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《科学》第四册第三章“植物与土壤”备课材料杭州市余杭区信达外国语学校何静一、本章概述：本章内容：土壤的主要组成，土壤的形成，土壤的结构和类型，土壤的性状与植物的生长，植物的根系，植物细胞的吸水和失水，植物生长需要无机盐，茎的结构，水分、无机盐的运输，有机物的运输，蒸腾作用，叶的结构，土壤的污染与保护等。本章编写的课程基本理念：1、注重意义学习。2、注重科学理念的渗透。3、强调探究能力的培养。4、关注学生的思维广度和深度。5、关注技能的培养。6、注重情感培养。二、教学进度：单元内容节次参考课时教学媒体一土壤的组成、形成、结构、性状与植物的生长第1节3实验课件第2节2二植物对物质的吸收、运输和利用、实验：观察木质茎的结构第3节3实验课件第4节2+1第5节2三保护土壤第6节1实验课件机动//1/合计//15/三、本章知识结构：四、教学目标、教材分析和教学建议：§3.1、土壤中有什么（共计3课时）第1课时简案教学目标1、知道土壤中有大量的生物2、知道土壤中的非生命的水分、空气、矿物质和有机质3、知道“借助于工具和科学方法，人们对某一事物的认识活动是可以逐渐深化的”重点难点：土壤中的物质一、土壤中的生命：土壤生物实验1：观察土壤⑴取样：挖一个长、宽深分别是50×50×30的土坑，取少许土壤样本。想一想：应该取哪一层的土壤做样本？用什么工具观察？⑵观察⑶填写观察报告：观察时间天气状况观察地点观察人环境特点土壤生物简要分析：根据“环境特点”，主要分析土壤中动物的生活与土壤的湿度、疏松程度、温度、光照和植物生长状况之间的相互关系。观察人⑷师生共同交流、评价。本节教学方法的选择：1、本节采用野外观察法，教师应对当地土壤生物（或校园内土壤生物）的基本情况进行了解，在取样的地点和样本的大小方面，都必须事先做出相应的调查，以利于土壤挖掘、利于见到土壤生物样本为宜。学生通过分组实验对土壤中的生物进行调查，在实验中首先要使学生明确观察的对象是土壤生物，并学习选取合适的样本。观察土壤生物及其生存环境因素（空气、湿度、温度、光照）的时候，指导学生有次序地观察，否则就有可能重复或遗漏被观察对象。记录时应及时、真实，否则可能丢失或错误地增加观察信息。在作观察分析时，应该注重土壤生物和生存环境适应性方面的探究，同时也要练习剔除干扰信息的技能，还可以让学生提出一些建议（如在保护土壤或者农作物生长方面的建议）。如果真正没有土壤生物发现时，也要告诉学生，这也是一次有意义的野外观察，同时可让学生分析一下，为什么这里的土壤样本不利于土壤生物的存在（如食物、湿度、光照、温度等方面有没有可以解释的原因）。最后，在观察完足够的土壤样本后，也可以让学生计算一下单位体积中土壤生物的个体数，以便学生明白，通过分析和建模，可以让观察信息得到数据化，将一定的样本数据分析抽象为总体的一般规律。另外在实验中要注重学生合作能力和责任感的培养，可以要求学生事先进行必要的分工（如土壤温度测量、挖土、观察、记录都可分工进行，同时也节约了时间。）在调查过程中，还要求他们根据体力进行调整。在挖土时要求学生少量地挖土，仔细地观察，不要成块地挖，否则反而会忽略对土壤生物的观察，同时大块地挖土也会对花卉、农作物造成损伤。在观察时可借助于放大镜或带回实验室用显微镜进行进一步的观察。在调查结束时，应要求学生尽可能地将土壤样本恢复到原样，以保证花卉或农作物的正常生长。所有的这一些都有利于培养学生的责任感。（对他人劳动的负责，对环境保护的负责等。）同时，也使学生明白：任何科学活动都应追求最小的损失，最小的投入和最大的收益。实验完毕后，必须要洗手，而且要反复冲洗，指甲比较长的同学事先应剪去指甲。同时，可要求学生说出“洗手”的原因：土壤中含有大量的致病微生物。2、关于学生探究实验表格填写的指导：①“土壤温度”是可以测定的，先用铁棒在土壤中打三个分别为35厘米、30厘米、20厘米深的小洞，再将温度计分别插入小洞，然后用泥土覆盖小洞。一段时间后，就可从温度计中读出不同深度的土壤温度，三次的平均值即为土壤温度。②“土壤湿度”可以用“干旱”、“比较干旱”、“比较湿润”、“湿润”来表述；③“土壤疏松程度”可用“非常疏松”、“疏松”、“比较疏松”、“不疏松”来表述；④“光照强度”可以用“光照强度强”—直射光时间长，“光照强度一般”—有零星直射光照射，“光照强度弱”—完全遮阴等来描述；⑤植物生长状况可用“良好”、“一般”、“较差”等来表示；⑥“简要分析”中应着重分析生物种类和优势种类生活和环境的相互关系；（如：蚯蚓喜欢相对湿润、有机质丰富的土壤中，同时，它在土壤中的活动又可以增强土壤的疏松度和肥力）附件（文字材料）土壤含有大量生物土壤含有大量生物，小至单细胞动物，大至小哺乳动物，每平方米可含生物10亿以上。土壤生物是分解者，分解动、植物残体，释放植物养分，形成腐殖质，改善土壤肥力；其次，土壤生物又是为害者，其中有些是害虫，有些是病原菌，为害作物和家畜。土壤生物的主要类型包括：1.原生生物：包括细菌、放线菌、真菌和藻类。2.小型动物：为体长小于100微米的动物，包括原生动物、线虫、小扁虫、轮虫和缓步类动物，都以微生物为食，在枯枝落叶层和土壤的水膜中活动。3.中型动物：大于微型动物，大多数为线虫、螨、弹尾虫、原尾虫，以微生物和腐物等为食。4.大型动物：最普遍的为蚯蚓、蜙蚣、马陆、蜗牛、蝇类幼虫、甲虫及其幼虫等，其中除蜈蚣类捕食小动物外，大都以腐物为食。5.巨型动物：有大蚯蚓、鼹鼠、野兔、獾、蛇和蜥蜴等小脊椎动物，食性各异。第2课时简案二、土壤中的非生命物质⑴提出问题，引入课题：①土壤中有空气吗？②土壤中有水吗？③土壤中有有机物吗？④土壤中有无机盐吗？⑵分小组进行实验：提出问题观察、实验过程和现象实验结果土壤中有生物吗？取一土壤的典型样品，仔细观察，并利用放大镜或显微镜寻找土壤中有无生物发现有蚯蚓等生物、在显微镜下发现了微小生物土壤中有空气吗？取相同形状、体积的土壤和铁块，分别放置于两只完全相同的大烧杯中，分别标记为A、B；向A、B中注水，直到水面恰好将土壤块和铁块全部浸没为止A烧杯中注入的水比B烧杯中注水量多土壤中有水吗？取少量土壤，放入试管中，用试管夹夹住试管，在酒精灯上加热试管壁有水珠生成，试管口有雾状水蒸汽土壤中有有机物吗？将一定质量的充分干燥的土壤放在铁丝网上加热，一段时间后，待土壤冷却时，再用天平称量土壤能燃烧，冷却后称量，发现土壤质量减少土壤中有无机盐吗？将燃烧后的土壤放到烧杯中，加足量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌，然后让它慢慢沉淀下来；提取土壤浸出液约10毫升，过滤后蒸发土壤中有不溶于水的无机盐；蒸发后的土壤浸出液中含有无机盐结论土壤中有土壤生物、空气、水、有机物、不溶于的无机盐、可溶于水的无机盐、……⑶小组间交流，汇报实验过程和实验结果。⑷师生共同交流、评价。关于本节实验的说明：1、“土壤中含有空气”的实验（定量实验）：①应选取干燥的土壤（干燥的土壤中所含有的空气较多）该实验空气越多，实验效果越明显。在适宜植物生长的土壤中，空气约占15%～35%；②改用滴管滴水时，应告诉学生常规情况下，滴管每滴20滴水约为1毫升；③引导学生得出土壤中空气的体积分数的计算式，并进行实际的计算：Ｖ1为采用土壤样本的注水量，Ｖ2为采用铁块样本时的注水量，Ｖ为土壤样本的体积（其中土壤样本Ｖ=10×10×5=500毫升）（上述的体积都以毫升作单位，最后则是百分数）④课堂讨论题3“另外测量土壤中的空气的体积分数”，是具有一定开放度的题目。例如：第一种方法，用金属容器在土壤中挖取一块土壤，然后用量筒向金属容器中加水，这时的注水量相当于空气体积大小，然后洗净金属容器，再向容器中注水，测出它的体积，它相当于土壤的体积，这样就可以求体积的分数了。第二种方法，用金属容器挖取一块土壤，放在装在装有水的量筒中，这时液面上升的量就是土壤中非空气部分的体积，再通过测量金属容器的容积，就可以测量出土壤空气的体积分数了。当然，如果学生提出先用金属容器挖取一小块土壤，然后将其充分夯实（到基本不会渗水的程度，）再去通过测量金属容积中因夯实而多余出来的空气体积，来测定土壤中空气体积分数，也应得到鼓励和肯定。但可引导学生思考，“夯实”过程中是否改变土壤原有结构？“夯实”是否真的能使土壤颗粒填满其原来的土壤颗粒间的空间呢？总之，在学生提出自己的见解时，教师要充分保护好学生回答问题的积极性，可与同学一同来评价各种方案的优和劣，将每种方案中的可取之处拿来借鉴，并讨论其方案的不足之处（或可修改的地方）从而不断地完善。2、“土壤中有水”是一个定性实验，实验现象十分明显，同时引导学生规范操作使用试管夹。3、课本95页的思考题的总体思路：①选取一块规则几何体积状的土壤样本，计算其体积计为Ｖ土；②捣碎，装入坩埚内，测出坩埚和土壤样本的总质量计为m1；③加热，使水分充分汽化，④测坩埚和余下部分的质量计为m2；⑤水的质量为m1-m2，计算水的体积为⑥最后，土壤中水体积分数=V水/V土。教师在这个“思考”活动中应尽量引导学生思考，比如如何让计算出来的体积分数更精确？（如尽量将土壤捣碎，加热时间要适当延长，以便水分充分散失），同时，还可引导学生分析：这样的实验数据是否非常准确？如果加热时间不够长，水分散失不充分会怎样？如果土壤加热时间太长，部分有机物被分解，又会怎样？如果土壤颗粒过大，又会怎样？从中让学生明确一个重要的科学理念：任何测量的准确度，因为受各种因素的制约，总有局限性，但是这种局限性的存在并不妨碍测量自身的基本科学价值。4、“土壤中含有有机物”的实验中：应选取土壤样本中含有较丰富有机质的土壤（森林表层土）在将其烤干时最好用恒温箱或日晒的方法，以保留有较多的有机质；“细密铁丝网”的孔径要小，以免土壤颗粒漏掉；燃烧前后只要将土壤质量称量出来即可得出结果。5、“土壤中含有无机盐”的实验中，首先要学生明确土壤中含有不溶于水的无机盐，而且它们的颗粒是不一样的：大的颗粒沉降较快，小的颗粒沉降较慢；其次使学生明白有一部分无机盐是可溶于水的，并且这些无机盐正是植物生长所需的物质。在实验中，先让学生用手去搓一搓的目的是让学生对“土壤颗粒大小不等”有深刻的体验，其后通过“溶解”、“过滤”、“蒸发”使学生信服平时很难看到的无机盐确实存在土壤溶液中，同时在该实验中应向学生提出“土壤浸出液”的含义，学生只作简单了解。本节教学建议：“土壤中有什么？”一节中采用了“追问式”的方法，盘根究底地让学生去探究答案，教师在教学过程中一定要关注学生的思维深度，给学生创造一个宽泛的思维空间，努力培养学生追问式的思维习惯。第3课时简案三、从岩石到土壤1、思考：岩石是怎样变成土壤的？①风的作用：风将砂粒刮起来，碰撞岩石，久之，岩石被慢慢地磨损，有了裂缝，最后破裂成小碎块。②流水的作用：流水能促使大块岩石裂成小块。③冷热交替的作用：炎热的太阳会使岩石变得很烫，此时若气温下降，岩石会爆裂。事例：修栈道。④冰能裂石：雨水积聚到岩石的缝隙里，如果气温降低到0℃以下，水就结冰，体积增大，从而使岩石缝隙加大，最终裂成小碎块。⑤生物的作用：种类繁多植物和动物等生物的作用下，岩石也会碎裂成石块等。2、猜想：假定你看到一块有缝隙的巨石，如果在几百年后，你又能观察到它，你预计能看到什么现象？请加以解释。分析：从岩石到土壤是一个长时间多种因素共同作用的级其复杂的过程，但基本上存在着岩石从大变小的过程（风化）和有机物的岩石颗粒间的积累过程。风化因素主要有自然外力（风力、水流外力、水形成冰产生的外力）、热胀冷缩、植物和动物的作用等。3、课堂讨论1：“滴水穿石”是不是有风化的含义？地震、火山活动、植物生