海绵城市建设与城市内涝防治探究-高中地理（人教版必修一）问题探究教学设计

海绵城市建设与城市内涝防治探究——高中地理（人教版必修一）问题探究教学设计

一、指导思想与理论依据【非常重要】本次教学设计严格依据《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》及2025-2026学年度阶段性修订要求，以“立德树人”为根本任务，聚焦高中地理学科四大核心素养——人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力的培育。在气候变化加剧与我国城镇化发展进入新阶段的宏观背景下，城市内涝问题已成为影响人民群众生命财产安全和社会经济平稳运行的重要课题。2025年，我国共出现43次区域暴雨过程，全国平均降水量668.0毫米，较常年偏多4.5%，全年各种自然灾害造成全国6703.37万人次不同程度受灾，直接经济损失2416.17亿元-12。城市内涝防治不仅是工程技术问题，更是人地关系协调的重要命题。【核心素养】本教学设计坚持“以真实情境驱动问题探究、以地理学科视角连接现实生活”的基本理念，体现“教学评一致性”原则。通过项目式学习（PBL）和探究性活动设计，引导学生运用水循环基本原理分析城市内涝成因，理解海绵城市建设的科学内涵与生态智慧，树立人地协调的可持续发展观念。同时，融入跨学科视野，借鉴韧性城市、气候适应型城市等国际前沿理念，落实中办、国办印发的《关于持续推进城市更新行动的意见》中“推进海绵城市建设，保护修复城市湿地”的精神要义-19。二、教学内容分析（一）教材地位与作用本次教学以人民教育出版社高中地理必修第一册第五章“植被与土壤”中“问题研究：如何让城市不再‘看海’”为核心内容载体。该探究活动既是水循环、植被、土壤等自然地理知识的综合应用，也是地理原理服务于社会现实需求的典型体现。教材将此问题研究设计为三个递进层次：了解城市“看海”与土壤蓄水功能缺失的关系；查寻国际国内控制城市雨洪的措施或努力；探索我国城市解决“看海”问题的现实困难和应对路径。【重要】本节内容在前后知识体系中起到承上启下的关键衔接作用——向上承接第二章“地球上的大气”和第三章“地球上的水”的相关原理，向下为后续学习第四章“地貌”和第五章“植被与土壤”中的人类活动与自然环境相互作用提供典型案例。同时，本节内容直接关联初中地理“水资源合理利用”的已有基础，是初中到高中地理能力进阶的重要节点。（二）核心知识脉络【基础】教学内容可按“现象—原理—措施—拓展”四个层级展开。第一层级，以2025年全国城市内涝的突出案例，呈现“城市看海”现象的普遍性与危害性，引发学生情感共鸣和问题意识。第二层级，运用水循环原理（降水、下渗、地表径流、地下径流）分析城市内涝的成因机制，重点揭示城市硬化地表对水循环过程的干扰。第三层级，介绍从雨水花园到海绵城市的技术演进路线，分析透水铺装、下凹式绿地、雨水调蓄等海绵设施的科学原理和生态效益。第四层级，将海绵城市理念拓展到韧性城市和气候适应型城市的宏观视野，引导学生关注城市可持续发展的多学科协同路径。（三）教学重点与难点分析【高频考点】教学重点包括：运用水循环原理和植被土壤蓄水功能分析城市内涝的成因；理解海绵城市的核心理念，结合实际案例说出海绵城市的主要措施和作用。以上内容不仅是课程标准明确要求的核心知识，也是近年来各地各级考试中的高频命题方向，体现了地理学科知识迁移与综合应用的特点。【难点】教学难点在于：从综合思维的高度，将水循环基本原理、人类活动的复合影响、城市规划的系统思维等多维因素有机结合，对城市内涝问题形成整体性认知；同时，要求学生能够将海绵城市理念迁移应用到校园或社区的微尺度空间，设计科学合理的雨水花园方案。这需要学生在理论认知与实践能力之间建立有效的链接通道。三、学情分析（一）认知起点高中一年级学生已经通过初中地理学习，建立了对降水、河流、土壤等自然地理要素的基本认识。在必修一前三章的学习中，已系统掌握了水循环的主要环节（蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流、地下径流等）和基本原理，具备运用示意图解释自然地理过程的能力。同时，学生通过日常生活经验和网络资讯，对“城市看海”现象有一定的感性认识，部分学生可能亲身经历过城市暴雨内涝带来的出行困难或其他不便，具有探究这一问题的内在动力。（二）学习难点【易错点】学生对水循环环节的认知容易停留在“知道有哪些环节”的层面，而对各环节之间的相互耦合关系、人类活动如何系统性干预水循环缺乏深入理解。常见误区包括：片面地将城市内涝归因于“雨太大”或“排水系统不好”，而忽视了下渗减少、蒸发受阻、径流加速等深层次原因；对海绵城市理念的理解停留在“铺些透水砖”的表面认知，而未能把握其“渗、滞、蓄、净、用、排”的系统逻辑。（三）学习兴趣点城市内涝是贴近学生生活的话题，网络热词“看海”“划船”“捉鱼”等社会幽默表达，本身就蕴含着强烈的情感张力和探究价值。学生在真实内涝情境中的亲身经历体验，加上社交媒体上同名的视频图文素材，构成了丰富的课前经验和课程资源。充分利用这些真实素材设计教学，能有效调动学生的探究主动性和课堂参与度。四、教学目标【核心素养】依据课程标准要求和高一学生的认知发展水平，制定以下素养导向的教学目标：人地协调观（重要）：通过对城市内涝成因和海绵城市理念的分析，认识人类活动对自然环境的影响方式与程度，理解城市发展必须尊重自然规律、顺应自然过程，树立人与自然和谐共生的可持续发展理念。

综合思维（核心）：从水循环原理出发，综合自然（降水强度、地形地势、土壤与植被）和人文（土地开发强度、硬化率、排水系统设计标准）等多维因素，系统分析城市内涝的成因机制，并评估不同雨洪管理策略的科学合理性。

区域认知（基础）：结合2025年全国不同城市（如北京、深圳、郑州、成都等）的城市内涝案例，理解不同气候区、不同地形条件下城市雨洪问题的区域差异性和治理策略的因地制宜原则。

地理实践力（重点）：通过小组协作，完成校园或社区微型海绵空间改造的概念设计方案，绘制雨水花园规划草图，并用地理语言向全班阐释设计意图和技术要点，在动手实践中培养解决实际问题的能力。

五、教学重难点教学重点：运用水循环原理和植被土壤蓄水功能相关知识分析城市内涝的成因；结合实际案例理解海绵城市的核心理念，说出海绵城市的主要措施和作用。教学难点：从综合思维和系统分析的高度，解读自然－人文多要素耦合对城市内涝形成的作用机制；将海绵城市理念迁移应用到特定空间，完成简单雨水花园方案的创意设计与可行性论证。六、教学策略与资源（一）教学方法【核心】采用“真实情境导入—原理探究迁移—项目协作设计—成果展示评估”的四阶探究教学模式。情境教学法：以2025年夏季我国部分城市的特大暴雨与内涝新闻报道为真实情境材料，激发探究动机。

问题驱动法：设计阶梯式“问题链”，引导学生从“是什么”到“为什么”，再到“怎么办”，层层深入。

合作探究法：组建项目式学习（PBL）小组，在“校园海绵化改造”的项目任务驱动下开展自主探究、合作讨论与方案设计。

案例分析法：精选国内外典型海绵城市建设工程案例如北京城市副中心、深圳坪山河、广州白云新城等进行深入剖析，增强知识的迁移应用能力。

（二）教学手段与资源准备多媒体课件及相关短视频素材（暴雨内涝实况、海绵设施运行原理动画等）

纸质版或电子版“校园平面示意图”作为小组讨论设计的基础底图

A3大白纸、彩色马克笔、便签纸等用于小组方案可视化输出

课前预习导学案，包含水循环基本原理复习题和2025年各地城市内涝数据资料选编

互联网终端设备（开展查找补充资料的课堂微搜索）

雨水花园模型材料（作为课后实践拓展活动的支持性资源）

七、教学过程设计（一）情境导入：从“看海”现象到“问海”求真（约6分钟）【设计意图】以2025年我国真实暴雨内涝事件为导入素材，迅速聚焦学生注意力，创设问题情境，引出核心探究课题，激发学生对城市内涝问题的关注和探究欲望。教师活动：展示2025年夏季国内部分城市暴雨内涝图片和短视频剪辑。选取典型画面：广东省怀集县出现严重城市内涝、深圳市龙华区低洼地段深度积水、贵州榕江等地受灾场景等--11。同时呈现相关数据——2025年洪涝和地质灾害造成568人死亡失踪、直接经济损失1665.76亿元-12。在这些令人触目惊心的画面和数字面前，请同学们思考：为什么城市暴雨后会大量积水？是什么原因让现代城市面对强降雨变得如此“脆弱”？“学生活动：仔细观看影像资料，结合自己曾经遭遇或听闻的暴雨经历、新闻报道，初步思考城市内涝的形成原因。学生自由发言，分享对”城市看海“现象的直接感受和直观认知，教师在板书上记录关键词（如”雨太大“”排水不畅“”路太硬“”缺乏绿地“等）。过渡语：”同学们提出的这些初步判断都有道理，但还不够系统和全面。今天，我们就要以高中地理的专业视角和专业方法，从水循环的角度来系统探究这个问题——如何让城市不再内涝成灾？“（二）原理探究：城市内涝成因为何？（约20分钟）【设计意图】引导学生运用已学的水循环知识解释城市内涝的成因机理，通过对比分析、理论推演和史料佐证，实现对问题的深度理解。这是本课的核心认知建构环节。教师活动：呈现”城市水循环对比分析示意图“，左侧为”自然地表（森林/草地）下的水循环模式图“，右侧为”城市高强度开发硬化地表下的水循环模式图“。要求学生对比两幅示意图，通过小组讨论，归纳出城市建设活动对水循环各环节产生了哪些系统性改变。学生活动（合作探究）：以4人小组为单位展开讨论，在学案上完成以下问题的填写和推理：硬化地表如何影响了降水的下渗量？为什么？

下渗减少后，地表径流的流量和峰现时间会如何改变？

硬化地表对蒸发（含植物蒸腾）环节有什么影响？

以上变化串在一起，为什么会导致暴雨后城市积水更为严重？

学生代表发言：各小组选派代表展示讨论成果，在教师协助下简要在黑板上标注各环节的变化方向（如”下渗减少↑“”地表径流增加↑“”蒸发蒸腾减少↓“”地下径流减少↓“）……”教师归纳总结（核心知识点板书）：城市硬化地面导致下渗量急剧减少，雨水在硬化路面迅速汇集成地表径流。同时，由于失去了植被和土壤的缓冲作用，径流的汇流速度比自然地表条件下快得多，在极短时间内径流量就会达到峰值，大大超过市政管网的排放能力。在城市暴雨中，这就形成了一种”瞬时径流暴增“现象，而排水管网的设计标准通常只应对一定重现期的暴雨（如一般城市雨水管网设计标准为1年至3年一遇），当径流量远超设计标准时，来不及排放的雨水就会在地势低洼处迅速积聚，形成内涝。更关键的是，这一过程中由于下渗量锐减，城市地下水资源也得不到及时的补给，长期来看还可能导致地面沉降等连锁问题。经典案例分析（史料佐证）：以北京北海团城近600年未涝的古代智慧为典型案例，引入史料进行纵深挖掘。教师通过动画或图文展示北京北海团城雨水渗排系统剖面结构——青砖缝隙让雨水透渗，竖井和涵洞层层导排，让这座古城在暴雨中从未积水。这一古人的造城智慧跨越数百年，恰恰与水循环的原理不谋而合。学生讨论：这种古代工程蕴含了哪些今天海绵城市所倡导的核心思想？【跨学科链接】此时引导学生思考，北海团城案例实际上综合运用了物理学毛细作用和重力排水原理，又融入了建筑学和军事工程中的系统设计思想，体现了多学科有机融合的古代工程智慧。小组互评与提升：在初步完成成因分析之后，请两组之间交换学案并进行互评。教师提供简要的评分维度，如”原因是否全面“”逻辑链条是否清晰“以及对”水循环环节变化的描述是否准确“，使学生在评价他人的过程中进一步强化对知识的理解和应用能力，贯彻”教学评一致性“的理念。过渡语：”分析清楚了内涝成灾的机理，下一步就是寻找解决方案。如果我们把刚才的推理反推回去，把城市从‘硬化、阻水、排水’转向‘透水、渗水、蓄水’，那么我们是否就能建设一个像‘海绵’一样可以呼吸的城市呢——这就是海绵城市的理念，也是本节课最核心的实践议题。“（三）策略比较：海绵城市做对了什么？（约22分钟）【设计意图】系统介绍从雨水花园到海绵城市的国际国内实践演进路径，剖析海绵城市”渗、滞、蓄、净、用、排“六字技术体系的内在逻辑，培养学生从国家战略和生态文明的宏观视角认识人地关系的新思维。1.技术源头：雨水花园的前身（6分钟）教师活动：用图文资料简要介绍雨水花园的起源——20世纪90年代美国马里兰州乔治王子县的一项住宅区雨水管理种植池实验。经过科学检测，雨水花园可以减少75%至90%的地表雨水径流量-1。这一简单的生物滞留池设计，开启了从”灰色基建“向”绿色基础设施“的转型。学生活动：阅读教师提供的雨水花园构造剖面图，标注各功能层（蓄水层、树皮覆盖层、种植土层、砂滤层、砾石排水层等），在组内讨论：该装置如何通过土壤过滤、植物吸收和缓释下渗来”消化“雨水？各组选派代表归纳雨水花园的基本运行机理。2.理念升级：海绵城市的系统思维（10分钟）【重要】本环节是学生从单一技术认知走向系统性理解的关键节点。教师活动：结合2012年我国正式提出海绵城市概念的发展历程，以及2015年、2016年两批30个国家级试点城市的建设经验，系统阐述海绵城市的核心理念：”城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的‘弹性’，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。“展示海绵城市的六字技术体系——渗、滞、蓄、净、用、排，逐条给出对应的常见工程措施及其作用机制。学生活动：以小组为单位，对照”六字技术体系“，观看七至八类海绵设施的图片和简短视频，如透水铺装、下凹式绿地、生物滞留带、植草沟、屋顶绿化、雨水调蓄池、雨水桶/罐等。每组抽取两至三项设施，讨论该设施属于六字中的哪几个功能，并用一两句话写出科学原理。随后在全班范围内进行”配对分享“，各组之间拼接认知信息，使全班对海绵设施体系形成总体把握。3.智慧支撑：海绵城市的数字化管理（6分钟）【拓展延伸】在传统的海绵设施讲解基础上，必须融入数字化和智能化管理的最新进展，让学生认识到海绵城市建设不只是铺几块砖，而是涉及海量数据监测和智能化调控的复杂系统。教师活动：结合广州、呼和浩特等城市的数字化海绵平台建设案例加以说明——广州市海绵城市管控系统实现了从”9大流域—105个排涝片区—2575个排水分区—N个建设项目“的多层级管控，截至2025年2月底已有超3700个项目纳入全流程数字监管，建成区达标认证面积545.04平方公里-44。学生思考题：数字化管理平台为海绵城市的长期运维带来了哪些优势？如果你是一位城市管理者，你会如何通过数字大屏快速诊断和调度城市雨洪状况？过渡语：”理解了海绵城市的核心理念和实施体系，现在我们把目光拉回我们自己的生活空间——校园。我们的校园有没有改良成‘海绵’的可能？接下来，每一位同学都将化身小小城市设计师，为我们的美丽校园完成一版‘海绵化改造创意方案’。“（四）项目实践：校园海绵化改造方案设计（约22分钟）【设计意图】将水循环原理和海绵城市理念转化为具体的空间设计方案，让学生在真实的地理实践场景中锻炼综合思维能力和团队协作能力，切实提升地理实践力这一核心素养。教师活动：提供校园平面示意图（A3纸质版）和海绵化改造任务单。任务要求：以小组（5-6人）为单位，为选定的一块校园区域（教学楼前广场、宿舍前绿地、风雨操场周边车行道与广场、校区停车场或篮球场周边区等）规划设计海绵化改造方案。具体要求如下：至少提出3种不同种类的海绵设施，且设施选址位置应有科学合理性（如低洼处、车流人行交汇区、排水困难区等）

在海绵方案中，至少要从原理层面解释要改变水循环中的哪几个环节

方案设计应尽量兼顾雨洪管理和使用功能（如雨天排水防涝与晴天的景观休闲功能）

为方案配一张简易手绘草图，做到美观清晰

学生活动（项目式学习核心环节）：小组开展20分钟深度协作，确定所选区域、设计海绵设施组合、标注设施位置、形成可视化方案并编写简要说明。教师巡回指导要点：对各小组的设计构思进行问题诊断和合理性点拨。例如，当一组在设计屋顶集雨桶时，教师追问：”收集的雨水用在哪里最合理？”“如果桶容积不够怎么办？“……通过连环设问促进学生的精深度思考。同时，注意鼓励各小组间比较互鉴，防止设计方案千人一面。（五）成果展示与交互点评（约12分钟）【设计意图】通过多样化的展示和生生互评，深化对海绵城市理念的多角度认知，同时提升学生地理语言表达水平和批判性思维。教师活动：请各小组按照抽签或轮流顺序，推选1名代表人手持设计图纸，用2分钟时间向全班展示本组海绵化改造方案，要包含设施类型、选址理由和原理说明三个必备要素。当展示结束后，教师引导其他小组开展2分钟的交互式反馈，对方案的可行性和合理性展开质疑提问。学生活动：每组进行展示汇报，其他小组认真倾听并准备提问。教师点评与提升：教师在3分钟内从四维度对本环节进行总结反馈（每组口头给予简短评价）。维度包括：①方案的创新性与独特性；②设施组合的合理性与科学性；③设计图的清晰度与可读性；④团队分工的默契程度。同时，就当日表现优秀的小组，建议课后可将手绘图纸交由班级同学转换为电子文稿电子版，促进成果的二次延伸。（六）总结评价与课后作业（约8分钟）【设计意图】完成全课知识的结构化梳理，以板书图示整体性把握海绵城市在高中地理知识体系中的位置与全貌，并适当延伸提升素养层次，将探究所得迁移至更广阔的社会生活空间。教师活动：以知识结构图（概念图）方式呈现本节课的完整知识图谱——”一个循环原理、一组核心技术、一套系统思维、一国重大战略“。从水循环原理出发，沿内涝成因分析线，到海绵城市六字体系及其在不同尺度的空间设计应用，再到国家生态文明战略下的城市更新实践，呈现清晰横纵交叉的学科逻辑网络图。【热点】知识联网（师生共建）：结合中办、国办《关于持续推进城市更新行动的意见》相关精神，和学生一起回忆在近期热点新闻中提到的城市”里子工程“、地下综合管廊、韧性城市、气候适应型城市等概念，简要讨论海绵城市与其他城市建设理念之间的融通关系，让学生的思维视野从高中课堂跨越至社会发展的大前端-19。学生小结（2分钟）：学生在学案后端的反思区域，用地理语言完成一句话小结，可以选择以下句式之一：今天我学到的最重要的一个地理原理是……

今天我理解最深的一个概念是……”

如果我将来从事城市规划、水利、环境等专业相关工作，我会如何应用今天所学的知识……

作业布置：【培优】必做作业：结合今天课堂上设计的校园海绵化改造方案，利用课后时间实地勘察校园所选改造区域，验证设计方案的可行性，并提出最多三处优化修改意见，在学案中落实。选做作业（强基拓展）：查阅在线资料，了解2025年中央财政支持的海绵城市建设优秀案例城市的典型做法，任选其中一个城市，为该市的电视台撰写一份两分钟的新闻稿，介绍该市海绵城市建设的特色亮点，并注明突出解决了哪些具体水安全问题。八、教学评价设计【教学评一致性】本课教学评价贯穿课前、课中、课后全过程，采用”过程性评价+终结性评价“相结合的指标体系。（一）课堂过程性评价指标课前预习评价（10%）：完成基础预习学案，阅读水循环复习材料和2025年基础内涝数据选编，用批注方式记录自己的疑问和兴趣点。

课堂参与评价（40%）：包含小组讨论环节的贡献度（20%），各组互评质量（10%），问题回答的准确性与踊跃度（10%）。

海绵化方案设计评价（50%）：教师评分与学生互评相结合，从科学性（水循环原理应用的准确性与设施组合的科学性）、创新性、表达清晰度、成员协作程度等维度综合评价。

（二）课后学习效果评价方式作业完成质量纳入阶段性终结性评价。

针对课后选做作业（”城市典范推广词“），视完成质量在班级展示平台推送表彰。

利用在线表单开展”微问卷“，请学生用5分钟时间自评三个问题：①在今天的水循环原理迁移应用方面自我评价如何——非常清晰/比较清晰/模糊/不太清楚各类原因；②我对海绵城市理念有了新的理解，可能连到未来的职业/专业想象吗？③这节课给我留下最深印象的教学环节是……通过学生自评调控教