第四章问题研究《能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题》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四章问题研究《能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题》教学设计
一、学习目标
1.知识技能目标
⑴掌握沙特阿拉伯淡水资源短缺的自然与人文原因，理解联合国教科文组织特使对沙特水资源现状的分析。
⑵阐释南极冰山的形成机制，分析其作为淡水资源的潜力与局限性。
⑶通过案例对比，理解海水淡化、地下水开采与冰山运输的成本效益差异。
2.思想方法目标
⑴运用比较分析法，对比南极与沙特的自然环境特征，建立区域关联思维。
⑵通过地理建模（如冰山融化速率计算、运输成本估算），培养科学推理与量化分析能力。
⑶采用角色扮演与模拟谈判，体验多利益方视角下的决策过程，提升批判性思维与沟通能力。
3.素养成长目标（核心素养）
⑴区域认知：从空间维度分析南极冰山与沙特缺水的地理关联，理解跨区域资源调配的复杂性。
⑵综合思维：整合自然（洋流、气候）、人文（经济、法律）要素，系统评估冰山利用方案的可行性。
⑶人地协调观：辩证看待资源开发与生态保护的关系，树立可持续发展理念。
⑷地理实践力：通过绘制冰山运输路线图、设计谈判方案等活动，提升地理问题解决能力。
二、课标与教材分析
1.课标要求
⑴运用图表，分析海 — 气相互作用对全球水热平衡的影响（对应冰山形成与洋流运输）。
⑵结合实例，说明人类活动对水循环的影响（对应沙特地下水超采与海水淡化）。
⑶通过问题研究，探讨跨区域资源调配的可行性与环境影响（冰山运输方案评估）。
2.教材分析
⑴核心内容：
①沙特水资源困境：年降水量不足 100 毫米，地下水超采导致枯竭，海水淡化成本高昂。
②南极冰山资源：南极冰盖储存全球 72% 淡水，冰山由冰架断裂形成，年均产生量约 1800 立方千米。
⑵逻辑主线：从区域缺水现状→资源禀赋对比→跨区域调配方案→多维可行性评估，渗透综合思维与辩证分析。
3.重难点：
⑴重点：沙特缺水原因、冰山形成机制、方案评估的多维度框架。
⑵难点：冰山运输的技术挑战（融化控制、洋流利用）、国际法约束（南极条约体系）及生态风险。
三、学情分析
知识基础：学生已掌握水循环、洋流分布、气候类型等自然地理知识，对中东地区干旱环境有初步认知，但对极地地理与国际法知识较陌生。
能力特点：具备一定的图文信息提取能力，但跨学科整合（物理、经济、法律）与批判性思维仍需强化。
学习需求：对 “极端环境资源利用”“国际合作” 等现实议题兴趣浓厚，需通过案例探究与角色扮演提升参与度。
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《沙特沙漠农业与南极冰架崩塌》，对比 “沙漠绿洲灌溉” 与 “冰山断裂漂移” 场景。
提问：“沙特为何被称为‘无流之国’？南极冰山能否成为其‘水塔’？”
学生活动：观察视频，结合预习资料，列举沙特缺水表现（如农业灌溉依赖地下水、海水淡化厂分布）。
设计意图：通过视觉冲击与认知冲突，激活学生兴趣，明确本课核心问题。
环节二：问题导学（5 分钟）
教师活动：
展示沙特阿拉伯水资源供需核心数据：
年用水总量（2023年）：240亿立方米，其中农业用水占88%18。
供水来源：
海水淡化：年产23亿立方米（占供水总量60%），日产能超500万立方米110。
地下水开采：年开采约150亿立方米，但自然补给仅36亿立方米，赤字显著13。
水资源压力：人均可再生水资源仅78立方米/年（联合国“极度缺水”标准为1000立方米）；预测2050年后水压力将进一步加剧。
数据突显严重供需失衡，依赖不可持续水源。
展示《南极冰山分布示意图》。
提出递进式问题：
沙特水资源短缺的自然与人为原因有哪些？
南极冰山是如何形成的？为何说其是 “天然淡水库”？
将冰山从南极运至沙特可能面临哪些挑战？
学生活动：
结合教材与学案资料（特使访谈、冰山数据），分组讨论并记录关键词。
代表发言，教师引导补充（如沙特农业用水占比 84%、冰山 90% 体积位于水下）。
设计意图：通过问题链引导学生自主建构知识框架，培养信息整合与逻辑表达能力。
3.新知探究 Ⅰ（沙特水资源困境）（8 分钟）
教师活动：
深度解读 “联合国教科文组织国际淡水年特使” 观点：
自然原因：副热带高压控制，年降水量＜100mm，蒸发量＞4000mm。
人为原因：人口增长（3600 万）、农业灌溉（小麦种植耗水量大）、地下水超采导致水位下降。
对比海水淡化与地下水开采的利弊：
海水淡化：日产能 560 万吨，但能耗高（依赖石油发电）、成本约 0.1 英镑 /m 。
地下水：曾占供水 40%，但面临枯竭与土壤盐碱化。
学生活动：
绘制《沙特水资源供需矛盾思维导图》，标注关键数据与问题。
思考：“特使为何认为‘节约用水无法根本解决问题’？”
设计意图：结合权威观点与数据，培养学生 “论从史出” 的实证思维，理解区域资源危机的系统性。
4.新知探究 Ⅱ（南极冰山形成）（7 分钟）
教师活动：
讲解冰山形成机制：
冰架断裂：南极冰盖受重力与洋流作用，边缘冰架（如罗斯冰架）断裂形成冰山。
漂移与融化：冰山随西风漂流（自西向东）移动，表层融化速率受水温、风速影响。
展示卫星图像《南极冰山 A23a 漂移轨迹》。
分析其体积变化与洋流关系。
学生活动：
绘制《南极冰山形成与运动示意图》，标注冰架、洋流、融化过程。
计算：若冰山体积为 10 m ，运输过程中融化 55%，抵达沙特后剩余水量能否满足需求？
设计意图：通过图像解读与数学建模，强化地理过程可视化与量化分析能力，衔接自然地理与现实问题。
5.深度学习（方案可行性评估）（10 分钟）
教师活动：
任务布置：以 “国际水资源合作委员会” 名义，从以下维度评估冰山利用方案：
技术可行性：运输路线（参考洋流：西风漂流→西澳大利亚寒流→南赤道暖流→季风洋流）、拖船选型、融化控制（如反光涂层、包裹隔热材料）。
经济成本：对比海水淡化（0.1 英镑 /m ）与冰山运输成本（约 0.054 英镑 /m ，需考虑租金、燃料、损耗）。
生态风险：南极生物栖息地破坏、全球热量平衡扰动、海洋酸化（融冰稀释海水盐度）。
国际法依据：《南极条约》冻结主权、禁止军事活动，但未明确禁止冰山利用；《环境保护议定书》要求评估环境影响。
角色扮演：
分组：
沙特政府代表：强调用水紧迫性，主张 “短期救急”。
环保组织代表：反对开发，提出 “公地悲剧” 风险。
科研团队代表：建议小规模试点，结合洋流与气候模型优化方案。
国际观察员：协调立场，援引南极条约与案例（如阿联酋冰山运输计划）。
规则：每组 5 分钟陈述，其他组提问反驳，教师引导聚焦地理原理（如洋流动力学、生态阈值）。
学生活动：
小组合作撰写《可行性评估报告》，提炼论据（如 “冰山运输可减少沙特对化石能源依赖”“南极生态系统恢复周期长达千年”）。
模拟谈判，记录争议焦点（如 “经济利益与生态责任的优先级”）。
设计意图：通过多视角辩论与跨学科论证，深化综合思维与人地协调观，培养学生 “有理有据、辩证表达” 的能力。
6.当堂应用（4 分钟）
教师活动：
展示数据：“一座体积 10 m 的冰山，以 5km/h 速度运输 9600km，融化速率随距离增加而上升（公式：r=3.3×10 d + 0.225 - 0.075u）”。
提问：
计算抵达沙特时的剩余水量，评估是否满足需求。
提出降低融化速率的工程措施（如夜间航行、路径选择寒流海域）。
学生活动：
分组计算，汇报结果（如剩余水量约 4.5×10 m ，可满足 100 万人 1 年用水）。
结合洋流知识，设计 “最优运输路线图”（标注关键海域与洋流名称）。
设计意图：通过量化计算与方案设计，巩固新知，提升地理实践力与问题解决能力。
7.归纳总结（2 分钟）
教师活动：
绘制思维导图，梳理本课逻辑：
问题起源：沙特缺水现状与南极淡水禀赋。
方案评估：技术、经济、生态、法律四维分析。
核心结论：短期试点可行，但需以国际合作与生态保护为前提。
升华主题：“资源利用的终极目标是实现人地和谐，而非征服自然。”
学生活动：补充思维导图，记录个人观点（如 “是否支持大规模实施”）。
设计意图：通过结构化总结，强化知识体系，引导学生形成可持续发展价值观。
8.拓展提升（1 分钟）
教师活动：
布置课后任务：
基础层：绘制《南极冰山形成与运输示意图》，标注关键地理要素。
提升层：查阅《南极条约环境保护议定书》，撰写短文《冰山利用的国际法困境》。
创新层：为沙特设计 “水资源可持续利用方案”，整合海水淡化、节水农业与冰山运输。
设计意图：分层作业满足不同学习需求，延伸课堂探究，培养自主学习与创新能力。
五、教学板书设计
能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题
┌────────────────────────┐
│ 核心问题：跨区域调水可行性 │
├────────────────────────┤
│ 1. 沙特水资源困境： │
│ 自然：副高控制、降水稀少、蒸发旺盛 │
│ 人为：人口增长、农业灌溉、地下水超采 │
│ 现状：海水淡化为主，成本高、依赖化石能源 │
│ 2. 南极冰山资源： │
│ 形成：冰架断裂→洋流驱动漂移 │
│ 特点：体积大（80%水下）、水质优、储量丰富│
│ 3. 方案评估框架： │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ 技术：路线（洋流利用）、拖船、融化控制││
│ │ 经济：成本对比（冰山 vs 海水淡化） ││
│ │ 生态：南极生物、全球气候、海洋酸化 ││
│ │ 法律：南极条约、国际合作机制 ││
│ └───────────────────┘ │
│ 4. 结论与启示： │
│ 短期试点可行，长期需综合权衡 │
│ 人地协调：资源开发与生态保护的动态平衡 │
└────────────────────────┘
设计意图：结构化板书突出逻辑层次，关键词与图像结合，便于学生构建知识网络，强化记忆。
六、分层作业设计
1.基础层：
⑴绘制《南极冰山形成过程示意图》，标注冰架、洋流、融化环节。
⑵简述沙特阿拉伯水资源短缺的主要原因（自然 + 人为）。
设计意图：巩固教材核心知识，强化地理过程可视化能力。
2，提升层：
⑴查阅资料，对比海水淡化（反渗透技术）与冰山运输的成本结构，完成表格：
指标 海水淡化 冰山运输
单位成本
能源消耗
环境影响
⑵分析《南极条约》对冰山利用的潜在限制，撰写 200 字短文。
设计意图：培养资料检索与对比分析能力，深化对国际法与可持续发展的理解。
3.创新层：
⑴以 “沙特水资源大臣” 身份，撰写《冰山利用项目可行性建议书》，要求：
⑵提出具体实施方案（路线、技术、规模）。
⑶评估潜在风险与应对措施（生态、经济、政治）。
附 “国际合作机制” 设计（如联合监测、收益分配）。
设计意图：模拟决策过程，整合多学科知识，提升综合应用与创新能力。
七、教学反思
1.成功之处：
⑴通过角色扮演与模拟谈判，有效激发学生参与热情，促进批判性思维与沟通能力发展。
⑵量化分析（如冰山融化计算、成本对比）与地理建模强化了科学思维，符合高二学生认知特点。
2.改进方向：
⑴增加实时数据（如南极冰架最新监测报告、沙特海水淡化技术突破），提升案例时效性。
⑵优化小组讨论规则，确保所有学生充分参与辩论，避免个别主导。
3.特色亮点：
⑴跨学科整合：融合物理（热力学、动力学）、经济（成本效益）、法律（国际条约）知识，体现地理学科综合性。
⑵价值观渗透：通过生态风险分析与国际合作讨论，培养学生全球视野与责任意识，落实 “立德树人” 目标。
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