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第五章问题研究 如何让城市不再“看海”
一、教材分析
本课是人教版（2019年版）高中地理必修第一册第五章的问题研究内容，安排在植被与土壤两节之后，属于研究性学习板块。本章主题是植被、土壤及其与地理环境、人类活动的关系，内容的综合性和实践性都很强。教材在学生熟悉了水、土壤、大气、生物等自然地理环境要素之后，设计了“如何让城市不再‘看海’”这一需要综合各要素看问题的研究性学习，把水循环、植被与土壤的功能、城市化与人类活动等内容整合起来，是培养综合思维、地理实践力和人地协调观的重要载体。
教材将问题研究设计为三个步骤：了解城市“看海”与土壤功能缺失的关系；查寻人们为控制城市雨洪所采取的措施或努力；探索我国大多数城市解决“看海”问题的现实困难和可能的应对措施。围绕这三步，教材提供了三组资料：资料1“城市洪水与土壤蓄水功能缺失”，用“1米厚的多孔隙土壤能截留300毫米的降水量”与2012年7月21日北京暴雨“全市平均降水量170毫米”形成对比，说明地面硬化对下渗、径流等水循环环节的影响；资料2“雨水花园”，介绍以小尺度“绿色”设施蓄积、净化雨水的实践（图5.23）；资料3“海绵城市”，介绍我国2012年提出的城市雨洪管理新模式（图5.24）。最后通过问题探讨，引导学生针对我国大多数城市解决“看海”问题的现实困难提出应对措施。
二、学情分析
高一学生已学习水循环、植被与环境、土壤等功能等相关知识，具备从水循环环节变化分析城市内涝成因的知识基础；生活在城市中，对暴雨积水、内涝“看海”等现象多有直观感受，有较强的探究兴趣。但学生往往把城市内涝简单归因于“雨太大”或“排水不好”，缺乏从下垫面变化、土壤蓄水功能等地理原理角度系统分析问题的能力，对雨水花园、海绵城市等专业概念比较陌生，也较少思考治理措施的现实制约。教学中应利用真实案例创设认知冲突，引导学生沿“问题成因—解决方案—现实困难—应对措施”的思路层层深入，在小组研讨中培养分析实际地理问题的能力。
三、教学目标（核心素养）
（一）综合思维
能够运用水循环原理分析城市地面硬化对下渗、地表径流、洪峰等环节的影响，理解城市内涝是多因素综合作用的结果，认识从发挥土壤蓄水功能角度解决城市“看海”问题的地理原理。
（二）区域认知
结合不同地区城市的气候、地形、水文等条件，分析城市“看海”问题成因的地域差异，理解海绵城市建设应因地制宜，具有广泛的地区适用性。
（三）地理实践力
能够研读图文资料，运用调查、实验和资料分析等方法探究雨水花园、海绵城市控制城市雨洪的过程与效果，就本地城市内涝防治提出合理建议。
（四）人地协调观
认识城市内涝是人水矛盾激化、人类活动改变水循环自然过程的不良结果，理解顺应自然、保护原有水生态、走生态化城市建设道路的意义，树立人与自然和谐共生的观念。
四、教学重难点
（一）教学重点
城市地面硬化对水循环环节的影响及土壤蓄水功能在减轻城市洪涝中的意义；雨水花园、海绵城市控制城市雨洪的基本原理。
（二）教学难点
从“雨水花园到海绵城市”理解城市雨洪控制思想的发展；针对现实困难提出因地制宜的应对措施。
五、教学方法与教学准备
（一）教学方法
问题导向法、案例分析法、小组合作探究法、对比分析法。
（二）教学准备
多媒体课件（城市内涝新闻视频与图片、典型雨水花园结构示意图、海绵城市示意图、北京“7·21”暴雨资料等）、导学案（三组资料的问题任务单、小组研讨记录表）；课前可布置学生调查校园或小区的硬化地面状况。
六、教学过程
（一）创设情境，导入课题（约5分钟）
教师活动：播放或出示近年来我国一些城市暴雨后内涝“看海”的新闻视频与图片，指出每逢雨季，从南方的广州到北方的北京，不少城市出现严重内涝，人们戏称到城市“看海”；随后呈现认知冲突：城市不断渠化河道、拓宽下水道、建设防洪设施，为什么内涝仍频繁发生？提出问题：如何让城市不再“看海”？揭示课题，并出示教材研究思路，明确本课将沿“分析成因—借鉴雨水花园—了解海绵城市—探讨困难与对策”的思路展开研究。
学生活动：观看视频图片，结合生活体验说出对城市内涝的感受和已有认识，带着“内涝为什么治不住”的问题进入研究。
（预设学生回答：学生能说出“雨下得太大”“下水道排水不畅”等。教师指出，暴雨和排水设施固然是原因，但还有一个与地理原理密切相关的原因——城市大面积地面被硬化，本课就从这里入手。）
设计意图：以真实情境和认知冲突激发学生的问题意识，明确研究思路，提高学生作为“研究主体”的积极性。
过渡语：先来分析第一个问题——城市洪水与土壤蓄水功能缺失有什么关系？
（二）研读资料一：城市内涝与土壤蓄水功能缺失（约10分钟）
教师活动：出示资料1，引导学生关注两个关键数据：“1米厚的多孔隙土壤能截留300毫米的降水量”与“2012年7月21日北京市平均降水量170毫米”。提出问题：土壤截留降水越多，对洪峰有什么影响？用沥青或混凝土之类的不透水层覆盖的土地，降水会发生什么变化？组织学生围绕资料1后的两个问题展开讨论：城市大面积土地表面被硬化，改变了水循环的哪些环节？以北京为例，说明土壤对蓄积雨水和减轻洪涝灾害的意义。
学生活动：读资料，说出自然地表与硬化地表的差异——自然状况下降水被植被截留、下渗土壤，剩余形成地表径流；硬化地表缺少下渗环节，绝大部分降水直接转化为地表径流且产流快而急。讨论后归纳：地面硬化主要改变了下渗环节，进而使地表径流增多、汇流加速、洪峰加高，也减少了蒸发、下渗补给地下水等环节；北京“7·21”暴雨全市平均降水量170毫米，不足1米厚多孔隙土壤的截留能力，若土壤蓄水功能得以发挥，城市内涝可能不会如此严重。
（预设学生回答：学生能说出“硬化后水渗不进去”“径流变大、流得快”等。教师引导补充，地面硬化还加剧热岛效应、影响局地水汽与降水，但从水循环看，下渗受阻是最关键的变化。）
教师点拨：城市内涝是暴雨、排水设施滞后、地面硬化等因素综合作用的结果，暴雨非人力所能控制，排水设施属于工程问题，而地面硬化改变下垫面、削弱土壤蓄水功能这一环节，可以从地理原理出发探讨解决之道。
设计意图：以数据对比揭示问题的症结，引导学生用水循环原理分析成因，建立“下渗减少—径流增大—内涝加剧”的逻辑链条。
过渡语：既然要恢复和利用土壤的蓄水功能，人们想出了什么办法呢？先看看小尺度的尝试——雨水花园。
（三）研读资料二：认识雨水花园（约10分钟）
教师活动：讲解雨水花园是针对城市地面硬化弊端提出的解决方案，又称“生物滞留地”，是利用自然或人工形成的低洼地，通过植物、土壤和微生物系统蓄积、净化雨水的“绿色”设施。出示资料2和典型雨水花园结构示意图（图5.23），组织学生读图并讨论：雨水花园自上而下分成哪些层？各层的主要功能是什么？为什么设置最大蓄水高度？导水管的作用是什么？结合“每栋住宅配建30—40平方米蓄积雨水的场地”“平均减少了75%—80%地面雨水径流量”两组数据，围绕雨水的“滞、蓄、渗、净、用、排”过程，说明雨水花园的作用，并进一步思考雨水花园还有哪些作用。
学生活动：读图5.23，说出雨水花园自上而下为树皮覆盖层、种植土层、人工填料层、砂层、砾石层，底部有导水管；分析各层功能——树皮覆盖层利于雨水下渗并拦截地表杂物，种植土层维持绿色植物生长，种植土层、人工填料层、砂层对下渗雨水起过滤和净化作用，蓄积的雨水可通过导水管引出使用；归纳雨水花园通过滞留雨水和地表径流增加下渗，通过植物吸收、土壤与填料过滤吸附、微生物分解实现净化，通过土壤蓄积涵养水源，通过浇灌植被、弥补公共用水实现雨水资源化；并补充说出雨水花园还有美化环境、为鸟类和昆虫提供栖息地、调节局地小气候等作用。
（预设学生回答：学生能说出“覆盖层能挡住杂物”“砂层能过滤水”“导水管把水引出来用”。教师提示，雨水花园规模小、地域性强，只能解决局部雨洪控制问题，要系统解决城市“看海”，还需要从更大尺度着眼。）
教师点拨：如果说海绵城市是巨大的绿色生命体，雨水花园就是其中的一个个细胞；雨水花园的运行效果受填充介质、汇流面积比、蓄水深度和当地气象条件的综合影响，设计有很强的地域性。
设计意图：通过读图分析和数据运用，理解雨水花园“滞蓄渗净用排”的原理，掌握从具体设施看雨洪控制方法的分析思路。
过渡语：雨水花园只是小尺度设施，如果把整座城市都建成一个巨大的雨水花园，会怎样？这就是海绵城市。
（四）研读资料三：了解海绵城市（约10分钟）
教师活动：指出相对雨水花园，海绵城市是一个着眼全局、系统解决城市“看海”问题的可持续城市建设模式。讲解资料3：2012年我国提出“海绵城市”概念，希望城市能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用，以此提升城市生态系统功能，减少城市洪涝灾害的发生；2014年年底，中央政府决定支持海绵城市的试点工作。出示海绵城市示意图（图5.24），组织学生读图并讨论三个问题：推想海绵城市地面材料的特点；从雨水花园到海绵城市，对城市雨洪控制的思想有哪些发展；在什么自然条件下的城市宜建海绵城市。
学生活动：读图5.24，说出湿地公园、湖泊、树木、草坪、城市小区、河流等都在发挥吸水蓄水作用，地下设有多处储水空间，雨水经吸水、蓄水、渗水、净水后储存，需要时“释放”利用；推想海绵城市地面材料应多孔隙、透水，类似土壤的结构，同时满足抗压、耐磨等要求；对比雨水花园与海绵城市，说出思想的发展——从局部设施到城市整体、从单纯工程排水到生态蓄水、从雨洪控制到提升城市生态系统功能、实现雨水资源化；结合气候地形条件，说出多暴雨、地势低平的城市以及降水季节变化大、易旱的城市宜建海绵城市，但作为一种可持续建设模式，海绵城市具有广泛的地区适用性。
（预设学生回答：学生能说出“地面要能渗水”“要多绿地湖泊”“下雨存水、旱了放水”等。教师引导理解，海绵城市追求的是恢复城市开发前的自然水文特征，让城市在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好“弹性”。）
教师点拨：海绵城市建设要保护原有河流、湖泊、湿地等水生态敏感区，合理控制开发强度，通过低影响开发设施促进雨水渗透、储存和净化；海绵城市的目标是提升城市生态系统功能，而不只是从工程上防治洪涝。
设计意图：借助示意图理解海绵城市的原理与理念，通过对比把握雨洪控制思想的发展，渗透人地协调观。
过渡语：从雨水花园到海绵城市，解决“看海”问题有了方向，但要让我国大多数城市真正实现这一目标，还面临哪些现实困难？
（五）问题探讨：现实困难与应对措施（约7分钟）
教师活动：提出问题：针对我国的大多数城市，解决“看海”问题存在哪些现实困难？如何应对？组织学生分组讨论，提示从建设成本、已建城区改造、气候水文地质条件、排水设施现状等角度思考，结合本地区情况提出建议。
学生活动：小组讨论并汇报——海绵城市建设工程量和投资额巨大；对新建城区相对容易实施，对已建城区要考虑对既有生活和生产的影响，改造难度大；海绵城市建设受气象气候、水文地质特点、既有土地利用构成与布局、地形及雨水管渠系统建设现状等复杂因素限制；近期内单纯依靠生态设施难以实现排水防涝综合规划控制目标，仍需依靠管渠、泵站、调蓄池等传统“灰色”基础设施。应对措施可包括：因地制宜确定建设方案，保护原有河湖湿地，推行低影响开发，控制不透水面积比例，将“绿色”生态设施与“灰色”排水设施结合，循序渐进推进试点。
（预设学生回答：学生能说出“建海绵城市花钱多”“老城区不好改”等。教师引导补充，不同地区内涝成因有差异，解决措施也应有差异，要立足当地情况研究问题。）
教师点拨：城市“看海”本质上是人水矛盾的激化，解决之道在于顺应自然规律、系统协调人水关系；问题研究没有唯一答案，重在用地理视角分析问题和提出可行建议。
设计意图：引导学生辩证地看待治理措施，认识现实约束，培养发散思维和运用地理视角分析现实问题的能力，深化人地协调观念。
过渡语：让我们把今天的研究成果整理成自己的认识。
（六）课堂小结，布置作业（约3分钟）
教师活动：引导全班梳理本课研究思路——城市内涝的成因（暴雨、排水设施滞后、地面硬化，核心是下渗减少、径流增大）；对策（发挥土壤蓄水功能，从雨水花园到海绵城市，实现“吸水、蓄水、渗水、净水、释放利用”）；现实困难与应对（因地制宜、绿灰结合、循序渐进）。布置课后作业：调查学校或小区周边的硬化地面与绿地状况，估算硬化面积比例，结合本课所学提出一条防治城市内涝的建议；或收集一个海绵城市试点城市的资料，说明其结合本地条件采取的措施。
学生活动：回顾研究思路，记录作业要求。
设计意图：提纲挈领，巩固“问题—成因—对策—现实困难—应对”的研究方法，把课堂研究延伸到实地调查，培养地理实践力。
七、板书设计
第五章问题研究 如何让城市不再“看海”
成因：暴雨·排水设施滞后·地面硬化（下渗减少·径流增大·洪峰加高）
对策：发挥土壤蓄水功能 → 雨水花园（滞·蓄·渗·净·用·排）→ 海绵城市（吸水·蓄水·渗水·净水·释放利用）
现实困难与应对：因地制宜·绿灰结合·循序渐进

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