【每日教学设计】37 高中地理选必一《问题研究：能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题》教学设计

教材：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：第四章 水的运动 · 问题研究课型：问题研究 / 综合论证课课时：2课时 / 80分钟适用对象：高二年级（已学完必修一及选必一 4.1–4.3）

一、教材分析

1.1 大概念定位

本章大概念为**“水的运动与全球物质能量输送”。本节问题研究将这一大概念从“解释自然过程”推进到“评价人类跨区域的调水工程”，要求学生运用水循环、洋流分布、海—气相互作用等知识，对“南极冰山—沙特阿拉伯”这一超远距离淡水调配方案进行多维可行性论证，理解水的空间再分配既是自然过程，也是受技术、经济、生态与国际规则共同约束的人地决策**。

1.2 学情分析

学生已掌握：陆地水体相互补给、世界洋流分布规律、海—气相互作用基本原理，能判读洋流模式图和气候资料。学生尚缺：工程方案的经济—技术—生态综合评估经验，对《南极条约》、海水淡化成本、极地生态系统脆弱性等跨学科背景了解有限。可能存在的迷思概念：

• 冰山“拖过来就能用”，忽视融化损耗与水质处理；
• 洋流方向决定一切，忽视航线距离、季节、政治海域的综合影响；
• 生态影响只发生在南极，忽视航线途经海域与目的地海域的连锁效应。

教师批注：这节课最忌变成“热闹的小组汇报”。必须在课前下发经过筛选的数据包，否则学生会被网络信息带偏到“科幻救援”方向。

二、核心素养目标

三、教学重难点

重点：

1. 沙特阿拉伯水资源短缺的多因分析；
2. 南极冰山作为潜在淡水库的形成条件与储量规模；
3. 跨学科可行性评估框架的构建（技术—经济—生态—国际治理）。

难点：

1. 综合洋流、风向、季节、融化速率设计合理的调水航线；
2. 用数据和证据进行“成本—效益—风险”的综合论证，避免情绪化结论。

四、教学方法

• 问题链驱动：是什么 → 为什么 → 怎么办 → 还有什么（四环一体）。
• 任务型学习：四组“专家委员会”分别承担背景分析、航线设计、技术评估、综合质询。
• 证据论证：课前提供数据包（含沙特水资源、南极冰盖、洋流分布、海水淡化成本、南极条约等）。
• 过程性评价：自评—互评—教师点评三线并行，使用量规公开透明。

五、教学过程

第一课时（40分钟）

🔥 情境导入（约5分钟）

播放 30 秒新闻混剪：沙特街头的自动售水机、大型海水淡化厂、南极 A23a 冰山卫星影像。抛出核心冲突：

“沙特的人均可再生淡水资源仅约 249 m³/年，是世界缺水警戒线 1000 m³/年的四分之一；而南极冰盖储存着全球约 72% 的可用淡水。一个‘渴’，一个‘满’，能不能把南极冰山搬过去？”

深度追问：这是简单的“空间调配”问题，还是“多系统耦合”问题？请用一句话说出你的初步判断依据。

📖 问题驱动·合作探究 1：沙特为何“渴”？南极为何“满”？（约12分钟）

将班级分为 背景分析组 与 南极资源组，每组 4–5 人。

深度追问：

1. 沙特地下水资源丰富但不可大量开采，这反映了自然供给能力与人类开采强度之间的什么关系？
2. 南极“收入少、支出更少”的固态水积累机制，对理解全球淡水分布有什么启示？

评价嵌入：教师走动观察，用“观点—证据—逻辑”三栏表即时点评 2–3 组成果。

🎯 合作探究 2：冰山怎么“搬”？（约18分钟）

合并为 航线设计组 与 工程技术组。

航线设计组任务：假设冰山出发点位于南极威德尔海附近（约 65°S，30°W），终点为沙特吉达港（约 21°N，39°E）。在空白世界洋流图上绘制航线，标注：

• 可利用的西风漂流、本格拉寒流、北赤道暖流或季风洋流；
• 南半球夏季/冬季出发对冰山融化损耗的影响；
• 需避让的专属经济区或海盗高风险海域。

工程技术组任务：查阅数据包，回答冰山拖运前必须解决的 3 个技术问题，并给出工程化思路：

1. 切割与拖曳：一座 10 亿吨级冰山如何稳定拖带？
2. 保温防融：25–30 ℃ 热带海域如何降低融化损耗？
3. 断裂与倾覆：冰山质地不均、底部消融更快，如何防止断裂倾覆？

深度追问：

• 为什么“顺流”不一定是最短或最省的航线？
• 南极冰山 90% 体积在水下，这对拖轮功率和航线深度有什么要求？（跨学科：物理浮力与密度）

评价嵌入：使用“路线图互评量规”与“工程方案可行性量表”进行组间互评；教师用手机拍摄优秀航线图，投屏点评。

教师批注：学生常把“顺流”等同于“顺箭头”，要提醒他们：洋流是三维的，冰山吃水深，近岸浅海和海峡通道是致命瓶颈。

✏️ 课堂小结（约5分钟）

用板书归纳第一课时结论：

问题研究：南极冰山能否“解渴”沙特？├── 第一课时：诊断两端│   ├── 沙特之渴 = 自然稀缺 + 需求激增│   ├── 南极之富 = 低温锁定 + 时间积累│   └── 搬运之难 = 航线 × 季节 × 技术└── 第二课时：权衡全局（预告）    ├── 生态代价    ├── 经济账本    └── 国际规则

第二课时（40分钟）

🔥 情境导入（约5分钟）

展示 1977 年沙特王子穆罕默德·本·费萨尔提出的“冰山运输计划”旧闻：预算约 1 亿美元，最终未实施。抛出转折问题：

“50 年前就有人想这么做，今天技术更先进了，为什么我们还是没看到冰山抵达红海？”

深度追问：一项工程从“技术可行”到“实际落地”，还需要跨越哪些门槛？

📖 合作探究 3：多维评估听证会（约20分钟）

将班级重组为 生态影响组、经济账本组、国际治理组、综合决策组。

资料卡（课前已发）：

• 海水淡化：沙特目前日产淡化水约 500 万 m³，成本约 0.5–0.8 美元/m³；冰山拖运综合成本估算约 2–5 美元/m³（含拖轮、保温、融水处理）。
• 生态风险：极地冰山是企鹅、海豹的栖息与觅食平台；冰山融化释放的淡水会改变目的地海域盐度，影响浮游植物群落。
• 国际规则：《南极条约》冻结领土主权，限制资源开采；冰山拖运途经多国专属经济区需协商。

听证会流程：

1. 三组专家分别陈述 3 分钟（证据+结论）；
2. 综合决策组交叉质询，提出“一票否决项”；
3. 全班投票：是否支持“南极冰山调水沙特试点项目”？

深度追问：

1. 如果冰山拖运成本降到与海水淡化持平，是否就应当大规模实施？生态代价能否用经济收益抵消？
2. 《南极条约》限制“矿产资源开发”，淡水是否属于“资源”？这涉及怎样的国际治理困境？

评价嵌入：使用“听证会答辩评分表”（论点清晰度、证据充分性、逻辑严密性、应答能力），组间互评+教师总评。

🎯 迁移应用：逆向决策训练（约10分钟）

任务：假设你是沙特国家水务公司顾问，需要向国王提交一份“非冰山方案”的节水战略。要求：

• 从“需求管理、海水淡化升级、废水循环、农业节水”四个方向任选其二；
• 用一句话说明：为什么“不搬冰山”也可能是更优解。

逆向思维追问：

• 如果我们把“搬冰山”的能量、资金、外交成本投入到海水淡化技术升级与节水社会建设中，长期收益会不会更高？
• 这节课的“多维评估框架”，能否迁移到“南水北调西线工程”“引藏入疆”等国内工程论证中？

评价嵌入：学生完成“政策简报卡”，同桌互评可行性；教师抽取 2 份展示。

教师批注：逆向任务的价值不在答案，而在让学生意识到“工程决策不是能不能做，而是应不应该做、值不值得做”。

✏️ 课堂总结与作业布置（约5分钟）

回归大概念：  

“水的运动不仅是自然过程，更是连接技术、经济、生态与国际规则的复杂系统。地理学的价值，在于帮助我们在‘能做什么’与‘该做什么’之间建立理性判断。”

六、板书设计

【第一课时板书】南极冰山 → 能否 → 解渴沙特？├─ 水循环视角│   ├─ 沙特：收入≈0（副高控制）│   └─ 南极：收入≈55mm/yr，支出≈0（低温锁定）├─ 洋流视角│   ├─ 可选：西风漂流 → 本格拉/西澳寒流 → 北印度洋季风洋流│   └─ 约束：季节、融化、航线、主权└─ 工程视角    ├─ 切割拖曳 → 浮力与阻力（物理）    ├─ 保温防融 → 热交换（物理/工程）    └─ 断裂倾覆 → 结构稳定（工程）【第二课时板书】“冰山调水”多维评估树├─ 技术：能搬，但损耗大、风险高├─ 经济：成本高，约 2–5 USD/m³├─ 生态：南极栖息地 + 航线生态 + 目的地盐度├─ 国际：《南极条约》+ 专属经济区 + 气候责任└─ 结论：技术可行 ≠ 应该实施 → 综合最优解 ≠ 单一工程解

七、教学反思

设计亮点：

1. 大概念统摄有效：以“水的运动与全球物质能量输送”为主线，将教材中分散的水循环、洋流、海—气相互作用整合进“跨洲际调水可行性评估”，学生能自觉调用已有知识。
2. 真实情境有冲突：从“水比油贵”的沙特到“世界最大淡水库”的南极，认知冲突强烈；引入 1977 年王子计划作为历史锚点，增强真实感。
3. 问题链递进清晰：是什么（两端诊断）→ 为什么（气候与洋流机制）→ 怎么办（航线与技术）→ 还有什么（生态/经济/国际治理），四环一体贯穿始终。
4. 教学评一致性较好：四个核心素养目标均配评价方式，路线图、听证会、迁移任务均有公开量规，学生明确“好作品”标准。
5. 跨学科自然融合：物理浮力/热交换、化学水质/海水淡化、生物极地生态、政治国际法与经济成本核算，均服务于地理综合论证，未喧宾夺主。

改进方向： 第二课时听证会时间紧张，部分小组证据呈现不够充分。下次可提前下发“听证会发言模板”（论点+证据+结论+预判反方），并把“综合决策组”的质询问题提前 1 课时公布，让学生有更充分的准备时间。

八、拓展阅读推荐

1. 严敏.《教学评协同发力素养课落地生根——2025课标下地理课堂解锁“南极冰山与沙特阿拉伯沙漠生态”密码》. 合肥市教育云平台，2025.
2. 范骏.《跨学科素养能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题——一节跨学科公开课的课堂实录》. 地理观察，2025.
3. 佚名.《论证型“问题研究”的学生思维能力培养——以“如何利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题”为例》. 教师教育研究.
4. 人教版高中地理选择性必修第一册教师教学用书·第四章“问题研究”编写说明.

九、课后作业

基础作业

1. 绘制沙特阿拉伯缺水成因的“自然—人文”双因素结构图。  
2. 简述南极冰盖成为“固态淡水库”的水循环条件（收入与支出角度）。

拓展作业

选择一个你熟悉的国内跨区域调水工程（如南水北调、引滦入津），用本课“技术—经济—生态—国际/区际关系”四维框架写一段 150 字左右的可行性评价。

高考题型训练

选择题 第1组

（2026·广东模拟） 沙特阿拉伯是世界上淡水资源最紧缺的国家之一，海水淡化占其城市供水量的 70% 以上。据此完成 1–2 题。

1. 沙特阿拉伯淡水资源短缺的最主要自然原因是（  ）A. 国土面积狭小，缺少大河湖泊B. 终年受副热带高压带控制，降水稀少C. 人口密度大，人均水资源占有量低D. 工农业耗水量大，地下水过度开采

2. 海水淡化在沙特得以大规模推广的主导因素是（  ）A. 临海，原料充足B. 石油资源丰富，能源成本低C. 技术完全自主可控D. 降水季节变化大，调蓄需求强

参考答案：1. B；2. B解析：第1题，沙特位于北回归线附近，常年受副热带高压或信风带控制，形成热带沙漠气候，降水稀少，这是其自然缺水的根本原因；A 项“国土狭小”并非主因，C、D 属于人为原因。第2题，海水淡化是高耗能产业，沙特石油、天然气资源丰富，能源成本相对较低，为大规模淡化提供经济条件；临海是区位条件而非“主导因素”。

选择题 第2组

3. 若将南极冰山拖往沙特阿拉伯，下列洋流利用方案最合理的是（  ）A. 全程顺西风漂流，经德雷克海峡向北直达红海B. 利用南半球西风漂流，再借本格拉寒流、北赤道暖流北上C. 冬季从威德尔海出发，顺西澳大利亚寒流北上，经北印度洋冬季洋流抵达吉达D. 夏季利用南半球东南信风驱动的暖流北上，穿越赤道后借季风洋流西行

4. 冰山拖运过程中，导致融化损耗最大的因素是（  ）A. 途经热带海域的太阳辐射与海温B. 南极大陆强烈的下降风C. 冰山自身的盐度较高B. 洋流速度过快造成机械破碎

参考答案：3. B；4. A解析：第3题，从南极威德尔海出发，可先顺西风漂流/南极绕极流，再借本格拉寒流沿非洲西岸北上，随后利用北赤道暖流或季风洋流横渡印度洋到达红海—吉达，整体顺流比例较高；A 项德雷克海峡风向、浪高并不适合大型冰山拖带；C 项北印度洋冬季洋流为逆时针，向西而非向东抵达吉达；D 项东南信风驱动的是寒流而非暖流北上。第4题，热带海域太阳高度角大、海水温度高，热交换强烈，是冰山融化损耗的主要外部因素；南极下降风、机械破碎影响相对较小；冰山为淡水冰，盐度不高。

综合题

（2026·广东调研） 阅读图文材料，完成下列要求。（16分）材料一：南极冰盖平均厚度约 2450 m，冰雪总量约 2700 万 km³，约占全球可用淡水的 72%。南极年降水量不足 55 mm，但因终年严寒，降水多以固态形式保存。材料二：沙特阿拉伯面积约 225 万 km²，境内无常年河流，人均可再生淡水资源仅约 249 m³/年。该国目前是世界最大的海水淡化生产国，日产淡水约 500 万 m³，淡化水占城市供水量的 70% 以上。材料三：20 世纪 70 年代，沙特阿拉伯曾提出“南极冰山调水计划”，但因成本、技术与环境影响等原因未能实施。

（1） 分析南极地区年降水量少，却成为全球最大淡水库的原因。（4分）（2） 说明沙特阿拉伯大规模淡化海水可能带来的环境问题。（6分）（3） 从人地协调的角度，评价“利用南极冰山解决沙特阿拉伯缺水问题”的可行性，并提出你的建议。（6分）

参考答案要点：

（1）

• 南极地区纬度高、海拔高，终年严寒，降水多以雪/冰形式存在；
• 蒸发极其微弱，水分支出少，冰雪长期积累形成巨厚冰盖。

（2）

• 海水淡化产生大量高盐度浓盐水，排入海洋会提高局部海域盐度，影响海洋生物与浮游植物；
• 淡化厂多依赖化石能源，排放 CO₂ 等温室气体，加剧气候变暖；
• 高耗能产业加重能源消耗与碳排放压力；
• 可能引发沿海地下水与土壤盐渍化（任答 3 点即可）。

（3）

• 可行性：南极淡水资源丰富，理论上可提供大量淡水；借助洋流可在一定程度上降低运输能耗。
• 不可行性/风险：运输距离远、途中融化损耗大、拖运技术难度高；会破坏南极生态系统、影响极地生物栖息地；可能改变目的地海域盐度与海洋环流；涉及《南极条约》与国际海域通行规则；综合成本远高于海水淡化。
• 建议：短期内优先发展海水淡化技术升级、废水循环利用与农业节水；从长远看，应加强国际水资源合作与需求管理，而非依赖高风险的跨洲际冰山调水工程。

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。