【每日教学设计】33 高中地理选必一《问题研究：阿联酋"造山引雨"是否可行》教学设计

教材版本：人教版高中地理选择性必修第一册《自然地理基础》（2019版） 章节：第三章《大气的运动》· 问题研究 课时安排：2课时 / 80分钟（问题研究课，探究与论证活动密集，故拆分为两课时） 授课对象：高二学生（已完成第三章 3.1—3.3 学习）

一、教材分析

大概念定位：本章大概念为"大气运动与天气气候的形成"。本节是全章的收束与出口——学生已掌握热力环流、天气系统、气压带风带及其对气候的影响，本节要求把这套"原理工具箱"用于评估一项真实的巨型工程设想：大气运动的规律，能否被人类主动利用甚至"改造"？它完成了从"认识大气运动"到"运用大气运动规律进行区域决策"的关键跃迁，是全章原理、方法论（变量思维、推理模板）的试金石。

教材内容：教材以三则资料搭建研究阶梯——资料1呈现阿联酋水资源困境（热带沙漠气候、降水稀少、人均用水量居世界前列、依赖地下水与海水淡化）；资料2呈现阿联酋降水的东西差异（东北部哈贾尔山地降水相对较多）；资料3呈现"造山引雨"设想（美国大学大气研究联合体 UCAR 受委托开展模拟研究：建造高约1200米、宽数十千米的人工山体，迫使气流抬升成云致雨）。核心任务是从气候特点、山体高度、建设成本等方面论证可行性，属于开放性、思辨性问题研究。

学情分析：学生刚学完 3.3，已建立"纬度位置→环流→干湿→气候"的推理链，理解地形雨与雨影效应；但对"临海为什么还会缺水"缺乏深层追问，容易停留在"沙漠所以缺水"的循环论证。论证类活动的短板在于"有观点、缺证据链"，需要用评审会量规倒逼学生把推理显性化。部分学生可能混淆人工增雨与造山引雨——前者催化已有云层，后者是人为制造地形抬升条件，二者成本与不确定性完全不同，这是本节需要澄清的关键迷思。

二、核心素养目标

三、教学重难点

重点：①阿联酋缺水与东北部山地多雨的成因分析；②地形雨形成机制及其在"造山引雨"中的原理迁移。

难点：①从"科学上可行"到"工程上可行""决策上合理"的多维辩证评估；②运用整体性思想预测造山工程对区域水循环、生态的连锁影响。

四、教学方法

问题研究教学法、角色扮演论证法（国际工程评审会）、小组合作探究、证据链分析法；辅以新闻素材、模拟情境卡与论证量规。

五、教学过程

第一课时　破题：缺水之困与地形雨之理（40分钟）

🔰 环节一　情境导入（5分钟）

播放2024年4月迪拜暴雨新闻片段：这座年均降水量不足100毫米的沙漠之城，24小时降雨超过160毫米——一天下完约两年多的雨，机场跑道被淹。当时网络流传"这是无人机人工增雨干的"，多家科研机构随即澄清：主因是阿拉伯海上的大尺度对流天气系统，人工增雨只是"顺带的实验"。

教师抛出认知冲突：既然迪拜"会下大雨"，为什么阿联酋还要研究"造山引雨"这种听起来近乎科幻的方案？人工增雨和造山引雨，到底差在哪？

教师批注：这段"辟谣"一定要做——学生（包括不少成人）对"人工增雨造暴雨"的误信是极好的思维诊断材料，顺势就能引出两种技术的本质区别。

📖 环节二　问题驱动：诊断"渴"的病根（10分钟）

问题链1（是什么）：阅读资料1与数据卡，阿联酋到底有多缺水？ 学生从数据卡中提取：年均降水不足100mm、年蒸发量高达3000mm左右、人均日用水量约550升（居世界前列）、淡水主要依赖地下水与海水淡化（世界最大淡化国之一）。

问题链2（为什么）：追问①：守着波斯湾的国家，为什么会"渴"？ 引导学生用水循环环节诊断：副热带高压控制下沉气流为主→降水环节极弱；纬度低气温高→蒸发环节极强，降水量远小于蒸发量；沙漠广布、植被稀少→下渗多、地表径流近乎缺失，多"无流区"。临海≠有淡水——海水是咸水，无法直接利用，淡水补给来源天然不足。

追问②：已有对策（地下水、海水淡化）为什么不能高枕无忧？ 学生结合材料归纳：地下水超采导致水位下降、咸化；海水淡化耗能大、成本高，排入波斯湾的高盐废水还威胁海洋生态。填表后必须追问分析题：

分析性问题：为什么"天上无云便无雨"决定了人工增雨在阿联酋存在天花板？这提示我们：要"凭空"增加降水，本质上需要改变什么条件？（答：需要制造水汽冷却凝结的条件——引出地形雨）

🎯 环节三　合作探究：东北山区为什么"雨更多"（15分钟）

问题链3（为什么·进阶）：出示资料2——同处热带沙漠气候区，东北部哈贾尔山地（最高峰约1900米）东坡年降水量可达山麓以西内陆的数倍。

小组任务1（4人组，8分钟）：①据分层设色地形图与夏季盛行风向（来自阿拉伯海—阿曼湾方向的偏南暖湿气流），推理东坡多雨的原因；②在学案上合作绘制"地形雨形成过程链"示意图（标注：海面蒸发→气流遇山→被迫抬升→气温降低→水汽凝结→成云致雨→背风坡下沉增温变干）。

深度追问（各组展示后教师连环追问）：

• 为什么山体必须"够高"？——气流只有被抬升到凝结高度，水汽才能饱和成云；山太矮，抬升幅度不足以让空气冷却到露点，"有风无雨"。
• 为什么最大降水带常在山腰而非山顶？——越过凝结高度后，越向上水汽越少，供雨的"原料"反而枯竭。
• 背风坡为什么更干？——气流翻山后水汽已损耗，下沉增温使空气远离饱和，形成雨影效应。

评价嵌入：示意图按"机制链完整、标注准确、能体现雨影效应"三档互评（量表随任务卡下发）。

跨学科衔接：物理视角一句话点拨——抬升降温即"绝热膨胀降温"，海拔每升高100米气温约下降0.6℃，与必修一大气受热知识呼应，不展开计算。

📝 环节四　迁移应用与小结（10分钟）

问题链4（怎么办）：出示资料3——既然哈贾尔山"能下雨"，能否再造一座人工山复制这场雨？介绍 UCAR 模拟研究：设想山体高约1200米、宽数十千米，初步研究经费约40万美元，模拟显示需特定风向与充足水汽配合才可能增雨。

学生完成逻辑迁移表后追问：造山引雨与人工增雨的本质区别是什么？（增雨是"给已有的云加柴"，造山是"先造一口让水汽成云的锅"——一个是催化，一个是制造地形条件。）

课堂小结（板书左侧链条）：缺水之困（天—地—用）→ 现有对策的代价 → 地形雨之理 → "造山"设想的逻辑起点。 留白悬念：原理说得通，就值得做吗？下节课，你们是评审专家。

第二课时　论证：一场国际工程评审会（40分钟）

🔰 环节一　评审会启动（5分钟）

情境：阿联酋政府收到 UCAR 可行性研究草案，召开国际评审会。教师发布议题与规则："科学上说得通 ≠ 工程上做得成 ≠ 决策上该去做。" 每组领取专家任务卡，须以"论点＋证据＋逻辑"陈述意见，并接受其他组质询。

教师批注：与必修阶段常做的"听证会"不同——听证会重在利益表达，评审会重在证据链。角色卡提前一晚发下去查资料，课堂只做碰撞，效率高得多。

🎯 环节二　合作探究：五组专家论证（25分钟）

小组任务2（核心探究）：五组分别持一张任务卡，讨论8分钟、陈述2分钟、交叉质询2分钟。教师任主持人，用论证量规逐组评分（论点明确1分、证据充分2分、逻辑闭环2分，共5分）。

教师主持追问（贯穿全程）：

• 追问气候组："模拟需要特定风向配合"这句话，反过来说明什么风险？（风向不匹配→有山无雨→巨额投资打水漂）
• 追问生态组："雨影效应"是不是意味着这是一场"零和的雨"？（迎风坡增雨可能以背风坡更干为代价，区域总量未必增加多少）
• 追问决策组：如果三个组都亮黄灯，最理性的决策是什么？（继续研究与论证，而非立即实施——这正是真实结局）

评价嵌入：各组填互评单（对方证据是否可核查、逻辑是否有断点）；主持人（教师）对每组追问一次"证据从哪来"，暴露论证漏洞。

📝 环节三　归纳提升：从个案到决策框架（7分钟）

师生共同提炼**"五问决策链"**——评估任何大型地理干预工程的通用框架： ①原理通吗？（科学性）→ ②条件足吗？（自然可行性）→ ③工程行吗？（技术经济性）→ ④生态稳吗？（环境代价）→ ⑤替代优吗？（机会成本）

迁移挑战（口头快评，2分钟）：用五问框架快速初判下章问题研究——"能否用南极冰山解决沙特缺水？"学生各答一问，体会框架的普适性。

✏️ 环节四　总结升华（3分钟）

出示真实结局：该计划经一轮模拟研究后停留在论证阶段，并未实施；阿联酋此后把更多资源投向人工增雨技术改进与节水管理。 结课语：敢于设想是科学精神，敢于说"证据还不够"同样是科学精神——像科学家一样思考，像决策者一样权衡，这就是"问题研究"课真正要练的东西。

六、板书设计

第一课时（因果追踪式）：

        造山引雨 —— 能给沙漠"造"一场雨吗？   缺水之困                      地形雨之理  ┌────────────────┐         海面蒸发 → 暖湿气流  │ 天：副高下沉 → 降水稀少   │       → 遇山阻挡 → 被迫抬升  │ 地：沙漠广布 → 径流匮乏   │       → 气温下降 → 水汽凝结  │ 用：人均550升/日 → 需求巨大│       → 迎风坡成云致雨  └───────┬────────┘         （背风坡下沉增温 → 雨影）          ↓  地下水(超采)  海水淡化(贵/污)  人工增雨(无云不雨)  ─────────────────────────→  能否造一座山，复制这场雨？

第二课时（五问决策链式）：

          可行性评审会 —— 五问决策链   ① 原理通吗？  抬升→凝结→致雨 ✓        ↓   ② 条件足吗？  水汽？风向？高度？ —— 都有变数        ↓   ③ 工程行吗？  1200m·数十km → 造价数亿美元级        ↓   ④ 生态稳吗？  雨影效应 / 环流改变 / 连锁反应        ↓   ⑤ 替代优吗？  增雨·淡化·节水·循环 → 因地制宜        ↓   结论：科学设想 → 谨慎论证 → 暂缓实施

七、教学反思

设计亮点：①本节以"原理验证（第一课时）→工程论证（第二课时）"双台阶推进，把第三章的环流原理真正用于真实决策，大概念"大气运动与天气气候的形成"在"认识→运用"的闭环中完成统摄——从课堂效果看，学生对"原理工具箱可以拿来评估工程"的元认知明显增强；②教学评一致性落实较充分：示意图互评量规、论证三维量规、决策立场自评与前测目标一一对应，评审会中"论点—证据—逻辑"的追问让推理过程外显，避免了"讨论热闹、思维空转"；③以2024年迪拜暴雨的"增雨谣言"切入，兼做了一次信息甄别教育，真实素材的认知冲突强度高于任何虚构案例。

改进方向：评审会环节五组同时汇报时，未发言小组容易沦为听众，后续可增设"影子记录员"角色（每组抽1人记录他组漏洞并参与质询计分），让全员始终处于证据监控状态；同时，大概念统摄效果还需在下一章问题研究（南极冰山）中检验迁移的稳定性，而非停留于口头快评。

八、拓展阅读推荐

1. 邢春雷：《探究式教学法——以"气压带和风带对气候的影响"为例》，《辽宁教育》（其中"造山引雨"类巩固题设计可供参考）
2. 人教版选择性必修一教师教学用书：第三章"问题研究"编写意图与实施建议
3. UCAR 关于阿联酋"造山引雨"建模研究的公开报道（2016），可作课堂延伸材料

课后作业

（一）高考题型训练·选择题组1（地形雨与降水分布）

哈贾尔山地位于阿拉伯半岛东北部，最高峰海拔约1900米。夏季，来自阿拉伯海（阿曼湾）方向的偏南暖湿气流受山地阻挡抬升；冬半年则多受来自内陆的干燥偏北风影响。下表为山地两侧三个观测点的多年平均降水量。

1. 乙地年降水量多于甲地，主要原因是乙地

A. 位于凝结高度附近，气流抬升易成云致雨 B. 距海更近，水汽来源更充足 C. 气温更低，蒸发更弱 D. 受副热带高压控制更强

答案：A。解析：地形雨的最大降水带一般出现在气流被抬升至凝结高度、大量成云的部位，多位于山腰而非山顶，A正确。乙地海拔更高，距海平面更远，B错误；蒸发强弱并非降水多少的主导因素，C错误；山地抬升气流、破坏了副高下沉气流的均一性，且"控制更强"应使降水更少，D错误。

2. 丙地降水稀少的原因组合，正确的是

①位于夏季暖湿气流的背风坡，气流下沉增温　②终年受副热带高压控制，盛行下沉气流　③冬半年受来自内陆的干燥偏北风影响　④地表沙漠广布，蒸发旺盛

A. ①③　　B. ①④　　C. ②③　　D. ②④

答案：A。解析：丙地处于夏季来自阿拉伯海暖湿气流的背风侧，雨影效应显著，①正确；冬半年干燥偏北风加剧少雨，③正确。"终年受副高控制"表述过于绝对——夏季该区域受偏南暖湿气流影响，副高环流被打破，②错误；沙漠广布是气候干燥的结果而非原因，因果倒置，④错误。故选A。

（二）高考题型训练·选择题组2（"造山引雨"工程推理）

2016年，阿联酋委托美国大学大气研究联合体（UCAR）研究"造山引雨"：设想建造一座高约1200米、宽数十千米的人工山体，迫使气流抬升成云致雨。模拟研究显示，增雨效果需特定风向与充足水汽配合；研究结束后该计划未进入实施阶段。

3. 该设想面临的最主要自然制约是

A. 水汽输送方向与山体拦截方向难以稳定匹配 B. 山体太矮，气流无需抬升即可翻越 C. 沙漠地区气温太高，云层无法形成 D. 海水淡化厂排放抑制了区域降水

答案：A。解析：造山引雨的前提是盛行风稳定地把海面水汽输向山体并抬升凝结；当地风向季节变化明显（夏季偏南风、冬半年偏北风），水汽来源与拦截方向的匹配度存在很大不确定性，可能导致"有山无雨"，A正确。1200米山体在模拟中正是为保证抬升幅度而设计，B错误；高空气温低，抬升仍可凝结成云，C错误；淡化厂排放影响海洋生态，与大气降水无直接因果，D错误。

4. 与"造山引雨"相比，阿联酋当前实际推行的"人工增雨"更易实施，是因为人工增雨

A. 能够凭空增加大气中的水汽总量 B. 只需催化已有云层，无需改造下垫面形态 C. 可以精准控制降水的落区与雨量 D. 完全不受天气系统条件的制约

答案：B。解析：人工增雨是向已有云层播撒催化剂促进降水，不改变地形地貌，成本与工程风险小，B正确。人工增雨不能增加水汽总量，A错误；其落区与雨量难以精准控制，C错误；它仍依赖有利的天气系统与云层条件，D错误。

（三）高考题型训练·综合题（16分）

阅读图文材料，完成下列要求。

材料一　阿联酋位于阿拉伯半岛东部（约22°N—26°N），绝大部分地区为热带沙漠气候，年均降水量不足100毫米，年蒸发量高达3000毫米左右。全国人均日用水量约550升，居世界前列。淡水供给长期依赖地下水和海水淡化——阿联酋是世界最大的海水淡化国之一，淡化过程需消耗大量能源，排入波斯湾的高盐废水对海洋生态造成压力。

材料二　2016年，阿联酋委托UCAR开展"造山引雨"研究：设想在东北部山地建造高约1200米、宽数十千米的人工山体，拦截海面来的暖湿气流并迫使其抬升，在迎风坡形成降水。模拟研究认为该方案理论上具备一定可行性，但需解决风向匹配、水汽保障、工程造价（估算耗资至少数亿美元）与生态影响等问题，目前尚未实施。

(1) 从水循环的角度，分析阿联酋淡水资源短缺的自然原因。（6分）

(2) 说明"造山引雨"设想依据的降水形成原理，并分析其工程实施面临的主要自然障碍。（6分）

(3) 有观点认为："与其耗费巨资'造山引雨'，不如进一步扩大海水淡化规模。"从人地协调观的角度，评析该观点。（4分）

参考答案要点

(1)

（每点2分，答出3点得满分）①受副热带高压（及信风）控制，盛行下沉气流，降水环节极弱，降水稀少；②纬度低、气温高，蒸发旺盛，降水量远小于蒸发量；③地表沙漠广布、植被稀少，下渗强而地表径流极其匮乏，多"无流区"；④虽临海，但海水为咸水不能直接利用，淡水补给来源少。

(2)

 原理：暖湿气流遇山体阻挡被迫抬升，海拔升高气温降低，水汽冷却达到饱和凝结成云，在迎风坡形成地形雨。（2分） 自然障碍：①当地风向季节变化明显，水汽输送方向与山体拦截方向难以稳定匹配，降水效率低；②沙漠地区大气整体水汽含量不足，即使气流抬升也难成云致雨；③山体高度与当地凝结高度的匹配存疑，且雨影效应可能加剧背风侧干旱。（4分，答出2点即可）

(3)

 合理性：①海水淡化技术成熟、供水稳定，能快速缓解用水紧张；②造山引雨耗资巨大且降水效果不确定，性价比低。（2分）局限：①淡化耗能大、成本高，加剧碳排放与能源压力；②高盐废水排放威胁波斯湾海洋生态；③应优先采取节水、废水循环利用、调整产业结构等"节流"措施，而非一味"开源"。（2分，评析题需观点明确、正反兼顾，任答合理要点即可）

本文为人教版高中地理选择性必修一教学设计系列内容，欢迎地理教师同行交流探讨。