“岩石与土壤”单元解读与教学建议

娄立新

摘要“岩石与土壤”单元隶属于地球与宇宙科学领域，岩石和土壤是地球的重要资源。本单元的设计着力体现科学概念与科学探究双螺旋共生发展的编写思路，即指导学生充分开展观察、实验、描述、分析、比较、推理、概括等科学实践活动，逐步建构岩石和土壤的科学概念。通过本单元的学习，使学生知道岩石和土壤的相关知识，初步掌握一些科学观察方法，激发他们探究岩石和土壤的兴趣，提升他们保护自然资源的意识。

关键词 “岩石与土壤”单元 解读 教学

中图分类号：G424文献标识码：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

单元概述

“岩石与土壤”单元隶属于地球与宇宙科学领域，岩石和土壤是地球的重要资源。通过本单元的学习，使学生知道岩石和土壤的相关知识，初步掌握一些科学观察方法，激发他们探究岩石和土壤的兴趣，提升他们保护自然资源的意识。

1.单元组成

本单元共安排8课，在旧教材的基础上做了删减与补充，最大的变化是将岩石与土壤的学习进行了联结，使知识结构更加合理，体现了教科版《科学》教材指向大概念建构的大单元结构的设计理念与追求。其中，对岩石和矿物的内容做了减法，尤其是有关矿物的内容由4课减为1课，这些变化均依据现行课程标准的要求，以及在调研中对学情的了解。在此基础上，增加了4课土壤内容的学习和动手实践活动。

这样编排主要基于4点考虑：一是减少容量，降低难度。主要体现在岩石和矿物的内容编排上，对于矿物的学习是从岩石组成的角度切入的。二是增加土壤内容，丰富学生对土壤的认知。三是更加关注学习动机与实践活动。如第1课《岩石和土壤的故事》的目的是增强学生的学习动机与兴趣；第4课《制作岩石和矿物标本》也是为顺应学生的年龄特点，引导他们在做中学，提升学习兴趣。四是凸显大单元结构优势。将岩石和土壤的内容放置在一个单元集中学习，可以将零散的知识点置于学生概念框架中，增加关联性和系统性，促进概念整体建构。

2.设计思路

本单元的设计着力体现科学概念与科学探究双螺旋共生发展的编写思路，即指导学生充分开展观察、实验、描述、分析、比较、推理、概括等科学实践活动，逐步建構岩石和土壤的科学概念。采用“总—分—总”的方式进行整体架构，第1课作为起始课，主要从了解岩石和土壤背后故事的视角，拉开本单元学习的序幕。2～7课，带领学生探究岩石和土壤的表面特征、组成及类别，构建相关科学概念，培养相应的科学探究能力。这一部分的设计又分为三个层次：2～4课围绕认识岩石展开；第5课作为过渡课，旨在将岩石和土壤建立关联，为研究土壤进行认知储备；6、7两课指向土壤。第8课是单元最后一课，对本单元学习内容进行回顾与梳理，使学生认识到岩石、矿物和土壤与我们的生活联系密切，树立保护自然资源的意识。

第1课《岩石和土壤的故事》

本课作为单元起始课，教师在组织学生初步观察和描述采集到的岩石和土壤的表面特征、找寻地点和用途的基础上，着重引导他们思考：为什么要研究岩石和土壤？研究岩石和土壤的意义是什么？激发他们探究岩石和土壤的兴趣，认识到岩石、土壤记录了地球形成和演化的历史，是地球家园的重要资源，为后面的学习奠定良好基础。

“聚焦”环节通过“你观察过岩石和土壤吗”“知道人们为什么一直在对岩石和土壤进行研究吗”聚焦问题。

“探索”板块安排了4个活动。前两个活动通过收集岩石和土壤，进行初步观察和描述，增强学生对它们的了解，发现岩石、土壤有很多不同的外部特征，用途也很多，为后面的学习埋下伏笔。活动3是了解岩石和土壤背后的故事。这一活动是本节课的重点内容，教材呈现了4幅图片，从4个方面展示岩石、土壤如何记录了地球演变的历史。活动4是整理我们知道的岩石和土壤的知识。这一活动把学生个人的学习所得加以汇总，形成全班同学能够达成共识的班级记录单。

教学建议：

重视课前资料搜集。

注重多元化学习方式。尤其要重视培养学生搜集、处理信息的能力，处理好教师指导与学生自主学习的关系。

注重培养学生表达交流、归纳概括等能力。

重视科学记录单，处理好个人与班级记录单的使用。

第2课《认识几种常见的岩石》

本课指导学生用科学的方法观察三种常见的岩石——花岗岩、砂岩、大理岩的表面特征。不仅要观察岩石的颜色、形状等外部特征，还要用科学的观察方法进一步细致观察，以便对岩石的特征有更加全面的认知。

“聚焦”板块开门见山地指明本节课的研究内容：认识几种常见岩石的主要特征。

“探索”板块设计了三个活动：引导学生用眼睛和放大镜初步观察三种岩石的外部特征；学习科学家的方法，对岩石进行更加细致的观察；将观察到的结果记录在表格中。教材对观察内容及方法进行了详细指导，引导学生像科学家那样，借助工具运用科学的方法对花岗岩、砂岩、大理岩进行观察。此活动有两个目的：一是指导学生学会观察岩石的视角和学习新的观察方法；二是引导学生关注岩石的本质特征，比如认识岩石的结构和构造等。

对三种岩石的结构和构造进行观察，教材只是指导学生对花岗岩、砂岩、大理岩是否有纹理、分层，是否有斑点、气孔等进行观察。教材提供的4种岩石图片，给学生提供了一个参照样本，即有斑点、有小孔、有纹理、分层的岩石是什么样子的，便于学生据此来观察、描述花岗岩、砂岩、大理岩的相关特征。对岩石组成物质的观察，涉及颗粒大小和组成物质是单一还是多种，教材同样提供三种岩石图片作为参照样本，让学生对照观察，描述花岗岩、砂岩、大理岩的相关特征。对岩石光滑、粗糙程度的观察，教材没有提供参照物和方法，学生可根据已有经验，借助感官进行细致观察、描述。对三种岩石光泽度的观察，教材引导学生用手电筒光照射三种岩石，观察岩石有没有光泽。对三种岩石硬度的观察，教材引导学生尝试用指甲、钥匙、小刀分别刻画的方法来了解三种岩石硬度的差异。教材还提供了一种方法，相互摩擦来比较岩石的硬度也是很好的观察方法。

“拓展”板块要求学生用小钢锉在岩石的一角锉下粉末，让粉末散落在反差明显的纸上，便于观察粉末的颜色，通过颜色来感知岩石内部物质是否一样。这一内容旨在引导学生从岩石外部观察转向内部观察，为研究岩石的组成作铺垫。

教学建议：

选择的三种岩石要典型，便于学生观察到更多细节。

注重对观察岩石方法的学习（与典型的岩石样本比较，观察三种岩石的特征）。

注重科学知识与科学方法的共生发展。

注意观察活动的安全性。

第3课《岩石的组成》

本课对矿物的学习从岩石组成的角度切入，引导学生以花岗岩的组成成分——石英、长石、云母为观察对象，对其颜色、条痕、透明度、光泽度进行观察、比较和描述，掌握三种矿物的特性，学会观察方法。最后向学生介绍更多的矿物，丰富他们对矿物的认知。

“聚焦”板块的三句话主要从三个角度来阐释本课学习内容：明示了岩石与矿物的关系；从研究岩石的角度来学习矿物；聚焦本课研究的问题。

“探索”板块按照“初步观察花岗岩的组成、深入观察识别三种矿物、再次找寻花岗岩内部的矿物成分、拓展丰富对矿物的认知”的层次设计了4个活动。

这里要重点说明的是对条痕的观察。条痕是指矿物粉末的颜色，一般把矿物放在白色的无釉瓷板上摩擦，瓷板上留下的痕迹就是矿物的条痕。条痕对无色透明或半透明的浅色矿物没有很大的鉴定意义，只适用于不透明的深色矿物，而且判断条痕只限于硬度比瓷板小的矿物。本课设计的是对花岗岩的成分石英、长石、云母特性的观察，观察三种矿物的条痕时有一定困难，需要教师在选择材料时多花些心思。这里有4点提示：瓷板要足够硬；瓷板颜色、矿物颜色选择上均要给予考虑；适当补充深颜色的矿物进行演示，加深学生的理解；借助其他方法了解石英的条痕。对三种矿物具体条痕的了解不是学习的重点，对于观察矿物方法的学习，学生认识到条痕比颜色可靠显得更为重要。

教学建议：

从认识岩石的角度引导学生学习矿物的相关知识。从认识花岗岩的组成引出对三种矿物的观察与识别，最后回归对花岗岩的观察，找寻三種矿物的踪迹，建构起岩石是由矿物组成的科学概念。

指导学生学习观察矿物特征的方法，开展对条痕、透明度和光泽度的观察活动。

注意教具、学具的结构性，做好适当的补充。

适当补充矿物资料，丰富学生对矿物的了解。

第4课《制作岩石和矿物标本》

本课引导学生综合运用前面所学的知识，以制作岩石和矿物标本的形式，借助图鉴对更多的岩石和矿物进行识别。在制作标本的过程中，学生不仅可以学会制作方法，锻炼动手实践能力，还可以增强识别岩石和矿物的本领，加深对岩石和矿物特性的认知。

“聚焦”板块从做标本的意义切入本课学习内容。

“探索”板块用图文结合的方式，分6个步骤具体介绍了制作岩石、矿物标本的方法，便于教师的“教”和学生的“学”。学生会制作岩石标本、会识别岩石是本课的重要目的。教师课前要重视指导学生搜集岩石，要准备好岩石图鉴，以便帮助学生做好岩石的识别。

其中，要重点提示的是第三步：对照标本图鉴识别采集的岩石和矿物。由于学生是第一次进行岩石和矿物标本的制作，为降低对照图鉴识别的难度，教师在为学生准备岩石和矿物标本图鉴时，种类不宜过多，图鉴上的岩石或矿物的特点要突出。在识别岩石活动时，要求学生认真比对，准确判断。对于图鉴上没有的、不知名的岩石或矿物，可以提醒学生做好标记，课后请教专业人员或进一步查阅资料，以培养学生严谨求实、精益求精的科学品质，同时培养他们多渠道获取信息的能力。

教学建议：

课前准备要做好，准备好图鉴、岩石或矿物。

课上指导学生制作岩石、矿物标本，步骤要清楚，图鉴人手一份。

强化做中学、学中思，增强学生的鉴别能力。

做好课后延伸，不断丰富标本盒，适时组织召开小小展览会。

第5课《岩石、沙和黏土》

本课在整个单元中起承上启下的作用，是学习岩石和土壤的过渡。虽然教材中没有设计明显的探索活动，但从聚焦的问题到探究活动，再到研讨问题“你推测，大自然中的岩石会如何变化”都隐含了岩石和土壤的关联。希望通过本课的学习，学生能够运用分析、推理的思维方法，将岩石和土壤建立联系。本课还为鉴别三种类型的土壤特性作了知识铺垫。

“聚焦”环节用图文并茂的方式，帮助学生形成关于“岩石风化”的初步观念，提出问题：“我们在哪里能找到岩石、沙和黏土？它们有什么不同？”引发学生的思考，由此进入本课的学习活动。

“探索”板块安排了两个活动。

活动1是延续聚焦环节的话题，让学生交流，达成共识，把讨论的结果填写在班级记录单上。

活动2是比较岩石、沙和黏土。在这个环节中，分别用5种方法对岩石、沙和黏土进行观察比较。前三种方法，要求学生用眼看、鼻闻和手摸的方式，通过感官对三种物质的外部特征进行观察、比较，体会三种物质颗粒的不同。后面两种方法引导学生通过对比实验，认识这两种物质在黏性上的区别。首先用“团小球”的方法观察黏性的不同。通过实验，学生可以清楚地看到黏土很容易团成小球，且不易散落；湿的沙子能团成小球，但随着水分减少，会散落开来，从而说明黏土的黏性大，而沙子没有黏性。第二个实验，用手分别蘸少量潮湿的沙和黏土，在白纸上涂痕，这是对上一个实验的补充。虽然潮湿的沙和黏土在白纸上都能留下痕迹，但水分一旦消失，黏土还能粘在纸上，沙可以从纸上抖落下来，进一步说明黏土的黏性大，沙没有黏性。学生要边观察、实验，边进行记录，记录的实验过程和现象不仅可以作为汇报交流的依据，还可以帮助他们对三种物质的异同进行归纳、梳理。

教学建议：

指导学生对岩石、沙和黏土所在地点进行观察与描述，建立关联。

开展岩石、沙和黏土的观察比较活动，使学生对它们的特征有所认识。

重视对观察现象的描述，比较特点的不同，为研究土壤成分及土壤的类别作好知识铺垫。

重视培养学生分析、推理的思维能力。

第6课《观察土壤》

土壤里面有什么？这是学生着手研究土壤时最先想知道的。本课正是基于前面学习的基础以及学生的学习需求而设计的，主要引导学生从土壤的组成、颗粒的形态、土壤成分三个方面对土壤进行细致观察。

“聚焦”板块首先向学生描述了土壤对人类的重要性，然后顺势提出本课研究的核心问题：土壤中有什么呢？

“探索”板块主要由对土壤的组成进行猜测、采集并观察描述土壤两个活动组成。第二个活动又分为4个小活动：采集新鲜土壤、对土壤成分进行初步观察、观察土壤中颗粒大小、通过土壤沉积实验对土壤成分进行更细致的观察。在探索活动中有以下几点提示：

（1）对土壤的组成进行猜测。学生的猜测体现了他们对“土壤组成”的初步认识，是他们探究活动的起点，为后续探究活动指明了方向。教师在教学时应当重视，强调对观点的求证。

（2）对土壤颗粒进行观察，选择干燥的土壤。

（3）土壤沉积实验要求学生更细致地观察土壤成分。注意观察土壤刚倒入水中时的现象，观察用小棒搅拌和静置后的现象。

（4）最后的观察记录表是按照探究活动的进程设计的，应当引导学生边观察边记录。

教学建议：

重视土壤的采集与筛选，保证内容丰富，支撑学生的概念建构。

做好几个观察、实验活动，注意操作的规范性。

重视活动前的猜测活动，提供观察实验活动的研究方向，并以此为依據进行活动方案的设计。

重视引导学生回顾与反思，进行自我的提升。

第7课《比较不同的土壤》

本课从土壤质地即土壤颗粒组成比例的角度，认识沙质土、黏质土和壤土。学生将通过眼看、手摸和做对比实验的方式来认识三种不同土壤的颗粒大小、黏性以及渗水性等特点。通过对三种土壤特点的认识，分析不同土壤对植物生长的不同影响。

给三种土壤编号的活动是探究的关键，学生对不知名的三种土壤进行一系列观察、实验、分析、比较等科学实践活动后，发现三种土壤特征上的不同，从而归纳总结出每一种土壤的特征。在此基础上，通过查阅资料等方式，最终知道三种土壤样品代表了土壤的三种类型，而且知道了每一种类型的命名，体现了探究的过程。教师要根据这一编写意图，有效实施教学。

“探索”板块安排了三个活动：观察三种土壤的外部特征；从黏性的角度对三种土壤进行观察与比较；比较三种土壤的渗水性。渗水性实验要引导学生充分考虑实验的公平性，注意在实验中对观察点进行描述：实验初始，观察三种土壤渗水的快慢情况；实验中后期，观察三种土壤渗水结束所需时间的长短；实验最后，观察三种土壤的渗水量。

教学建议：

用多种方法观察、描述三种土壤，归纳总结三种土壤的特征。

指导学生做好渗水性的对比实验（基于预测开展对比实验的设计与实施）。

引导学生分析不同土壤对植物生长的影响，认识到不同植物生长在不同的土壤中。

教师可以适当补充一些关于土壤以及植物生长的资料，丰富学生的认识。

第8课《岩石、土壤和我们》

本课是本单元的最后一课，承担着梳理、总结本单元学习内容的任务，引导学生进一步认识岩石、矿物、土壤与我们人类的密切关系。教材设计了4个探索活动：

活动1：带领学生把之前学习过的零散的、碎片化的内容进行梳理，知晓岩石、矿物和土壤之间的关联。

活动2：了解岩石和土壤的用途。主要认识岩石、矿物和土壤的用途，是对第一课基于学生前概念大致“说说”活动的回应。

活动3：通过角色扮演的方式，让学生从动植物的角度思考土壤对它们的作用，从而理解土壤对生命的重要性。

活动4：保护自然资源。对学生进行环境保护教育。

“拓展”板块让学生调查当地土壤被污染和浪费的情况，以及人们对土壤保护的措施，并根据调查情况撰写科学小报告。这是一项非常有意义的活动，能够增强学生保护土壤的意识。

教学建议：

引导学生用图表的形式呈现并分析岩石、矿物、土壤之间的联系。

通过教材呈现的图片，让学生进一步了解岩石、矿物和土壤在生产生活中的用途，可以补充一些图片或视频资料，丰富学生的认知。

组织学生开展“我和土壤”游戏，使他们在角色扮演中获得体验与感悟。

组织学生开展土壤调查活动，撰写调查小报告。