第五章植被与土壤影响土壤对雨水渗蓄能力的因素实验说课稿人教版（2019年）《地理》必修一

人教版教材高中《地理》必修第一册（2019年版）第五章《植被与土壤》——影响土壤对雨水渗蓄能力的因素实验说课稿一、实验基本信息实验“影响土壤对雨水渗蓄能力的因素”是人教版教材高中《地理》必修第一册（2019年版）第五章《植被与土壤》的"问题研究"部分，如何让城市不再“看海”教学内容中一部分。1.课标内容：运用示意图，说明水循环的过程及其地理意义；城镇化的利弊2.课标解读：水循环由不同的环节共同组成，城市化过程中人类对自然土壤的改造影响了土壤对雨水的渗透和蓄积能力，当强降雨天气出现时不能及时排走或下渗的雨水在城市中聚集并形成城市内涝，是城市化进程中常出现的问题，本堂实验课设计主要是讨论城市化进程中土壤性状改变对水循环中下渗环节的影响，进而影响到雨水转化为地下水和地表径流量的差异，引发城市内涝问题3.情境设计：以"绵阳城市内涝"为案例，运用绵阳城市内涝与学校雨季积水的资料与我国海绵城市的资料，以真实案例问题为导向，探索导致城市内涝的下垫面因素，通过实验对比城市不同种类下垫面对下渗的影响，探究防治城市内涝的解决措施海绵城市，培养人地协调观4.学情分析：（1）认知水平分析：经过较长时间的地理课程学习后，学生已经具备一定的分析与解决地理问题的能力。在此之前，学生已经进行了土壤、植被和水土保持等内容的学习，对土壤、植被、水循环与城镇化的关系有了一定的了解。（2）生活经验分析：“城市内涝”就发生在学生身边，并且学生在日常生活中可以见到屋顶花园、渗水砖、下凹的绿地等蓄排水设施，但是很少从地理角度对其进行探究；部分学生听过“雨水花园""海绵城市"等概念，但不熟悉其具体原理。二、实验设计思路与创新点1.设计思路：二、实验设计思路与创新点本课分为三个板块：第一步：学生对生活中常见城市看海发生的原因提出困惑→第二步：设计实验，探究其与地表的关系→最后由小组合作探讨得出结论。2.实验亮点与创新点：（1）.实验中7种不同的场景，尽量多的展示不同地表状态。（2）.学生需对七个小组的实验数据进行对比分析，训练学生综合思维能力。（3）.联系生活实际，真实的生活实践情境增加了本次实验的趣味性，让知识从课本走向生活。（4）.学生分小组合作完成，培养合作精神和动手能力，提升地理实践力。三、实验原理如图所示，降水到达地面后，一部分转化为“地表径流”。一部分则以下渗的形式进入土壤。降水转化的比例和速度受到多种因素影响。本次实验探究是在坡度和降水条件一致的前提下，研究地表性状对雨水渗蓄能力的影响。图1水循环示意图降水到达地面后，一部分是在重力作用下沿地表汇入河道，即“地表径流”。一部分则以下渗的形式进入土土壤，形成“壤中流”。还有部分降水则渗入地下达到地下含水层，形成“地下径流”（如下图所示）。降水(P)转化为地表径流的比例和速度受到降水强度、地形坡度、土壤孔隙度、植被覆盖度等因素共同影响，本次实验探究是在降水和地形坡度条件一致的前提下，研究土壤性状对雨水渗蓄能力的影响。图2水循环部分环节示意图通过对实验结果中对数据的分析对比可以得知：土层厚度、孔隙度、植被覆盖率与土壤渗蓄力呈正相关关系，土壤水分饱和度、地表硬化程度与土壤渗蓄力呈反相关关系。四、实验教学目标教学重点：①掌握城镇化进程中人类活动对土壤不同形式的改造对下渗和地表径流环节产生的影响②学会分析影响土壤渗蓄能力的因素教学难点：“雨水花园”的分层结构和具体功能五、实验教学过程：【导入】绵阳城市内涝资料图【提问】(1).什么是城市内涝？(2).内涝的原因是什么？(3).我们学校会内涝吗？【创设实验情境】寝室门口的积水，没有积水的花园，积水对比的篮球场和足球场。【小组讨论】为什么同一场雨，有些地方就会有积水，有些地方却没有，请大家用水循环的原理来解释一下【教师点评】对比得知：在自然状况下，降水时，一部分降水被植被截留和下渗入土壤，剩余的降水会形成地表径流，我们所看到的积水的地方，都是地表被硬化，因而少了下渗环节，所以绝大部分降水直接转化为地表径流。这与土壤功能的缺失有直接关系【思考】土壤对雨水的渗蓄能力受到哪些因素影响呢？土壤厚度，孔隙度，含水量，地表性质（植被、自然、硬化）设计意图：以真实的生活实践情境为依据设计实验样本，解决现实问题。【实验探究1】1.主题：探究影响土壤下渗蓄水功能的因素2.材料准备：透明方形盒子7个；量杯7个；500mL水；泥土；砂石；草皮；渗水砖；不透水砖一块；橡皮泥；洒水壶7个。第一步：准备7个同规格长方体塑料盒，其中6个盒子两端的分别用记号笔标记一高一低两个高度，另1个代表薄土层样本的盒子两端分别低于其他盒子的高度做好标记，但两端的高度差所有盒子必须保持一致。（教师可根据实验盒子规格确定高度和高差）。第二步：在每个盒子低的一端打孔，接入小段吸管做导水管，并用橡皮泥密封导管周边缝隙，防止漏水。第三步：将土壤、砾石、草皮、橡皮泥（代替水泥）、渗水砖等材料分别装入实验盒。第四步：调整每个实验盒子中样本的最高和最低位置，保持与标记高度一致。3.实验要求：(1).每个小组模拟降水量等量500mL；(2).小组成员分工合作完成；(3).实验过程中注意实验安全和卫生；4.实验分组和任务分配：（1）实验任务分配：①自然壤土 ②湿润壤土 ③薄土层 ④砂砾 ⑤地表硬化 ⑥渗水砖 ⑦草地（2）组内成员分配：①号、②号：摆放实验器材；③号：模拟降水；④号：用量杯接通过导管流出的水⑤号：观察并记录地表径流形成时间⑥号：观察土壤渗水蓄水情况并记录数据5.实验步骤：（1）根据小组内成员分工编号，由①号和②号同学负责实验器材摆放：将实验托盘水平放置于操作台，土壤样品盒中有导管一端放置于托盘外侧边缘，量杯放置于托盘中合适位置以便于完整接住模拟降水后通过导管流出的雨水。保证测量数据的准确性，减小误差。（2）由组内③号同学模拟降水。为尽量缩小降水误差，每个小组都使用统一样式洒水壶模拟降水，用量杯准确测量500mL自来水转入壶中，同时对7名模拟降水员在实验前进行统一训练，1分钟时间匀速洒完壶内500mL自来水，并且要求洒水壶的高度和洒水落入实验样本盒的位置点相同，保证每个小组的降水强度和降水持续时间一致。（3）④号同学在模拟降雨开始时用量杯完整接住通过导管流出的水。（4）⑤号同学观察模拟降雨开始后雨水转化为地表径流的速度，并记录导管有水开始外流的时间（即形成地表径流的时间）。（4）⑥号同学观察下渗情况，读取并记录模拟降水完成后量杯内水量。由于是分小组实验，所以课堂呈现提前录制好的七个样本同时进行实验的对不视频，观看视频前提醒学生注意观察的重点是每个样本的产流时间的差异和产生地表径流量的差异。图3七个样本同时进行实验的对比图（5）汇总各小组实验数据于表1，组内成员交流实验观察心得，讨论分析总结。表1实验数据记录表6.小组讨论与互评：（1）分析影响土壤渗与蓄的因素。（2）各要素对土壤的下渗量和产流速度的具体影响。7.实验操作过程中的教师指导：（1）实验物品摆放时教师实时指导位置调整，既能方便③号同学模拟降水员操作模拟降水，又能方便④号同学用量杯接住从盒子内通过导管导出的水，同时注意不遮挡实验盒子，便于同学们观察完整的实验过程。（2）实验倒计时前调整7位模拟降水员拿洒水壶的位置和高度一致，并强调模拟降水时洒水壶的倾斜角度。倒计时开始后实时监控，及时调整，尽可能保证降水强度和降水持续时间一致。（3）提醒⑤号同学记录时参照白板中倒计时来计算出地表径流开始形成的时间。（4）教师观察⑥号同学读取量杯数据时实验样本盒子内的地表径流部分已全部流出并及时提醒，保证实验数据的准确性。（5）读取量杯数据时教师提醒操作是否规范，需要将量杯水平放置于操作台，保持视线与量杯内水面平行。8.课堂小组讨论与小组互评得出结论：（1）通过对七个实验样本对比分析得知，与自然土壤土壤相比，薄土、砂砾土、湿土、植被覆盖地、硬化地表和渗水砖分别在土层厚度、孔隙度、水分饱和度、植被覆盖度等特征上存在差异。（2）土层厚度、孔隙度、植被覆盖率与土壤渗蓄力呈正相关关系，土层厚度越大、土壤孔隙度越大、植被覆盖率越高，土壤对雨水的渗蓄能力越强，降水形成地表径流的时间越慢。（3）土壤水分饱和度、地表硬化程度与土壤渗蓄力呈反相关关系，土壤水分饱和度和地表硬化程度越高，土壤对雨水的渗蓄能力越差，降水形成地表径流的时间越快。【联系生活实际】观察校园中和城市中的不同地表状况将课堂过渡到解决城市内涝途径雨水花园【实验探究2】根据教材雨水花园结构图现场制作雨水花园模型。自下而上分别由底部导水孔、滤网、砾石、细沙、土壤、草皮、顶部为最大蓄水高度。接下来探究雨水花园的功能，操作如下：1.将量杯放置于操作台，模型置于量杯上部。2.将500mL浑浊雨水倒入模型，学生观察雨水的下渗情况。由于渗漏速度较慢，几分钟后，可以得到的实验结果是：经过雨水花园的渗蓄和净化作用，量杯内的水量减少，并且由浑浊变为清澈。小组活动：思考以下问题：1.雨水花园自上而下分为哪些层？2.各层的主要功能有哪些？3.导水管的作用是什么？4.为何要设置最大蓄水高度？5.雨水花园对雨水有哪些作用？小组讨论，得出答案。联系生活实际，展示城市里的雨水花园。并情感升华：思考人与自然的关系六、实验效果评价①结合身边的资源，进行实验设计，“距离相近，情感相亲，内容相融”的素材，将学生与地理知识、生活实际紧密联系在一起充分挖掘地理实践力的教学资源。②从学生的认知规律和认知水平出发，充分发挥学生主体地位，通过学生分组，全员自主实验操作、合作发现、层层深入探究学习。③课堂教学设计精巧，科学性、技术性强，充分体现了学科特点，训练了学科思维。④实验材料简单易得，操作流程详细，分工明确，数据分析解读准确，具有很强的可复制性。⑤实验能联系生活实际思考城市内涝的发生