【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理（第一课时）教学设计-2025-2026学年七年级地理上册鲁教版（五四学制）（2024）

该初中地理教学设计聚焦“束水攻沙”原理探究，核心知识点为河流过水横截面、流量与流速关系及泥沙搬运规律。通过黄河“地上河”与潘季驯治水短视频导入，衔接已学地形、气候、河流水文知识，搭建递进式学习支架。 此设计以跨学科融合为特色，融合地理泥沙搬运与物理流速规律，通过“观察—计算—实验—推理”活动，如模拟缩窄水槽实验、流量流速数据计算，培养综合思维、地理实践力与人地协调观。助力学生提升实验探究能力，帮助教师落实跨学科教学与核心素养培养。

《【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理（第一课时）》教学设计 一、教学内容与课标要求 表1 课程标准内容要求与解读分析 内容要求 依据《义务教育地理课程标准（2022 年版）》对跨学科主题学习的要求，本节课聚焦 “中国的自然环境” 主题下的河流与人类活动关系，具体落实以下课标内容： 结合实例说明河流的水文特征及其与地形、气候的关系，能解释河流泥沙搬运的基本规律。 通过跨学科探究活动，运用地理、物理等学科知识分析人类改造河流的实践案例，培养综合思维与地理实践力。 认识人类活动与河流环境的相互作用，树立人地协调观，理解古代水利工程中的科学智慧。 二、设计理念 跨学科融合理念：打破地理与物理学科壁垒，将地理学科的河流水文知识与物理学中 “流量、流速、压强” 等原理结合，通过 “过水横截面 — 流速 — 挟沙能力” 的逻辑链条，构建跨学科知识体系。 学生主体理念：以七年级学生的好奇心和动手需求为出发点，设计 “观察 — 计算 — 实验 — 推理” 的递进式探究活动，替代传统理论灌输，让学生在实践中建构知识。 素养导向理念：依托黄河 “束水攻沙” 的真实案例，将区域认知、综合思维、地理实践力和人地协调观的核心素养培养融入教学各环节，实现知识传授与素养发展的统一。 生活化联结理念：从黄河泥沙淤积的现实问题切入，关联古代水利智慧与现代河道治理，让学生感受地理知识的实用价值，增强社会责任感。 三、教材分析 （一）教材地位 本节课选自鲁教版（五四学制）2024 地理七年级上册第二章《中国的自然环境》第四节 “跨学科主题学习”，是在学生学习 “地形”“气候”“河流和湖泊” 等基础内容后的综合应用模块。它既是对河流水文特征知识的深化，又是培养跨学科探究能力的重要载体，为后续学习自然资源利用、区域可持续发展奠定基础。 （二）教材内容解读 教材以 “束水攻沙” 这一中国古代水利工程智慧为核心，通过四个递进式任务展开：计算河流过水横截面面积、分析断面面积与河宽水深的关系、探究断面面积与流速的关联、阐释 “束水攻沙” 原理。内容设计体现三大特点： 逻辑性强：从基础计算到原理探究，逐步突破 “流量 = 过水横截面面积 × 流速” 的核心公式，为理解 “束水” 与 “攻沙” 的内在联系搭建阶梯。 跨科特征鲜明：明确要求运用数学公式计算面积、物理原理分析流速变化，凸显地理与数理学科的交叉融合。 案例真实典型：以黄河为背景，结合潘季驯治水理论，将抽象原理与真实河流治理实践结合，符合七年级学生 “具象 — 抽象” 的认知规律。 四、教学目标与教学重难点 明确河流过水横截面的概念，能运用梯形面积公式计算其面积，掌握 “流量 = 过水横截面面积 × 流速” 的核心公式。 理解 “相同流量下，过水横截面面积与流速成反比” 的规律，能结合该规律解释 “束水攻沙” 的基本原理。 学会通过模拟实验观察流速与泥沙搬运能力的关系，提升实验操作与数据记录能力。 （一）教学重点 核心公式 “流量 = 过水横截面面积 × 流速” 的理解与应用。 “相同流量下，过水横截面面积与流速成反比” 的规律探究。 “束水攻沙” 原理的阐释：筑堤束水→断面缩小→流速加快→挟沙能力增强→冲刷河床。 （二）教学难点 跨学科知识的融合应用：将物理流速规律与地理泥沙搬运原理有机结合。 从模拟实验现象推理得出真实河流的治理规律，实现 “微观实验” 与 “宏观地理” 的联结。 五、教学过程 （一）导入新课：情境激趣，提出问题（5 分钟） 多媒体展示：播放两段短视频（时长 1 分钟）：①黄河下游 “地上河” 景观，旁白介绍 “黄河年输沙量约 16 亿吨，下游河床每年抬高 10 厘米”；②潘季驯筑堤治水场景，旁白提问 “400 多年前，明代水利专家潘季驯用‘筑堤束水，以水攻沙’的方法治理黄河，为何缩窄河道能冲走泥沙？” 问题链设计： 黄河下游最突出的问题是什么？（泥沙淤积，形成地上河） 泥沙淤积的关键原因可能与水流的什么特征有关？（水流变慢，带不动泥沙） 缩窄河道（束水）为什么能解决泥沙淤积问题？（引发学生猜想，引出课题） 板书课题：探究 “束水攻沙” 原理（第一课时） （二）基础知识讲解：搭建框架，夯实基础（10 分钟） 1. 核心概念：河流的过水横截面 图文解读：展示河流横截面示意图，讲解 “过水横截面是垂直于水流方向的河流断面，通常呈倒梯形，由河底宽度、河面宽度和水深三个要素构成”（标注图中 a 河底宽、b 河面宽、h 水深）。 即时提问：“为什么河流的横截面多呈梯形而不是矩形？”（结合地形知识，引导学生答出 “河岸易受侵蚀，形成倾斜坡度”） 2. 核心公式 1：过水横截面面积计算 公式推导：回顾梯形面积公式 “面积 =（上底 + 下底）× 高 ÷2”，对应河流参数得出： 过水横截面面积（S）=（河面宽度 b + 河底宽度 a）× 水深 h ÷ 2 例题计算：展示例题 “某河段河底宽 60 米，水深 3 米，河面宽 100 米，计算其过水横截面面积”，带领学生分步计算： （100+60）×3÷2=240（平方米），强调单位 “平方米”。 即时练习：给出两组数据（①a=40m，b=80m，h=2m；②a=50m，b=90m，h=4m），让学生快速计算，两名学生板书过程，教师纠错。 3. 核心公式 2：流量与流速的关系 概念引入：讲解 “流量（Q）是单位时间内通过河流横截面的水量，单位立方米 / 秒（m³/s）”，结合生活实例 “水管越细，水流越急”，引出公式： 流量（Q）= 过水横截面面积（S）× 流速（v） 变形应用：推导得出 “流速（v）= 流量（Q）÷ 过水横截面面积（S）”，强调 “当流量不变时，流速与过水横截面面积成反比”，用箭头图示辅助理解： S↓ → v↑ ； S↑ → v↓ （三）探究活动：实验验证，推理原理（22 分钟） 活动 1：数据计算与规律探究 —— 流速与断面面积的关系（8 分钟） 任务布置：发放 “探究任务单”，给出假设 “某河流流量保持 900m³/s 不变，甲、乙、丙、丁四段的河底宽均为河面宽的 1/2，已知各段河面宽和水深如下表，完成计算并绘图”。 小组合作：4 人一组，分工计算 S 和 v（S=(b+a)×h÷2，v=900÷S），教师巡视指导，重点纠正单位错误。 数据展示：各组汇报计算结果，教师板书正确数据（甲：120m²，7.5m/s；乙：90m²，10m/s；丙：60m²，15m/s；丁：30m²，30m/s）。 规律总结：引导学生观察数据，得出结论 “相同流量下，过水横截面面积越小，流速越大，二者成反比关系”，与基础知识讲解形成呼应。 活动 2：模拟实验 —— 流速与泥沙搬运能力的关系（14 分钟） 实验准备：每组发放实验器材（长方形水槽、沙土、量杯、计时器、挡板 2 块），讲解器材用途：挡板用于缩窄水槽宽度（模拟筑堤束水），量杯控制注水流量，沙土模拟河床泥沙。 实验步骤： 步骤 1：铺设河床：在水槽底部均匀铺设 2cm 厚的沙土，将水槽一端垫高 10cm，保持倾斜角度不变。 步骤 2：宽河道实验：不放置挡板（水槽宽度 20cm），用量杯以每秒 50ml 的流量向水槽注水，观察水流速度和沙土被冲刷的情况，记录 “泥沙搬运量”（用 “少、中、多” 描述）。 步骤 3：窄河道实验：放置两块挡板，将水槽宽度缩窄至 10cm，保持注水流量不变（每秒 50ml），重复上述观察并记录。 步骤 4：对比分析：填写实验记录表，对比两次实验的流速和泥沙搬运差异。 实验记录： 小组汇报：邀请 2-3 组分享实验现象，教师用多媒体展示实验过程抓拍图，强化 “流速快→泥沙搬运能力强” 的直观认知。 原理衔接：提问 “实验中的‘缩窄水槽’对应真实河流中的什么措施？”（筑堤束水），引导学生将实验结论迁移到真实河流：筑堤→断面面积缩小→流速加快→泥沙搬运能力增强→冲刷河床（攻沙），初步构建 “束水攻沙” 原理链条。 （四）原理阐释：结合案例，深化理解（5 分钟） 史料解读：展示潘季驯治水名言：“水分则势缓，势缓则沙停，沙停则河饱；水合则势猛，势猛则沙刷，沙刷则河深”，请学生用现代汉语翻译并结合本节课知识解释。 原理总结：教师结合板书梳理完整原理： 筑堤束水（工程措施）→ 河宽变窄→ 过水横截面面积缩小→ 流速加快（流量不变）→ 泥沙搬运能力增强→ 冲刷河床泥沙→ 河道加深（攻沙效果） 跨学科联结：强调该原理融合了三大学科知识：地理（河流水文、泥沙搬运）、数学（面积与比例计算）、物理（流速与断面面积的反比关系），凸显跨学科学习的价值。 （五）课堂小结与作业布置（3 分钟） 小结梳理：采用 “问题回顾法” 小结： 计算过水横截面面积的公式是什么？（S=(b+a)×h÷2） 流量、流速与断面面积的关系是？（Q=S×v，Q 不变时 v 与 S 成反比） “束水攻沙” 的核心原理是？（束水增流速，流速强攻沙） 分层作业： 基础作业：完成教材课后 “计算与思考” 习题，巩固公式应用。 拓展作业：查阅资料 “现代黄河小浪底水利枢纽的‘调水调沙’工程”，思考其与 “束水攻沙” 的异同，下节课分享。 第 2 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $