第五章植被與土壤影響土壤對雨水滲蓄能力的因素實(shí)驗(yàn)說課稿人教版（2019年）《地理》必修一

人教版教材高中《地理》必修第一冊（2019年版）第五章《植被與土壤》——影響土壤對雨水滲蓄能力的因素實(shí)驗(yàn)說課稿一、實(shí)驗(yàn)基本信息實(shí)驗(yàn)“影響土壤對雨水滲蓄能力的因素”是人教版教材高中《地理》必修第一冊（2019年版）第五章《植被與土壤》的"問題研究"部分，如何讓城市不再“看海”教學(xué)內(nèi)容中一部分。1.課標(biāo)內(nèi)容：運(yùn)用示意圖，說明水循環(huán)的過程及其地理意義；城鎮(zhèn)化的利弊2.課標(biāo)解讀：水循環(huán)由不同的環(huán)節(jié)共同組成，城市化過程中人類對自然土壤的改造影響了土壤對雨水的滲透和蓄積能力，當(dāng)強(qiáng)降雨天氣出現(xiàn)時(shí)不能及時(shí)排走或下滲的雨水在城市中聚集并形成城市內(nèi)澇，是城市化進(jìn)程中常出現(xiàn)的問題，本堂實(shí)驗(yàn)課設(shè)計(jì)主要是討論城市化進(jìn)程中土壤性狀改變對水循環(huán)中下滲環(huán)節(jié)的影響，進(jìn)而影響到雨水轉(zhuǎn)化為地下水和地表徑流量的差異，引發(fā)城市內(nèi)澇問題3.情境設(shè)計(jì)：以"綿陽城市內(nèi)澇"為案例，運(yùn)用綿陽城市內(nèi)澇與學(xué)校雨季積水的資料與我國海綿城市的資料，以真實(shí)案例問題為導(dǎo)向，探索導(dǎo)致城市內(nèi)澇的下墊面因素，通過實(shí)驗(yàn)對比城市不同種類下墊面對下滲的影響，探究防治城市內(nèi)澇的解決措施海綿城市，培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)觀4.學(xué)情分析：（1）認(rèn)知水平分析：經(jīng)過較長時(shí)間的地理課程學(xué)習(xí)后，學(xué)生已經(jīng)具備一定的分析與解決地理問題的能力。在此之前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了土壤、植被和水土保持等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對土壤、植被、水循環(huán)與城鎮(zhèn)化的關(guān)系有了一定的了解。（2）生活經(jīng)驗(yàn)分析：“城市內(nèi)澇”就發(fā)生在學(xué)生身邊，并且學(xué)生在日常生活中可以見到屋頂花園、滲水磚、下凹的綠地等蓄排水設(shè)施，但是很少從地理角度對其進(jìn)行探究；部分學(xué)生聽過“雨水花園""海綿城市"等概念，但不熟悉其具體原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)1.設(shè)計(jì)思路：二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新點(diǎn)本課分為三個(gè)板塊：第一步：學(xué)生對生活中常見城市看海發(fā)生的原因提出困惑→第二步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究其與地表的關(guān)系→最后由小組合作探討得出結(jié)論。2.實(shí)驗(yàn)亮點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)：（1）.實(shí)驗(yàn)中7種不同的場景，盡量多的展示不同地表狀態(tài)。（2）.學(xué)生需對七個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，訓(xùn)練學(xué)生綜合思維能力。（3）.聯(lián)系生活實(shí)際，真實(shí)的生活實(shí)踐情境增加了本次實(shí)驗(yàn)的趣味性，讓知識從課本走向生活。（4）.學(xué)生分小組合作完成，培養(yǎng)合作精神和動手能力，提升地理實(shí)踐力。三、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，降水到達(dá)地面后，一部分轉(zhuǎn)化為“地表徑流”。一部分則以下滲的形式進(jìn)入土壤。降水轉(zhuǎn)化的比例和速度受到多種因素影響。本次實(shí)驗(yàn)探究是在坡度和降水條件一致的前提下，研究地表性狀對雨水滲蓄能力的影響。圖1水循環(huán)示意圖降水到達(dá)地面后，一部分是在重力作用下沿地表匯入河道，即“地表徑流”。一部分則以下滲的形式進(jìn)入土土壤，形成“壤中流”。還有部分降水則滲入地下達(dá)到地下含水層，形成“地下徑流”（如下圖所示）。降水(P)轉(zhuǎn)化為地表徑流的比例和速度受到降水強(qiáng)度、地形坡度、土壤孔隙度、植被覆蓋度等因素共同影響，本次實(shí)驗(yàn)探究是在降水和地形坡度條件一致的前提下，研究土壤性狀對雨水滲蓄能力的影響。圖2水循環(huán)部分環(huán)節(jié)示意圖通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中對數(shù)據(jù)的分析對比可以得知：土層厚度、孔隙度、植被覆蓋率與土壤滲蓄力呈正相關(guān)關(guān)系，土壤水分飽和度、地表硬化程度與土壤滲蓄力呈反相關(guān)關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)：①掌握城鎮(zhèn)化進(jìn)程中人類活動對土壤不同形式的改造對下滲和地表徑流環(huán)節(jié)產(chǎn)生的影響②學(xué)會分析影響土壤滲蓄能力的因素教學(xué)難點(diǎn)：“雨水花園”的分層結(jié)構(gòu)和具體功能五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程：【導(dǎo)入】綿陽城市內(nèi)澇資料圖【提問】(1).什么是城市內(nèi)澇？(2).內(nèi)澇的原因是什么？(3).我們學(xué)校會內(nèi)澇嗎？【創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境】寢室門口的積水，沒有積水的花園，積水對比的籃球場和足球場?！拘〗M討論】為什么同一場雨，有些地方就會有積水，有些地方卻沒有，請大家用水循環(huán)的原理來解釋一下【教師點(diǎn)評】對比得知：在自然狀況下，降水時(shí)，一部分降水被植被截留和下滲入土壤，剩余的降水會形成地表徑流，我們所看到的積水的地方，都是地表被硬化，因而少了下滲環(huán)節(jié)，所以絕大部分降水直接轉(zhuǎn)化為地表徑流。這與土壤功能的缺失有直接關(guān)系【思考】土壤對雨水的滲蓄能力受到哪些因素影響呢？土壤厚度，孔隙度，含水量，地表性質(zhì)（植被、自然、硬化）設(shè)計(jì)意圖：以真實(shí)的生活實(shí)踐情境為依據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)樣本，解決現(xiàn)實(shí)問題?！緦?shí)驗(yàn)探究1】1.主題：探究影響土壤下滲蓄水功能的因素2.材料準(zhǔn)備：透明方形盒子7個(gè)；量杯7個(gè)；500mL水；泥土；砂石；草皮；滲水磚；不透水磚一塊；橡皮泥；灑水壺7個(gè)。第一步：準(zhǔn)備7個(gè)同規(guī)格長方體塑料盒，其中6個(gè)盒子兩端的分別用記號筆標(biāo)記一高一低兩個(gè)高度，另1個(gè)代表薄土層樣本的盒子兩端分別低于其他盒子的高度做好標(biāo)記，但兩端的高度差所有盒子必須保持一致。（教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)盒子規(guī)格確定高度和高差）。第二步：在每個(gè)盒子低的一端打孔，接入小段吸管做導(dǎo)水管，并用橡皮泥密封導(dǎo)管周邊縫隙，防止漏水。第三步：將土壤、礫石、草皮、橡皮泥（代替水泥）、滲水磚等材料分別裝入實(shí)驗(yàn)盒。第四步：調(diào)整每個(gè)實(shí)驗(yàn)盒子中樣本的最高和最低位置，保持與標(biāo)記高度一致。3.實(shí)驗(yàn)要求：(1).每個(gè)小組模擬降水量等量500mL；(2).小組成員分工合作完成；(3).實(shí)驗(yàn)過程中注意實(shí)驗(yàn)安全和衛(wèi)生；4.實(shí)驗(yàn)分組和任務(wù)分配：（1）實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配：①自然壤土 ②濕潤壤土 ③薄土層 ④砂礫 ⑤地表硬化 ⑥滲水磚 ⑦草地（2）組內(nèi)成員分配：①號、②號：擺放實(shí)驗(yàn)器材；③號：模擬降水；④號：用量杯接通過導(dǎo)管流出的水⑤號：觀察并記錄地表徑流形成時(shí)間⑥號：觀察土壤滲水蓄水情況并記錄數(shù)據(jù)5.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）根據(jù)小組內(nèi)成員分工編號，由①號和②號同學(xué)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)器材擺放：將實(shí)驗(yàn)托盤水平放置于操作臺，土壤樣品盒中有導(dǎo)管一端放置于托盤外側(cè)邊緣，量杯放置于托盤中合適位置以便于完整接住模擬降水后通過導(dǎo)管流出的雨水。保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減小誤差。（2）由組內(nèi)③號同學(xué)模擬降水。為盡量縮小降水誤差，每個(gè)小組都使用統(tǒng)一樣式灑水壺模擬降水，用量杯準(zhǔn)確測量500mL自來水轉(zhuǎn)入壺中，同時(shí)對7名模擬降水員在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行統(tǒng)一訓(xùn)練，1分鐘時(shí)間勻速灑完壺內(nèi)500mL自來水，并且要求灑水壺的高度和灑水落入實(shí)驗(yàn)樣本盒的位置點(diǎn)相同，保證每個(gè)小組的降水強(qiáng)度和降水持續(xù)時(shí)間一致。（3）④號同學(xué)在模擬降雨開始時(shí)用量杯完整接住通過導(dǎo)管流出的水。（4）⑤號同學(xué)觀察模擬降雨開始后雨水轉(zhuǎn)化為地表徑流的速度，并記錄導(dǎo)管有水開始外流的時(shí)間（即形成地表徑流的時(shí)間）。（4）⑥號同學(xué)觀察下滲情況，讀取并記錄模擬降水完成后量杯內(nèi)水量。由于是分小組實(shí)驗(yàn)，所以課堂呈現(xiàn)提前錄制好的七個(gè)樣本同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的對不視頻，觀看視頻前提醒學(xué)生注意觀察的重點(diǎn)是每個(gè)樣本的產(chǎn)流時(shí)間的差異和產(chǎn)生地表徑流量的差異。圖3七個(gè)樣本同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的對比圖（5）匯總各小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于表1，組內(nèi)成員交流實(shí)驗(yàn)觀察心得，討論分析總結(jié)。表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表6.小組討論與互評：（1）分析影響土壤滲與蓄的因素。（2）各要素對土壤的下滲量和產(chǎn)流速度的具體影響。7.實(shí)驗(yàn)操作過程中的教師指導(dǎo)：（1）實(shí)驗(yàn)物品擺放時(shí)教師實(shí)時(shí)指導(dǎo)位置調(diào)整，既能方便③號同學(xué)模擬降水員操作模擬降水，又能方便④號同學(xué)用量杯接住從盒子內(nèi)通過導(dǎo)管導(dǎo)出的水，同時(shí)注意不遮擋實(shí)驗(yàn)盒子，便于同學(xué)們觀察完整的實(shí)驗(yàn)過程。（2）實(shí)驗(yàn)倒計(jì)時(shí)前調(diào)整7位模擬降水員拿灑水壺的位置和高度一致，并強(qiáng)調(diào)模擬降水時(shí)灑水壺的傾斜角度。倒計(jì)時(shí)開始后實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整，盡可能保證降水強(qiáng)度和降水持續(xù)時(shí)間一致。（3）提醒⑤號同學(xué)記錄時(shí)參照白板中倒計(jì)時(shí)來計(jì)算出地表徑流開始形成的時(shí)間。（4）教師觀察⑥號同學(xué)讀取量杯數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)驗(yàn)樣本盒子內(nèi)的地表徑流部分已全部流出并及時(shí)提醒，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（5）讀取量杯數(shù)據(jù)時(shí)教師提醒操作是否規(guī)范，需要將量杯水平放置于操作臺，保持視線與量杯內(nèi)水面平行。8.課堂小組討論與小組互評得出結(jié)論：（1）通過對七個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本對比分析得知，與自然土壤土壤相比，薄土、砂礫土、濕土、植被覆蓋地、硬化地表和滲水磚分別在土層厚度、孔隙度、水分飽和度、植被覆蓋度等特征上存在差異。（2）土層厚度、孔隙度、植被覆蓋率與土壤滲蓄力呈正相關(guān)關(guān)系，土層厚度越大、土壤孔隙度越大、植被覆蓋率越高，土壤對雨水的滲蓄能力越強(qiáng)，降水形成地表徑流的時(shí)間越慢。（3）土壤水分飽和度、地表硬化程度與土壤滲蓄力呈反相關(guān)關(guān)系，土壤水分飽和度和地表硬化程度越高，土壤對雨水的滲蓄能力越差，降水形成地表徑流的時(shí)間越快?！韭?lián)系生活實(shí)際】觀察校園中和城市中的不同地表狀況將課堂過渡到解決城市內(nèi)澇途徑雨水花園【實(shí)驗(yàn)探究2】根據(jù)教材雨水花園結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)場制作雨水花園模型。自下而上分別由底部導(dǎo)水孔、濾網(wǎng)、礫石、細(xì)沙、土壤、草皮、頂部為最大蓄水高度。接下來探究雨水花園的功能，操作如下：1.將量杯放置于操作臺，模型置于量杯上部。2.將500mL渾濁雨水倒入模型，學(xué)生觀察雨水的下滲情況。由于滲漏速度較慢，幾分鐘后，可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：經(jīng)過雨水花園的滲蓄和凈化作用，量杯內(nèi)的水量減少，并且由渾濁變?yōu)榍宄骸Ｐ〗M活動：思考以下問題：1.雨水花園自上而下分為哪些層？2.各層的主要功能有哪些？3.導(dǎo)水管的作用是什么？4.為何要設(shè)置最大蓄水高度？5.雨水花園對雨水有哪些作用？小組討論，得出答案。聯(lián)系生活實(shí)際，展示城市里的雨水花園。并情感升華：思考人與自然的關(guān)系六、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)①結(jié)合身邊的資源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，“距離相近，情感相親，內(nèi)容相融”的素材，將學(xué)生與地理知識、生活實(shí)際緊密聯(lián)系在一起充分挖掘地理實(shí)踐力的教學(xué)資源。②從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知水平出發(fā)，充分發(fā)揮學(xué)生主體地位，通過學(xué)生分組，全員自主實(shí)驗(yàn)操作、合作發(fā)現(xiàn)、層層深入探究學(xué)習(xí)。③課堂教學(xué)設(shè)計(jì)精巧，科學(xué)性、技術(shù)性強(qiáng)，充分體現(xiàn)了學(xué)科特點(diǎn)，訓(xùn)練了學(xué)科思維。④實(shí)驗(yàn)材料簡單易得，操作流程詳細(xì)，分工明確，數(shù)據(jù)分析解讀準(zhǔn)確，具有很強(qiáng)的可復(fù)制性。⑤實(shí)驗(yàn)?zāi)苈?lián)系生活實(shí)際思考城市內(nèi)澇的發(fā)生