第四单元岩石和矿物教学建议

　　一、单元教学的意义
　　岩石是由矿物组成的，岩石和矿物是组成地球的重要物质，也记载着地球诞生和运动变化的历史。
　　本单元指导学生学习岩石和矿物的内容，一方面是把岩石作为构成地球的物质来认识，认识它的各种属性，另一方面是为了进一步发展学生的观察能力，由于岩石和矿物与其他观察对象不同，有着自己的特点，所以观察岩石和矿物要涉及一些新的方法和内容，是发展学生观察能力的好材料。
　　岩石和矿物在生产生活中有着广泛的用途，原始人已知道利用岩石作工具，后来又知道用天然的磁石作指南针，从矿石中提炼金属。今天岩石和矿物发挥了越来越重要的作用，让学生了解岩石和矿物对人类社会的用途，可以使他们体会到人与自然的关系，认识保护地球资源的意义。
　　本单元的内容有“各种各样的岩石”“认识几种常见的岩石”“岩石的组成”“观察、描述矿物（一）（二）”“面对几种不知名矿物”“岩石、矿物和我们”7个部分内容。
　　单元教学目标：
　　科学概念
　　◇地壳是由岩石构成的，岩石是一种或多种矿物组成的，岩石、矿物是组成地球的重要物质。
　　◇不同的岩石和矿物有不同的形态、性质和用途。
　　◇人们识别岩石和矿物是根据它们的特性。
　　◇人类生产、生活用品的许多原料取自岩石和矿物。
　　过程与方法
　　◇利用多种感官观察、比较、描述和记录岩石及矿物。
　　◇根据岩石和矿物的特性，对照有关资料对它们进行识别。
　　◇进行有关硬度、透明度、光泽的实验，记录并讨论实验的结果。
　　◇阅读更多的有关岩石和矿物的资料。
　　◇将先前所学的概念和技能应用于新问题的解决。
　　情感态度价值观
　　◇懂得岩石和矿物是人类生产、生活的重要资源，应该保护和合理开发利用。
　　◇欣赏岩石的美、矿物晶体的美。
　　◇培养收集研究岩石和矿物的兴趣。
　　◇认识到认真细致的观察、比较、记录和描述是重要的。
　　◇认识到使用多种方法验证矿物特性的重要性。[NextPage]　　二、活动分析和建议
　　1.本单元主要教学内容和各课重点简介如下。
　　第1课“各种各样的岩石”是单元的起始课，启发学生对岩石已有的认识以及观察、分类的已有经验。让学生综合运用各种感官观察和描述各种岩石的特点，通过自选标准给岩石分类，认识岩石的基本属性，体会到岩石是多种多样的。
　　第2课“认识几种常见的岩石”一课通过对页岩、砂岩、石灰岩、砾岩、大理岩、花岗岩结构等特点的观察，进一步指导学生学习观察岩石的方法。
　　第3课“岩石的组成”由“美丽的花岗岩”和“常见矿物”两个活动组成。通过观察花岗岩的组成，使学生认识到“所有的岩石都是由一种或几种矿物组成的”。
　　第4、5课两课指导学生学习观察、描述矿物属性的基本方法。“观察、描述矿物（一）”重点学习观察矿物的颜色、色痕和软硬；“观察、描述矿物（二）”重点学习观察矿物的透明度、光泽和形状。
　　第6课“面对几种不知名矿物”，是通过对几种不知名矿物进行观察，并对照资料进行识别。使学生综合运用本单元学到的观察、描述岩石与矿物的基本方法及技能。
　　第7课“岩石、矿物和我们”，一方面引导学习认识岩石、矿物的广泛用途，另一方面则是让学生树立保护和合理开发利用自然资源的意识。
　　本单元的探究活动是以观察、比较、描述为主。对岩石、矿物的观察鉴别活动，最重要的是经历这样的活动，培养学生的探究意识和能力。
　　2.怎样指导学生观察、认识岩石的特性？
　　观察认识岩石的特性是本单元的重点教学内容，建议从如下几方面进行。
　　⑴师生共同做好观察前的准备。
　　在指导学生观察岩石的活动中，首先要给学生提供数量足够、种类丰富的岩石。因此教师在教学本课的前几天就要向学生提出收集岩石的任务，并告之收集岩石的方法和途径，以及注意事项。提醒学生，最好能了解到所收集岩石的名称和来处。可要求每位同学搜集3块以上的岩石，这样每个小组岩石的数量就比较适合学生的学习。
　　教师也要收集一定数量和种类的岩石，其中最好有一些比较典型的岩石，比如透明的，光滑的，有一定形状的，等等。学生收集的岩石最好提前交给教师，教师可以视学生收集到的岩石情况，把自己收集到的补充进去，并合理地进行搭配，为教学提供有结构的、数量足够、种类丰富的岩石。
　　⑵充分利用学生原有的经验，发展学生的观察能力。
　　教科书中指导学生观察岩石特性的活动共分三课。是在学生原有认识经验的基础上，循序渐进、步步深入的。第1课，观察岩石外表的一般特性；第2课，指导学生从结构和构造方面观察岩石；第3课，认识岩石的组成。
　　观察岩石外表的一般特性的教学，要充分利用学生原有的观察经验，指导学生运用多种方法对岩石进行观察、分类，指导学生用恰当的词汇对岩石特性进行描述，从而发展学生的观察能力。
　　教学时教师可以先启发学生回忆已经学习过的观察物体特性的方法，并讨论“将用什么方法对岩石进行观察，观察岩石的哪些方面”。引导学生从多方面、应用多种方法观察岩石，如眼看、手摸、鼻闻、轻轻敲打等，获得尽量多的岩石特征的信息。在指导观察的同时要指导学生选用恰当的词语对岩石特征进行记录和描述，起到促进观察和比较，深化观察结果的作用，更好地把握岩石的特征。
　　在交流汇报中，要引导学生相互评价：观察方法与观察结果之间是否对应；观察方法和观察内容是否细致全面；描述时所用词语是否恰当、准确。同时鼓励学生在交流活动中，注意倾听别人的描述的过程中，能引发学生自觉地再次观察的愿望，并学习别人的观察方法，丰富自己对岩石的认识。[NextPage] 　　“给岩石分类”是“观察、描述岩石”活动的延续，教学中，要重点指导学生尽可能多地提出对岩石的分类标准。学生们寻找分类标准的过程，不仅可以对岩石的特征有更多的了解，同时也是一次良好的科学思维的训练。岩石颗粒的情况是识别各类岩石重要依据之一，但是学生一般都不太会注意这个方面。教师可启发学生按岩石的颗粒大小分类，为下一课对岩石的进一步观察作铺垫。课后要求学生阅读单元资料——“岩石的成因和分类”，拓展认识一种新的岩石分类方法——按成因分类。
　　⑶尝试新的观察角度和方法，提升观察能力。
　　第2课“认识几种常见的岩石”。常见的岩石指：页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩等。这一课在观察的角度上不再只停留在颜色、光滑还是粗糙、是否透明这些一般的物质属性方面，而是要进一步从岩石的结构、构造等方面进行观察。为什么要指导学生从岩石的结构和构造方面进行观察呢？这是因为岩石是在各种不同地质作用下产生并按一定的结构、构造构成的，由矿物组合而成的矿物集合体。结构、构造是岩石的重要特征。如果对观察的岩石仍然还是停留在颜色、光滑还是粗糙等这些性质上，不仅不能反映不同成因所形成的岩石的不同特征，而且学生在探究水平也没有提高。通过观察方法和观察内容的拓展，使学生对岩石的特性有更多的了解，观察能力得到提升。
　　教科书通过学生的对话、图示和表格的内容，对观察内容和方法进行了提示。其中“结构”是指“组成岩石的颗粒是什么样的”，具体说是指颗粒大小、颜色、组合疏松还是紧密；“构造”是指岩石从外表看上去有无层理、气孔、斑点、条纹、生物痕迹等。这些观察内容和方法，对于四年级的学生来说比较陌生，也有一定的难度。明确观察任务和观察方法是教学活动成功的保证，因此教师必须加强指导，要和学生一起阅读、讨论、理解教科书第68页表格里观察项目中的一些词语是什么意思。比如“层理”“生物痕迹”等，怎样敲击听声音？滴酸的实验怎样操作？要注意什么问题？教师在讲解时，最好能使用生动直观的方法或示范实验操作，以使学生容易理解。
　　⑷通过鉴别活动进一步培养学生的观察能力。
　　在对岩石分别分项观察的基础上，要指导学生综合概括不同编号的岩石分别具有哪些特征。并通过阅读教材中的相关资料，对照识别这些岩石分属什么种类，并说明理由。这个活动有利于学生进一步认识各种岩石的特性，并培养学生的探究能力。
　　教科书第68页相关的资料，介绍了7种岩石的特征和用途，在识别前，教师一定要留充足的时间组织学生认真阅读教材中的岩石资料，并鼓励质疑。弄明白资料内容后，让学生根据自己的观察记录并对照资料进行鉴别。
　　课文还介绍了另外一种识别方法，即根据岩石颗粒的大小和结构以流程图的形式进行鉴别的路径和方法。目的是让学生尝试一种全新的鉴别方法，以培养学生的逻辑思维和探究能力。这种方法对于学生来说是第一次接触，教师要讲清鉴别的步骤并示范：从观察岩石的颗粒大小开始，按照箭头所示的方向，从上到下、从左到右一步一步对照鉴别。由于时间关系，这种方法不作为教学重点，只作为辅助活动，可以作为对第一种观察鉴别结果的验证。[NextPage]　　3.如何指导学生观察矿物的特性?
　　本单元指导学生观察矿物的特性，主要从颜色、条痕、硬度、透明度、光泽、形状等几个方面。教学中要注意以下几点。
　　⑴选择适合的观察材料。
　　在观察活动中，教科书没有具体规定应选用什么矿物作为观察对象，这是因为各地的矿产资源有差异。但是教师用书中对各项观察活动适于用什么矿物提出了一些建议，教师可根据当地资源和学校的实际情况从中进行选择。
　　在观察认识“岩石是由矿物组成的”教学中，最好的材料是花岗岩。花岗岩是一种比较常见的岩浆岩，矿物颗粒往往较粗，其中三种矿物——长石、石英和云母的颜色、形态不一样，容易区分。而且前面学生对花岗岩已进行过观察，有一定的教学基础。
　　观察“矿物的颜色和条痕”，最好选择颜色较深而鲜明的矿物：比如赤铁矿（颜色有黑、红、褐等色，条痕樱红）；褐铁矿（颜色由铁黑至黄褐，条痕黄褐色）；黄铜矿（颜色黄色，条痕黑色）；硫磺（颜色黄色，条痕黄白色）；石墨（颜色铁黑色或钢灰、条痕黑灰色）；闪锌矿石（颜色浅黄、黄褐到铁黑色，条痕浅黄或浅褐色）；黄铁矿石（颜色浅铜黄色，条痕是绿黑色）等。上述矿物中有颜色和条痕一致的，也有颜色和条痕不一致的。
　　观察矿物的硬度，最好选择硬度差异比较大的矿物，如石墨和长石；石英或云母。
　　观察矿物的透明度。常见的矿物中，晶体呈透明或半透明的有：石英、方解石、石盐、云母、萤石、硫磺、重晶石等；白钨矿、长石、滑石、孔雀石的晶体一般是半透明的；褐铁矿、黄铜矿、黄铁矿、辉锑矿、方铅矿、石墨是不透明的。有些矿物透明、半透明、不透明几种状态都存在，如方解石、石英。
　　观察矿物的光泽。具有金属光泽的多是金属矿物，如金、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、辉锑矿等；半金属光泽的矿物有磁铁矿、黑钨矿、褐铁矿等；具非金属光泽的常常是透明、半透明或是颜色较浅的矿物；其中具玻璃光泽的有长石、石英、重晶石、方解石、石盐等；具油脂光泽的有滑石、石英等；具珍珠光泽的有云母、滑石等；具丝绢光泽的如纤维石膏等；具土状光泽的如高岭土等。
　　观察矿物的形状。最好选择具有规则的几何形状的，比如完整的石盐晶体是立方体，石英晶体是六方柱形，辉锑矿是柱状或针状，方解石是平行四边形六面体。但是如果找不到具有规则的几何形状的矿物，不规则形状的矿物也可以，我们可以观察它的结构。
　　在探索不知名矿物时，教师准备给学生观察的矿物种类最好是前面的教学中接触过，但形态又有所不同的，这样对于学生来说具有一定的挑战性，又便于学生观察和识别。各组的矿物标本应该相同。或者把矿物标本分成几套，每几个组的矿物是相同的，这样在最后进行的根据他人的描述寻找到自己组中的矿物的活动时，几个组的学生可以在一起活动。
　　⑵指导观察方法要深入浅出。
　　在矿物的颜色、条痕、硬度、透明度、光泽、形状等特性中，条痕、光泽是全新的观察内容，而其余的项目，虽然在观察其他物体时接触过，但当观察对象为矿物时又有其特殊性。观察矿物的特性，对四年级学生来说是具有一定难度的活动。教师要善于深入浅出，用学生容易理解的方法进行教学。教科书设计的思路是先指导方法，然后实践运用。根据学生的认知特点，在指导方法时，充分运用学生的生活经验，比如通过比较小刀、铜钥匙、指甲的软硬，然后用他们做标准；通过观察常见物体的透光和反光情况，再过渡到观察矿物的透明度和反光。
　　“矿物的条痕”对于学生来说是一个全新的概念，教师要演示并讲解条痕指的是矿物擦划无釉瓷板时（或瓷砖的粗糙面），瓷板上留下矿物粉末的颜色，而不是矿物刻画瓷板时产生的刻痕。深色矿物用浅色无釉瓷板，如果是浅色矿物和透明矿物，要在深色的瓷砖上划。浅色矿物和透明矿物的条痕一般是白色或近白色，对鉴别矿物没有多大的意义。
　　“矿物的硬度”是矿物抵抗刻画和摩擦的能力。矿物的硬度比较固定，在鉴定上意义重大。从小学生的实际出发，教科书介绍了两种比较矿物软硬的方法。一是三年级材料单元学过的几种材料互相刻画的方法，但是这种方法有一定的局限，只能比较某种矿物在几种矿物中的软硬情况，不能知道某种矿物在所有矿物中的硬度地位。因此教科书介绍另一种方法，用硬度代用品来刻画所测试的矿物。硬度的等级简化为软、较软、较硬、硬。教科书选用的代用品是指甲、铜钥匙（回形针）、小钢刀，这也是地质工作者在野外常用到的测试工具。让学生用指甲、铜钥匙（回形针）、小钢刀作为参照物来比较矿物的软硬，必须要先知道指甲、铜钥匙（回形针）、小钢刀之间的硬度情况，在什么情况下是最软、较软、较硬、硬。然后用它们作为判断软硬的标准，分别去刻画各种待测矿物。教师可以先让学生通过阅读教材资料和讨论，自己学习、理解测试的方法，然后再加以指导。以上两种方法也可以结合使用，比如测试石英、长石、云母三种矿物的软硬，用指甲、铜钥匙（回形针）、小钢刀作为参照物来比较矿物的软硬。测试的结果是石英、长石的硬度为硬，云母为软。如果还要区别石英和长石谁更硬一些，可以把石英和长石互相刻画。[NextPage]　　矿物表面呈现的光亮程度，称为光泽。它是矿物表面的反射率的表现。按其反射强弱程度分金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。光线透过矿物的程度称为透明度，分透明、半透明和不透明三种。
　　为了便于学生理解，课文先让学生观察纸的透明度，然后再过渡到观察描述矿物的透明度。对“光泽”的观察和描述，学生比较陌生。教师可以从物体的反光引入，因为对于反光学生还是有一定的生活经验的，比如他们知道镜子、金属的表面反光很强。然后告诉学生矿物的光泽就是矿物表面的反光，观察矿物的光泽就是观察矿物表面的反光。因此，教科书一开始便安排了“研究金属、丝绸、蜡烛、泥土和玻璃5种物体的反光”的探究活动。用肉眼观察几种材料表面的反光（光亮）情况并进行比较，把它们的光泽情况排一个序，并用恰当的词语描述。比如“强烈”“耀眼”“很亮”“暗淡”“光线很多”“光线很少”“不够亮”等学生想到的语言。学生们描述出这些物体的光泽后，可以为观察、描述矿物的光泽提供参照物。观察矿物光泽时，可以把矿物和上述5种材料放在一起进行对比，看看这种矿物的光泽相当于哪种材料。在学生们描述矿物光泽的活动时，只要求比较性的描述。如石英的光泽像玻璃或蜡烛（脂肪）光泽、长石有像玻璃一样的光泽、云母的光泽和珍珠或丝绸的差不多。
　　有些学生可能会把玻璃和镜子相提并论，教师要注意引导学区别。很多镜子是用玻璃做的，但在玻璃背面附了一层金属膜，所以反光很强，而当光线照射到玻璃上时，很多光线透过了玻璃，反光没有镜子强。
　　“矿物的形状”。矿物的形状指单体矿物的晶体或矿物集合体的形状。自然界中的绝大部分矿物都是晶体。晶体是在适当的条件下（温度、溶液的饱和程度、晶体生长的空间），矿物内部物质的原子、分子或离子有规则地排列而形成一定的构造框架，往往表现为一定的几何形体。由于矿物的化学成分及内部排列构造不同，其外形特征也不同。
　　矿物晶体的几何形体往往是鉴别矿物的重要特征。但是，自然界中的矿物形态是多种多样的，不仅是课本上提到的几种。我们见到的矿物更多的是不规则的块状（矿物晶体的集合体，其矿物晶体很小，组合紧密，以致肉眼不能分辨）。
　　教学时如果找不到具有规则几何形状的矿物，那么我们身边容易找到什么形状的，就让学生观察什么样的。对不具规则几何形状的矿物，应该观察组成它的矿物颗粒的形状，比如有的矿物用肉眼仔细看，整块是由粒状晶体组成的，可以叫做粒状，如果颗粒是像鱼卵一样，就叫鱼子状。其他的还有片状、纤维状、杏仁状、钟乳状、葡萄状，等等。还有的矿物是由肉眼不能看清的极细粒所形成的集合体，表面致密均匀，叫做块状；还有的矿物是一些上、疏松的粉末组成，无光泽，用放大镜都不能看出晶体结构，叫做土状等。
　　教学中还要指导学生从两个方面对矿物特征进行描述：一是综合描述；二是抓住矿物的主要特征描述。
　　4.如何指导学生认识岩石矿物是人类宝贵的资源?
　　⑴了解岩石矿物和人类的关系。
　　课前要求学生收集相关资料，收集的方法和途径是多样的：通过网络、书籍报刊查询；通过走访调查进行，比如调查我们生活中的用品是用什么制作的；从教科书中寻找有关信息等。
　　然后通过小组、大组的交流，了解岩石、矿物在我们生产、生活等方方面面的用途。为什么要交流，因为每人收集的资料有限，不能全面了解岩石矿物的用途，通过交流可以使学生获得更多的相关信息，比较全面地了解岩石矿产对我们的意义。
　　接着要求学生根据全班收集到的信息进行整理。整理的目的是让大家更容易看出岩石矿物在我们生产和生活等方面的广泛运用。让学生比较系统、全面地了解岩石和矿物对人类的价值和意义。教科书上表格提示的是可按“冶炼金属”“建筑材料”“生活用品”“医药”等不同方面的用途来分类，教师也可以启发学生按照利用矿物的什么性质和成分来分类。
　　⑵了解岩石及矿产资源的紧缺。
　　地球上的岩石及矿产资源是宝贵的，一是因为它们被开采后就不能再生，二是人类对岩石矿产资源的需求量越来越大。
　　除了上面两种原因外，教师还可以向学生介绍我国的矿产资源情况。我国矿产种类繁多，是世界上矿产品种比较齐全的少数国家之一，矿产资源总量居世界第二位。但人均占有量只有世界平均水平的58%，居世界第53位，个别矿种甚至居世界百位之后，同时我国的矿产资源还具地区分布不均匀以及地质矿产条件复杂等不利条件。因此我国是一个矿产资源比较丰富的国家，但又是一个矿产资源严重不足的国家。基于以上几方面的原因，我们必须合理开发利用岩石矿产资源，国家也制定了这方面的法规。
　　对小学生来说，合理利用岩石矿产资源的最好行动是生活中减少对物品使用的浪费，重视资源的回收利用等。
　　5.如何充分使用单元资料？
　　本单元的资料内容有：“岩石的成因和分类”“矿物特征卡”“怎样采集制作岩石、矿物标本”。其中“矿物特征卡”是课堂教学中要用到的，在《面对几种不知名矿物》一课中，学生要通过该资料的阅读，识别不知名矿物。另外在认识多种矿物的属性和用途时要用到。其余“岩石的成因和分类”“怎样采集制作岩石、矿物标本”，是课堂教学的延伸和补充，通过阅读，学生能进一步拓展对岩石矿物的认识，加深对课堂学习内容的理解，以及指导学生的课外活动。如第1课结束后阅读“岩石的成因和分类”，阅读的重点是了解一种新的岩石分类方法——按成因分类。第2课结束后再次阅读“资料一”，目的是希望学生能从中悟到各种岩石的特征和它的成因是有关系的。第3课《岩石的组成》结束后是通过阅读单元资料页中的“矿物特征卡”，一方面了解矿物的特征和用途，另一方面了解人们怎样描述矿物的特征，为下面的学习做准备。第5课《观察、描述矿物（二）》结束后可让学生阅读“怎样采集制作岩石、矿物标本”，课后开展收集岩石和矿物标本的活动。在第7课《岩石、矿物和我们》学习前，可让学生仔细阅读教科书和单元资料，查找岩石、矿物在生产生活中的用途。