美化校园(学生手册)

万物生息：设计海绵校园 学生手册 面向年级：7年级 学科：地理、科学、生物 北京师范大学 《基于学科融合的课程设计与评价方法研究》课题组 2024年 版权资料，禁止外传 第1课 课程准备:《打造会呼吸的校园》 1-1海绵城市建设背景（阅读材料） 材料1：我国季风气候特点 图 1我国季风示意图 图 2北京、上海、广州的气候特点对比图 思考：根据材料一并结合所学知识说出我国季风气候的 特点？ 材料2：洪涝的危害 水安全是社会经济发展和人们生活保障的基本要求。然而近十多年，流域特大洪水、城市内涝而导致的重大事件，似乎已是常态。我国是世界上洪涝灾害多发频发的国家之一，大约三分之二的国土面积上可能发生不同类型和不同程度的洪涝灾害。2024年6月19日，中国给水排水，原文网址：https://mp.weixin.qq.com/s/ascZc3zVsVZNIPiu1dA8EA 据统计，2023年全国城市洪涝105次，而截至2024年6月17日，全国发生洪涝事件已达103次。 水利部和应急管理部国家减灾中心的统计数据显示，1991年至2020年，我国年均因洪涝灾害死亡或失踪的人数达2020人，总计逾6万人，年均造成直接经济损失1604亿元，总计约4.81万亿元。 图 3 2020年7月11日广西强降雨引发严重内涝 图 4 2021年7月20日郑州遭遇强降雨 思考：我国为何洪涝灾害多发？举例说一说哪些城市容易遭受洪涝灾害的威胁？洪涝灾害有哪些危害？ 1-2海绵城市与海绵校园（内涵） 城市快速发展改变了原有生态和水文本底特征，城市内涝灾害频发，严重威胁城市居民日常生活和社会经济发展，气候变化背景下的极端暴雨加剧了这一影响。 材料1：英国——源头入手 一举两用 为解决日益严重的水资源短缺问题和提升伦敦等大城市的市政排水能力，英国政府积极鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统，以从根源上解决这两大问题。 大力推动大型市政建筑和商业建筑的雨水利用。当前大伦敦区最为典型的就是伦敦奥林匹克公园。园内主体建筑和林地在建设过程中建立了完善的雨水收集系统。通过回收雨水和废水再利用等方式，这一占地225公顷的公园灌溉用水完全来自于雨水和经过处理的中水。此外，公园还将回收的雨水和中水供给周边居民，使周边街区用水量较其他类似街区下降了40%。 材料2：德国——高效集水 平衡生态 近年来，德国“海绵城市”建设颇有成效。德国广泛推广“洼地—渗渠系统”，使各个就地设置的洼地、渗渠等设施与带有孔洞的排水管道相连，形成了分散的雨水处理系统。低洼的草地能短期储存下渗的雨水，渗渠则能长期储存雨水，从而减轻城市排水管道的负担。 德国的雨水利用技术经过多年发展已日臻成熟，目前主要的城市雨水利用方式有3种：一是屋面雨水集蓄系统；二是雨水截污与渗透系统；三是生态小区雨水利用系统。另外他们还在探索其他方法：在城市市中心建设面积巨大的城市公园；鼓励市民参与建设“绿色屋顶”，专家评估认为，屋顶绿化工作如果能达到一定密度，未来至少可以留住60%的降雨。 材料3：新加坡——疏导有方 标准严格 新加坡作为一个雨量充沛的热带岛国，其最高年降雨量在近30年间呈持续上升趋势，却鲜有城市内涝的情况发生。首先，预先规划城市排水系统。新加坡通常在进行地面建筑的建设之前，会事先规划和设计好该建筑的地下和地面排水系统，因此每一栋建筑，包括人行道、马路周边都分布有一定数量的排水渠。其次，加强雨水疏导，建立大型蓄水池。经由城市雨水收集系统收集到的雨水最终将汇入新加坡城市周边的17个大型蓄水池，而这些大型蓄水池也是新加坡解决雨水疏导和城市内涝问题的关键所在。第三，建立严格的地面建筑排水标准。新加坡公用事业局数次修订和提高地面建筑排水系统标准，要求所有新建筑物必须提高防水门槛的高度。 海绵城市的内涵：是指城市能够像海绵一样，充分吸收和缓释城市雨水，有效地控制雨水径流，从而实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。海绵城市是一种新型的雨洪治理理念。 思考：你能根据以上三则材料以及给出的海绵城市定义，概括出海绵校园的涵义吗？ 1-3海绵城市建设的技术措施 海绵城市建设的技术措施主要通过渗透、滞、蓄、净、用、排等环节构成，组成相互联系的循环系统。 1.渗透工程：提高城市下垫面渗透性，可避免地表径流，减少汇集至管网的雨水，同时还有涵养地下水与补充地下水的作用。具体形式为：改变各种路面、地面铺装材料、改造屋顶绿化、调整绿地竖向等。 2.滞水工程：通过滞留，提高雨水滞渗的作用，同时也降低雨水汇集速度，延缓峰现时间，既降低排水强度，又缓解了灾害风险。具体形式有：雨水花园、生态滞留地、渗透池、人工湿地等。 3.蓄水工程：主要用于收集雨水，使城市降雨得到自然散落，以达到调蓄和错峰的作用，同时也为雨水利用创造条件。具体形式有：塑料模块蓄水、地下蓄水池等。 4.净水工程：通过土壤、植被、绿地系统等渗透，能对雨水水质净化，减少面源污染，然后回用到城市当中，可供城市产生活使用。净化过程分为三个阶段：土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理等。 5.用水工程：充分利用雨水资源和再生水，提高用水效率，缓解水资源短缺问题。整个过程通过“渗”涵养，通过“蓄”留住，再通过净化再利用，不仅能缓解洪涝灾害，还能缓解地区缺水问题。 6.排水工程：构建绿色与灰色设施结合的蓄、排水体系，避免内涝等灾害，确保城市运行安全。利用城市竖向与工程设施相结合，排水防涝设施与天然水系河道相结合，地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放、超标雨水的安全排放及下游用水，避免内涝。 1-4建设海绵校园的意义 建设海绵校园是缓解校园内涝的重要举措之一。海绵校园可以将雨水的收集、净化、循环使用和排水结合起来，统筹考虑洪涝防治和水资源利用，使校园在抵御暴雨灾害等方面具有更好的弹性和韧性。海绵校园对保护校园原有水生态系统，修复被破坏水生态均具有重大意义。 思考：建设海绵校园有哪些意义，请根据以上材料在图中填写。 1-4 小组协作：寻找海绵校园影子 结合本校实际，寻找校园内有没有海绵校体的设计？如果有，你认为哪些设施践行了海绵校园的理念？ ①想一想：海绵校园的设施可能有哪些？ ②找一找：校园里有没有践行海绵校园的设计？ ③写一写：对于校园中的不足，写出你的改进措施。 1-5挑战任务：描绘海绵校园蓝图 小组交流、阐述观点或展示初步的构想作品，形式不限，例如：绘画、海报、地图等。 ①初步的构想作品 ②设计草图 1-6学习小结 1.实地调查海绵校园建设现状的时候，可以从哪些区域、哪些角度去调查？调查的方法和步骤有哪些？ 第2课 问题探究:《寻找校园积水成因》 2-1 校园积水的新闻（阅读材料） 材料一：2021年6月16日，澎湃新闻消息，原文网址：https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_13159717 涟水县某中学南中考首日积水严重 6月15日，江苏淮安。中考首日，涟水县突降暴雨，一所中学内积水严重，考生踩着用课桌搭的“桥”走进考场。一名家长称这座“桥”是校长带老师、保安光脚站在水中搭出的。   材料二：2019年6月7日，澎湃新闻消息，原文网址：https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3629542 6月7日凌晨3时28分，江西省上饶水文局升级发布洪水红色预警称，受后期持续降雨影响，预计未来1.5小时左右，信江上游玉山河段将出现超警戒线1.5米左右的洪水。据中国江西网，玉山县气象局称，根据国家站监测，从6日12时到7日早上8时，玉山县城降水量达296.5毫米，7日玉山将有中到大雨，雨带南压，县城降雨压力有所缓解。 江西一中学积水，老师铺设30余米课桌桥助高考生抵达考场。 视频来源：受访者供 6月7日上午，玉山一中学校办公室一名工作人员告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn)，6日，玉山突降暴雨造成校园内部分区域积水，积水达到了蹚水者的膝盖位置。7日6时许，该校校长在教职工工作群内号召老师用课桌给考生搭建一个通向考场的通道。80余名老师响应，用布置考场后剩余的课桌，搭建了一段30余米的“课桌桥”。考生们从“课桌桥”上迈入高考考场。 “我们觉得没什么，但家长都很感动。”该工作人员称。7日上午11点半，玉山一中校长李云生告诉澎湃新闻，这是他任职37年第一次遇到类似积水情况。昨晚（6日晚）11点半，校园内尤其是设有考场的教学楼前的积水深达70-80厘米，当时他和值班的老师们临时敲定了搭课桌桥这个方案。当时，玉山县县委书记、县长也到了现场看，也同意了这个方案。7日早上，在微信群里宣布后，80多位老师全部在6点钟到位，顾不上吃早餐，40分钟内把300多个课桌从不同楼层搬下楼，搭成了这座桥。等到考生来的时候，这座桥已经搭好。 李云生说，高考第一场考试结束，考生们正在走出考场。几十位教职工站在水里护卫“课桌桥”，一切都很顺利。 思考：为什么会有这么多积水？ 2-2调查校园积水区域 近期，我校在遭遇强降雨天气时，部分区域出现积水现象，影响了师生的日常出行和学校的正常秩序。为了全面了解校园内积水区域的分布状况，提出合理的改善措施，并完成以下调查表格。 校园积水区域调查表 调查时间 积水区域 调查方法 ⚪实地勘查 ⚪数据分析 ⚪访谈调查 调查内容 ⚪积水区域的具体位置、范围和积水深度 ⚪积水区域的地势、排水系统情况 ⚪积水区域的降雨量及排水能力分析 调查步骤 准备阶段： 实地勘查阶段： 访谈调查阶段： 撰写调查报告阶段： 2-2 绘制校园积水不同程度分布图 为了更好地了解和解决积水问题日益凸显这一问题，我们计划绘制一份校园积水不同程度分布图，以便直观地展示积水区域及其程度，为校园排水系统的优化提供参考。 2-3 探究校园积水的影响因素 为什么校园会积水呢？请同学们小组合作进行探究完成以下表格。 探究校园积水的影响因素 探究时间 探究成员 现状调查 ⚪积水深度： ⚪积水区域： ⚪积水时长： 影响因素 气候因素： 地形因素： 排水设施因素： 人类活动因素： 提出你的防治措施建议 2-4 挑战任务：不同地面材料的下渗率 ①提出问题 沙子、土壤、砾石，哪种地面雨水下渗最快？ ②准备材料 选择几种不同的地面材料，如沙子、土壤、砾石等。 准备足够的水和测量工具（如量筒、计时器）。 准备用于收集渗透水的容器或测量装置。 ③设置实验区域 选择一个平坦且易于控制的区域进行实验。 将选定的地面材料分别铺设在几个相同大小的区域内，确保每种材料都有足够的面积进行测试 ④初始条件控制 在实验开始前，确保所有地面材料的湿度大致相同（可以通过浇水或等待自然干燥来实现）。 检查并调整其他可能影响下渗率的因素，如温度、风速等，使其在实验过程中保持相对稳定。 ⑤进行实验 使用量筒测量一定量的水（如1000毫升）。 将水迅速且均匀地倒在每种地面材料上。 使用计时器记录从倒水开始到水完全渗透或达到稳定渗透速率所需的时间。 重复上述步骤多次，以获取更准确的数据。 ⑥数据收集与分析 记录每种地面材料的渗透时间和渗透量。 计算每种材料的平均下渗率（渗透量除以渗透时间）。 分析数据，比较不同地面材料的下渗率差异。 ⑦结果解释与讨论 解释不同地面材料下渗率差异的原因（如材料孔隙度、表面粗糙度等）。 讨论实验结果对实际应用（如校园排水系统设计、雨水利用等）的启示。 2-5 学习小结 1.进行对比实验探究时，可以从哪些角度去对比？ 2.请用脑图或随笔感想等方式，记录学到的内容或产生的感想，完成学习小结。 第3课 设计制作:《海绵校园改造方案》 3-1 工程设计过程：提问 经过像工程师一样的提问过程，我们可以得到工程设计过程：提问的模型。如下所示。 要达成什么标准？ 作品要达到的功能、指标或规格等 有什么限制条件？ 对作品设计过程的约束或限定，如时间、成本、资源等 目标是什么？ 解决方案 要解决什么问题？ 现状或困难 3-2 工程设计过程：构想 经过像工程师一样的构想过程，我们可以得到工程设计过程：构想的模型。如下所示。 ①有哪些相关的事物可以借鉴？可以参考哪些知识、原理或经验？ 有哪些相关的事物（如动植物或系统）可以借鉴？ 可以参考哪些 知识、原理或经验？ ②哪些可能的解决方案？画出整体构想图和局部构想图（记得在方框内画“√”）。 □整体  □局部 □整体  □局部 □整体  □局部 □整体  □局部 3-3 工程设计过程：计划 经过像工程师一样的计划过程，我们可以得到工程设计过程：计划的模型。如下所示。 ①基于标准和限制条件，选择合适的方案，画出整体设计图和局部设计图（记得在方框内画“√”）。 □整体  □局部 □整体  □局部 □整体  □局部 □整体  □局部 2.列出所需材料及其数量，并计算相关规格参数。 所需材料 数量 3-4 工程设计过程：创建 经过像工程师一样的创建过程，我们可以得到工程设计过程：创建的模型。如下所示。 ①按清单领取材料。 ②按设计图进行创制。 ③按顺序进行测试。 ④记录数据。 3-5 工程设计过程：改进 经过像工程师一样的改进过程，我们可以得到工程设计过程：改进的模型。如下所示。 首先确定改进的方向，包括能否达成更高的标准，能否利用更少的资源。然后进行改进并测试。 ①画出改进设计图。 □改进 ②列出所需材料及其数量。 所需材料 数量 3-6 海绵方案设计的评分标准 1.海绵校园方案设计能体现雨水管理效果 雨水管理效果即（实际减少的径流量与未采取措施前可能产生的径流量之比） 得分 能有效减少径流（减少率60%及以上） 3分 能部分减少径流（减少率60%及以下） 1分 不能减少径流（减少率0%） 0分 2.海绵校园方案设计能体现水质净化效果 雨水净化效果即（设计方案对雨水径流中污染物的去除效率，如悬浮物、重金属、有机物等，确保排入自然水体的水质达标） 得分 能有效净化水质（净化率60%及以上） 3分 能部分净化水质（净化率60%及以下） 1分 不能净化水质（净化率0%） 0分 3.海绵校园方案设计能体现高性价比 高性价比即（比较不同设计方案的建设成本，包括材料费、施工费、维护费等，选择性价比高的方案。） 得分 性价比高 3分 性价比低 1分 没有性价比 0分 4.海绵校园方案设计能体现可持续发展性 可持续发展性即（评估方案在雨水收集、储存、净化、利用等环节的资源循环利用情况，鼓励实现水资源的最大化利用） 得分 可持续发展性高 3分 可持续发展性低 1分 没有可持续发展性 0分 北京师范大学《基于学科融合的课程设计与评价方法研究》课题组 版权材料，禁止外传 109 学科网（北京）股份有限公司 3-7 海绵模型制作的评分标准 评价项目 评分标准 得分（分） 模型设计的科学性与合理性 模型设计符合科学原理，合理反映校园实际积水情况，并展示有效的解决方案。 1-20 材料选择的恰当性 学生能合理选择和使用模型材料，模拟不同材料的渗透性、吸水性等特性 1-20 模型的制作精度与质量 模型制作精良，细节到位，结构牢固，能清晰展示设计理念 1-20 模型的功能性测试效果 模型在模拟测试中能有效展示积水处理效果，具备实践可行性 1-20 设计说明的逻辑性 学生能清晰、有条理地解释模型设计思路、材料选择及功能测试结果 1-20 • 90-100分：优秀（出色地完成了所有任务，表现卓越） • 75-89分：良好（较好地完成了任务，有少量可改进之处） • 60-74分：合格（基本完成任务，但在多个方面有改进空间） • 59分及以下：需改进（未能有效完成任务，需显著改进） 3-8 海绵模型测试数据记录表 1.渗透与吸收效果测试 初始积水量（毫米） 渗透时间 （分钟） 渗透后残留积水量（毫米） 吸收材料 第1次 第2次 第3次 2.排水效果测试 初始积水量（毫米） 排水时间 （分钟） 排水后残留积水量（毫米） 排水设施 第1次 第2次 第3次 3.存储与滞留效果测试 初始积水量（毫米） 滞留时间 （分钟） 滞留后残留积水量（毫米） 吸收材料 第1次 第2次 第3次 4.综合效果评估 评价指标 描述 评分（1-5分） 改进建议 改进后的效果 渗透效果 排水效果 存储与滞留效果 总体效果 3-9 小组协作：工程日志 请思考并讨论如下问题，请填写小组角色分工表。 ①小组协作的目标是什么？ ②有哪些子任务？按什么顺序或步骤？谁负责完成？ ③这些子任务有哪些关联？需要如何配合？ ④设计一个小组仪式，用于团队一起给子任务完成者认可和鼓励。 姓名 角色 职责 注意：表中所列职责为主要职责，有临时任务时，组员要积极认领与承担。 可一人承担多个角色，也可以多人承担一个角色。 不同课中，组长、组员可以轮换。在本节课内，不建议轮换角色。 3-10 单元总结：工程设计过程 1.在本单元中，你们经历了工程设计过程的哪些步骤？做了哪些事情？ 2.对于工程设计过程，你们印象最深刻的是哪个步骤，为什么？ 3.作为小小工程师，你在设计和制作海绵校园方案的过程中，经历了工程设计过程的哪些步骤？请填空，并连线。 询问可以用什么材料设计作品。 询问关于作品的各种要求。 讨论生活中可以借鉴的例子。 讨论并选择一个适合的方案。 画出各种各样的构想图。 列出所用材料和数量。 画出整体设计图。 画出局部设计图。 按设计图搭建。 测试并记录数据。 看看哪方面可以再提高。 画出局部改进图。 4.工程设计的过程的顺序是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 A.构想 B.提问 C.改进 D.创建 E.计划 北京师范大学《基于学科融合的课程设计与评价方法研究》课题组 版权材料，禁止外传 9 学科网（北京）股份有限公司 第4课 成果展示:《海绵校园汇报分享》 4-1 海绵城市模型展示（观察模型） 思考：观察各组模型，并思考各小组模型的异同点？ 观察各组模型，比较各小组模型的优缺点 观察各组模型，并就现有模型提出改进建 4-2 展示合作学习成果 学生以小组为单位，进行全班展示。各小组能够分工协作对制作的海绵校园模型进行介绍，演讲稿内容可以包括设计思路、问题解决的方案、设计和制作分工、过程中的困难和对策、小组优势和特色、创新点等。介绍结束后，设置答疑环节，在遭遇他人质疑时，要基于证据进行论证来坚持或者修正自己的观点。 互相评价可以帮助同学们以不一样的视角来审视所经历的跨学科实践学习。学生采用评价量表中的指标来判断其他小组的优点和不足，同时反思自己小组的学习过程和结果。这有助于学生深化对知识原理、科学探究、科学思维、实践活动的本质认识。 4-2优秀小组的评价标准 优秀小组的评价标准主要参考两个部分： 第一部分：模型本身的完成度、科学性、美观度、创新性等。 第二部分：展示汇报时小组展示出的合作水平和风采。 维度 参考要求 得分（满分10分） 完成度 参考真实的校园，模型基本完成 科学性 尺规作图规范，模型材料选择合理，模型各部分搭建规范，位置关系正确，比例科学，能够较好地呈现改造后的海绵校园情况 美观度 模型整体布局合理，颜色搭配合理，赏心悦目 创新性 模型制作有创意，亮点突出 展示汇报 1. 面向观众，使用普通话，语言表达凝练，逻辑清晰，能够基于证据提出问题、阐述观点。做好积极接纳，乐于解答问题的心理准备。 2. 控制好语速，注意表情管理。 3. 展示汇报的内容应包含小组的协作过程中的成就，以及面对挑战时小组克服困难的过程。 4. 演示和表达科学严谨，生动并富有感染力，小组成员配合融洽。 4-3 有效沟通评价标准 评价维度 内容描述 评分标准 得分 反馈与建议 清晰表达 是否能够清楚、准确地表达想法和信息 1=非常差，5=非常好 倾听能力 否能认真倾听对方的意见，并作出适当回应 1=非常差，5=非常好 情绪控制 在沟通中是否能有效控制情绪，保持冷静和理性 1=非常差，5=非常好 开放态度 是否尊重并接纳不同的意见和观点 1=非常差，5=非常好 目标导向 沟通是否明确、围绕目标进行 1=非常差，5=非常好 4-4 单元总结：完成脑图或海报 回顾《万物生息：打造海绵学校》整个单元，完成脑图或海报。 1.你们经历了哪些过程，完成了哪些任务或作品？ 2.运用了哪些学科的哪些知识？ 3.掌握了哪些解决问题的过程或方法？ 4.在有效沟通、高效协作方面，有哪些收获？ 5.这些知识、过程或者方法，可以应用到哪些其他场景？ $$