“探秘地球上的水”單元主題學習活動

王萬燕 高偉 孫玉娟

摘 要：水圈與大氣圈、巖石圈、生物圈各圈層聯系密切，通過單元教學能夠有效引導學生認識其關聯性。文章通過對水專題內容進行單元重構，從確定學習結果預期出發，通過情境創設、學習任務、評價等環節的設計與實施，引導學生發現問題、完成單元任務，并建構解決問題的一般思維路徑，進一步促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：任務;單元教學;水循環

一、單元概述

單元主題學習是教學的方向與引領，它是圍繞學科某一核心內容組織起來的體現學科知識、思想與方法的統整體，是能夠促進學生深度學習、持續發展的學習活動[1]。本單元的學習主題“探秘地球上的水”與氣候、地形、自然災害、生態環境保護等內容的關聯性強，因此，如何引導學生認識到這種關聯性，建構思維網絡，培養學生的綜合思維是單元教學所要達到的重要目標。

本單元采用逆向設計的教學理論，從確定教學所要達到的結果為出發點，進而確定評價證據以證明學生是否達到預期的學習結果，并通過創設真實情境，讓學生在情境中完成設計水循環模擬實驗、探究海綿城市建設、探究海水性質和運動及其對人類活動的影響等學習任務。本單元預計用5課時完成，在完成層層遞進的單元任務過程中學生能夠實現深度學習。通過逆向單元教學設計專注于實現這些結果的內容、方法和活動，專注學生關鍵品格、必備能力、核心素養的發展水平。

1.確定學習結果預期

在此環節中需要明確學生知道哪些內容、重點理解的知識、獲得什么技能、培養什么素養，這就需要教師精準解讀課標，明確學業質量標準，進而確定出合理的學習結果預期，為學生的發展指明方向。

本單元課標要求如下。必修模塊：運用示意圖，說明水循環的過程及其地理意義;運用圖表等資料，說明海水性質和運動對人類活動的影響。選擇性必修模塊：繪制示意圖，解釋各類陸地水體之間的相互關系。

通過對課標以及學生的學情分析，確定以下學習結果預期：①通過自主設計水循環模擬實驗，掌握水循環的基本環節和過程，并能夠用水循環的原理解釋相關的地理事象，培養遷移應用的能力，促進地理實踐力等核心素養的發展。②結合實例，運用水循環原理，分析常見的人類活動對水循環環節的影響，了解自然界水的動態平衡，正確認識和利用水循環的自然規律，培養人地協調觀。③通過繪圖等形式，結合水循環的原理探究影響海水性質的因素，掌握海水性質和運動對人類活動的影響，提高區域認知、綜合思維、人地協調觀等地理核心素養。

通過對課標進行精準分析，依據預期的學習結果，考慮學生的認知特點，創設如下單元教學情境：黃河三角洲地區（圖1是環渤海地區區位圖）為國家黃藍戰略與環渤海經濟帶的核心城市，近年來地區發展令人矚目，但高速發展與基礎設施矛盾凸顯，特別是生產、生活、生態需水與實際供水產生的缺水量逐年增大，而整個環渤海地區也面臨淡水資源缺乏的問題。為了解決水資源短缺，環渤海地區諸多城市踐行海綿城市的建設理念，科學調配水資源，提高利用效率。同時，專家學者提出開發渤海海冰資源，以緩解黃河三角洲地區以及整個環渤海淡水資源不足的問題。

2.確定合適的評價證據

在單元學習中通過什么樣的途徑能夠知道學生達到了預期的結果？哪些證據能夠證明學生已經掌握了相關的知識與技能？這就需要教師確定指標、量規或者范例來收集學生的表現，以此來證明學生是否達到了學習目標和理解的要求（圖2）。

3.設計學習體驗活動

在完成對預期學習結果以及評估證據的分析以后，接下來重要的一步就是設計學習活動（表1）。在設計學習活動中需要重點關注以下問題：創設什么樣的情境能夠引發學生的認知沖突，激發學生的好奇心？哪些活動能夠讓學生獲得所需要的知識與技能？提供哪些資源可保障學生的探究順利進行？教師傳遞給學生哪些知識內容，如何指導學生活動？

4.設計流程

設計流程如圖3所示。

二、實施過程

結合單元情境，進行頭腦風暴，引導學生說出想要探究、解決的問題。在此過程中，學生可能會想到諸多問題，如環渤海地區為什么會缺水、環渤海地區補給水源來自哪里、如何緩解水資源短缺？如何利用環渤海地區的淡水等。根據學生提出的問題進一步引導他們結合本單元的課程標準以及課前設置的預期學習結果進行梳理，將相似或相同的問題進行分類匯總，設置本節課的驅動問題（圖4），并形成本單元的學習任務。

任務一：探究水循環機理

【學習目標】通過對具體案例的分析，掌握水循環的環節和類型、陸地水體之間的相互補給關系，重在能夠理解水循環的基本原理，并能利用水循環的原理解釋相關地理現象和地理過程，探究人類活動對水循環的影響，提升學生遷移應用的能力，培養學生的綜合思維、人地協調觀、地理實踐力等核心素養。

【學習評測】能夠自主設計并觀察水循環模擬實驗，理解水循環的基本過程和環節;能利用水循環原理解釋環渤海地區缺水的原因，利用環渤海地區“海綿城市”建設的案例說明人類活動對水循環影響的表現。

【課時安排】2課時。

【學習過程】

第1課：我是科學家——設計水循環模擬實驗

學生利用網絡或者圖書館資源查閱資料，了解環渤海地區淡水資源不足的現狀。利用教師提供的學習資料包自主學習水體存在的類型、水的組成、水體的三相變化、水循環的動力等內容，在此基礎上，通過設計觀察水循環模擬實驗解決問題，沿著科學家的邏輯思維路線，經歷問題的生發、解決、驗證的過程，培養科學思維和邏輯思維。

☆學生活動

小組合作、自主探究：設計水循環模擬實驗，并解釋環渤海地區淡水資源不足的原因。在實驗準備前期，明確實驗目的并設計實驗方案;在實驗實施過程中，學會獨立思考如何使用不同的地理工具模擬不同的水循環環節，并盡可能多地想出影響水循環環節的因素，同時，合作解決實驗過程中的生成性問題;在實驗總結階段，學會撰寫實驗報告，反思學習過程，并能夠用實驗結果解決相關的地理任務。

【資源支持】資源支持如圖5所示。

在這個過程中學生可能會模擬出水循環不同的環節，也有可能會不同程度地展現不同水體之間的補給關系。如何引導學生明晰實驗環節，明確模擬實驗的基本要求，可以利用評價量規來強化。

【評價量規】評價量規如表2所示。

在實驗過程中學生依據學習目標以及評價量規，不僅能夠掌握水循環的基本類型與環節，明確陸地水體之間的相互補給關系，并且能利用水循環的原理對相關地理事象進行分析。通過這一過程有效培養學生的動手能力，科學評測學生地理實踐力的發展水平，為學生的后續發展提供指導。

通過模擬實驗學生對水循環的基本原理已經有了清晰的認知，在此基礎上，要讓學生學會遷移應用、回扣情境，結合環渤海的區域背景進一步探究環渤海地區水資源短缺的原因，培養學生學會用綜合思維思考水對地理環境的影響，分析地理環境各要素之間的相互關系，進而培養其綜合思維、人地協調觀等地理核心素養。

☆學生活動

結合課前創設的真實情境以及設置的學習目標，查找資料，進行小組合作探究，挖掘情境中的地理信息，并將其進一步轉化為地理探究問題，利用水循環的原理解決相關問題（表3）。

在完成任務的過程中，學生不僅學到了水循環的基本原理，了解了渤海地區的補給水源，思維也會進一步拓展延伸，能夠建構起氣候、土壤、植被、地貌、河流、湖泊、海洋等與水循環之間關聯性的認識，體會到自然地理環境的整體性，認識到水循環的地理意義，思維架構逐漸完善。

【拓展資料】水量平衡原理。地球上任何圈層或任何地段都是一個開放系統，既有水分的輸入，又有水分的輸出，根據質量守恒定律：地球上任何一個地區在任意時段內，收入的水量與支出的水量之差必然等于該地區在該時段內蓄水量的變化，這就是水量平衡原理。水量平衡公式為：W入=W出±Δu（W入為收入水量，W出為支出水量，Δu為蓄水變量）。外流區：降水=蒸發+徑流;內流區：降水=蒸發。

第2課：我是城市規劃師——論證“海綿城市”的建設

【學習目標】通過搜索網絡資源，研究教材，進行社會調查，結合生活實際以及任務一，深入學習地球上水循環的過程及其地理意義和陸地水體的相互關系。分析常見的人類活動對水循環環節的影響，以“海綿城市”建設這一真實情境為載體，進行角色扮演—我是城市規劃師，學會運用水循環原理，了解自然界水的動態平衡原理，正確認識和利用水循環的自然規律，有助于提升學生的綜合思維、地理實踐力，實現人類與環境的和諧發展。

【學習評測】能夠判斷某一真實情境涉及的人類影響的水循環環節及人類活動作用后各環節的相互關系。

【課時安排】1課時。

【學習過程】原理的實際應用。

☆教師組織

引導學生將水循環原理遷移到實際應用中，結合生活實踐，進一步列舉生活中其他人類活動對水循環的干預，明確影響的利弊，并相應找出解決問題的思路。

☆學生活動

活動一：原理應用于生活

通過自主學習，結合課前創設的兩個情境（表4），構建必備知識。

作品展示：如圖6所示。

學生設計反思。

教師通過引出生活實踐情境，讓學生學會利用自然原理獲得野外生存技能。密閉艙的水循環，讓學生看到未來拓展生存空間的希望，同時了解科技發展成就，增強愛國情懷?；氐浆F實生活的城市，也有很多問題需要我們利用自然規律，借鑒前人經驗，解決現實問題。

活動二：原理應用于城市規劃

自然界的水循環時刻發生，使陸地水體不斷更新和補充，但很多城市出現缺水現象，尤其是環渤海地區的城市，下面以濟南為例，綜合城市的“水問題”—水資源短缺、城市內澇、保泉重任，通過角色扮演探究海綿城市的建設對該地區水環境的影響（表5）。

城市規劃師繪圖作品展示1（圖7）。

城市規劃師繪圖作品展示2（圖8）。

課標“運用示意圖”素養達成，通過畫圖作品，能夠提升學生嚴謹治學的思維和地圖素養。通過親自參與、體驗式學習，能夠使學生切身了解趵突泉水位的變化，感受到水危機就在身邊，保護“泉水”名片人人有責。

學生通過對“海綿城市”的探究，空間尺度從宏觀到微觀，提升了區域認知素養，也促進了地理思維的發展，更加明確海綿城市就是城市回歸自然的理念。建設海綿城市，我們找到了解決城市內澇的辦法，緩解水資源短缺，又實現了回補泉水。更滿足人們日益增長的美好生活需要。

【拓展資料】小清河的復航工程：地表徑流改造。

小清河地處山東省中部，發源于山東省會濟南市，經歷城、章丘、鄒平、高青、桓臺、博興、廣饒、壽光，在羊口以東注入渤海萊州灣，橫跨濟南、濱州、淄博、東營、濰坊5座城市，全長237千米，流域面積約1.5萬平方千米，約占全省總面積的9.6%，是一條擔負防洪、除澇、灌溉、航運等多種功能的河流（圖9）。

小清河復航工程是全國內河航道第一個PPP項目，投資規模大、涉及市縣多、復雜程度高，采取分段實施，同步運行方式，建成后可通行2 000噸級船舶，實現海河航運直達，沿線5市受益。隨著航道的整治、綠化，以及橋梁、船閘等設施改造，小清河將成為一道集生態、景觀、文化為一體的風景線，進一步帶動沿線旅游資源開發。目前，各段工程正有序推進，已完成投資32億元，占總投資的23.5%，為項目于2022年底完工打下良好基礎。小清河復航還可以直接拉動船舶運輸、港口裝卸、船舶修造、臨港物流園區及相關產業的發展，初步估計可為沿線城鎮帶來十多萬個就業崗位。

課下探究：①小清河航運走向衰落的原因？②說明濟南泉群的水量和小清河復航水量的關系。③小清河復航對濟南城市發展的意義。

任務二：探究海水性質對人類活動的影響

【學習目標】通過繪圖、開展報告分享會等形式，引導學生結合水循環的原理探究影響海水性質的因素，掌握海水性質和運動對人類活動的影響，論證人類活動對海洋的影響，提高區域認知、綜合思維、人地協調觀等地理核心素養，培養社會責任感和公民意識。

【學習評測】通過繪制海水鹽度、溫度和密度示意圖，掌握海水的基本性質，并解釋影響海水性質的基本因素。通過自主查閱資料、報告分享會等形式，學生能夠辨識海水運動的基本形式，能夠分析真實情境中海水性質和運動對人類活動的影響。

【課時安排】2課時。

【學習過程】

第3課：我是海洋制圖工程師——探究海水性質

通過對任務一的學習，學生已經認識到水循環的基本環節和類型、陸地水體之間的相互補給關系以及人類活動對水循環的影響，對陸地水體有了基礎認知，接下來需要對海洋水進行深度探究。本節課通過引導學生自主繪制海水鹽度、溫度和密度分布示意圖，在體驗中生成問題，解決認知沖突，實現深度學習。

【教師提供資源支持】通過搭建學習支架，為學生提供獲取資源的支撐工具，明確地理問題解決的步驟（表6、表7）。

☆學生活動

活動一：探究海水溫度的分布規律及其影響因素

【活動要求】引導學生依據全球年太陽總輻射量分布圖，結合全球熱量收支狀況，探究影響海水溫度的因素，繪制表層海水溫度分布示意圖。

【獲取數據與制圖】乘船進入渤海，用測溫裝備分別測量水深0米、300米、900米、1 200米、1 500米五個不同深度的海水溫度，獲取海水的溫度，并記錄在表8中，并繪制渤海海水溫度的垂直變化圖。

【圖圖轉換】將表9中“海水溫度分布規律”圖轉繪為曲線圖并與正確圖對照。

完成全球表層海水溫度分布規律示意圖和垂直方向海水溫度分布規律示意圖繪制后，引導讓學生找到自己繪制的示意圖與標準示意圖之間的差別，思考出現差別的原因，并關注特殊數值出現的原因。

活動二：推測海水鹽度的分布規律及其影響因素

引導學生依據全球8月氣溫分布圖、全球洋流分布圖以及全球河流分布圖，結合水循環原理探究影響海水鹽度的因素，并結合影響海水鹽度的因素推導并繪制出全球表層海水鹽度分布規律示意圖表10。

在此環節中，學生可能會結合水循環不同的環節繪制出不同的海水鹽度分布規律示意圖。有的學生可能僅結合太陽輻射考慮蒸發環節，有的學生可能會考慮到降水和蒸發兩種及以上的因素，繪制出不同的示意圖。在此基礎上，可引導學生結合表層海水平均鹽度的緯度分布示意圖找到自己繪制的示意圖與標準示意圖之間的差別，并思考出現差別的原因。

活動三：探究海水密度的分布規律及其影響因素

實驗模擬：取一水槽，中間用閘門分開，左邊盛油，右邊盛海水，觀察表層和深層水的流動方向。通過實驗了解海水密度差異和海水運動的關系，并結合影響海水密度的因素繪制全球海水密度分布規律示意圖。

【看圖說話】用關鍵詞描述表11中國家展示的海水密度與溫度、鹽度的關系。

第4課：我是海洋工程研究員——探究海水

性質和運動對人類活動的影響

學習小組利用網絡、圖書館等多種資源，查閱海水性質和運動對人類活動影響的體現，制作成PPT或者寫成小論文、研究報告，利用多種形式展示學習成果，并開展報告分享會。

在報告分享會中學生可能會從不同的角度展示海水對人類活動的影響，可以利用評價表對學生展示的內容及其表現進行打分，發揮評價保駕護航的作用。

【評價量規】如表12所示。

【課后探究】海洋對人類的生存和發展至關重要，讓人類獲得了豐厚的回報。環渤海地區水資源短缺嚴重制約著該地區的經濟發展，有人提出通過大規模的海水淡化和海冰開采緩解該地區的水資源短缺問題，你是否贊同？請查閱相關資料闡述理由。

【拓展資料】海水淡化、海冰開采。

海水淡化。即利用海水脫鹽生產淡水，世界上有十多個國家的一百多個科研機構在進行海水淡化的研究，有數百種不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。一座現代化的大型海水淡化廠，每天可以生產幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。

海冰開采。渤海每年11月底到12月初開始結冰，翌年的2月底到3月初融冰，冰期為3～4個月，為季節性冰區。海水鹽度為28‰～31‰，海水在結冰過程中會析出鹽分，渤海海冰融水鹽度平均為4‰～13‰。在氣溫低于或等于-4°C條件下，渤海海冰每天生成1.86厘米厚，以此海冰生成速度計算，遼東灣每年冬季可采海冰7.4～13次，渤海灣可開采3.7～7.4次，萊州灣可開采1.9～3.7次，在寒冷年份，渤海海冰作為淡水資源的潛在可利用儲量可達1 000億立方米，正常年份可達410億立方米。

任務三：完成單元學習成果的整理

第5課：學習成果展示

單元教學的關鍵在于如何引導學生將零散的知識與技能系統化、結構化，建構起學科大概念[2]。在完成單元學習任務過程中以及任務完成后，每個學生會有不同的收獲，組織學生之間相互展示學習成果，依據學習成果倒推學生的學習過程，進而達到評價學生思維的完整度、核心素養發展水平的目的。

【學習目標】分組展示水循環實驗模型、人類活動對水循環的影響、海水性質對人類活動的影響等相關學習成果，引導學生認識本單元知識與技能之間的關聯性，培養學生的綜合思維、地理實踐力等核心素養。

【學習評測】學生展示評價成果，利用評價量規對學習成果進行綜合評價——自評、互評和師評，引導學生對自己的學習成果進行修正和完善。

【課時安排】1課時。

開展學習成果展示小劇場活動，以小組為單位，引導學生用多種多樣的方式展示自己的學習成果，并利用評價量規對學生個人以及小組成員進行評價表13、表14。

三、單元評測

本單元的評測包含兩類，一類是基于表現性評價的學習過程評價，在學生完成任務的過程中利用評價量規進行自評或他評，引導學生的探究方向。另外一類是基于紙筆測驗的總結性評價，教師圍繞單元內容制定有針對性的試題情境和試題設問，測試學生對單元內容的理解程度，了解學生核心素養的發展情況，進一步為學生的發展指明方向。本單元的評測通過創設真實的試題情境，利用SOLO等級評價量表，引導學生學會用本單元學到的具體知識與技能解決相關問題，并依據學生回答問題時思維結構的復雜性來評判其素養發展水平。

1.閱讀材料，回答下列問題。

馬爾代夫是印度洋上的群島國家。由26組自然環礁、1 192個珊瑚島組成，島嶼平均面積不到2平方千米。因為四面環海和沙土的原因，島礁上的淡水資源極度貧乏。首都馬累是馬爾代夫人口最多的城市。2014年12月4日，馬累海水淡化廠設備摧毀導致該島淡水供應中斷。應馬爾代夫政府請求，中國政府及時向其提供了飲用水等物資和資金援助。圖10為馬爾代夫部分區域示意圖。讀圖回答下列問題。

（1）結合材料判斷馬爾代夫淡水主要來源。

（2）馬爾代夫地處赤道附近，但該國淡水資源嚴重不足，分析原因。

（3）請你為該國解決淡水資源短缺提出方法，并說明理由。

2.閱讀材料，回答下列問題。

材料一：2007年7月18日，濟南市區遭遇特大暴雨，3小時最大降水量180毫米。突如其來的暴雨造成了濟南市區嚴重的城市內澇。

材料二：濟南是以“泉水”聞名的城市，2015年3月趵突泉水位跌破27.6米的紅色預警線，較2014年同期低了37厘米。

（1）利用水循環原理分析濟南市城市內澇與地下水位下降二者之間的關聯性。

（2）針對濟南市城市內澇、趵突泉水位紅色預警等狀況，請你提出具體可行的措施。

3.閱讀材料，回答下列問題。

圖11、圖12分別為我國東部沿海2月和8月表層海水鹽度分布等值線圖。

（1）描述我國近海2月表層海水鹽度等值線空間分布特點。

（2）比較我國近海2月和8月表層海水鹽度的差異，并分析原因。

參考答案：1.（1）雨水收集和海水淡化 （2）島國面積小，地表徑流少，島嶼小及地勢低，海水容易入侵，地下淡水缺乏 （3）進口淡水、海水淡化、節約用水、收集雨水

第1題回答SOLO等級評分量表如表15所示。

2.（1）城市地面硬化，地表徑流增多，容易造成城市內澇;地面硬化同時會使得下滲減少，地下徑流減少，地下水位下降 （2）工程措施： 整治河道（采取挖、擴、分等綜合措施整治河道）;改造地下管網（如適當擴大管徑，解決雨、污分流問題）;增加排澇設施（如建排澇擋潮閘、排澇泵站）;增加調蓄能力（如修建蓄水池、調蓄湖等）;增加滲透能力（如鋪設透水路面，下凹式綠地等）。 非工程措施：加強宣傳教育，節約用水;加強濟南市水資源的統一規劃調度和管理;完善城市防洪減災政策與法規建設;建立城市排澇工程管理機制;建立應急機制、保險體系（言之有理即可）。

第2題回答SOLO等級評分量表如表16所示。

3.（1）鹽度等值線走向與海岸線基本一致;由近海向外海鹽度增大（由西向東鹽度增大） （2）差異：近海海水鹽度2月整體大于8月;渤海地區2月和8月海水鹽度的差異最大;8月長江入?？邴}度鹽度等值線呈舌形向外海延伸，形成低鹽區。原因：屬于季風氣候區，2月降水少，淡水補給少;2月冬季風強勁，蒸發量大;渤海地區冬季結冰，2月鹽度較高;8月降水豐富，近海淡水補給多;夏季正值我國河流汛期或河流徑流量大，陸地淡水稀釋作用強;夏季長江處于汛期，徑流量大，補給近海淡水較多，形成低鹽區。

第3題回答SOLO等級評分量表如表17所示。

（說明：作者排名無先后。指導教師：程菊）

參考文獻：

[1] 熊梅，李洪修.發展學科核心素養：單元學習的價值、特征和策略[J].課程·教材·教法，2018（12）：88-93.

[2] 程菊.大概念視角下地理學習單元重構教學[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2019，20（03）：37-41.