高中地理选择性必修1单元活动《建设海绵城市》教学设计-智融地理：海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”系统设计与跨学科项目式学习研创

高中地理选择性必修1单元活动《建设海绵城市》教学设计——智融地理：海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”系统设计与跨学科项目式学习研创

一、指导思想与理论依据本单元教学设计以《普通高中地理课程标准（2017年版2025年修订）》为根本依据，全面落实“坚持育人为本、坚持素养导向、坚持知行合一、坚持以评促学”的课程理念。新课标强调，地理课程应以培养学生的地理核心素养为核心，引导学生树立人地协调观、绿色发展、国家安全等观念。从研究视角来看，海绵城市建设与高中地理课程中的水循环、陆地水体相互关系、城市内涝防治、城镇化环境影响以及可持续发展等核心知识板块构成了紧密的知识关联网络。选择“建设海绵城市”作为单元探究活动，不仅是引导学生打通书本理论与现实世界的绝佳载体，更是将抽象的“人地协调观”与“绿色发展理念”转化为深刻具身体验的有效桥梁。在素养培育维度上，教学设计力求将地理实践力置于突出位置，引导学生在真实情境中开展调查研究、数据采集与方案设计，同时借助跨学科整合，帮助学生以系统性思维审视复杂的人地系统问题。此外，本设计充分融入国家生态文明建设与韧性城市建设的战略导向，结合海绵城市建设的最新政策导向与技术标准，引导学生深刻理解中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，在知识习得的过程中实现立德树人与家国情怀的有机统一。二、教学内容分析【核心概念】【基础】本节以“海绵城市”为核心探究对象，基于水循环的过程与原理，引导学生系统探究城市内涝的成因，并运用地理学思想提出基于自然的解决方案。教材内容逻辑层次清晰，主要涵盖四个维度：一是海绵城市的内涵界定与“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针的核心理念；二是建设海绵城市的现实背景与深层动因，包括城镇化进程中的内涝加剧、水环境污染以及水资源短缺等多重挑战；三是海绵城市建设的行动方案与技术矩阵，涵盖源头减排、过程控制和末端治理三大环节的具体工程技术措施；四是国内外海绵城市建设的最新实践前沿与发展趋势。相较于传统教学中对水循环知识的纯粹理论讲授，本单元活动的深层设计立意在于推动“认知→解释→决策→行动”的学科思维链条的完整建构，具有极其明显的生活性、应用性和跨学科综合特征。从地理学科内部看，本节是“水体运动的影响”单元的收官与升华；从跨学科视野看，本节融合了水利工程、城市规划、生态学等多领域知识，是开展跨学科主题学习与项目式学习的理想载体。三、学情分析从知识储备来看，授课对象为高中二年级学生，经过高一阶段对《地理1》模块的系统学习，已经初步掌握了大气圈、水圈和岩石圈的基础性知识，特别是对水循环的主要环节（蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流、地下径流）有清晰的概念。经过本单元前三节的学习，学生对陆地水体类型及其相互关系也有了一定的理解。在认知能力方面，高二学生的逻辑思维、抽象思维和辩证思维能力较之高一有了显著发展，初步能够运用系统因果关系分析复杂的区域地理问题。然而，从元认知视角考察，学生面对城市内涝这一多维因素耦合的系统问题时，仍然难以精准地在“地表硬化与城市化建设的具体情境”与“土壤下渗功能与径流系数的内在理论”之间建立深刻的因果逻辑勾连，容易陷入表面化的思维定势。从行为兴趣指标来看，“城市内涝”作为每年夏季频繁出现的新闻热点，直接触及学生的日常出行痛点与切身经验积累，具有极高的共情驱动力与现实代入感。在跨学科素养方面，学生对工程、生态、设计等相关领域知识储备较为薄弱，对海绵城市中的具体技术设施（如透水铺装、生物滞留设施等）认知有限，需要教师在教学中科学引导并拓宽其知识疆域。四、教学目标【核心素养】1.【人地协调观】能够结合真实区域案例，辩证分析城市开发建设对区域水循环的干扰与破坏，在理解传统城市建设模式下人水矛盾根源的基础上，认同“海绵城市”作为绿色发展范式的必要性与紧迫性，牢固树立人与自然和谐共生的崇高理念与生态文明思想。【核心素养】2.【综合思维】能够从地理要素相互作用的分析范式出发，综合考量气候特征、水文系统、土地利用类型和市政基础设施等多重变量，系统阐释城市内涝的耦合成因与形成机理。同时，能够运用动态时空视角，准确推演海绵城市项目实施后对水循环关键环节（下渗、地表径流、蒸散发等）产生的正反馈改良效应。【核心素养】3.【区域认知】能够基于不同气候区（如湿润区与半干旱区）以及不同城市地质地形背景的具体特点，科学辨析海绵城市建设侧重点的差异化选择逻辑（即“因地制宜”原则），理解同一建设理念在不同区域尺度的具体实践会呈现出形态各异的落地表征。【核心素养】4.【地理实践力】能够通过调查访问、利用地理信息技术查询、网络数据检索等实操手段，敏锐发现所在城市或校园存在的潜在“内涝风险点”与“海绵体”短板，进而在小组协作的研究框架下，设计一份具有科学性、可行性与创新意识的“微型海绵单元改造方案”，并以研究性学习成果的形式予以展示与交流。五、教学重难点教学重点：1.深刻领会海绵城市“渗、滞、蓄、净、用、排”的核心理念、功能结构以及六字方针之间的内在传导与协同机制。2.精准掌握海绵城市建设的具体行动方案，并能够辨别不同LID设施（如下沉式绿地、透水铺装、雨水花园、绿色屋顶等）各自独具的工程技术原理与水文调控功能。教学难点：1.引导学生完成从感性认知层次向微观机理理解层次的思维跨越，透彻解释透水铺装、蓄水池等物理设施是如何在时空维度上“重构”并“优化”天然状态下的水文循环进程的。2.培养学生将高度结构化的教材知识迁移应用到高度非结构化的真实城市场景中的核心能力，使学生面对千变万化的特定场地条件，仍能基于海绵城市原理原则，做出具有高度适应性的技术组合分析与科学决策。六、教学策略与资源教学策略：本设计采取主线引领、多元整合的复合型教学策略。以“解决真实情境问题”为课堂牵引主轴，综合运用大概念统整策略与跨学科项目式学习策略。以学生为中心，以素养为导向，运用启发式、探究式与合作式相结合的教学模式。在具体实施层面，采用问题链驱动教学，以“城市为何看海—海绵如何吸水—海绵如何落地—海绵智慧何往”为逻辑主线，层层递进、环环相扣。教学准备：教师准备多个城市内涝实况与海绵城市建设的新闻视频剪辑和航拍对比图集，制作高互动的数字化教学课件（PPT或交互式电子白板课件），依托GIS平台（如ArcGISOnline或天地图）展示不同海绵城市示范区的遥感历史影像变迁对比，配备海绵城市各LID设施实体微缩模型或仿真结构图作为教具。学生准备平板电脑或智能手机终端，利用互联网实时检索所在省市的年度降水量统计数据，并提前分组走访校园周边300米范围内的社区街道，对地面硬化率、绿化现状以及易积水区域进行初步摸排并拍摄记录。七、教学过程设计（一）课题导入与情境感知——“谁来破解城市‘看海’之困？”环节1：真实数据唤醒经验与认知冲突。教师利用PPT开篇展示2025年夏季一组极具视觉冲击力的新闻监控画面：国内某特大中心城市在遭遇短时强对流雨袭击后，下沉式隧道突发洪水、地道桥下车辆没顶、居民困于齐腰深的街区积水中。同时，教师发布三组来自国家住建部系统“十四五”期间的最新官方统计数据与预警预测：“十四五”时期全国城市排水防涝工作中，累计排查各类易涝积水风险点约1.2万余处。教师随即抛出深层追问与陷阱设问：“我国财政投入巨资不断完善城市地下管网‘灰色设施’，为什么‘逢雨必涝、遇水则瘫’的现象在某些城市和地段依然呈高发态势甚至反复加剧呢？”环节2：头脑风暴，暴露前概念。教师主动寻求学生就上述尖锐矛盾谈直观感受，学生的讨论可能涉及“雨太大了”、“下水道系统不管用”、“地面全都硬化了”等若干发散性观点。教师暂不作直接肯定或否定的判定，而是以极具包容度的态度将学生的初始观点作为生成性教学资源全部留白在黑板或白板上。教师顺势出示某市中心城区100年间30年间隔的航空遥感影像对比长卷，引导学生直观发现城区面积野蛮扩张、蓝绿空间被高强度建设填满的剧烈演变事实。基于历史演变，引导学生运用公式推导逻辑建立认知：城市不透水面积增加→地表径流系数飙升→汇流时间急剧缩短→洪峰流量倍率暴增→排水管网承压超限→严重内涝形成。（二）概念建构与理念厘清——海绵城市的核心内涵与系统构成环节3：从隐喻到科学构念的定义迁移。教师为全班提供包括北京、深圳、西雅图、柏林等全球典范城市治水经验的拼图式学习包。随后以问题为导火索引爆全场：“同学逐一拆解材料，讨论‘海绵’到底是一种怎样的城市形态规制？它与我们常说的仅仅多修建几公里大管径下水道有什么本质区别？”通过小组间同侪互教互评，由发言代表总结提炼出海绵城市的权威定义。海绵城市是指城市建设中充分发挥原始地形、地貌对降雨的积存作用、自然下垫面对雨水的渗透作用，以及植被、土壤、湿地等对水的吸纳与净化作用，使城市像“海绵”一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。这是一套基于低影响开发理念、统筹解决城市水资源、水环境和水安全的综合解决方案。环节4：“六字法诀”的系统化深度解析。教师调用一段技术参数三维动效演示动画，对海绵城市建设的精华——“渗、滞、蓄、净、用、排”进行步步分解。渗：通过透水铺装和下凹绿地等技术手段，逐步恢复整个建成区的原始土壤下渗功能，从源头上降低雨水径流总产生量。滞：利用绿色屋顶、植被草沟等离散式调节措施，人为延长暴雨峰值径流的汇流时间，错峰释放压力，显著降低对下游末端管网系统的瞬时冲击负荷。蓄：将大量经过物理或自然净化的雨水资源临时储存于地下调蓄池、池塘湿地或可储水式景观水体之中。净：通过植物根系吸收、土壤物理吸附和微生物代谢分解的综合生化反应机制，高效削减初期雨水径流中携带的各种污染负荷（SS、COD、TN、TP等）。用：将经过调蓄和净化后的“第二水源”运用于城市绿化浇洒、道路保洁冲扫乃至大型公共建筑的冷却循环补水等领域，实现水资源节约与集约循环利用。排：在整个LID系统效能已发挥到极致且仍面临超标暴雨的极限挑战时，由城市排涝泵站、大断面雨水箱涵等“灰色”基础设施接管，以保障城市生命线的不淹绝对安全。教师强调上述六字方针绝不是生硬孤立的不同模块，而是具有鲜明时空递进秩序和高度协同耦合效果的系统性生态排涝闭环。（三）原因探究与问题聚焦——透视我国建设海绵城市的深层动因通过精心设计的分组议题研讨深化学生对海绵城市建设必要性的系统认识。研讨组A聚焦城市化进程中“硬质化”带来的水文失衡效应，借助本市中心城区近几十年来不透水面比率增长的遥感库反演曲线，用翔实的数字论证城市化对自然水循环健康功能的巨大剥夺。研讨组B聚焦“水脏”与“水缺”并存的复合型城市顽疾，收集城市河道发布的历年水质公报，对照住建部标准分析雨水面源污染对河湖水体造成反复污染的严峻程度。研讨组C从综合视角阐述中国需求端的紧迫性和特殊性，我国大部分地区降雨集中在夏季，且多呈现高强度、历时短的锋面雨或台风雨特征，加之雨污分流机制尚未全面覆盖，海绵城市的战略价值不言自明。此时，教师可带领全班回顾2025年高考地理福建卷真题。真题呈现我国东南某流域在台风影响下暴雨、山洪和风暴潮叠加导致严重内涝，政府按海绵城市理念完善城镇建设方案的地理背景材料，从地形角度分析台风暴雨易造成内涝的原因，并判断不利于削减下游洪峰的具体做法。这道高考试题既考查了水循环原理的综合运用，又通过真实情境印证了建设海绵城市的现实紧迫性，实现了试题训练与教学内容的有机融合。（四）行动方案与技术矩阵——海绵城市的具体工程举措与全球实践此环节为本节课的主体深度探究部分。教师结合专业结构模型，运用翻转课堂形式由学生课前认领并准备一类LID技术的微课展示。在课堂上依次触发各小组的“微专业讲堂”。透水性铺装：从普通水泥混凝土的全封闭缺陷过渡到透水混凝土、透水沥青以及透水砖的孔隙流物理原理，量化展示透水铺装对径流系数峰值的显著削减比率。绿色屋顶与垂直绿化：教师展示新加坡滨海湾花园、成都等国内绿色屋顶节能降耗评估报告。通过建筑顶层荷载与结构排水层设计的物理力学分析，阐述绿色屋顶如何在建筑红线内实现雨水的原位滞蓄与蒸发蒸腾循环利用。下沉式绿地与雨水花园：展示常规高出地面的道牙改造为开口路牙的细节构造示意图。将雨水花园的“预处理池—种植土层—砂滤层—砾石排水层”四明治结构予以物理解剖讲解，特别是针对场地土壤渗透系数不足的问题邀请学生提出改良介质配比方案。生物滞留设施与植被浅沟：通过展示某海绵示范大街的街道断面设计图，生动讲述植被缓坡沟是如何替代传统矩形混凝土路侧石的。雨水的回收、调蓄与智慧管控：切入科普“西门子等智慧水务平台”如何利用安装在雨水管网关键节点的物联网传感器加装在线的水位、流量和水质监控系统，构建全域排水设施数字孪生模型，最终实现对整个海绵城市系统运行状态的预演预警与远程集中调控。在此基础上，通过标杆案例对全球多样化的实践进行成效分析。唐山南湖和花海两座大型海绵化生态公园总面积达到26平方公里，占中心城区建成区面积13.5%，将昔日煤矿采空区改造为集生态景观、休闲游憩、科普教育等于一体的城市绿色发展典范。秦皇岛市蓄排并举，城区主防洪河道汤河、石河等达到百年一遇防洪标准，渔田七里海度假区雨水通过透水铺装、下凹式绿地等海绵设施有组织地排入景观水体，雨水调蓄空间达2万立方米。衡水市借助孔颖达文化公园、衡水湖湿地等区域设置生态调蓄空间，通过以蓄代排的方式年利用雨水、再生水等非常规水资源约4945万吨，替代了14%以上的城市用水水源。平凉市作为西北地区唯一跻身全国海绵城市建设示范城市A级的城市，累计新增透水铺装面积115.8万平方米，年雨水资源化利用量26.7万吨，可透水地面面积比例高达46.37%，达标面积由26.74%跃升至65.12%。辽宁省、山西省已于2026年初正式发布实施各自行政区域的地方性海绵城市工程建设施工验收与运维技术标准文件，标志着我国海绵城市建设正在从早期的宏观定性探索，全面过渡到定量化、精细化和全寿命周期的建设治理新阶段。全国已有重庆、河北、江苏等多个省级示范区发布了海绵城市建设典型项目清单，形成了极具辨识度与极强号召力的可复制、可推广新范式。国家层面，中共中央办公厅和国务院办公厅联合印发了关于“推进新型城市基础设施建设打造韧性城市”的指导意见，住房城乡建设部同期召开2026年全国排水防涝工作专题部署视频会议，明确提出力争“十五五”期末全面建成更加完备可控的城市排水防涝现代化体系。（五）跨学科项目式探究与高阶思维训练——迈向高阶认知的行动规划环节5：挑战启动——为我们的校园或生活社区做一次针锋相对的海绵化体检。发布本轮课堂的高阶议程任务：“校园或社区海绵化改造微更新方案微设计挑战赛”，要求学生迅速完成内部角色分工，其中涵盖GIS或绘图素养较高的空间规划师、水利专业的计算顾问、具备美学造诣的景观设计师和负责宣讲提案的辩论官。各小组在明确界定各自的模拟地块之后，必须在项目任务单上规范填写场地的面积测绘数据、不透水面占比、现状土壤质地、现有排水设施及主要的内涝薄弱区分析。环节6：创造性地运用“六字法诀”完成初设图纸。在教师巡视点拨下，各小组进入限时研讨与砂纸草图绘制环节。学生开始将透水铺装想象为拼合在大面积活动广场上的可呼吸地砖模块，在教学楼和宿舍楼的屋顶绿带上完成星罗棋布的绿色屋顶排布。在路面汇水线汇集的区域规整划出前置塘与雨水花园。在庞大的地下空间若隐若现地点缀大型的模块化PP蓄水模块。教师穿梭在小组之间，就下渗量与蓄水容积的设计匹配问题适时提出尖刻的质疑或补充。环节7：迭代互评与方案升维金钥匙共享。各组推选代表上台进行3分钟极速路演，充分利用平板电脑投屏展示给全体评审团。未宣讲的各组成员则以全球海绵城市建设的主流科学评价标准作为打分基准，给每份涉及场地水量平衡和水质管控效果的方案提供中肯的优化完善建议。教师展示三维泥石流模拟动画与虚拟现实场景，让学生足不出户即可在移动终端上瞬间切换看到不同专业参数下海绵设施的实际布设三维修正效果。尝试构建基于当地经济成本造价、政府效能考核系数等因素的综合评估指标函数，帮助学生从课本上单向、固定、简单二元判断跨入真实世界里充满约束条件与多重探索可能性的缜密专业决策。（六）巩固练习与迁移能力诊断练习题组依次过渡三个逐级陡升的思维难度阶梯，即经典概念的识记板块、指向真实认知的高考变式题板块以及指向后续硕士预培养能力的探究题板块。第一板块侧重认知闭锁。请使用简洁准确的语言精准描述说明“下沉式绿地”相对于普通城市草坪而言，为什么能够显著削减地表径流、增加雨水下渗并过滤沉淀非点源污染物质。第二板块提供极度变化的干扰性情境。北京市某老城区拟对一片建于20世纪70年代末的公共老旧小区进行彻底的全要素现代化改造。由于该项目用地极其紧张，且小区内地下埋设市政管线错综复杂，深挖大规模地埋式调蓄池施工难度极大、造价也极高。如果你是接受邀请的主持设计师，请从极为有限的地面资源中，巧妙整合三种具体的海绵措施。第三板块为真实跨学科挑战制题。材料一展示了某省属师范大学西校区地势呈现东西带状分水格局的竖向标高分布平面图。每年暑假短时强降雨后该校东部门户积水深度目测超过40cm。请运用所学的海绵城市理论体系，结合你观察到的本地土质渗透情况和校园景观格局，提供土地紧凑利用前提下的内涝积淹解决方案。（七）总结提升与系统板书在课堂最后六分钟的收官窗口期，教师全面还原本课地理核心素养教学目标的完成过程。从低阶认知到评价创造，从单一地理学科辐射到工学、美学、社会治理的社会系统性大工程。教师以震撼全场的“海绵智慧，不仅仅是绿色技术，其实质是中国在走向现代化过程中正在极力重建城市与水的亲善关系”作为收束句。传统人定胜天式的一面是在利用工程技术肆无忌惮地驱逐、填埋、覆盖自然之水，海绵城市的哲学嬗变则是在祛除人类中心主义的审美暴力，还原水柔软、弹性且生生不息的自洽本来面貌。在回顾历史的短暂篇幅中，教师引导学生反观古代城市悠久的台田沟塘传统农业设计精髓与东方自然观引领下进行的古代农业遗址寻踪，提示学生去感知祖先结合土地与水旱灾害博弈万年的精妙生存智慧。（八）梯度化分层作业基础作业：独立完成一份关于家庭或小区阳台太阳能与雨水收集“微海面”可行性自评分析报告，在报告中以列表形式梳理上海绵城市各技术亮点。研读一份本省最新公布的海绵城市建设规划新政文件，摘录提取其中你最关注的一个地方刚性考核指标。拓展性作业：将课堂上通过激烈讨论碰撞所赢来的小组微更新图纸方案，利用ArcGIS软件的CAD平面勾勒或SketchUp手绘工具加以标准化提升，倾情呈递至所在社区居委会与物业管理中心，并附上热情洋溢的年轻提案书、简明易懂的LID实施前后径流削减预期曲线图和关键设施布点等全套资料群。创造性研学创新作业：以此教学活动为项目起点素材库，完善各项数据样本与访谈记录，撰写成文格式规范的模拟型研究性学习论文。八、教学评价设计本教学设计贯彻“教学评一体化”理念，构建了涵盖过程性评价与终结性评价的双轨评价体系。在过程性评价层面，运用课堂观察量表对学生合作探究、方案设计、观点表达等环节的表现进行实时记录与赋分反馈。重探究、重实操，对积极展示从真实社会调查和实地测量中获得的首手数据资料，以及主动展示创新物化成果的小组进行即时奖励。在表现性评价层面，针对各小组完成的“海绵社区微更新蓝图”项目成果，从海绵理念的科学性、设施组合的合理性、方案实施的可行性、汇报设计的创新性、团队协作的流畅性等多个维度设计星级评价表，开展生生互评、组间互评与教师点评，使每一位参与创新创造的学生都能知晓其方案在目前认知边界内的具体短板与闪光点。在终结性评价层面，通过分层练习与单元测验，从概念辨析、原理阐释、案例分析、应用设计等不同难度层级对学生的学业成就进行多维度量化考核。各类型评价文本共同构成每位同学本期探究学习全周期的整全化数字画像，深刻而可视化地反映其在