“巖石與土壤”單元解讀與教學(xué)建議

婁立新

摘要“巖石與土壤”單元隸屬于地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域，巖石和土壤是地球的重要資源。本單元的設(shè)計著力體現(xiàn)科學(xué)概念與科學(xué)探究雙螺旋共生發(fā)展的編寫思路，即指導(dǎo)學(xué)生充分開展觀察、實驗、描述、分析、比較、推理、概括等科學(xué)實踐活動，逐步建構(gòu)巖石和土壤的科學(xué)概念。通過本單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生知道巖石和土壤的相關(guān)知識，初步掌握一些科學(xué)觀察方法，激發(fā)他們探究巖石和土壤的興趣，提升他們保護自然資源的意識。

關(guān)鍵詞 “巖石與土壤”單元 解讀 教學(xué)

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.016

Interpretation of“Rock and Soil”Unit and Teaching Suggestions

LOU Lixin

（Tianjin Academy of Educational Sciences， Tianjin 300202）

Abstract： "Rock and soil" unit belongs to the field of earth and cosmos science. Rock and soil are impor？ tant resources of the earth. The design of this unit focuses on the compilation idea of the symbiotic develop？ ment of scientific concept and scientific inquiry， that is， to guide students to fully carry out scientific practice activities such as observation， experiment， description， analysis， comparison， reasoning and generalization， and gradually construct scientific concepts of rock and soil. Through the study of this unit， the students will know the relevant knowledge of rock and soil， initially master some scientific observation methods， stimulate their inter？ est in exploring rock and soil， and enhance their awareness of protecting natural resources.

Keywords： "rock and soil" unit； interpretation； teaching

單元概述

“巖石與土壤”單元隸屬于地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域，巖石和土壤是地球的重要資源。通過本單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生知道巖石和土壤的相關(guān)知識，初步掌握一些科學(xué)觀察方法，激發(fā)他們探究巖石和土壤的興趣，提升他們保護自然資源的意識。

1.單元組成

本單元共安排8課，在舊教材的基礎(chǔ)上做了刪減與補充，最大的變化是將巖石與土壤的學(xué)習(xí)進行了聯(lián)結(jié)，使知識結(jié)構(gòu)更加合理，體現(xiàn)了教科版《科學(xué)》教材指向大概念建構(gòu)的大單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念與追求。其中，對巖石和礦物的內(nèi)容做了減法，尤其是有關(guān)礦物的內(nèi)容由4課減為1課，這些變化均依據(jù)現(xiàn)行課程標準的要求，以及在調(diào)研中對學(xué)情的了解。在此基礎(chǔ)上，增加了4課土壤內(nèi)容的學(xué)習(xí)和動手實踐活動。

這樣編排主要基于4點考慮：一是減少容量，降低難度。主要體現(xiàn)在巖石和礦物的內(nèi)容編排上，對于礦物的學(xué)習(xí)是從巖石組成的角度切入的。二是增加土壤內(nèi)容，豐富學(xué)生對土壤的認知。三是更加關(guān)注學(xué)習(xí)動機與實踐活動。如第1課《巖石和土壤的故事》的目的是增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動機與興趣；第4課《制作巖石和礦物標本》也是為順應(yīng)學(xué)生的年齡特點，引導(dǎo)他們在做中學(xué)，提升學(xué)習(xí)興趣。四是凸顯大單元結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。將巖石和土壤的內(nèi)容放置在一個單元集中學(xué)習(xí)，可以將零散的知識點置于學(xué)生概念框架中，增加關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性，促進概念整體建構(gòu)。

2.設(shè)計思路

本單元的設(shè)計著力體現(xiàn)科學(xué)概念與科學(xué)探究雙螺旋共生發(fā)展的編寫思路，即指導(dǎo)學(xué)生充分開展觀察、實驗、描述、分析、比較、推理、概括等科學(xué)實踐活動，逐步建構(gòu)巖石和土壤的科學(xué)概念。采用“總—分—總”的方式進行整體架構(gòu)，第1課作為起始課，主要從了解巖石和土壤背后故事的視角，拉開本單元學(xué)習(xí)的序幕。2～7課，帶領(lǐng)學(xué)生探究巖石和土壤的表面特征、組成及類別，構(gòu)建相關(guān)科學(xué)概念，培養(yǎng)相應(yīng)的科學(xué)探究能力。這一部分的設(shè)計又分為三個層次：2～4課圍繞認識巖石展開；第5課作為過渡課，旨在將巖石和土壤建立關(guān)聯(lián)，為研究土壤進行認知儲備；6、7兩課指向土壤。第8課是單元最后一課，對本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容進行回顧與梳理，使學(xué)生認識到巖石、礦物和土壤與我們的生活聯(lián)系密切，樹立保護自然資源的意識。

第1課《巖石和土壤的故事》

本課作為單元起始課，教師在組織學(xué)生初步觀察和描述采集到的巖石和土壤的表面特征、找尋地點和用途的基礎(chǔ)上，著重引導(dǎo)他們思考：為什么要研究巖石和土壤？研究巖石和土壤的意義是什么？激發(fā)他們探究巖石和土壤的興趣，認識到巖石、土壤記錄了地球形成和演化的歷史，是地球家園的重要資源，為后面的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

“聚焦”環(huán)節(jié)通過“你觀察過巖石和土壤嗎”“知道人們?yōu)槭裁匆恢痹趯r石和土壤進行研究嗎”聚焦問題。

“探索”板塊安排了4個活動。前兩個活動通過收集巖石和土壤，進行初步觀察和描述，增強學(xué)生對它們的了解，發(fā)現(xiàn)巖石、土壤有很多不同的外部特征，用途也很多，為后面的學(xué)習(xí)埋下伏筆?；顒?是了解巖石和土壤背后的故事。這一活動是本節(jié)課的重點內(nèi)容，教材呈現(xiàn)了4幅圖片，從4個方面展示巖石、土壤如何記錄了地球演變的歷史?；顒?是整理我們知道的巖石和土壤的知識。這一活動把學(xué)生個人的學(xué)習(xí)所得加以匯總，形成全班同學(xué)能夠達成共識的班級記錄單。

教學(xué)建議：

重視課前資料搜集。

注重多元化學(xué)習(xí)方式。尤其要重視培養(yǎng)學(xué)生搜集、處理信息的能力，處理好教師指導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的關(guān)系。

注重培養(yǎng)學(xué)生表達交流、歸納概括等能力。

重視科學(xué)記錄單，處理好個人與班級記錄單的使用。

第2課《認識幾種常見的巖石》

本課指導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的方法觀察三種常見的巖石——花崗巖、砂巖、大理巖的表面特征。不僅要觀察巖石的顏色、形狀等外部特征，還要用科學(xué)的觀察方法進一步細致觀察，以便對巖石的特征有更加全面的認知。

“聚焦”板塊開門見山地指明本節(jié)課的研究內(nèi)容：認識幾種常見巖石的主要特征。

“探索”板塊設(shè)計了三個活動：引導(dǎo)學(xué)生用眼睛和放大鏡初步觀察三種巖石的外部特征；學(xué)習(xí)科學(xué)家的方法，對巖石進行更加細致的觀察；將觀察到的結(jié)果記錄在表格中。教材對觀察內(nèi)容及方法進行了詳細指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣，借助工具運用科學(xué)的方法對花崗巖、砂巖、大理巖進行觀察。此活動有兩個目的：一是指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察巖石的視角和學(xué)習(xí)新的觀察方法；二是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注巖石的本質(zhì)特征，比如認識巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等。

對三種巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造進行觀察，教材只是指導(dǎo)學(xué)生對花崗巖、砂巖、大理巖是否有紋理、分層，是否有斑點、氣孔等進行觀察。教材提供的4種巖石圖片，給學(xué)生提供了一個參照樣本，即有斑點、有小孔、有紋理、分層的巖石是什么樣子的，便于學(xué)生據(jù)此來觀察、描述花崗巖、砂巖、大理巖的相關(guān)特征。對巖石組成物質(zhì)的觀察，涉及顆粒大小和組成物質(zhì)是單一還是多種，教材同樣提供三種巖石圖片作為參照樣本，讓學(xué)生對照觀察，描述花崗巖、砂巖、大理巖的相關(guān)特征。對巖石光滑、粗糙程度的觀察，教材沒有提供參照物和方法，學(xué)生可根據(jù)已有經(jīng)驗，借助感官進行細致觀察、描述。對三種巖石光澤度的觀察，教材引導(dǎo)學(xué)生用手電筒光照射三種巖石，觀察巖石有沒有光澤。對三種巖石硬度的觀察，教材引導(dǎo)學(xué)生嘗試用指甲、鑰匙、小刀分別刻畫的方法來了解三種巖石硬度的差異。教材還提供了一種方法，相互摩擦來比較巖石的硬度也是很好的觀察方法。

“拓展”板塊要求學(xué)生用小鋼銼在巖石的一角銼下粉末，讓粉末散落在反差明顯的紙上，便于觀察粉末的顏色，通過顏色來感知巖石內(nèi)部物質(zhì)是否一樣。這一內(nèi)容旨在引導(dǎo)學(xué)生從巖石外部觀察轉(zhuǎn)向內(nèi)部觀察，為研究巖石的組成作鋪墊。

教學(xué)建議：

選擇的三種巖石要典型，便于學(xué)生觀察到更多細節(jié)。

注重對觀察巖石方法的學(xué)習(xí)（與典型的巖石樣本比較，觀察三種巖石的特征）。

注重科學(xué)知識與科學(xué)方法的共生發(fā)展。

注意觀察活動的安全性。

第3課《巖石的組成》

本課對礦物的學(xué)習(xí)從巖石組成的角度切入，引導(dǎo)學(xué)生以花崗巖的組成成分——石英、長石、云母為觀察對象，對其顏色、條痕、透明度、光澤度進行觀察、比較和描述，掌握三種礦物的特性，學(xué)會觀察方法。最后向?qū)W生介紹更多的礦物，豐富他們對礦物的認知。

“聚焦”板塊的三句話主要從三個角度來闡釋本課學(xué)習(xí)內(nèi)容：明示了巖石與礦物的關(guān)系；從研究巖石的角度來學(xué)習(xí)礦物；聚焦本課研究的問題。

“探索”板塊按照“初步觀察花崗巖的組成、深入觀察識別三種礦物、再次找尋花崗巖內(nèi)部的礦物成分、拓展豐富對礦物的認知”的層次設(shè)計了4個活動。

這里要重點說明的是對條痕的觀察。條痕是指礦物粉末的顏色，一般把礦物放在白色的無釉瓷板上摩擦，瓷板上留下的痕跡就是礦物的條痕。條痕對無色透明或半透明的淺色礦物沒有很大的鑒定意義，只適用于不透明的深色礦物，而且判斷條痕只限于硬度比瓷板小的礦物。本課設(shè)計的是對花崗巖的成分石英、長石、云母特性的觀察，觀察三種礦物的條痕時有一定困難，需要教師在選擇材料時多花些心思。這里有4點提示：瓷板要足夠硬；瓷板顏色、礦物顏色選擇上均要給予考慮；適當(dāng)補充深顏色的礦物進行演示，加深學(xué)生的理解；借助其他方法了解石英的條痕。對三種礦物具體條痕的了解不是學(xué)習(xí)的重點，對于觀察礦物方法的學(xué)習(xí)，學(xué)生認識到條痕比顏色可靠顯得更為重要。

教學(xué)建議：

從認識巖石的角度引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)礦物的相關(guān)知識。從認識花崗巖的組成引出對三種礦物的觀察與識別，最后回歸對花崗巖的觀察，找尋三種礦物的蹤跡，建構(gòu)起巖石是由礦物組成的科學(xué)概念。

指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)觀察礦物特征的方法，開展對條痕、透明度和光澤度的觀察活動。

注意教具、學(xué)具的結(jié)構(gòu)性，做好適當(dāng)?shù)难a充。

適當(dāng)補充礦物資料，豐富學(xué)生對礦物的了解。

第4課《制作巖石和礦物標本》

本課引導(dǎo)學(xué)生綜合運用前面所學(xué)的知識，以制作巖石和礦物標本的形式，借助圖鑒對更多的巖石和礦物進行識別。在制作標本的過程中，學(xué)生不僅可以學(xué)會制作方法，鍛煉動手實踐能力，還可以增強識別巖石和礦物的本領(lǐng)，加深對巖石和礦物特性的認知。

“聚焦”板塊從做標本的意義切入本課學(xué)習(xí)內(nèi)容。

“探索”板塊用圖文結(jié)合的方式，分6個步驟具體介紹了制作巖石、礦物標本的方法，便于教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”。學(xué)生會制作巖石標本、會識別巖石是本課的重要目的。教師課前要重視指導(dǎo)學(xué)生搜集巖石，要準備好巖石圖鑒，以便幫助學(xué)生做好巖石的識別。

其中，要重點提示的是第三步：對照標本圖鑒識別采集的巖石和礦物。由于學(xué)生是第一次進行巖石和礦物標本的制作，為降低對照圖鑒識別的難度，教師在為學(xué)生準備巖石和礦物標本圖鑒時，種類不宜過多，圖鑒上的巖石或礦物的特點要突出。在識別巖石活動時，要求學(xué)生認真比對，準確判斷。對于圖鑒上沒有的、不知名的巖石或礦物，可以提醒學(xué)生做好標記，課后請教專業(yè)人員或進一步查閱資料，以培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實、精益求精的科學(xué)品質(zhì)，同時培養(yǎng)他們多渠道獲取信息的能力。

教學(xué)建議：

課前準備要做好，準備好圖鑒、巖石或礦物。

課上指導(dǎo)學(xué)生制作巖石、礦物標本，步驟要清楚，圖鑒人手一份。

強化做中學(xué)、學(xué)中思，增強學(xué)生的鑒別能力。

做好課后延伸，不斷豐富標本盒，適時組織召開小小展覽會。

第5課《巖石、沙和黏土》

本課在整個單元中起承上啟下的作用，是學(xué)習(xí)巖石和土壤的過渡。雖然教材中沒有設(shè)計明顯的探索活動，但從聚焦的問題到探究活動，再到研討問題“你推測，大自然中的巖石會如何變化”都隱含了巖石和土壤的關(guān)聯(lián)。希望通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運用分析、推理的思維方法，將巖石和土壤建立聯(lián)系。本課還為鑒別三種類型的土壤特性作了知識鋪墊。

“聚焦”環(huán)節(jié)用圖文并茂的方式，幫助學(xué)生形成關(guān)于“巖石風(fēng)化”的初步觀念，提出問題：“我們在哪里能找到巖石、沙和黏土？它們有什么不同？”引發(fā)學(xué)生的思考，由此進入本課的學(xué)習(xí)活動。

“探索”板塊安排了兩個活動。

活動1是延續(xù)聚焦環(huán)節(jié)的話題，讓學(xué)生交流，達成共識，把討論的結(jié)果填寫在班級記錄單上。

活動2是比較巖石、沙和黏土。在這個環(huán)節(jié)中，分別用5種方法對巖石、沙和黏土進行觀察比較。前三種方法，要求學(xué)生用眼看、鼻聞和手摸的方式，通過感官對三種物質(zhì)的外部特征進行觀察、比較，體會三種物質(zhì)顆粒的不同。后面兩種方法引導(dǎo)學(xué)生通過對比實驗，認識這兩種物質(zhì)在黏性上的區(qū)別。首先用“團小球”的方法觀察黏性的不同。通過實驗，學(xué)生可以清楚地看到黏土很容易團成小球，且不易散落；濕的沙子能團成小球，但隨著水分減少，會散落開來，從而說明黏土的黏性大，而沙子沒有黏性。第二個實驗，用手分別蘸少量潮濕的沙和黏土，在白紙上涂痕，這是對上一個實驗的補充。雖然潮濕的沙和黏土在白紙上都能留下痕跡，但水分一旦消失，黏土還能粘在紙上，沙可以從紙上抖落下來，進一步說明黏土的黏性大，沙沒有黏性。學(xué)生要邊觀察、實驗，邊進行記錄，記錄的實驗過程和現(xiàn)象不僅可以作為匯報交流的依據(jù)，還可以幫助他們對三種物質(zhì)的異同進行歸納、梳理。

教學(xué)建議：

指導(dǎo)學(xué)生對巖石、沙和黏土所在地點進行觀察與描述，建立關(guān)聯(lián)。

開展巖石、沙和黏土的觀察比較活動，使學(xué)生對它們的特征有所認識。

重視對觀察現(xiàn)象的描述，比較特點的不同，為研究土壤成分及土壤的類別作好知識鋪墊。

重視培養(yǎng)學(xué)生分析、推理的思維能力。

第6課《觀察土壤》

土壤里面有什么？這是學(xué)生著手研究土壤時最先想知道的。本課正是基于前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)需求而設(shè)計的，主要引導(dǎo)學(xué)生從土壤的組成、顆粒的形態(tài)、土壤成分三個方面對土壤進行細致觀察。

“聚焦”板塊首先向?qū)W生描述了土壤對人類的重要性，然后順勢提出本課研究的核心問題：土壤中有什么呢？

“探索”板塊主要由對土壤的組成進行猜測、采集并觀察描述土壤兩個活動組成。第二個活動又分為4個小活動：采集新鮮土壤、對土壤成分進行初步觀察、觀察土壤中顆粒大小、通過土壤沉積實驗對土壤成分進行更細致的觀察。在探索活動中有以下幾點提示：

（1）對土壤的組成進行猜測。學(xué)生的猜測體現(xiàn)了他們對“土壤組成”的初步認識，是他們探究活動的起點，為后續(xù)探究活動指明了方向。教師在教學(xué)時應(yīng)當(dāng)重視，強調(diào)對觀點的求證。

（2）對土壤顆粒進行觀察，選擇干燥的土壤。

（3）土壤沉積實驗要求學(xué)生更細致地觀察土壤成分。注意觀察土壤剛倒入水中時的現(xiàn)象，觀察用小棒攪拌和靜置后的現(xiàn)象。

（4）最后的觀察記錄表是按照探究活動的進程設(shè)計的，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生邊觀察邊記錄。

教學(xué)建議：

重視土壤的采集與篩選，保證內(nèi)容豐富，支撐學(xué)生的概念建構(gòu)。

做好幾個觀察、實驗活動，注意操作的規(guī)范性。

重視活動前的猜測活動，提供觀察實驗活動的研究方向，并以此為依據(jù)進行活動方案的設(shè)計。

重視引導(dǎo)學(xué)生回顧與反思，進行自我的提升。

第7課《比較不同的土壤》

本課從土壤質(zhì)地即土壤顆粒組成比例的角度，認識沙質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土。學(xué)生將通過眼看、手摸和做對比實驗的方式來認識三種不同土壤的顆粒大小、黏性以及滲水性等特點。通過對三種土壤特點的認識，分析不同土壤對植物生長的不同影響。

給三種土壤編號的活動是探究的關(guān)鍵，學(xué)生對不知名的三種土壤進行一系列觀察、實驗、分析、比較等科學(xué)實踐活動后，發(fā)現(xiàn)三種土壤特征上的不同，從而歸納總結(jié)出每一種土壤的特征。在此基礎(chǔ)上，通過查閱資料等方式，最終知道三種土壤樣品代表了土壤的三種類型，而且知道了每一種類型的命名，體現(xiàn)了探究的過程。教師要根據(jù)這一編寫意圖，有效實施教學(xué)。

“探索”板塊安排了三個活動：觀察三種土壤的外部特征；從黏性的角度對三種土壤進行觀察與比較；比較三種土壤的滲水性。滲水性實驗要引導(dǎo)學(xué)生充分考慮實驗的公平性，注意在實驗中對觀察點進行描述：實驗初始，觀察三種土壤滲水的快慢情況；實驗中后期，觀察三種土壤滲水結(jié)束所需時間的長短；實驗最后，觀察三種土壤的滲水量。

教學(xué)建議：

用多種方法觀察、描述三種土壤，歸納總結(jié)三種土壤的特征。

指導(dǎo)學(xué)生做好滲水性的對比實驗（基于預(yù)測開展對比實驗的設(shè)計與實施）。

引導(dǎo)學(xué)生分析不同土壤對植物生長的影響，認識到不同植物生長在不同的土壤中。

教師可以適當(dāng)補充一些關(guān)于土壤以及植物生長的資料，豐富學(xué)生的認識。

第8課《巖石、土壤和我們》

本課是本單元的最后一課，承擔(dān)著梳理、總結(jié)本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進一步認識巖石、礦物、土壤與我們?nèi)祟惖拿芮嘘P(guān)系。教材設(shè)計了4個探索活動：

活動1：帶領(lǐng)學(xué)生把之前學(xué)習(xí)過的零散的、碎片化的內(nèi)容進行梳理，知曉巖石、礦物和土壤之間的關(guān)聯(lián)。

活動2：了解巖石和土壤的用途。主要認識巖石、礦物和土壤的用途，是對第一課基于學(xué)生前概念大致“說說”活動的回應(yīng)。

活動3：通過角色扮演的方式，讓學(xué)生從動植物的角度思考土壤對它們的作用，從而理解土壤對生命的重要性。

活動4：保護自然資源。對學(xué)生進行環(huán)境保護教育。

“拓展”板塊讓學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)赝寥辣晃廴竞屠速M的情況，以及人們對土壤保護的措施，并根據(jù)調(diào)查情況撰寫科學(xué)小報告。這是一項非常有意義的活動，能夠增強學(xué)生保護土壤的意識。

教學(xué)建議：

引導(dǎo)學(xué)生用圖表的形式呈現(xiàn)并分析巖石、礦物、土壤之間的聯(lián)系。

通過教材呈現(xiàn)的圖片，讓學(xué)生進一步了解巖石、礦物和土壤在生產(chǎn)生活中的用途，可以補充一些圖片或視頻資料，豐富學(xué)生的認知。

組織學(xué)生開展“我和土壤”游戲，使他們在角色扮演中獲得體驗與感悟。

組織學(xué)生開展土壤調(diào)查活動，撰寫調(diào)查小報告。