问题研究 能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题教案

学科： 地理 | 年级： 高一 | 课型： 新授课 | 课时： 45分钟 教材版本： （未指定） | 执教教师： __________ | 日期： __________

课程名称	课时安排	教学类型	授课对象
高中地理·问题研究：能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题	45分钟	新授课（讲授式）	高一·普通城市校学生

教材版本	授课教师	教学主题	课标依据
（未指定）	__________	以环渤海淡水短缺为真实情境，建构资源开发利用的"四维评估框架"，培育人地协调观	《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》核心素养：综合思维、区域认知、人地协调观、地理实践力

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一、教材分析

本课题"能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题"是高中地理课程中"问题研究"板块的典型课例，属于水资源开发利用与人地关系领域的综合性探究课题，是该学科"资源与区域发展"知识体系的有机组成部分。从知识关联看，本课承接初中阶段关于中国水资源时空分布不均的基础认知（南多北少、东多西少、夏秋多冬春少），并与高中阶段"水循环""海水的性质"等核心内容紧密衔接——海冰正是海水在低温条件下发生相态变化的产物，其盐度显著低于海水的原理需要调用"海水结冰排盐"这一关键机制加以解释。同时，本课将海冰淡化、海水淡化、跨流域调水（南水北调）三种方案置于同一决策框架下进行多维度比较，是对资源跨区域调配、人类活动与自然环境相互关系等主干知识的综合应用。

从育人价值看，本课以环渤海地区真实缺水事实为情境，引导学生经历"数据支撑—多维权衡—理性判断"的完整决策过程。教学重心不在于给出"能或不能"的单一结论，而在于让学生建构并迁移运用"水量规模—技术路径—经济成本—生态影响"的分析模型，从而理解"资源可利用"与"资源宜利用"的本质区别。本课是落实人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力等地理核心素养的理想载体，也为后续学习区域可持续发展、资源安全与国家战略等更高位主题奠定方法论基础。

二、学情分析

本课授课对象为普通城市校高一年级学生。从知识基础看，学生在初中已学习过中国水资源分布特点，对北方缺水问题有常识性认识；进入高中后，又学习了水循环原理和海水的性质，具备理解"海水结冰排盐、海冰盐度降低"这一物理过程的学科知识储备。从能力基础看，高一学生抽象思维趋于成熟，具备处理多要素关联问题的潜力，但普通城市校学生两端分化明显、中等生为主体，部分学生对数据分析、比例计算等量化操作不够熟练，对"经济成本""生态影响"等抽象维度的权衡容易停留在直觉判断层面。

学生可能遇到的障碍有三：其一，前概念干扰——不少学生凭生活经验认为"海水冻成的冰是淡的"，容易将"海冰盐度低"直接等同于"可以低成本利用"，忽视采集、运输、储存、融化的全链条成本；其二，概念混淆——容易把"海冰资源总量"直接当成"可利用水量"，忽略冬季仅1—3个月的可采窗口期与开采技术限制，缺乏"资源量 × 利用率 = 可采量"的量化思维；其三，思维单一——习惯于寻找唯一正确答案，对"技术可行≠经济合理≠生态安全"的递进式决策逻辑需要教师搭建思维支架。此外，普通城市校学生家庭辅导参差不齐，课后作业设计须保证学生仅凭课堂所学即可独立完成，不依赖家长额外指导。

三、教学目标（核心素养导向）

1. 【对应核心素养：综合思维】知识与技能目标： 通过环渤海地区水资源供需数据与海冰资源量数据的对比分析，学生能解释"海冰淡化"作为备选方案在水量规模、经济成本、季节性三方面的可行性边界，能用自己的话表述其与跨流域调水、海水淡化等方案之间的优劣关系。

2. 【对应核心素养：区域认知】过程与方法目标： 通过环渤海地区淡水短缺现状与渤海海冰分布特征的区域地图判读，学生能描述该区域水资源"时间分布不均、空间分布不均"的双重特征，能举例说明海冰资源集中分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾等近岸海域，可利用窗口期主要集中在每年12月至次年2月。

3. 【对应核心素养：人地协调观】情感态度/价值观目标： 通过"技术可行性—经济成本—生态影响"多维度权衡的案例讨论，学生能区分"资源可利用"与"资源宜利用"两个概念，能举例说明人类大规模开发利用自然资源时应遵循的限度意识与可持续发展原则。

四、教学重难点

类别	要点
教学重点	①运用"水量规模—技术路径—经济成本—生态影响"四维评估框架，对"能否淡化海冰"做出有理有据的判断 ②建立"技术可行 ≠ 经济合理 ≠ 生态安全"的递进式决策逻辑
教学难点	①学生易将"海冰盐度低于海水"直接等同于"可直接利用"，忽视从采集、运输、储存到淡化的全链条成本与大规模开采的生态扰动风险 ②混淆"资源量"与"可开采量"，忽视冬季仅3个月的可采窗口期与跨期储存难题

五、教学资源与准备

教师准备： 多媒体课件（环渤海地区卫星影像、城市缺水新闻截图、渤海海冰遥感图）；四组探究材料打印版（材料A：环渤海地区淡水供需数据表；材料B：渤海海冰资源与盐度资料卡；材料C：三种制水方案成本对比表；材料D：海冰减少的生态影响示意案例）；小组任务单8份；计时器；板书磁贴与彩笔。

学生准备： 课前回顾初中所学"中国水资源时空分布特点"相关知识；自带草稿纸与计算器（手机计算器亦可）；按4人一组提前就座。

六、教学过程（总时长45分钟）

环节1：情境导入（5分钟）

教师活动：

教师播放30秒新闻剪辑（环渤海城市供水紧张报道：干涸的水库、限时供水通知），随后展示两组数据："北京市人均水资源量约150立方米，全国人均水平约2000立方米，北京仅为全国平均水平的十几分之一。我们来算一算这个比例。"教师板书并口算：

$$\frac{150}{2000} \approx \frac{1}{13}$$

"也就是说，一个北京市民一年的可用水量只有全国平均水平的约十三分之一，环渤海地区不少城市比北京更紧张。老师今天想请大家当一回'决策顾问'——环渤海地区一到冬天，海面就会结冰。渤海冬天结的冰，能不能把它化了当淡水用，来缓解缺水危机？大胆猜一猜：海冰是咸的还是淡的？"教师邀请3—4名学生自由发言，将猜想分类写在黑板留白区，不急于判定对错，而是说："你们的猜想都有道理，答案就藏在今天的探究材料里，等会儿请各组自己找出来。"

板书要点： 中央写出课题《能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题？》，右侧留白区记录学生猜想（"海冰是淡水""海冰是咸的""可能有点淡"）。

学生活动：

预设学生反应：有学生举手说"海冰是淡的！纪录片里北极科考队就是化冰烧水喝"；有学生摇头反驳"海水本来就是咸的，冰是海水冻的，怎么会是淡的？"；还有学生犹豫着说"好像听老师说过，海水结冰的时候会把盐'挤'出来，所以冰确实淡一些"——课堂上出现两种观点的短暂交锋。一名学生补充："但是淡一点不等于能直接喝吧？"教师捕捉到这个回答，顺势说："这个追问很关键！那我们就带着这个问题开始今天的探究。"学生带着"海冰到底是不是淡水、能不能用"的悬念进入下一环节，学习动机被激活。

设计意图： 以新闻数据和"冰与咸"的认知冲突切入，激活学生已有生活经验与初中水资源分布知识，暴露前概念；通过口算人均水资源量比例，让学生直观感受环渤海缺水的严峻程度，为后续"水量是否够用"的探究做数据铺垫。将学生猜想板书留白，为课尾对照检验概念转变提供锚点。

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环节2：探究活动一——海冰"家底"大盘点（8分钟）

教师活动：

教师将学生分成4人小组，发放材料A（环渤海地区淡水供需数据表，示意数据：环渤海地区年均缺水量约100亿立方米，其中京津冀地区约占60%；人均水资源量120—400立方米/年，远低于全国平均水平）与材料B（渤海海冰资源资料卡：理论储量约1000亿立方米；受开采技术限制，当前可开采量约250亿立方米/年；海冰盐度0.5%—1%，远低于海水平均盐度3.5%；海冰生成期主要为每年12月至次年2月，约90天）。布置任务："请各组完成两项侦察：第一，算一算海冰可采量相当于环渤海地区年缺水量的几倍；第二，讨论这个'倍数'能不能直接说明问题——注意资料卡里'只在冬季3个月能采'这个条件。"教师巡视时追问："如果只在这3个月采冰，剩下9个月的水怎么办？"待各组完成计算后，教师请两组代表汇报，并引导全班完成完整推导：

$$可采量250亿m³ \div 年缺水量100亿m³ = 2.5（倍）$$ $$需跨期储存水量 = 250亿m³ \times \frac{12 - 3}{12} = 187.5亿m³$$

"约等于4—5个密云水库（库容约40亿立方米）的总库容。而且要注意，这250亿立方米是'可开采量'，不是海冰的全部储量——因为技术限制，目前只能采到理论储量的四分之一。"教师板书上述算式与关键词。

板书要点： 板书核心算式：$250 \div 100 = 2.5$倍；$需储存 \approx 187.5$亿m³ $\approx$ 4—5个密云水库；关键词"季节窗口：12月—次年2月（90天）""可采量 ≠ 资源量"。

学生活动：

学生小组内分工协作：一人念数据、一人按计算器、一人记录、一人准备汇报。预设汇报："250除以100等于2.5倍，从数字上看，海冰水量是够用的，甚至还有富余。"另一组补充："但是材料里说海冰只有冬天3个月才有，如果要在夏天用水，得先把其他时间要用的水存起来，大概要存190亿立方米。"有学生发出惊叹："要修五六个密云水库才装得下！而且水存大半年会不会变质？"此时一名学生提出疑问："可采量250亿是从1000亿里来的，为什么不全部开采？"教师引导其他学生回应："资料卡上写了'受开采技术限制'，只能取四分之一。"学生由此意识到"资源量"与"可开采量"之间的差距。

设计意图： 以真实数据驱动量化分析，让学生亲自算出"总量够用"与"季节窗口矛盾"两个关键结论，体验"资源量 ≠ 可采量"的区分，为后续成本与生态分析奠定水量维度的判断基础；小组分工照顾不同层次学生，计算器降低运算门槛，使中等生顺畅参与计算与讨论。

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环节3：探究活动二——全链条成本核算（7分钟）

教师活动：

教师发放材料C（三种制水方式成本对比表，示意数据）：海冰淡化全链条（采集、运输、储存、融化、淡化）约8—10元/立方米；海水淡化约4—6元/立方米；南水北调约2—3元/立方米。教师提问："我们来感受一下价格差距。如果海冰淡化的水按10元一立方米算，一个家庭每月用10吨（即10立方米），光这项水费要多少钱？"学生口算后，教师板书：

$$10元/m³ \times 10m³ = 100元/月$$

"而目前普通居民用水水价约3—5元/立方米，一个普通家庭一个月水费大约30—50元。如果用海冰淡化水，水费会变成现在的2—3倍。如果你是决策者，你接受吗？"教师继续追问："可能有同学会想：海冰盐度才1%，海水盐度3.5%，淡化海冰不是应该更便宜吗？老师告诉大家——恰恰相反。盐度差异带来的淡化成本差距很小，真正贵的是把冰从海上捞起来、运回岸上、还要储存大半年。这个'采集—运输—储存'环节，比'淡化'本身贵得多。"

板书要点： 板书成本对比轴：海冰淡化8—10元/m³ > 海水淡化4—6元/m³ > 跨流域调水2—3元/m³；下方标注全链条："采集→运输→储存→融化→淡化"，箭头指向"储存"并标注"成本大头"。

学生活动：

学生快速口算并发出"太贵了"的感叹，有学生说："我们家一个月水费才四五十块，要是100块肯定不行。"预设学生质疑："海冰盐度低，不是应该更容易淡化、更省钱吗？"教师用板画箭头示意全链条环节，解释运输与储存是主要成本来源。有学生接着补充："而且海冰只有冬天有，得建特大水库存着，这笔钱也算在里面吧？"教师点头肯定。还有学生小声说："都这么贵了，谁还用得起？"同伴接话："所以不能光看技术上能不能，还得看老百姓用不用得起。"——学生自发形成"成本维度"的判断意识。

设计意图： 以家庭水费对比将"经济成本"这一抽象概念具象化，使中等生能感受成本约束的现实意义；通过"盐度低为何不省钱"的认知冲突，破除"海冰=廉价淡水"的想当然，建立全链条成本思维，为规律总结环节的框架建构提供素材。

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环节4：规律总结——四维评估框架建构（10分钟）

教师活动：

教师汇总前三个环节的结论，逐步建构"四维评估框架"并板书：①水量规模（够不够？）②技术路径（能不能？）③经济成本（贵不贵？）④生态影响（有没有副作用？）。教师提问："现在我们知道了海冰淡化技术上能实现、水量基本够，但经济上偏贵。那是不是只要将来技术更先进、成本降下来，就可以大规模开采了？"学生陷入思考，教师提示："想一想，渤海是一个相对封闭的浅海，如果每年捞走250亿立方米的海冰，海冰变少了对海里的生物会有什么影响？"教师发放材料D（示意案例：海冰减少→阳光直射海水面积增大→春季水温过早升高→浮游生物繁殖节律被打乱→鱼类饵料减少），继续引导："请同学们举一个生活中的例子——'能做但不应该做'的事。"学生举例如电鱼、过度砍伐等。教师顺势板书递进判断链：

$$技术可行 \Rightarrow 经济合理 \Rightarrow 生态安全 \Rightarrow 社会可接受$$

"这四个条件缺一不可，就像接力赛跑，四棒全部跑完才算赢；也像考试，四科全及格才能录取。资源开发方案要落地，必须层层通过。"

板书要点： 中央建构四维框架（①水量规模②技术路径③经济成本④生态影响）；右侧写出递进判断链"技术可行⇒经济合理⇒生态安全⇒社会可接受"；下方记录学生所举生活反例（"油炸食品好吃≠卫生""电鱼高效≠合法"）。

学生活动：

预设学生举例："学校门口的路边摊好吃又便宜，但是不卫生，不能天天吃！"；"电鱼效率特别高，一下能电很多鱼，但把小鱼苗都电死了，破坏生态，国家明令禁止。"教师引导学生归纳出"能做≠该做"之后，学生尝试用自己的话复述四维框架："一个方案要水量够、技术行、价格能接受、环境不出大问题，四个条件都满足才行，少一个都不行。"还有学生用比喻："就像评三好学生，要德智体美劳都合格，只学习好是不行的。"同桌之间互相解释一遍"技术可行≠经济合理≠生态安全"的含义，教师随机抽选两位学生向全班转述。

设计意图： 将前两个探究环节的碎片化认知结构化，归纳为可迁移的四维评估框架，帮助学生完成从"具体方案判断"到"一般决策模型"的思维升华；生活化反例（路边摊、电鱼）降低模型的抽象度，使中等生能用自己话复述；生态影响维度作为第四块拼图自然嵌入，避免"只算技术经济账、忽视人地关系"的偏狭视角。

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环节5：实践应用——多方案排序决策（10分钟）

教师活动：

教师呈现新情境——"决策者会议"任务："现在需要把'海冰淡化、海水淡化、南水北调'三个方案按综合可行性排序。请用四维框架逐项比较，写出你的排序和至少两条理由，时间5分钟。先独立完成，然后同桌互讲。"教师在PPT上给出三方案比较摘要表（水量稳定性、成本、技术成熟度、生态影响四栏的示意信息）。巡视时为学习困难学生搭建支架："可以先看哪个方案水量最稳、成本最低、生态争议最小，一项一项打钩再排序。"5分钟后，教师选取三种不同排序的代表（如"南水北调>海水淡化>海冰""海水淡化>南水北调>海冰"）在黑板上展示，请学生陈述理由，组织全班用"举手表决"方式检验其理由是否充分。教师总结："排序本身没有唯一标准答案，但'为什么这样排'必须经得起四维框架的检验。南水北调水源稳定、成本最低、技术成熟，多数同学排第一是合理的；海水淡化不受季节限制但成本偏高；海冰季节性最强、生态不确定性最大，一般排在后位——这正是我们要区分的两个概念：'资源可利用'与'资源宜利用'。"

板书要点： 右侧列出三方案排序的学生投票结果，标注结论"资源可利用 ≠ 资源宜利用"；下方板书一个示范排序："南水北调（水量稳·成本2—3元）> 海水淡化（不受季节限·成本4—6元）> 海冰淡化（季节限·成本8—10元·生态不确定）"。

学生活动：

预设一位学生排序为①南水北调②海水淡化③海冰淡化，理由是："南水北调已经运行多年，成本2—3元最便宜，水源稳定，生态影响经过了论证；海水淡化不受季节限制随时能生产，但一立方米4—6元，比调水贵；海冰只有冬天有，成本最高，还可能影响渤海生态，所以排最后。"同桌互讲环节出现真实讨论：一位同桌反问："海水淡化会排放高盐度浓盐水，不也影响海洋生态吗？你为什么还排第二？"该学生回应："浓盐水可以处理后再排放，而且海水淡化在近岸，影响范围比渤海大面积捞冰小得多。"教师在巡视中记录这类代表性对话，用于总结时回应。

设计意图： 将四维框架迁移应用于新情境中的多方案比较，检验学生能否在理解基础上完成"评价—排序"的高阶思维操作；通过同桌互讲与不同排序的碰撞，强化"能解释、能区分"的理解层级目标，促进认知的社会性建构；学生的反驳与回应正是"区分'资源可利用'与'资源宜利用'"这一目标达成的直接证据。

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环节6：情感升华与作业布置（5分钟）

教师活动：

教师投影"渤海海冰卫星遥感图"与"节水宣传海报"同屏对比，总结发言："回到课题——能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题？通过今天的数据分析，我们得到的结论是：海冰淡化在技术上是可能的，但目前阶段，水量受季节窗口限制、成本明显偏高、生态影响存在不确定性，所以它只能作为'备选方案'，而不是'救急方案'。解决淡水短缺，既要'开源'，更要'节流'；既要发挥人的创造力，更要尊重自然的边界。请同学们记住八个字——人地协调、可持续发展。"教师布置课后作业（详见作业设计），并提示："课后请把你的结论讲给家人听，如果能用四维框架说服家人，说明你是真理解了。"最后呼应导入："还记得上课前大家对'海冰是咸是淡'的猜想吗？现在你心中应该有了更完整的答案——不只是咸淡问题，更是值不值得、该不该用的问题。"

板书要点： 总结栏写"开源+节流；人地协调；可持续发展"；在课题旁画"✓/✗"对照标出"技术可行 ✓、水量基本够 ✓/但季节受限、成本偏高 ✗、生态风险 ✗"，直观呈现判断结论。

学生活动：

学生齐声复述关键词："人地协调""可持续发展""尊重自然边界"。预设学生反思发言："我以前觉得只要技术足够厉害，什么问题都能解决。今天才知道还要算经济账、生态账，'能不能做'和'该不该做'是两回事。"另一名学生补充："以后遇到网上说'某项新技术解决水资源问题'的新闻，我会先想想四个维度再下结论。"学生记录作业要求，部分学生课后主动追问："海冰淡化技术现在还在研究吗？未来有没有可能变便宜？"教师回应："这个问题很好，也正是一线科学家研究的方向——请把它作为拓展作业方向去查一查。"

设计意图： 以遥感影像与节水宣传的视觉对比，强化"开源与节流并重"的价值导向，将技术方案讨论升华为人地协调观与可持续发展理念的认同；通过"讲给家人听"的任务设计，把课堂学习延伸到课外，实现理解层级目标"能解释、能用自己的话转述"的可检测、可验证。

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七、板书设计

板书区域	内容要点
中央主题	能否淡化海冰解决环渤海地区淡水短缺问题？（"海冰是咸是淡"猜想区）
左分支一：缺水现状	北京人均约150m³/年 $\frac{150}{2000} \approx \frac{1}{13}$（全国人均的约1/13） 年缺水量约100亿m³
左分支二：海冰资源	盐度0.5%—1%（海水3.5%） 理论储量约1000亿m³、可采约250亿m³/年 窗口期：12月—次年2月（90天）
右分支一：四维框架	①水量规模 ②技术路径 ③经济成本 ④生态影响
右分支二：成本对比	海冰8—10元/m³ > 海水4—6元/m³ > 调水2—3元/m³ 家庭月水费：100元 vs 30—50元
关键结论	$250 \div 100 = 2.5$倍，但需储存$\approx 187.5$亿m³（4—5个密云水库） 技术可行 ⇒ 经济合理 ⇒ 生态安全 ⇒ 社会可接受 资源可利用 ≠ 资源宜利用
升华栏	开源+节流 / 人地协调 / 可持续发展

八、作业设计

基础作业（必做）：

1. "家庭听证会"小短文：用四维评估框架（水量规模、技术路径、经济成本、生态影响），写一段100字左右的短文，向家人解释"为什么海冰淡化目前难以成为环渤海地区的主要淡水来源"。要求：至少用上"可采量""季节窗口""成本对比"中的两个关键词。评价方式：课堂上同桌互读互评，用"四科及格论"检验是否讲清了四个维度。（预估用时：10分钟）

拓展作业（选做）：

1. "小小决策顾问"进阶任务：查阅资料，列表比较"海冰淡化"与"海水淡化"在成本、技术成熟度、生态影响三个方面的差异，并写出你的选择倾向及理由（要求使用四维框架）。如果查阅到海冰淡化技术的最新研究进展，可补充说明这项方案未来是否有"转正"的可能。（预估用时：10分钟）

合计预估时长：20分钟

九、核心公式速查

序号	公式/概念名称	LaTeX 表达式	适用范围
01	人均水资源量	$R = \dfrac{W_{\text{总}}}{P}$（$W_{\text{总}}$ 为水资源总量，$P$ 为人口数）	衡量区域水资源丰歉程度
02	缺水率	$Q = \dfrac{W_{\text{需}} - W_{\text{供}}}{W_{\text{需}}} \times 100\%$	评价区域水资源供需矛盾强度
03	海冰可采量估算	$W_{\text{可采}} = W_{\text{资源}} \times \eta$（$\eta$ 为开采利用率）	判断海冰可利用的水量上限
04	需求量覆盖倍数	$R = \dfrac{W_{\text{可采}}}{D_{\text{缺水}}}$（示例：$250 \div 100 = 2.5$）	判断方案在水量规模上是否充足
05	季节性储水容量	$V_{\text{储}} = W_{\text{可采}} \times \dfrac{12 - n}{12}$（$n$ 为可采月数，示例：$n=3$）	估算季节性水源跨期储存所需库容
06	制水成本区间比较	$C_{\text{海冰}}(8\sim10) > C_{\text{海水}}(4\sim6) > C_{\text{调水}}(2\sim3)$ 元/m³	多方案经济可行性对比

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教学反思模板（课后填写）

1. 目标达成情况：（学生是否能用四维框架向同伴解释"海冰淡化难以成为主水源"的完整理由？能否举出"资源可利用≠资源宜利用"的新例证？）
2. 学生参与情况：（小组计算环节是否全员参与？两端学生表现如何？哪些学生的排序理由体现出深度思考？）
3. 教学调整记录：（三组探究材料的难度是否适中？成本对比环节是否需要增加本地水价实例？）
4. 下节课改进方向：（是否需要补充"生态影响"维度的完整证据链？后续课程如何衔接区域可持续发展内容？）

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本教案由 BestTeach AI 辅助生成，依据《人工智能生成合成内容标识办法》（国信办通字〔2025〕2号）第四条标识。教师应独立审核修改后使用。