藏在岩石的裂缝里，还有的藏在溶洞中。含水层埋得越深，水的流动越慢，补给和恢复也就越困难，这正是地下水一旦被污染或被超量抽取就很难快速恢复的原因。 【知识归纳】①土壤和岩石的颗粒之间有很多孔隙和裂隙，水就储存在这些缝隙里；②透水性好、能储存水的岩土层叫含水层，透水性差、能阻挡水往下渗的黏土层叫不透水层；③含水层与不透水层配合，把地下水蓄在合适的位置，这就是地下水能够长期存在的原因。 【评价要点】达成探究实践目标：能按顺序完成分层装填与浇水观察，正确记录水在哪一层停留并读出侧面小孔的出水量。达标证据是记录单填写完整、层次顺序正确、能说出黏土层挡水与沙石层存水这一结论；对只看到现象说不清原因的小组，教师追问其是否比较过两种材料颗粒的大小。 环节三：探究实践二·认识地下水的家，解释井与泉（约11分钟） 各组汇报下渗速度与出水量数据，教师把各组数据填到一张汇总表上。样例汇总：第一组侧面出水约十二毫升，第二组约十八毫升，第三组约十五毫升；各组出水量接近，但对黏土层厚度的描述差别较大。教师组织比较：为什么有的组出水多、有的组出水少？引导学生把差别归结到黏土层的厚薄、浇水量的多少这两个可以比较的条件上，进一步体会要比一比就得先让其他条件一样。数据示例（全班汇总）：各组浇水总量都是一百毫升，侧面出水量在十二毫升到十八毫升之间；也就是说，浇下去的水里有一大半留在了容器的岩土缝隙中没有流出来，这部分水就相当于储存在真实含水层里的地下水，能在干旱时慢慢补充井水。 师：如果我们在容器侧面不同高度各打一个孔，哪一个孔先出水？生（预设）：越靠下的孔越先出水，因为水是往下走的，先在底下积起来。师：追问，那你觉得真正的井应该打多深？生（预设）：要打到有水的那一层里，不然打出来是空的，抽不出水。师：再追问，山坡上有一股泉水一直往外冒，这水是从哪里来的？生（预设）：地下水位在山上比较低的地方露出了地面，水就从那里流出来，成了泉。 预设问题与应对：一是有学生说地下水就是地下的一个湖，应对是让学生指着黏土层上面那薄薄一层水说明，地下水的家是无数细小的缝隙，不是大片空腔，只有把土石缝隙填满后多余的水才会积起来；二是有学生认为地下到处都有水，随便打个井就能出水，应对是出示两张剖面图对比，一张打到含水层、一张打在不透水层上方的干土中，让学生判断哪口井有水；三是有学生说下过雨的水是干净的、可以直接喝，应对是出示土壤过滤示意图与污染案例，说明地下水流速慢，一旦被污水农药污染很难自然恢复，取出的地下水也要经过检测才能饮用。四是有学生认为黏土层很没用，应对是引导学生比较只放沙石与放上黏土两种情况，发现没有黏土层时水会很快漏掉、根本存不住，说明不透水层是地下水能够蓄积起来的重要条件。 变式训练：小明家附近有一片树林，村庄的井水一直很充足；后来树林被砍掉，山坡修成了水泥路面，几场大雨之后井水反而变少了。请用今天学的知识解释原因，并提出两条保护地下水的建议。参考答案要点：树林和松软的土壤能让雨水慢慢下渗，补充地下水；树被砍掉、地面被水泥覆盖以后，雨水只能沿地面流走，下渗的水减少了，井水得不到补充就会变少。建议：保护地表植被、多留草地和泥土地面、修建雨水渗井、不随意排放污水、不超量抽取地下水。教师补充：这一现象与我国退耕还林、保护湿地的做法是一致的，让更多雨水回到地下，井水才有持续的来源。 【知识归纳】①井打到含水层，水就流进井里，井水就是地下水；②地下水位在较低的地势处露出地面，就形成泉水；③过量抽取地下水会出现地下水位下降、井水变少变浑、地面沉降等问题，保护地下水要做到不超采、不排污、多让雨水下渗。 【评价要点】达成科学观念与态度责任目标：能说出井水、泉水都来自地下水，能举例说明过量抽取地下水的危害并提出至少两条保护措施。达标证据是剖面示意图标注正确，包括含水层、不透水层、雨水下渗箭头、井、泉，并能用看不见的水库这一说法说明保护地下水的必要性。 环节四：迁移应用·课堂小结（约6分钟） 教师出示两则材料。材料一：我国华北平原部分区域长期超量开采地下水，形成了大面积的地下水漏斗区，一些地方地下水位比几十年前低了几十米，机井越打越深。材料二：上海、西安等城市在历史上曾因大量抽取地下水出现地面沉降，后来通过限制开采、改用地表水和人工回灌，沉降得到明显控制。学生阅读后讨论：为什么看不见的地下水下降，会让地面也跟着下沉？教师用小纸盒装满湿沙、再从底部抽走水、观察沙面塌陷的演示说明原理。最后请学生写出一条今天就能做到的保护地下水的小行动。教师再出示材料三：某地推广在村庄周边修建雨水渗井，把屋顶和路面的雨水引进铺有沙石的渗井里，让雨水慢慢回到地下，使用两年以后，附近几口井的水位回升了半米多。请学生说说这则材料说明了什么，把保护措施与可观察的效果对应起来。 【课堂小结】这节课我们补上了水去向的第三块拼图，就是渗入地下。我们知道雨水和地表水会通过土壤和岩石的缝隙往下渗，储存在含水层里形成地下水；透水性差的黏土层能把它挡住，所以我们才能把水蓄住；井打到含水层就能取水，地下水位在山脚露出就是泉。我们还知道地下水水量有限，超采会带来水位下降、地面沉降等后果。请同桌互相检查一遍剖面图上的箭头方向是否正确。教师再请三名学生分别用一句话说出地下水从哪里来、藏在哪里、我们怎样取用，串成一条完整的知识链，然后全班齐读板书上的规律一行。 【板书生成】分四步生成板书：先写课题“地下水”，左侧写“雨水去向：流走、蒸发、下渗”；环节二后在板中画一个分层剖面，从下到上依次写碎石与粗沙属含水层、细沙、黏土属不透水层，并用虚线标出水位，写下“地下水藏在缝隙里”；环节三后在剖面旁补上“井：打到含水层”“泉：水位露出地面”，在右侧贴“看不见的水库”贴条；环节四在下方写“不超采、不排污、多下渗，保护地下水”。 【当堂检测】1.（选择题）下列说法正确的是（　）A.地下水就是地下藏着的一个大湖　B.井水和泉水都来自地下水　C.只要随便打一口井就一定能把水抽上来　D.地下水很多，取之不尽，可以随意开采。2.（材料分析题）某村位于山脚，村边有一口老井，几十年来井水一直很充足。近几年村庄周围大量打井灌溉，还在山坡上挖土采石，老井的水位明显下降，井水也变得有些浑浊。请分析老井水位下降的两条原因，并给出两条可行的改进建议。 参考答案与解析：第1题选B。A错，地下水储存在土壤和岩石的细小缝隙中，不是一片大水湖；C错，只有打到含水层才可能出水，打在不透水层上方的干土里往往抽不到水；D错，地下水的补给有限，超量开采会导致水位下降、地面沉降等问题。第2题原因一：附近大量打井抽水，抽走的水超过了雨水下渗的补给速度，地下水位随之下降；原因二：山坡挖土采石破坏了地表植被和土壤，雨水难以下渗，补充地下水的来源减少，同时泥沙随水进入井中使井水变浑。建议：控制打井数量和抽水量、改大水漫灌为节水灌溉、保护山坡地表植被、不向地下排放污水、修建雨水渗井帮助雨水回渗。 本课三个环节分别承担不同的目标：情境提问与猜想环节解决“水去哪了”的问题意识，达成科学思维目标；分层容器实验解决看不见的地下水如何被看见的问题，达成探究实践与科学观念目标；井泉解释与超采研讨解决概念迁移与价值判断的问题，达成态度责任目标。三个环节共享同一个核心模型，即含水层与不透水层配合蓄水，学生在不同环节反复回到这个模型，概念由此稳定成型。 教学评价采用实验记录、剖面图、研讨发言三种证据。实验记录看动手与记录是否规范，剖面图看能否把模拟现象与真实地下结构对应，研讨发言看能否用水的补给与抽取关系解释真实问题。教师在巡视中重点关注三点：浇水前是否分层压平、侧面小孔是否被沙堵住、剖面图上的箭头是否都指向下方并汇入含水层。
板书设计 地下水（第三单元 地球上的水体） 雨水去向：流进河湖、蒸发上天、渗入地下 地下剖面：碎石与粗沙（含水层）、细沙、黏土（不透水层） 水藏在土壤和岩石的缝隙（孔隙、裂隙）里，不是地下的湖 下渗→填满缝隙→在含水层中蓄积→形成地下水位 井：打到含水层，水流入井中；泉：水位在低处露出地面 过量抽取：水位下降、井水变少变浑、地面沉降 真实案例：华北地下水漏斗、部分城市地面沉降 保护：不超采、不排污、保护植被、修建雨水渗井
作业布置 基础性作业：完成活动手册中的地下水剖面图标注题，在图上标出雨水、下渗箭头、含水层、不透水层、地下水位、井、泉七个要素，并用两句话写清地下水是怎样形成的。 提升性作业：完成井与泉的调查任务，记录家里或老家是否有井或泉，写清它的位置、现在的用途，并采访长辈了解过去的水位和现在有什么不同。 拓展性作业：在家用两只同样的杯子分别装入等量的沙和碎石，从上方慢慢倒入同样多的水，比较哪种材料渗得更快，把结果记录下来并说明原因。
教学反思 预设问题一：部分学生把地下水理解成地下的一条暗河或者一个大湖，画剖面图时会画出一整条粗大的水带。改进设想是在黑板上并排出示两幅图，一幅是连成一条的水脉，一幅是均匀分布在岩土缝隙中的水，让学生指出哪一幅符合实验中看到的现象，并用干海绵吸水的手感描述为什么水是分散藏在缝隙里的。 预设问题二：染色水演示时个别学生急于用手搅动容器里的水层，破坏了下渗观察。改进设想是把容器放在小组桌面的正中间、用透明胶带封住容器口，只能通过喷水壶浇水，并在动手前明确约定只能用眼睛看、不能动手碰，用观察员轮值的办法让每人都有任务。 预设问题三：碎石与沙的配比不一致，导致各组下渗速度差异较大，数据难以比较。改进设想是课前用统一的小量杯把每层材料分装好，标上第一层、第二层字样，课堂上直接按包倒入，既省时又能保证材料一致，让学生意识到要比一比就得先让条件一样。 预设问题四：华北地下水漏斗与城市地面沉降的数据对本学段学生偏抽象，部分学生只记住了地面下沉这个词。改进设想是用装满湿沙的小纸盒，从底部用针管抽水，让学生亲眼看到沙面塌陷，再把沙面塌陷与地面沉降对应起来，把抽象名词变成看得见的现象。
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