“探秘地球上的水”单元主题学习活动

王万燕 高伟 孙玉娟

摘 要：水圈与大气圈、岩石圈、生物圈各圈层联系密切，通过单元教学能够有效引导学生认识其关联性。文章通过对水专题内容进行单元重构，从确定学习结果预期出发，通过情境创设、学习任务、评价等环节的设计与实施，引导学生发现问题、完成单元任务，并建构解决问题的一般思维路径，进一步促进学生核心素养的发展。

关键词：任务;单元教学;水循环

一、单元概述

单元主题学习是教学的方向与引领，它是围绕学科某一核心内容组织起来的体现学科知识、思想与方法的统整体，是能够促进学生深度学习、持续发展的学习活动[1]。本单元的学习主题“探秘地球上的水”与气候、地形、自然灾害、生态环境保护等内容的关联性强，因此，如何引导学生认识到这种关联性，建构思维网络，培养学生的综合思维是单元教学所要达到的重要目标。

本单元采用逆向设计的教学理论，从确定教学所要达到的结果为出发点，进而确定评价证据以证明学生是否达到预期的学习结果，并通过创设真实情境，让学生在情境中完成设计水循环模拟实验、探究海绵城市建设、探究海水性质和运动及其对人类活动的影响等学习任务。本单元预计用5课时完成，在完成层层递进的单元任务过程中学生能够实现深度学习。通过逆向单元教学设计专注于实现这些结果的内容、方法和活动，专注学生关键品格、必备能力、核心素养的发展水平。

1.确定学习结果预期

在此环节中需要明确学生知道哪些内容、重点理解的知识、获得什么技能、培养什么素养，这就需要教师精准解读课标，明确学业质量标准，进而确定出合理的学习结果预期，为学生的发展指明方向。

本单元课标要求如下。必修模块：运用示意图，说明水循环的过程及其地理意义;运用图表等资料，说明海水性质和运动对人类活动的影响。选择性必修模块：绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系。

通过对课标以及学生的学情分析，确定以下学习结果预期：①通过自主设计水循环模拟实验，掌握水循环的基本环节和过程，并能够用水循环的原理解释相关的地理事象，培养迁移应用的能力，促进地理實践力等核心素养的发展。②结合实例，运用水循环原理，分析常见的人类活动对水循环环节的影响，了解自然界水的动态平衡，正确认识和利用水循环的自然规律，培养人地协调观。③通过绘图等形式，结合水循环的原理探究影响海水性质的因素，掌握海水性质和运动对人类活动的影响，提高区域认知、综合思维、人地协调观等地理核心素养。

通过对课标进行精准分析，依据预期的学习结果，考虑学生的认知特点，创设如下单元教学情境：黄河三角洲地区（图1是环渤海地区区位图）为国家黄蓝战略与环渤海经济带的核心城市，近年来地区发展令人瞩目，但高速发展与基础设施矛盾凸显，特别是生产、生活、生态需水与实际供水产生的缺水量逐年增大，而整个环渤海地区也面临淡水资源缺乏的问题。为了解决水资源短缺，环渤海地区诸多城市践行海绵城市的建设理念，科学调配水资源，提高利用效率。同时，专家学者提出开发渤海海冰资源，以缓解黄河三角洲地区以及整个环渤海淡水资源不足的问题。

2.确定合适的评价证据

在单元学习中通过什么样的途径能够知道学生达到了预期的结果？哪些证据能够证明学生已经掌握了相关的知识与技能？这就需要教师确定指标、量规或者范例来收集学生的表现，以此来证明学生是否达到了学习目标和理解的要求（图2）。

3.设计学习体验活动

在完成对预期学习结果以及评估证据的分析以后，接下来重要的一步就是设计学习活动（表1）。在设计学习活动中需要重点关注以下问题：创设什么样的情境能够引发学生的认知冲突，激发学生的好奇心？哪些活动能够让学生获得所需要的知识与技能？提供哪些资源可保障学生的探究顺利进行？教师传递给学生哪些知识内容，如何指导学生活动？

4.设计流程

设计流程如图3所示。

二、实施过程

结合单元情境，进行头脑风暴，引导学生说出想要探究、解决的问题。在此过程中，学生可能会想到诸多问题，如环渤海地区为什么会缺水、环渤海地区补给水源来自哪里、如何缓解水资源短缺？如何利用环渤海地区的淡水等。根据学生提出的问题进一步引导他们结合本单元的课程标准以及课前设置的预期学习结果进行梳理，将相似或相同的问题进行分类汇总，设置本节课的驱动问题（图4），并形成本单元的学习任务。

任务一：探究水循环机理

【学习目标】通过对具体案例的分析，掌握水循环的环节和类型、陆地水体之间的相互补给关系，重在能够理解水循环的基本原理，并能利用水循环的原理解释相关地理现象和地理过程，探究人类活动对水循环的影响，提升学生迁移应用的能力，培养学生的综合思维、人地协调观、地理实践力等核心素养。

【学习评测】能够自主设计并观察水循环模拟实验，理解水循环的基本过程和环节;能利用水循环原理解释环渤海地区缺水的原因，利用环渤海地区“海绵城市”建设的案例说明人类活动对水循环影响的表现。

【课时安排】2课时。

【学习过程】

第1课：我是科学家——设计水循环模拟实验

学生利用网络或者图书馆资源查阅资料，了解环渤海地区淡水资源不足的现状。利用教师提供的学习资料包自主学习水体存在的类型、水的组成、水体的三相变化、水循环的动力等内容，在此基础上，通过设计观察水循环模拟实验解决问题，沿着科学家的逻辑思维路线，经历问题的生发、解决、验证的过程，培养科学思维和逻辑思维。

☆学生活动

小组合作、自主探究：设计水循环模拟实验，并解释环渤海地区淡水资源不足的原因。在实验准备前期，明确实验目的并设计实验方案;在实验实施过程中，学会独立思考如何使用不同的地理工具模拟不同的水循环环节，并尽可能多地想出影响水循环环节的因素，同时，合作解决实验过程中的生成性问题;在实验总结阶段，学会撰写实验报告，反思学习过程，并能够用实验结果解决相关的地理任务。

【资源支持】资源支持如图5所示。

在这个过程中学生可能会模拟出水循环不同的环节，也有可能会不同程度地展现不同水体之间的补给关系。如何引导学生明晰实验环节，明确模拟实验的基本要求，可以利用评价量规来强化。

【评价量规】评价量规如表2所示。

在实验过程中学生依据学习目标以及评价量规，不仅能够掌握水循环的基本类型与环节，明确陆地水体之间的相互补给关系，并且能利用水循环的原理对相关地理事象进行分析。通过这一过程有效培养学生的动手能力，科学评测学生地理实践力的发展水平，为学生的后续发展提供指导。

通过模拟实验学生对水循环的基本原理已经有了清晰的认知，在此基础上，要让学生学会迁移应用、回扣情境，结合环渤海的区域背景进一步探究环渤海地区水资源短缺的原因，培养学生学会用综合思维思考水对地理环境的影响，分析地理环境各要素之间的相互关系，进而培养其综合思维、人地协调观等地理核心素养。

☆学生活动

结合课前创设的真实情境以及设置的学习目标，查找资料，进行小组合作探究，挖掘情境中的地理信息，并将其进一步转化为地理探究问题，利用水循环的原理解决相关问题（表3）。

在完成任务的过程中，学生不仅学到了水循环的基本原理，了解了渤海地区的补给水源，思维也会进一步拓展延伸，能够建构起气候、土壤、植被、地貌、河流、湖泊、海洋等与水循环之间关联性的认识，体会到自然地理环境的整体性，认识到水循环的地理意义，思维架构逐渐完善。

【拓展资料】水量平衡原理。地球上任何圈层或任何地段都是一个开放系统，既有水分的输入，又有水分的输出，根据质量守恒定律：地球上任何一个地区在任意时段内，收入的水量与支出的水量之差必然等于该地区在该时段内蓄水量的变化，这就是水量平衡原理。水量平衡公式为：W入=W出±Δu（W入为收入水量，W出为支出水量，Δu为蓄水变量）。外流区：降水=蒸发+径流;内流区：降水=蒸发。

第2课：我是城市规划师——论证“海绵城市”的建设

【学习目标】通过搜索网络资源，研究教材，进行社会调查，结合生活实际以及任务一，深入学习地球上水循环的过程及其地理意义和陆地水体的相互关系。分析常见的人类活动对水循环环节的影响，以“海绵城市”建设这一真实情境为载体，进行角色扮演—我是城市规划师，学会运用水循环原理，了解自然界水的动态平衡原理，正确认识和利用水循环的自然规律，有助于提升学生的综合思维、地理实践力，实现人类与环境的和谐发展。

【学习评测】能够判断某一真实情境涉及的人类影响的水循环环节及人类活动作用后各环节的相互关系。

【课时安排】1课时。

【学习过程】原理的实际应用。

☆教师组织

引导学生将水循环原理迁移到实际应用中，结合生活实践，进一步列举生活中其他人类活动对水循环的干预，明确影响的利弊，并相应找出解决问题的思路。

☆学生活动

活动一：原理应用于生活

通过自主学习，结合课前创设的两个情境（表4），构建必备知识。

作品展示：如图6所示。

学生设计反思。

教师通过引出生活实践情境，让学生学会利用自然原理获得野外生存技能。密闭舱的水循环，让学生看到未来拓展生存空间的希望，同时了解科技发展成就，增强爱国情怀。回到现实生活的城市，也有很多问题需要我们利用自然规律，借鉴前人经验，解决现实问题。

活动二：原理应用于城市规划

自然界的水循环时刻发生，使陆地水体不断更新和补充，但很多城市出现缺水现象，尤其是环渤海地区的城市，下面以济南为例，综合城市的“水问题”—水资源短缺、城市内涝、保泉重任，通过角色扮演探究海绵城市的建设对该地区水环境的影响（表5）。

城市规划师绘图作品展示1（图7）。

城市规划师绘图作品展示2（图8）。

课标“运用示意图”素养达成，通过画图作品，能够提升学生严谨治学的思维和地图素养。通过亲自参与、体验式学习，能够使学生切身了解趵突泉水位的變化，感受到水危机就在身边，保护“泉水”名片人人有责。

学生通过对“海绵城市”的探究，空间尺度从宏观到微观，提升了区域认知素养，也促进了地理思维的发展，更加明确海绵城市就是城市回归自然的理念。建设海绵城市，我们找到了解决城市内涝的办法，缓解水资源短缺，又实现了回补泉水。更满足人们日益增长的美好生活需要。

【拓展资料】小清河的复航工程：地表径流改造。

小清河地处山东省中部，发源于山东省会济南市，经历城、章丘、邹平、高青、桓台、博兴、广饶、寿光，在羊口以东注入渤海莱州湾，横跨济南、滨州、淄博、东营、潍坊5座城市，全长237千米，流域面积约1.5万平方千米，约占全省总面积的9.6%，是一条担负防洪、除涝、灌溉、航运等多种功能的河流（图9）。

小清河复航工程是全国内河航道第一个PPP项目，投资规模大、涉及市县多、复杂程度高，采取分段实施，同步运行方式，建成后可通行2 000吨级船舶，实现海河航运直达，沿线5市受益。随着航道的整治、绿化，以及桥梁、船闸等设施改造，小清河将成为一道集生态、景观、文化为一体的风景线，进一步带动沿线旅游资源开发。目前，各段工程正有序推进，已完成投资32亿元，占总投资的23.5%，为项目于2022年底完工打下良好基础。小清河复航还可以直接拉动船舶运输、港口装卸、船舶修造、临港物流园区及相关产业的发展，初步估计可为沿线城镇带来十多万个就业岗位。

课下探究：①小清河航运走向衰落的原因？②说明济南泉群的水量和小清河复航水量的关系。③小清河复航对济南城市发展的意义。

任务二：探究海水性质对人类活动的影响

【学习目标】通过绘图、开展报告分享会等形式，引导学生结合水循环的原理探究影响海水性质的因素，掌握海水性质和运动对人类活动的影响，论证人类活动对海洋的影响，提高区域认知、综合思维、人地协调观等地理核心素养，培养社会责任感和公民意识。

【学习评测】通过绘制海水盐度、温度和密度示意图，掌握海水的基本性质，并解释影响海水性质的基本因素。通过自主查阅资料、报告分享会等形式，学生能够辨识海水运动的基本形式，能够分析真实情境中海水性质和运动对人类活动的影响。

【课时安排】2课时。

【学习过程】

第3课：我是海洋制图工程师——探究海水性质

通过对任务一的学习，学生已经认识到水循环的基本环节和类型、陆地水体之间的相互补给关系以及人类活动对水循环的影响，对陆地水体有了基础认知，接下来需要对海洋水进行深度探究。本节课通过引导学生自主绘制海水盐度、温度和密度分布示意图，在体验中生成问题，解决认知冲突，实现深度学习。

【教师提供资源支持】通过搭建学习支架，为学生提供获取资源的支撑工具，明确地理问题解决的步骤（表6、表7）。

☆学生活动

活动一：探究海水温度的分布规律及其影响因素

【活动要求】引导学生依据全球年太阳总辐射量分布图，结合全球热量收支状况，探究影响海水温度的因素，绘制表层海水温度分布示意图。

【获取数据与制图】乘船进入渤海，用测温装备分别测量水深0米、300米、900米、1 200米、1 500米五个不同深度的海水温度，获取海水的温度，并记录在表8中，并绘制渤海海水温度的垂直变化图。

【图图转换】将表9中“海水温度分布规律”图转绘为曲线图并与正确图对照。

完成全球表层海水温度分布规律示意图和垂直方向海水温度分布规律示意图绘制后，引导让学生找到自己绘制的示意图与标准示意图之间的差别，思考出现差别的原因，并关注特殊数值出现的原因。

活动二：推测海水盐度的分布规律及其影响因素

引导学生依据全球8月气温分布图、全球洋流分布图以及全球河流分布图，结合水循环原理探究影响海水盐度的因素，并结合影响海水盐度的因素推导并绘制出全球表层海水盐度分布规律示意图表10。

在此环节中，学生可能会结合水循环不同的环节绘制出不同的海水盐度分布规律示意图。有的学生可能仅结合太阳辐射考虑蒸发环节，有的学生可能会考虑到降水和蒸发两种及以上的因素，绘制出不同的示意图。在此基础上，可引导学生结合表层海水平均盐度的纬度分布示意图找到自己绘制的示意图与标准示意图之间的差别，并思考出现差别的原因。

活动三：探究海水密度的分布规律及其影响因素

实验模拟：取一水槽，中间用闸门分开，左边盛油，右边盛海水，观察表层和深层水的流动方向。通过实验了解海水密度差异和海水运动的关系，并结合影响海水密度的因素绘制全球海水密度分布规律示意图。

【看图说话】用关键词描述表11中国家展示的海水密度与温度、盐度的关系。

第4课：我是海洋工程研究员——探究海水

性质和运动对人类活动的影响

学习小组利用网络、图书馆等多种资源，查阅海水性质和运动对人类活动影响的体现，制作成PPT或者写成小论文、研究报告，利用多种形式展示学习成果，并开展报告分享会。

在报告分享会中学生可能会从不同的角度展示海水对人类活动的影响，可以利用评价表对学生展示的内容及其表现进行打分，发挥评价保驾护航的作用。

【评价量规】如表12所示。

【课后探究】海洋对人类的生存和发展至关重要，让人类获得了丰厚的回报。环渤海地区水资源短缺严重制约着该地区的经济发展，有人提出通过大规模的海水淡化和海冰开采缓解该地区的水资源短缺问题，你是否赞同？请查阅相关资料阐述理由。

【拓展资料】海水淡化、海冰开采。

海水淡化。即利用海水脱盐生产淡水，世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化廠，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。

海冰开采。渤海每年11月底到12月初开始结冰，翌年的2月底到3月初融冰，冰期为3～4个月，为季节性冰区。海水盐度为28‰～31‰，海水在结冰过程中会析出盐分，渤海海冰融水盐度平均为4‰～13‰。在气温低于或等于-4°C条件下，渤海海冰每天生成1.86厘米厚，以此海冰生成速度计算，辽东湾每年冬季可采海冰7.4～13次，渤海湾可开采3.7～7.4次，莱州湾可开采1.9～3.7次，在寒冷年份，渤海海冰作为淡水资源的潜在可利用储量可达1 000亿立方米，正常年份可达410亿立方米。

任务三：完成单元学习成果的整理

第5课：学习成果展示

单元教学的关键在于如何引导学生将零散的知识与技能系统化、结构化，建构起学科大概念[2]。在完成单元学习任务过程中以及任务完成后，每个学生会有不同的收获，组织学生之间相互展示学习成果，依据学习成果倒推学生的学习过程，进而达到评价学生思维的完整度、核心素养发展水平的目的。

【学习目标】分组展示水循环实验模型、人类活动对水循环的影响、海水性质对人类活动的影响等相关学习成果，引导学生认识本单元知识与技能之间的关联性，培养学生的综合思维、地理实践力等核心素养。

【学习评测】学生展示评价成果，利用评价量规对学习成果进行综合评价——自评、互评和师评，引导学生对自己的学习成果进行修正和完善。

【课时安排】1课时。

开展学习成果展示小剧场活动，以小组为单位，引导学生用多种多样的方式展示自己的学习成果，并利用评价量规对学生个人以及小组成员进行评价表13、表14。

三、单元评测

本单元的评测包含两类，一类是基于表现性评价的学习过程评价，在学生完成任务的过程中利用评价量规进行自评或他评，引导学生的探究方向。另外一类是基于纸笔测验的总结性评价，教师围绕单元内容制定有针对性的试题情境和试题设问，测试学生对单元内容的理解程度，了解学生核心素养的发展情况，进一步为学生的发展指明方向。本单元的评测通过创设真实的试题情境，利用SOLO等级评价量表，引导学生学会用本单元学到的具体知识与技能解决相关问题，并依据学生回答问题时思维结构的复杂性来评判其素养发展水平。

1.阅读材料，回答下列问题。

马尔代夫是印度洋上的群岛国家。由26组自然环礁、1 192个珊瑚岛组成，岛屿平均面积不到2平方千米。因为四面环海和沙土的原因，岛礁上的淡水资源极度贫乏。首都马累是马尔代夫人口最多的城市。2014年12月4日，马累海水淡化厂设备摧毁导致该岛淡水供应中断。应马尔代夫政府请求，中国政府及时向其提供了饮用水等物资和资金援助。图10为马尔代夫部分区域示意图。读图回答下列问题。

（1）结合材料判断马尔代夫淡水主要来源。

（2）马尔代夫地处赤道附近，但该国淡水资源严重不足，分析原因。

（3）请你为该国解决淡水资源短缺提出方法，并说明理由。

2.阅读材料，回答下列问题。

材料一：2007年7月18日，济南市区遭遇特大暴雨，3小时最大降水量180毫米。突如其来的暴雨造成了济南市区严重的城市内涝。

材料二：济南是以“泉水”闻名的城市，2015年3月趵突泉水位跌破27.6米的红色预警线，较2014年同期低了37厘米。

（1）利用水循环原理分析济南市城市内涝与地下水位下降二者之间的关联性。

（2）针对济南市城市内涝、趵突泉水位红色预警等状况，请你提出具体可行的措施。

3.阅读材料，回答下列问题。

图11、图12分别为我国东部沿海2月和8月表层海水盐度分布等值线图。

（1）描述我国近海2月表层海水盐度等值线空间分布特点。

（2）比较我国近海2月和8月表层海水盐度的差异，并分析原因。

参考答案：1.（1）雨水收集和海水淡化 （2）岛国面积小，地表径流少，島屿小及地势低，海水容易入侵，地下淡水缺乏 （3）进口淡水、海水淡化、节约用水、收集雨水

第1题回答SOLO等级评分量表如表15所示。

2.（1）城市地面硬化，地表径流增多，容易造成城市内涝;地面硬化同时会使得下渗减少，地下径流减少，地下水位下降 （2）工程措施： 整治河道（采取挖、扩、分等综合措施整治河道）;改造地下管网（如适当扩大管径，解决雨、污分流问题）;增加排涝设施（如建排涝挡潮闸、排涝泵站）;增加调蓄能力（如修建蓄水池、调蓄湖等）;增加渗透能力（如铺设透水路面，下凹式绿地等）。 非工程措施：加强宣传教育，节约用水;加强济南市水资源的统一规划调度和管理;完善城市防洪减灾政策与法规建设;建立城市排涝工程管理机制;建立应急机制、保险体系（言之有理即可）。

第2题回答SOLO等级评分量表如表16所示。

3.（1）盐度等值线走向与海岸线基本一致;由近海向外海盐度增大（由西向东盐度增大） （2）差异：近海海水盐度2月整体大于8月;渤海地区2月和8月海水盐度的差异最大;8月长江入海口盐度盐度等值线呈舌形向外海延伸，形成低盐区。原因：属于季风气候区，2月降水少，淡水补给少;2月冬季风强劲，蒸发量大;渤海地区冬季结冰，2月盐度较高;8月降水丰富，近海淡水补给多;夏季正值我国河流汛期或河流径流量大，陆地淡水稀释作用强;夏季长江处于汛期，径流量大，补给近海淡水较多，形成低盐区。

第3题回答SOLO等级评分量表如表17所示。

（说明：作者排名无先后。指导教师：程菊）

参考文献：

[1] 熊梅，李洪修.发展学科核心素养：单元学习的价值、特征和策略[J].课程·教材·教法，2018（12）：88-93.

[2] 程菊.大概念视角下地理学习单元重构教学[J].天津师范大学学报（基础教育版），2019，20（03）：37-41.