【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理（第二课时）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，围绕流速、过水横截面面积与含沙量的关系展开。通过黄河下游“地上河”视频导入，激活第一课时黄河含沙量、河流流速等旧知，引出潘季驯治河方略，搭建从基础认知到原理探究的学习支架。 该资料以跨学科融合为特色，融合地理河流特征、物理流体力学与历史治河背景，通过控制变量法设计模拟实验（调节河道宽度测流速与泥沙搬运量），结合潘季驯治河数据与小浪底工程实例，培育综合思维与地理实践力。既帮助学生深化人地协调观认知，也为教师提供可操作的跨学科教学范式。

《【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理（第二课时）》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 学科核心要求：依据《义务教育地理课程标准》，结合鲁教版（五四学制）2024 教材定位，本节课需落实 “运用资料分析河流水文特征与人类活动的关系” 要求，引导学生理解河流流速、含沙量等要素的相互作用，认识人类利用自然规律改造环境的实践价值。 跨学科融合要求：践行 “跨学科主题学习” 理念，融合物理学 “流体力学基础” 与历史学 “古代水利工程背景”，培养学生运用多学科知识分析地理问题的能力，符合 “综合思维” 与 “地理实践力” 的核心素养培育目标。 实践能力要求：强调通过模拟实验、数据探究等活动，使学生掌握 “控制变量法” 在地理研究中的应用，提升观察、分析及归纳总结能力。 二、设计理念 素养导向，立足学情：以七年级学生认知特点为基础，从 “具象感知” 到 “抽象原理” 逐步递进。通过实验操作降低抽象概念难度，同时紧扣 “人地协调观” 核心素养，引导学生辩证看待古代水利智慧与现代生态保护的关系。 跨科融合，问题驱动：以 “黄河泥沙淤积问题” 为核心情境，串联地理学科的 “河流特征”、物理学的 “流速与压强关系”、历史学的 “潘季驯治河背景”，通过 “提出问题 — 实验探究 — 原理应用” 的主线设计，激发学生探究欲望。 知行合一，注重生成：采用 “理论讲解 + 实践操作 + 实例验证” 的三维教学模式，既夯实 “束水攻沙” 原理的理论基础，又通过小组合作探究实现知识内化，鼓励学生自主生成对 “人类与自然关系” 的深度认知。 三、教材分析 教材地位与衔接：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》，是 “河流和湖泊” 节后的跨学科主题学习内容，属于第二课时。第一课时已铺垫 “黄河含沙量特征”“河流流速基本概念” 等基础，本节课聚焦原理深化与实践验证，既是对 “河流水文特征” 知识的应用拓展，也是培养跨学科探究能力的重要载体，为后续 “自然资源利用” 章节的学习奠定实践基础。 教材内容特点：教材以 “潘季驯治河方略” 为切入点，通过文字描述与简易示意图呈现 “束水攻沙” 核心思想，注重理论与实例结合。但教材对 “流速与含沙量关系” 的量化分析不足，需补充实验数据与跨学科素材，增强内容的探究性与实践性。 四、教学目标与教学重难点 明确 “束水攻沙” 的核心原理：掌握 “流量一定时，过水横截面面积与流速成反比”“流速与泥沙搬运能力正相关” 的规律，能结合公式 Q=S×v（Q 为流量，S 为过水横截面面积，v 为流速）进行简单分析。 了解跨学科关联知识：知晓潘季驯治河的历史背景，能运用流体力学基础解释流速变化的原因，能说出黄河下游 “地上河” 与泥沙淤积的关系。 掌握实验探究方法：学会通过控制变量法设计 “束水攻沙” 模拟实验，能准确记录数据并绘制 “流速 — 含沙量” 关系曲线。 教学重点 核心原理：“束水攻沙” 原理的本质 —— 通过缩窄河床减小过水横截面面积，提升流速以增强泥沙搬运能力。 探究方法：控制变量法在 “流速与泥沙搬运能力关系” 实验中的应用。 实例关联：结合黄河下游水文特征，解释 “束水攻沙” 的实践价值。 教学难点 抽象转化：将 “过水横截面面积、流速、含沙量” 三者的逻辑关系从物理公式转化为地理原理，理解其内在关联性。 实验设计：准确控制 “流量不变”“泥沙颗粒均匀” 等变量，确保实验结果的科学性与说服力。 辩证分析：客观评价 “束水攻沙” 在古代与现代的适用性差异，深化人地协调观认知。 五、教学过程 （一）课前准备（课下完成） 教师准备：制作多媒体课件（含黄河淤积视频、潘季驯治河史料、实验操作视频）；准备实验器材（每组：长方形水槽、可调节宽度的挡板、量杯、秒表、泥沙样本、直尺、坐标纸）；设计 “探究任务单”（含数据记录表、问题链）。 学生准备：复习第一课时 “黄河含沙量”“河流流速” 等知识；预习 “潘季驯治河” 相关史料；分组（4 人一组，明确操作员、记录员、分析师、发言人分工）。 （二）导入新课：情境设问，激活旧知（5 分钟） 视频情境：播放 3 分钟黄河下游 “地上河” 景观及汛期险情视频，提问：“黄河下游为何会形成‘地上河’？历史上人们如何应对泥沙淤积问题？” 旧知回顾：引导学生回忆第一课时内容，明确 “黄河含沙量大、下游流速缓导致泥沙淤积” 的背景，引出明代水利专家潘季驯的 “束水攻沙” 方略。 新课设问：“上节课我们知道了‘束水攻沙’是通过筑堤缩窄河道，但其背后的科学原理是什么？流速、河道宽度与泥沙搬运之间究竟有怎样的关系？本节课我们通过实验与分析揭开谜底。” （三）基础知识讲解：跨科衔接，铺垫原理（10 分钟） 1. 核心概念回顾与深化 过水横截面面积（S）：展示梯形示意图，回顾公式 S=（a+b）×h/2（a 为河底宽，b 为河面宽，h 为水深），强调 “筑堤束水” 本质是减小河面宽 b，从而缩小 S。 流量与流速的关系：引入物理学公式 Q=S×v，结合实例解析：“当河流流量 Q（单位时间内通过的水量）不变时，S 与 v 成反比 —— 河道越窄（S 越小），流速 v 越大。” 举例：“相同水量流过窄巷与广场，窄巷水流更快”，帮助具象理解。 流速与泥沙搬运能力：展示 “不同流速下泥沙搬运颗粒大小” 示意图，明确规律：流速越大，能搬运的泥沙颗粒越大、数量越多（搬运能力越强），反之则泥沙易沉积。 2. 跨学科背景补充 历史背景：简述明代黄河水患频发的现状 ——“黄河下游决堤频繁，淹没农田，威胁民生”，潘季驯通过多次实践提出 “筑堤束水，以水攻沙” 方略，强调其 “顺应自然规律” 的核心思想。 原理逻辑链：梳理跨学科逻辑：筑堤束水→S 减小→v 增大→搬运能力增强→冲刷泥沙→河道加深，为后续实验探究搭建理论框架。 （四）探究活动：实验操作，验证原理（20 分钟） 1. 探究主题 “流量一定时，河道宽度（影响 S）对流速及泥沙搬运能力的影响” 2. 实验设计与指导（5 分钟） 提出问题：“河道宽度如何影响流速？流速变化又会如何影响泥沙搬运？” 明确变量： 自变量：河道宽度（通过挡板调节水槽宽度，设 3 组：10cm、8cm、6cm）； 因变量：流速、泥沙搬运量； 无关变量：流量（量杯每次倒水 500mL）、泥沙量（每组 10g，颗粒均匀）、水槽坡度（保持水平）。 操作步骤： 调节挡板使水槽宽度为 10cm，用量杯向水槽匀速倒入 500mL 水，记录水流完全通过水槽的时间（计算流速：流速 = 水槽长度 / 时间）； 加入 10g 泥沙，重复倒水操作，收集流出的泥沙，称重并记录； 分别调节宽度为 8cm、6cm，重复上述步骤，记录 3 组数据。 3. 小组合作探究（10 分钟） 教师巡视：指导学生规范操作，重点关注 “匀速倒水”“准确计时”“泥沙收集完整” 等关键环节，及时纠正操作误差（如提醒记录员同步记录时间与泥沙重量）。 数据记录：学生填写任务单中的记录表（示例如下）： 4. 数据分析与总结（5 分钟） 小组计算：根据公式计算流速，绘制 “河道宽度 — 流速”“流速 — 泥沙搬运量” 两条折线图。 成果展示：邀请 2 组发言人展示数据与图表，描述发现：“河道宽度越小，流速越大；流速越大，搬运的泥沙重量越多。” 原理验证：教师引导总结：“实验结果印证了‘束水攻沙’原理 —— 缩窄河道（束水）提升流速，增强泥沙搬运能力（攻沙），与潘季驯的治河思想一致。” （五）拓展应用：实例分析，深化认知（7 分钟） 1. 黄河实例论证 展示资料：潘季驯治河前后黄河下游数据对比：“治河前，下游年均淤积泥沙 1.2 亿吨，河道每年抬高 0.1 米；治河后，年均淤积量降至 0.3 亿吨，河道趋于稳定。” 问题探究：“结合本节课原理，解释数据变化的原因？” 引导学生回答：“筑堤束水使流速加快，冲刷泥沙入海，减少淤积。” 2. 现代应用与反思 现代实践：介绍黄河小浪底水利枢纽 “调水调沙” 工程 —— 通过水库泄水人造洪峰，模拟 “束水攻沙” 效果，减少下游淤积。 辩证思考：提问：“‘束水攻沙’是否适用于所有河流？” 结合长江与黄河的差异（长江含沙量低、水量大），引导学生认识：“原理应用需结合河流具体特征，且需兼顾生态保护（如过度束水可能影响河流生态），体现人地协调的重要性。” （六）课堂小结与作业（3 分钟） 小结梳理：师生共同构建知识体系： 分层作业： 基础层：完成实验报告，绘制 “束水攻沙原理示意图”； 提升层：查阅资料，对比 “潘季驯治河” 与 “小浪底调水调沙” 的异同，撰写 200 字分析； 实践层：观察校园附近小溪或人工河道，记录宽度与水流速度关系，验证本节课原理。 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 $