风化与侵蚀:水气影响岩石圈的几种方式

　　科目：陆地与空间／岩石圈／土壤侵蚀
　　课程时间：至少4节50分钟的课程(可按需要调整)
　　适合年级：4—6
　　
　　材料／技术
　　
　　●可接入因特网的计算机：
　　●每个学生人手一份表格：
　　●盐块(矿物名称：岩盐)或一块矿石，注意：可以在饲料店里买到盐块和矿石(矿石的颜色比较多，这样可以更好地帮助学生们进行观察)；
　　●合适的容器，用来盛放岩盐或盐块，以及实验时的流出物：
　　●简单的滴水系统，用来阐述侵蚀作用；
　　●科学日志。
　　
　　安全注意事项
　　当学生们登录因特网时，教师们最好紧密监控，以防止学生浏览无关网站。无论是不小心还是有意登录不恰当的网站，这些情况都时有发生。
　　
　　学习成果
　　学生们应该能够：
　　●解释侵蚀产生的原因；
　　●描述侵蚀所产生的影响；
　　●设计一种方法以防止侵蚀；
　　●模拟侵蚀作用发生之前及之后所产生的影响。
　　
　　问题／目的
　　
　　学生们将观察水的侵蚀，通过查找多个因特网网站得到关于侵蚀问题的答案，制作一个模型。这个模型分为两个部分，分别说明侵蚀作用或防止侵蚀作用之前以及之后所产生的影响。
　　
　　背景／调查
　　在某些地方，风化与侵蚀作用非常明显，美国大峡谷就是一个很好的例子。然而，其作用虽然明显，但形成这些峡谷的过程却历经了几百万年的时间。学生们要明白，陆地是动态的，处于一种不断变化的定常态。所有陆地自然特征的形成都经过了很长时间，并且直到今天，仍然在塑造新的特征。根据戈达德(Goddard)太空飞行中心的说法，要形成1英寸可用的土壤需要经过500年的时间，而只要几秒钟的时间，就可以使这些土壤腐蚀掉。根据另一个USDA消息来源的说法，要历经1000年才可以形成1英寸可用土壤。
　　
　　词汇表
　　退化——指由于水、风或冰的侵蚀作用所造成的陆地磨损。退化作用会在土壤被侵蚀后发生。
　　风化——指各种各样机械及化学过程引起裸露岩石被分解。
　　土壤——
　　1　指地球表面的一部分，由分解的岩石及腐殖质所组成：
　　2　指一种特殊的泥土：沙质的土壤：
　　3　指植被生长或种植作物的地面：肥沃的土壤：
　　4　指乡下、土地或地区：一种对于美国土地的命名：
　　5　指土地或陆地：耕种土壤；
　　6　指可以提供生长或发展机会的任何地点或条件：一些人认为贫困为犯罪提供滋长的土壤。
　　动态的——指通过能量或有效的行动所描述的状态；活跃的或有力的；精力充沛的。
　　侵蚀—— 1　指侵蚀的过程或状态：正在被侵蚀的状态。 2　指土壤表面被水、冰河、风或海浪等侵蚀的过程。 沉积作用—— 沉积物：指矿物或有机微粒被风、水或冰河里的冰沉积下来的物质。这些沉积物可能最终会形成沉积岩。
　　沉积：指被沉积或沉淀的状态：土壤沉积在一条河的河口处。某些东西被沉淀下来了。
　　假设
　　提出假设问题：如果水长期推动一个物体，那么会发生什么?在课堂上解释过侵蚀过程后，让学生们将侵蚀过程与实际生活联系起来，做出假设。
　　
　　程序
　　教师需要预先：购买一大块盐块，并设计一个简单的持续滴水系统，用来在课堂上模拟侵蚀过程。制作一个可以在一段时间内提供稳定水滴或水流的系统。这样一来，学生们就可以观察到，经过一段时间水滴入盐块的过程后所产生的结果(侵蚀作用)——与真实的自然界所发生的侵蚀作用非常近似。
　　制作一个简单的滴水系统，可以将一个底部穿了一个小洞的塑料牛奶加仑桶悬挂在盐块上方。
　　学生们的试验步骤：
　　1　提前一周在教室里开始对盐块侵蚀作用的正式研究。要确保学生们可以很容易的理解这个示范模型。制作简单的滴水系统并开始试验程序，让它一直不停地滴水。
　　2　在示范模型运行的第一天，花点时间让学习科学课程的学生们对它产生关注。在白板上写下“侵蚀”这个词。给学生们5分钟时间，让他们在自己的科学日志上定义他们认为的侵蚀作用是什么，并且让他们对这个盐块在第二天、第三天以及这周的其他几天将发生的变化做出预测。告诉他们使用图表或者文字描述他们的想法。
　　3　在第二天，取一些水的流出物让学生们分析。取25毫升流出物和25毫升滴水，放入玻璃容器中并让它们蒸发。让学生们预测在两个不同容器中将发生什么变化，在科学日志上记录下他们的想法。
　　4　学生们每天都要观察模型。给学生们5分钟时间，在科学日志上记录下他们所看到的盐块发生了什么变化，两种不同液体在容器中发生了什么变化。要求学生们比较他们的观测结果他们所记录的第一、第二天预测有何不同。
　　5　在这个星期过去后，学生们要开始正式研究侵蚀作用。与学生们讨论一下他们认为的侵蚀作用是怎么样的。大家一起讨论各自日志上记录的内容，并将所做出的预测与实际发生的情况进行对比。
　　6　告诉学生们，在过去的一周内。他们所观察到的是作用于一个盐块的侵蚀过程。让学生们记录下根据观测结果，他们现在对侵蚀作用更正后的定义是怎样的。学生们应该注意到，随着时间的流逝，滴下的水冲走了相当大的一部分矿物(被冲走的物质就相当于侵蚀掉的部分)。
　　7　让学生们猜测这一过程(侵蚀过程)如何与现实生活中的情形相联系。
　　8　让学生们利用给出的网址分组研究学习单1中的问题。在将它们发送到网络上之前，确定规则是可接受的。
　　9　学生们要完成所提供的学习单。
　　10　发给学生们“土壤和侵蚀模型项目”材料，与学生们一起浏览一遍。
　　11　学生们要制作一个模型，这个模型用来显示通过或者不通过防止侵蚀的方法之前以及之后所产生的印象。学生们应该用两三个晚上在家完成这个任务。
　　12　学生们要在课堂上展示他们制作的模型，并解释不同的组成部分以及它们是如何说明在选定的条件下侵蚀之前及之后的状况。
　　13　在结束这一课程活动之前，需要总结学生们对侵蚀作用以及土壤保持的了解，并进行讨论。
　　学生学习表单1
　　姓名：_________
　　土壤和侵蚀工作表
　　利用因特网检索回答下列问题。注意：记录下你发现答案的网址。
　　●需要经过多长时间才能形成1英寸的土壤?为什么?
　　___________。
　　网址：___________。
　　●可用土壤占地表的多大比例?(提示：可以参考如何比较地球与一个苹果。)
　　___________。
　　网址：___________。
　　●农夫必须对付的三种侵蚀作用基本形式是什么?
　　___________。
　　网址：___________。
　　●土壤可以在非常短的时间内被侵蚀(如果有大风或洪水等的话，可能只是几分钟的时间)，描述农夫会用于对抗侵蚀作用于他们土地的至少四种方法。
　　___________。
　　网址：___________。
　　●描述美国大峡谷的形成。需要进行完整叙述。
　　___________。
　　网址：___________。
　　●地质学者认为经过多长时间才形成的美国大峡谷?为什么?
　　___________。
　　网址：___________。
　　●定义“土壤退化”这个词语。
　　___________。
　　网址：___________。
　　●土壤退化会对农业以及水质产生何种影响?
　　___________。
　　网址：___________。
　　
　　项目资料
　　土壤和侵蚀——模型项目
　　考虑一下侵蚀作用会在哪里出现。有时侵蚀作用是具有破坏性的，尤其当一片农用地被风不停地吹或被水冲，或者一片海滩被侵蚀了，连带海滩上的房子也被毁了。但有时侵蚀作用也会创造出美丽的风景，就像美国大峡谷，溪谷国家公园以及拱门国家公园。侵蚀物质的沉积物通常会造就肥沃的河谷。
　　作业
　　制作一个分为两部分的模型。模型的第一部分展示一种由于侵蚀而产生问题的情形。这可能是在侵蚀作用发生之前／之后。或者在人类活动介入之前／之后。模型的第二部分展示基于这种情形的一种变化。两部分都可以设计在引入了一些防止侵蚀作用的方式方法后，所产生的影响(或并没有什么效果)。例如：模型第一部分显示的是一个溪谷的山坡部分。模型第二部分展示的是在同一处山坡上种植树木后的情形。
　　利用通过研究不同网站(学习表单1)所学习到的概念，来确保两部分模型的准确性。
　　项目评分规则
　　关于模型的陈述；模型本身；展示模型。解释你所模拟的情景，以及你的模型所展示的侵蚀作用之前及之后的情形。
　　结论
　　侵蚀作用是地球表面变化的常见部分。侵蚀发生的方式多种多样，会造成各种不同的情形。
　　评估
　　使用题目来为项目分级。让学生们互相评价各自完成的项目可能再好不过了。有题目很清楚也很容易理解。
　　拓展
　　带学生们在学校附近的区域走一走，标注出学生们在这个地区所看到的侵蚀作用实