第三章问题研究《阿联酋 “造山引雨” 计划是否可行》教学设计--人教版（2019）地理选择性必修一人教版（2019）

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人教版地理选择性必修一第三章问题研究《阿联酋 “造山引雨” 计划是否可行》教学设计
一、学习目标
1.知识技能目标
⑴理解地形雨的形成机制，掌握造山引雨计划的科学依据（如迎风坡抬升、水汽凝结原理）。
⑵梳理阿联酋现有水资源解决方案（地下水开采、海水淡化、废水处理等），并分析其环境与经济成本。
2.思想方法目标
⑴辩证思维：通过对比造山引雨的理论可行性与实际操作障碍（如成本、技术、生态风险），培养学生综合评估地理工程的能力。
⑵系统分析：运用地理环境整体性原理，探究造山工程对气候、水文、生物等要素的潜在连锁影响。
3.素养成长目标（核心素养）
⑴人地协调观：从可持续发展角度，权衡人类干预自然的利弊，理解 “因地制宜” 在水资源管理中的重要性。
⑵地理实践力：通过角色扮演（如政府决策者、环境科学家），模拟论证造山引雨计划的可行性，提升地理问题解决能力。
⑶通过图表分析阿联酋的地理位置、气候特征及水资源空间分布规律，明确其 “无流国” 的成因。
二、课标教材分析
1.课标要求
结合阿联酋案例，探讨人类活动对气候与水资源的影响，培养跨学科分析能力。
2.教材内容
⑴核心问题：阿联酋 “造山引雨” 计划的科学依据、实施条件及可行性争议。
⑵知识模块：
①水资源状况：热带沙漠气候、降水时空分布、地下水与海水淡化依赖。
②解决措施：传统方案（地下水开采、海水淡化）与创新尝试（造山引雨、废水循环）。
③造山引雨原理：地形雨形成机制、山体选址与高度设计的科学考量。
3.教学重难点
⑴重点：
①地形雨的形成原理及造山引雨的理论基础。
②阿联酋现有水资源措施的环境与经济代价（如海水淡化的高成本与生态风险）。
⑵难点：
①辩证分析造山引雨计划的利弊，结合气候、技术、经济等多维因素综合评估可行性。
②运用地理环境整体性原理，预测造山工程对区域气候、水文循环的潜在影响。
三、学情分析
1.知识基础：
⑴已掌握气压带、风带分布及地形对气候的影响（如地形雨、雨影效应），但缺乏干旱区实际案例的深入分析。
⑵对水资源管理措施（如海水淡化、地下水回灌）有初步了解，但对其成本效益及生态风险认知不足。
2.能力特点：
⑴优势：高二学生具备一定的图表判读与逻辑推理能力，能通过数据对比分析问题。
⑵挑战：
①对抽象地理原理（如地形雨的水汽抬升临界高度）理解困难，需借助可视化工具（如 GIS 模拟、示意图）辅助教学。
②综合评估复杂地理工程（如造山引雨）的能力较弱，需通过角色扮演与小组辩论强化训练。
⑶学习需求：
①对前沿地理工程（如人工干预气候）兴趣浓厚，渴望结合现实案例深化理论学习。
②需提升地理表达能力，学会用专业术语（如 “最大降水高度”“雨影效应”）论证观点。
四、教学过程设计（40 分钟）
1.情景引入（3 分钟）
教师活动：
播放视频《阿联酋：沙漠中的奇迹之城》，展示迪拜人工棕榈岛、室内滑雪场等场景。
提问：“在年降水量不足 100 毫米的沙漠国家，如何维持如此高耗水的城市景观？”
呈现阿联酋年降水量分布图与人均水资源占有量数据，强调其 “无流国” 困境。
学生活动：
观察视频与图表，结合已有知识，思考阿联酋水资源短缺的自然与人为原因。
设计意图：
通过视觉冲击与数据对比，激发学生探究欲望，引出核心问题：阿联酋如何突破水资源瓶颈？
2.问题导学（5 分钟）
教师活动：
提出主问题：“阿联酋‘造山引雨’计划是否可行？” 并分解为三个子问题：
Q1：阿联酋为何水资源极度匮乏？
Q2：现有解决方案有何局限性？
Q3：造山引雨的科学依据是什么？可能面临哪些挑战？
发放《阿联酋地理背景资料卡》（含气候、地形、人口、产业数据），引导学生自主阅读。
热带沙漠气候：全年干旱炎热，夏季均温超40℃（最高达50℃），冬季温和（15℃–35℃）。年均降水量不足100毫米，集中于2–3月，属全球最干旱国家之一。
地形
沙漠主导：65%国土为沙漠（多沙丘、砾石），东北部为哈杰尔山脉（最高峰2438米），沿海有狭窄平原，绿洲零星分布（如艾因布赖米绿洲）。
人口
高度国际化：总人口约1017万，外籍占比88%（主要为印度、巴基斯坦裔）。本国公民仅占11.5%，集中分布于阿布扎比（40%人口）、迪拜（30%人口）。
产业数据
经济多元化转型：
传统支柱：石油储量世界第六（150亿吨），天然气储量第七（7.7万亿m ），但石油GDP占比降至28.7%。
新兴引擎：非石油产业贡献GDP超71%，旅游业（占GDP 21.3%）、金融、转口贸易（迪拜港为中东海运枢纽）及可再生能源研发为核心
学生活动：
结合资料卡与教材内容，尝试回答子问题，记录关键信息。
设计意图：
通过结构化问题链，明确学习目标，培养学生自主提取信息与归纳能力。
3.新知探究 Ⅰ：阿联酋水资源状况（7 分钟）
教师活动：
自然原因分析：
展示阿联酋气候类型图与气压带风带分布图，讲解其受副热带高压与东北信风控制的气候特征，解释降水稀少的成因。
结合地形剖面图，分析东北部山区（哈杰尔山脉）降水稍多的原因（地形抬升作用）。
人为原因分析：
呈现阿联酋用水结构饼状图（地下水 51%、海水淡化 37%、废水 11%），引导学生讨论过度开采地下水与高耗水产业（石油、农业）的影响。
学生活动：
绘制 “阿联酋水资源短缺因果关系图”，标注自然与人为因素。
小组讨论：“为何阿联酋无法通过传统水利工程（如修建水库）解决缺水问题？”
设计意图：
通过多维度分析，构建 “自然 - 人文” 复合思维框架，强化区域认知能力。
结合现实案例，理解地理环境对人类活动的制约作用。
4.新知探究 Ⅱ：现有水资源措施评估（8 分钟）
教师活动：
措施分类梳理：
开源：海水淡化（70 余座工厂，成本约 2 美元 / 立方米）、人工增雨、跨流域调水（理论设想）。
节流：节水灌溉（滴灌、喷灌）、废水循环（140 座处理厂，73% 用于绿化）。
环境与经济代价分析：
播放短片《海水淡化的生态足迹》，讲解浓海水排放对海洋生物的危害（高盐度、重金属污染）。
对比海水淡化与地下水开采的成本曲线，强调长期依赖非常规水源的经济风险。
学生活动：
完成表格《阿联酋水资源措施对比》，从 “成本、技术难度、生态影响” 三方面评估。
辩论：“海水淡化是否是阿联酋最可持续的解决方案？”
设计意图：
通过实证分析，培养学生批判性思维，认识到任何措施均有 “双刃剑” 效应。
联系课标要求，深化对 “资源可持续利用” 的理解。
5.深度学习：造山引雨计划的科学论证（10 分钟）
教师活动：
原理解析：
利用动画演示地形雨形成过程，标注 “迎风坡降水”“雨影区”“最大降水高度” 等概念。
结合阿联酋盛行风向（冬季东北信风、夏季西南季风）与地形条件，分析造山选址的理想区域（东北部沿海）。
可行性评估：
支持观点：
理论依据：人工山体可增强水汽抬升，增加地形雨。
经济基础：阿联酋资金雄厚，可承担数千亿美元级工程。
生态潜力：人造山脉可改善局部小气候，促进植被恢复。
反对观点：
气候限制：热带沙漠气候水汽含量低，造山可能无法显著增加降水。
技术挑战：需精确设计山体高度（如 1931 米）与坡度，防止地质灾害。
环境风险：工程可能破坏原有生态系统，加剧土地荒漠化。
数据支撑：
引用美国国家大气研究中心（NCAR）模拟结果：若建造 1931 米高山，迎风坡年降水量或增加 20%-30%，但背风坡可能形成大面积雨影区。
学生活动：
角色扮演：
政府规划师：强调造山引雨的战略意义（如减少对海水淡化的依赖）。
环境科学家：警示工程对生物多样性与水文循环的潜在破坏。
经济学家：对比造山工程（预估成本 2300 亿美元）与海水淡化的长期效益。
小组讨论后，形成《造山引雨可行性论证报告》，推选代表发言。
设计意图：
通过多学科视角辩论，培养学生综合思维与地理实践力。
结合最新科研数据（如 NCAR 模拟），提升论证的科学性与说服力。
6.当堂应用：政策建议与方案优化（5 分钟）
教师活动：
提出任务：“假设你是阿联酋水资源管理局顾问，请为‘造山引雨’计划撰写可行性建议，需包含以下要素：
科学依据（地形雨原理、选址条件）。
风险管控（生态影响、成本效益）。
替代方案（如与现有措施的协同实施）。”
提供参考框架与评估标准（如 “经济可行性＞60%”“生态风险＜中低等级”）。
学生活动：
独立撰写建议报告，使用专业术语（如 “水汽输送效率”“环境承载力”）。
教师选取典型案例投影，组织全班互评。
设计意图：
将理论知识转化为政策建议，强化地理实践能力。
通过互评机制，提升批判性思维与书面表达水平。
7.归纳总结（2 分钟）
教师活动：
结合板书（见后文），回顾核心内容：
知识主线：阿联酋水资源危机→传统措施局限→造山引雨的科学逻辑与争议。
思维方法：辩证分析（利弊权衡）、系统思维（地理环境整体性）。
强调地理学科的现实价值：“人类改造自然需以科学规律为基础，兼顾短期效益与长期可持续性。”
学生活动：
绘制思维导图，梳理本节课知识脉络。
反思：“除造山引雨外，还有哪些创新思路可缓解干旱区水资源短缺？”
设计意图：
通过结构化总结，巩固知识体系，培养元认知能力。
以开放性问题收尾，激发课后探究兴趣。
8.拓展提升（2 分钟）
教师活动：
布置课后任务：
必做题：查阅资料，分析 “绿色基础设施”（如湿地、雨水花园）在阿联酋水资源管理中的应用潜力。
选做题：撰写小论文《从 “造山引雨” 到 “气候工程”：人类干预自然的边界何在？》，结合伦理与科学争议展开论述。
推荐资源：纪录片《改变气候的男人》、学术论文《地形对降水的影响机制研究》。
学生活动：
根据兴趣选择任务，记录疑问点以便后续探讨。
设计意图：
通过分层作业，满足不同学习需求，延伸课堂深度。
引导学生关注地理学前沿与跨学科议题，培养终身学习意识。
五、教学板书设计
阿联酋 “造山引雨” 计划是否可行？
┌───────────────────────┐
│ 一、阿联酋水资源危机 │
│ ├─自然原因：热带沙漠气候、地形平坦 │
│ └─人为原因：过度开采、高耗水产业 │
├───────────────────────┤
│ 二、现有解决方案及局限 │
│ ├─开源：海水淡化（高成本、生态风险） │
│ ├─节流：节水技术、废水循环 │
│ └─局限：不可持续、依赖进口能源 │
├───────────────────────┤
│ 三、造山引雨计划的科学论证 │
│ ├─原理：地形雨（迎风坡抬升、水汽凝结） │
│ ├─可行性分析： │
│ │ 理论支持：东北信风+沿海地形 │
│ │ 挑战：成本高昂、技术复杂、生态风险 │
│ └─优化建议：与绿色基础设施协同实施 │
└───────────────────────┘
设计说明：
采用模块化结构，清晰呈现知识逻辑链。
通过符号（ / ）直观对比利弊，强化辩证思维。
预留 “优化建议” 空白区域，鼓励学生补充创新方案。
六、分层作业设计
1.基础性作业（全体学生必做）
⑴图表分析：结合阿联酋年降水量分布图与地形剖面图，解释东北部山区降水较多的原因。
⑵概念阐释：用示意图说明地形雨的形成机制，标注 “迎风坡”“背风坡”“最大降水高度”。
⑶措施评估：对比海水淡化与地下水开采的环境代价，填写表格（维度：成本、技术、生态影响）。
设计意图：
巩固教材核心知识，强化图表判读与术语应用能力。
通过对比分析，深化对 “资源管理可持续性” 的理解。
2.拓展性作业（中等水平学生选做）
⑴案例研究：查阅 “南极拖冰计划” 资料，分析其与造山引雨计划的异同，撰写 300 字短文。
⑵政策模拟：假设你是阿联酋环境署官员，为造山工程起草《环境影响评估报告》大纲，需包含：
设计意图：
通过跨案例比较，培养知识迁移与综合分析能力。
模拟专业文书写作，提升地理表达的规范性与逻辑性。
3.挑战性作业（学有余力学生选做）
⑴科学探究：利用气候模型软件（如 WPS Climate），模拟不同山体高度（500 米、1000 米、1500 米）对阿联酋降水分布的影响，撰写实验报告。
⑵跨学科论文：结合物理学（流体力学）、经济学（成本效益分析），探讨 “造山引雨” 计划的可行性边界，字数 800-1000 字。
设计意图：
鼓励学生运用信息技术与跨学科知识解决地理问题，培养科研思维。
通过长周期项目，深化对地理环境复杂性的认识。
七、教学反思与评价
1.效果预期：
⑴通过角色扮演与小组辩论，学生能从多维度论证造山引雨的可行性，提升综合思维与地理实践力。
⑵分层作业设计满足不同学习需求，必做题巩固基础，选做题激发创新，有助于落实核心素养。
2.创新亮点：
⑴情境化教学：以 “政府顾问”“环境科学家” 等角色任务驱动学习，增强代入感与现实关联。
⑵数据可视化：引入 NCAR 模拟结果、成本效益曲线等，提升论证的科学性与说服力。
⑶跨学科整合：结合物理学（地形抬升机制）、经济学（成本分析）、生态学（环境影响），培养跨界思维。
3.改进建议：
⑴若课时允许，可增加 “地理实验” 环节（如用加湿器与沙盘模拟地形雨），强化直观体验。
⑵针对学生图表分析能力薄弱的问题，后续可增加专题训练（如等值线图、剖面图判读）。
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