【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理 教学设计 -2025-2026学年人教版地理八年级上册

【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理 通过探究 “束水攻沙” 这一人类治理黄河的措施，让学生认识到人类可以通过合理的工程手段，如修筑堤防等，来调节河流的水动力条件，从而改善河流的生态环境，减少泥沙淤积，实现对河流的有效治理。例如，理解通过 “束水攻沙” 可以冲刷黄河下游河道的泥沙，降低河床高度，减少洪涝灾害的发生频率，保障沿岸居民的生命财产安全，体现了人类活动对自然环境的积极影响。 引导学生思考在治理河流过程中，必须充分考虑自然规律。如果人类活动违背自然规律，可能会引发一系列环境问题。例如，过度束水可能导致河流流速过快，对河岸造成严重侵蚀，破坏河流生态系统。让学生明白只有在尊重自然、顺应自然的基础上，合理利用自然规律，才能实现人地关系的和谐共生，培养学生可持续发展的理念。 掌握河流流量与水位、流速的关系，以及河流过水横截面面积的计算方法。这是理解 “束水攻沙” 原理的基础，只有让学生明确流量、流速、水位和过水横截面面积之间的内在联系，才能深入理解通过改变河道条件来实现 “束水攻沙” 的目的。例如，通过具体的案例和数据，让学生计算不同情况下河流的流量，分析流量变化与水位、流速的关系。 理解 “束水攻沙” 的原理及其在黄河治理中的应用。黄河是我国乃至世界上治理难度较大的河流之一，“束水攻沙” 作为一种重要的治河方略，对解决黄河泥沙淤积问题具有重要意义。学生需要深入理解其原理，包括通过修筑堤防缩窄河道，使水流集中，流速加快，从而增强对泥沙的冲刷能力，以及该原理在黄河下游不同河段的具体应用情况和效果。 培养学生跨学科综合运用知识的能力。本节课涉及地理、数学、物理等多学科知识，引导学生将不同学科知识融合运用，解决 “束水攻沙” 这一实际问题，是培养学生综合素养的重要目标。例如，在教学过程中，通过设计一系列问题和活动，让学生运用数学公式计算地理数据，运用物理原理理解河流现象，提高学生跨学科解决问题的能力。 本节课选自人教版（2024）地理八年级上册第二章的【跨学科主题学习】部分。第二章 “中国的自然环境” 着重阐述我国地形、气候、河流等自然要素的特征，是学生认识中国地理环境的重要章节。而 “探究‘束水攻沙’原理” 这一跨学科主题学习，巧妙地将地理学科与物理、数学等学科知识相融合，以黄河治理这一实际问题为切入点，引导学生深入探究河流的水文特征以及人类对河流的治理措施。通过对 “束水攻沙” 原理的探究，不仅能加深学生对河流相关知识的理解，还能培养学生跨学科综合运用知识的能力，为后续学习人类活动与地理环境的关系奠定坚实基础，在整个初中地理教学体系中具有重要的承上启下作用。 八年级学生在经过七年级地理学习以及本学期对中国自然环境部分内容的学习后，已具备一定的地理基础知识。他们对地图的阅读和分析能力有了一定程度的提升，能够识别不同的地形类型、气候类型等。在 “河流与湖泊” 的学习中，学生了解了河流的基本概念，如河流的发源地、流向、注入地，以及河流的水文特征，包括流量、流速、水位、含沙量、结冰期等。例如，他们知道黄河是我国含沙量最大的河流，其泥沙含量大与中游流经黄土高原地区水土流失严重有关。在数学学科方面，学生已经掌握了梯形面积等基本几何图形的计算方法，这为计算河流的过水横截面面积提供了运算基础。在物理学科，学生对速度、力等基本概念有了初步认识，能够理解物体在力的作用下会产生运动状态的改变，这有助于理解水流速度与泥沙冲刷之间的关系。 教学环节一 新课导入 （一）课程导入 展示图片与视频：通过多媒体展示黄河不同河段的图片，包括上游清澈的河水、中游浑浊的河水以及下游宽阔但泥沙淤积严重的河道，同时播放一段黄河洪水泛滥的视频。设计意图：利用直观的视觉材料，激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生对黄河的现状有一个初步的感性认识，引发学生对黄河治理问题的思考，为后续探究 “束水攻沙” 原理做好铺垫。 提问引导：教师提问：“同学们，我们看到黄河存在着泥沙淤积、洪水泛滥等问题，那你们知道古人是如何治理黄河的吗？” 鼓励学生大胆猜测和发言。设计意图：通过提问，引导学生积极思考，调动学生已有的知识储备和生活经验，参与到课堂讨论中来，营造活跃的课堂氛围。 教学环节二 教学过程 （二）知识回顾 河流基础知识回顾：教师引导学生回顾河流的基本水文特征，如流量、流速、水位、含沙量等，并请学生举例说明影响这些水文特征的因素。例如，提问：“哪些因素会影响河流的流量？” 学生可能回答降水、河流补给类型等。设计意图：复习巩固已学知识，为探究 “束水攻沙” 原理搭建知识框架，让学生明确本节课所学内容与之前知识的联系，增强知识的系统性。 数学与物理知识铺垫：简要回顾梯形面积的计算方法（这是计算河流过水横截面面积的基础），以及物理中速度的概念和力与运动的关系（与水流对泥沙的冲刷作用相关）。设计意图：唤醒学生在数学和物理学科中已学的相关知识，为后续跨学科知识的融合运用做好准备，降低学生理解 “束水攻沙” 原理中涉及的数学和物理知识的难度。 （三）任务驱动，探究原理 任务一：计算河流的横截面面积 呈现问题：给出一条河流某处的相关数据，假设河底宽度为 60 米，河水深度为 3 米时，河面宽度为 100 米，告知学生河流的过水横截面近似倒梯形，要求学生运用梯形面积公式计算该河流在该处的过水横截面面积，并写出计算过程。设计意图：通过具体的数值计算，让学生掌握河流过水横截面面积的计算方法，为后续探究流量与其他因素的关系奠定基础，同时培养学生运用数学知识解决地理问题的能力。 学生计算与展示：学生进行计算，教师巡视指导，帮助有困难的学生。请几位学生上台展示他们的计算过程和结果，全班共同点评和纠正。设计意图：通过学生的实际操作和展示，检验学生对梯形面积计算方法的掌握程度，同时培养学生的表达能力和自信心，让学生在交流中相互学习。 任务二：探索水位变化引起的河流横截面面积变化 假设情境：假设横截面形态不变，河底宽度为 60 米不变，当河流水深为 3 米时，河面宽度为 100 米，引导学生思考受降水等因素影响，水位变化时（如枯水期、平水期、汛期水位不同），河流水深和河面宽度会发生怎样的变化，并列出方程计算不同水深的河面宽度和河流过水横截面面积，填入表格。设计意图：让学生理解水位变化对河流横截面面积的影响，进一步深化对河流形态变化的认识，培养学生的逻辑推理能力和数学计算能力。 小组讨论与汇报：学生分组讨论，进行计算和填表。每个小组推选一名代表进行汇报，讲解小组的计算思路和结果。教师对各小组的汇报进行总结和评价，强调水位变化与河流横截面面积变化之间的关系。设计意图：通过小组合作学习，培养学生的团队协作能力和沟通能力，让学生在讨论中相互启发，共同进步。同时，教师的总结和评价有助于学生明确重点，加深对知识的理解。 任务三：探寻河流水位与流量的关系 流量概念讲解：教师详细讲解流量的概念，即流量是河流过水横截面面积与流速的乘积，并通过一个简单的例子进行说明，如在 A - B 位置垂直河流作一个横截面，假设河水通过 A - B 位置横截面的流速为 2 米 / 秒，从 A - B 位置向下游 2 米处的 C - D 位置再截取一个横截面，假设河流两岸平行，A - B 至 C - D 间的水量数值上等于以 A - B 过水横截面为底，高为 2 米的棱柱体积，该体积就是通过 A - B 横截面的流量值。设计意图：以直观的例子帮助学生理解抽象的流量概念，让学生明确流量与过水横截面面积和流速之间的关系。 公式推导与计算：引导学生根据流量的定义，推导出流量的计算公式 Q = S×v（Q 表示流量，S 表示过水横截面面积，v 表示流速）。然后给出具体数据，假设河底宽度不变，当河流水深为 3 米时，河流平均流速为 2 米 / 秒，结合任务一的计算结果（此时过水横截面面积 S = 240 平方米），让学生估算此时横截面的流量。设计意图：通过公式推导和实际计算，让学生掌握流量的计算方法，加深对流量与其他因素关系的理解，培养学生的数学运算能力和知识应用能力。 绘制关系曲线：假设河流在枯水期、平水期、汛期和特大洪水期的流速分别为 1.5 米 / 秒、2.5 米 / 秒、5 米 / 秒、9 米 / 秒，结合任务二的结果（不同水位对应的过水横截面面积），让学生以水位为横坐标，流量为纵坐标，绘制河流水位与流量的关系曲线。设计意图：通过绘制关系曲线，将抽象的数据转化为直观的图形，帮助学生更清晰地认识水位与流量之间的变化关系，培养学生的数据处理能力和图形分析能力。 4. 任务四：理解 “束水攻沙” 原理 展示案例：播放关于黄河下游 “束水攻沙” 工程的纪录片片段，展示修筑堤防缩窄河道前后河道的变化以及水流的情况。设计意图：通过纪录片这种直观的形式，让学生对 “束水攻沙” 工程有一个感性的认识，为理解原理做好铺垫。 问题引导：教师提问：“同学们，从纪录片中我们看到通过修筑堤防缩窄了河道，大家结合前面所学的流量、流速和过水横截面面积的关系，思考一下河道缩窄后，水流会发生怎样的变化？这种变化对泥沙的冲刷有什么影响？” 设计意图：通过问题引导，将前面所学的知识与 “束水攻沙” 原理联系起来，激发学生的思考，引导学生自主探究原理。 小组讨论与讲解：学生分组讨论，教师巡视指导，引导学生从过水横截面面积变化对流速的影响入手进行分析。讨论结束后，各小组推选代表发言，阐述小组的观点。教师根据学生的发言情况，进行总结和详细讲解：河道缩窄后，在流量不变的情况下，过水横截面面积减小，根据公式 Q = S×v 可知，流速会增大；流速增大，水流对泥沙的冲刷力增强，从而能够将河道中的泥沙带走，达到 “束水攻沙” 的目的。设计意图：通过小组讨论和教师讲解，让学生深入理解 “束水攻沙” 的原理，培养学生的逻辑思维能力和知识应用能力。 （四）案例分析，拓展应用 黄河下游问题分析：展示黄河下游 “地上河” 的图片和相关资料，引导学生分析黄河下游 “多淤、易决、善徙” 的自然原因。学生结合前面所学的知识，从地形（下游地势平坦，河道变宽）、河流含沙量（中游水土流失严重，含沙量大）、流速（流速减慢，泥沙淤积）等方面进行分析。设计意图：让学生运用所学知识分析实际问题，加深对黄河下游问题的认识，培养学生的综合分析能力。 “束水攻沙” 在黄河治理中的应用探讨：结合 “束水攻沙” 原理，引导学生探讨该措施在黄河下游不同河段的应用情况。例如，提问：“在黄河下游河道较宽、泥沙淤积严重的河段，实施‘束水攻沙’措施是否可行？为什么？在实施过程中需要注意哪些问题？” 学生分组讨论，发表自己的看法。设计意图：将 “束水攻沙” 原理与黄河治理的实际相结合，培养学生运用知识解决实际问题的能力，同时让学生认识到治理河流需要因地制宜，考虑多种因素。 其他治理措施交流：鼓励学生结合自己的了解，提出其他治理黄河的措施，如植树造林（减少中游水土流失）、修建水库（调节流量和流速）等，并分析这些措施的作用和可行性。设计意图：拓宽学生的思路，培养学生的创新思维和发散思维能力，让学生认识到河流治理是一个系统工程，需要多种措施相结合。 （五）课堂总结与作业布置 课堂总结：教师对本节课的内容进行总结，回顾 “束水攻沙” 的原理、河流流量与水位、流速的关系等重点知识，强调跨学科知识融合在解决实际问题中的重要性，以及人地协调观在河流治理中的体现。设计意图：帮助学生梳理本节课的知识脉络，巩固所学知识，加深对重点内容的理解。 作业布置 完成一份关于 “束水攻沙” 原理的探究报告，包括原理的阐述、在黄河治理中的应用以及自己对该措施的看法和建议。设计意图：让学生对本节课的知识进行系统梳理和总结，培养学生的书面表达能力和综合运用知识的能力。 观察家乡附近的河流，记录河流的特征（如河道宽窄、水流速度、泥沙含量等），并尝试运用所学的知识分析该河流存在的问题，提出相应的治理建议。设计意图：将课堂所学知识与实际生活相结合，培养学生的地理实践力和社会责任感，让学生感受到地理知识的实用性。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$