第4课土壤中有什么
（一）背景和目标
土壤覆盖在地球岩石圈的表面。土壤的形成是岩石的风化和生物作用的结果。整块的岩石风化成碎石，碎石继续变化就会变成越来越小的颗粒，当腐烂的植物和动物与岩石碎屑混在一起时，混合物就被称为土壤。在土壤中我们很容易找到岩石变化留下的痕迹以及动植物的残体。
土壤对于学生来说司空见惯，但是他们可能从来没有考虑过土壤从哪里来，更不会想到它来源于岩石。本课活动紧接着上一课的内容，重点指导学生观察分析土壤的成分。一方面是寻找土壤来源于岩石风化和生物作用的证据，另一方面是认识土壤对生命的意义。
岩石和土壤是组成地表的重要物质，地形地貌的形成和重塑是各种外力对岩石和土壤作用的结果，其中侵蚀和沉积作用的主要对象是土壤和岩石。寻找土壤成分的沉积实验不仅有助于学生了解土壤里有什么，而且使学生对沉积现象和分层沉积有一定的认识，为下面几课的学习做些铺垫。
本课内容主要分为两部分。第一部分是“寻找土壤的成分”；第二部分是“土壤和生命”。
科学概念
●外力的风化作用和生物的作用会使岩石最终变成土壤。
●土壤包含岩石风化而成的大小不同颗粒（小石子、沙、黏土）、动物、植物的残留物，以及腐殖质、水和空气等。
●水流动时能携带土壤微粒跟着一起运动，当水流静止下来时，携带的物质也会沉积下来。一般来说，重的颗粒先沉积，轻的颗粒后沉积。
●生物的生存离不开土壤，土壤和人类的生产、生活有着密切的关系，它为我们提供了丰富的资源。
过程与方法
●通过观察和实验寻找土壤的成分。
●用沉积的方法把土壤成分按颗粒的大小分成几层。
●综合各种方法获得的信息，获得对土壤成分的正确认识。
情感、态度、价值观
●认识到土壤对生命以及人类生产生活的重要意义。
（二）教学准备
分组实验准备：为学生准备新鲜湿润的土壤及干燥的土壤、小铲子、塑料盒、报纸、放大镜、去掉上部的透明饮料瓶、镊子、小棍、水、牙签，有条件的学校在校园里选择一块自然状态下的土壤让学生观察，能做出土壤剖面更好。
教师演示：有关图片和课件。
（三）教科书说明
“整块的岩石风化成碎石，碎石继续变化就会变成越来越小的颗粒，这些颗粒是怎样变成土壤的呢？”本课第一段文字叙述了一个事实，土壤源于岩石。也提出了一个问题，岩石风化的颗粒是怎样变成土壤的？下面的探究活动就围绕着这个问题展开。“寻找土壤的成分”的活动，不仅是寻找土壤的成分，也是寻找土壤源于岩石的证据。
第一部分：寻找土壤的成分
此探究活动分为三步进行，也是通过三种不同的途径来观察土壤成分。教科书介绍了活动的步骤和方法。首先通过观察新鲜的土壤，接着观察干燥并粉碎的土壤，最后是土壤的沉积实验。观察新鲜的土壤，学生容易发现土壤是湿润的（说明土壤中有水分），还能发现土壤中有植物和动物的残体，以及土壤中有小石子和沙粒；观察干燥并粉碎的土壤，容易发现土壤的颗粒不一般大，除了有小石子和大小不同的沙粒，还有粉末状的微粒；而通过沉积实验能发现土壤里有空气，还能发现土壤里有少许的小石子，有沙粒，以及很细、黏滑的黏土。分层沉积说明这些大小不同的颗粒其轻重也是不一样的。
土壤中这些大小不同的颗粒实际上就是岩石中的矿物风化而成的微粒。比如花岗岩风化后，其中的石英风化成颗粒较大的沙土，而长石则风化为颗粒微细的黏土，在沙土和黏土中那些闪闪发光的小细片就是云母。地质学家按照粒径的尺寸对这些不同的颗粒制定了分类标准。最大的土壤颗粒是沙砾（小石子），其次是沙，接着是比沙还小的粉沙，最小的土壤微粒是黏土，这些统称为岩石的微粒。当然这些微粒的大小不同，也引起了它们在性质上的不同，比如在保水、透气、黏度等方面。
教科书第53页上图所示的是土壤沉积实验观察的方法和结果。把土壤放在水里还未搅拌时，我们能看到气泡冒出来。搅拌后静止一段时间，我们明显地看到土壤按颗粒大小先后沉积下来，并分成了几层。沉积物最上面的一层是黏土，用棍子挑一点在手上涂抹，会感到是黏滑的、细腻的。其次是沙粒，越到底下，颗粒越来越粗。漂浮在水面上的是植物的残体。
对沉积实验，教科书要求学生重做一遍，再次验证是不是也是这样的结果，这是培养学生的科学态度和求实的精神。多次重复都是这样的结果，说明结果是正确的，不是偶然的。
到此为止，我们到底发现土壤有哪些成分呢？我们又是怎样发现的呢？让学生做个总结。这时我们会发现以上所知的土壤的成分都是我们用肉眼和放大镜观察的，那么土壤中还有我们没有发现的物质吗？活动要求学生去分析和推测，学生根据自己的经验是能推测出来的，教科书通过资料证实和补充了学生的想法。土壤中有小石子、沙和黏土，这些都属于矿物质，还有空气、水分以及腐殖质等，土壤的水分中还含有氮、磷、钾等植物生长必需的元素。这也说明土壤中有些成分是直接观察发现不了的。
第二部分：土壤和生命
教科书通过一幅图生动地描述了土壤和生命的关系，图的最左边是一简单的土壤剖面图，按土壤形成的过程分成四层，从下到上依次是岩石碎屑、亚土层、有腐殖质的表土层、枯枝落叶层。展示了岩石风化后的碎屑形成土壤的不同程度。图的右边展示的是土壤和生命的关系。希望学生从图中能发现以下几点：土壤是动物和植物的生存场所；土壤提供了动物的食物；动植物残体增加了土壤中的腐殖质；动物能增加土壤中的空气。也希望学生通过分析，体会到土壤和人类的关系。这部分内容的教学也能促使学生进一步理解生物和环境的关系。
关于土壤和人类的关系，在单元资料页中有一首我国著名科普作家高士其的诗——《我们的土壤妈妈》，这首诗通过生动形象、通俗易懂的文字对土壤的作用，以及对人类、对地球的重要意义作了非常全面、具体和生动的描述，学生读了之后一定会领会为什么土壤是地球上最重要的资源。这对他们树立保护地球资源，以及可持续发展的观念是有意义的。
（四）教学建议
1.教学活动开始，教师可先让学生说说有关土壤的话题，比如地球上哪里有土壤，土壤是从哪里来的，等等。由于上节课的学习，可能学生能推测出是岩石风化而成的。如果学生还不能回答，教师可直接告诉学生，土壤是岩石风化后形成的。但是岩石的风化物还不能算是土壤，因为土壤要有能够满足植物生长发育所需要的水分、养分、空气等。那么岩石的微粒是怎样变成土壤的呢？让学生说说自己的看法。如果有条件，教师可以带学生亲自看看土壤的剖面或这方面的课件，从中可以看出土壤形成的不同阶段，这对土壤源于岩石风化的产物是比较有说服力的。
2.“寻找土壤成分”的活动，要从两方面进行，一是从操作的层面上讲，主要是观察、实验。通过观察、实验发现土壤的成分。另一方面是从思维的过程上讲，采用的是分析和综合的方法。通过分析知道土壤的各种成分，通过综合分析知道土壤不是一种单纯的物质，它能满足生物生长发育的需要。
从操作的层面来讲，寻找土壤成分的活动又可以从三方面进行，分别是观察新鲜的土壤，观察干燥并弄碎的土壤，最后是土壤沉积实验。这三个活动观察的侧重点不同，起到互为补充的作用。其中第一个观察活动的重点是期望学生在观察中发现土壤是湿润（有水分）的，有动植物活体及残体。观察活动最好安排在室外进行，室外观察可以使学生认识到土壤在自然状态下的许多特点，为土壤的形成和成分分析积累丰富的感性认识，特别是能观察到其中的动植物活体及残体。室外观察的选点很重要，最好能符合下面的条件：土壤下层是天然的母土或母岩；动植物活体、残体、腐殖质都比较多，颜色较深；土壤中沙和黏土的含量相差不太悬殊。如果能把观察点做成一个土壤的剖面那就更好。土壤剖面从上到下依次是枯枝落叶层、腐殖质淋溶层（上部有明显的腐殖质累积，下部因雨水的不断淋溶，呈灰白色）、淀积层（紧实、不透水、矿物质养料丰富），最下面是还没有受到明显成土变化的母岩层。如果没有条件观察自然状态下的土壤，那么教师为学生采集的土壤也最好是新鲜的，这样可能更容易看到里面的动植物活体。
第二个活动是观察干燥的弄碎的土壤。这个活动重点是为了发现土壤里有大小不同的颗粒。教师事先要准备干燥的土壤，并把它尽量弄碎，要能看到大小不同的颗粒。在观察干燥土壤的活动中，教师可让学生采用多种观察方法，用肉眼看，用放大镜看，用手触摸，还可以用滴管滴一两滴水在部分土壤上用手指搓揉。让学生明显地感受到土壤中有大小不同的颗粒。教科书上提供了土壤中各种微粒的名称及规定的尺寸标准，目的是让学生知道地质学家是怎样区分岩石微粒的，为以后学习有关的知识做准备。
第三个活动是沉积实验，观察的重点是土壤在水中分层沉积的现象。一方面可以更清楚地看到土壤是由不同的颗粒组成的，这些颗粒的轻重是不同的；另一方面，让学生理解沉积，为下面的学习打基础。需要提醒的是，这个实验中土壤的量要适当，将土壤装到容器内约1/3处效果比较好。主要原因是，如果土壤太多，用力摇晃或用筷子搅拌时都比较费力，而且土壤不能随水的运动自然沉积，不便观察。另外，容器应是无色透明的，最好是比较高的，可用饮料瓶剪去上部来代替。静置的时间稍长一些效果较好，在等待的过程中，教师可以穿插其他的教学活动。除了当堂做实验，教师还可以保留前一个班级沉积实验的结果，让学生观察。这个班的实验结果在下课时让学生看看，再留给另一个班级观察。这样水中土壤的黏土微粒也几乎全部都沉降下来了，水也清澈了，层次更分明，便于观察，也能节约等待的时间。
至于土壤中供植物生长的养分——腐殖质和无机盐等，教科书是通过让学生推测和阅读资料了解的。如果有条件和时间，教师也可以让学生通过实验观察去发现。腐殖质是动植物残体经微生物分解转化后，又重新合成的黑色和褐色有黏结性的有机体，在土壤中我们不便把它分离出来单独观察。但是可以通过燃烧富含腐殖质的土壤，闻到它的气味。方法是把土壤干燥后放在金属片上用酒精灯灼烧。无机盐是溶解在土壤水分中的矿物质，可以用蒸馏水浸泡土壤，然后用滴管取土壤溶液滴在玻片上，待水分蒸发后就可以看到留在玻片上的白斑，这就是溶解在水中的无机盐。
3.“土壤和生命”的教学活动，可以通过阅读资料、讨论、讲解的方式进行。学生对土壤和生命的关系是有一定的看法的，教师可以让学生自己说说，相互启发，然后指导学生阅读教科书的图和文字。引导学生从这样几个方面进行分析：一是土壤中生活着许多动植物和微生物，土壤为它们提供了栖息地；二是土壤为生物提供了食物和生长发育的必需养料；三是生物使土壤含有丰富的腐殖质等养料；四是生物的活动使水分和空气更容易进入土壤，更有利于生物的生活和植物的生长。归纳起来有两个方面，一是土壤对生物的影响，二是生物对土壤的影响。在分析的基础上，教师要把讨论拓展到土壤和人的关系上，土壤和生物有密切的关系，而人的衣、食、住、行又和生物有着密切的关系。可以说土壤为我们的生活、生产等方方面面提供了丰富的资源。为了让学生加深理解，可以让学生尝试画出关系图，并鼓励学生在课后读单元资料页——《我们的土壤妈妈》。
最后教学活动又回到前面的问题，希望学生能用本课学到的知识进行解释——岩石风化的微粒是怎样变成土壤的。