大象版（2017秋）科学四年级上册第二单元《岩石与矿产》大单元整体教学设计

基 本 信 息
学科 小学科学 版本 大象版
年级 四年级上册
单元名称 第2单元《岩石与矿产》
单元主题 探索地球的宝藏——岩石与矿产的奥秘
课时安排 5课时
一、单元主题
“探索地球的宝藏——岩石与矿产的奥秘”
以岩石与矿产的组成、特性及人类利用为主线，引导学生理解地球资源的形成与保护，培养科学探究能力与可持续发展意识。
二、单元大情景
“小小地质学家探险队”
学生化身“地质勘探员”，通过五大任务完成科考挑战：
1.任务1：岩石特征侦察兵（观察岩石外部特征）
2.任务2：岩石分类鉴定师（比较花岗岩、砂岩、大理岩差异）
3.任务3：矿物侦探社（探究岩石组成与矿物特性）
4.任务4：岩石生活工程师（调查岩石在建筑、工艺中的应用）
5.任务5：矿产保卫战（分析矿产资源类型及保护措施）
最终形成《岩石与矿产科考报告》，举办“地球宝藏展览会”。
三、课程标准分析
依据 《义务教育科学课程标准（2022年版）》
核心概念 宇宙中的地球（9.4地球系统）； 11.人类活动与环境（11.1自然资源）
学习内容 9.4.3 岩石的组成与分类； 11.1.2 矿产资源的类型与利用
学段目标 （3-4年级） ①描述岩石特征并分类； ②举例说明矿产资源的用途； ③设计简单调查方案，树立资源保护意识。
四、单元教材分析
本单元包括《玩石头》《不一样的岩石》《岩石的组成》《岩石与生活》和《矿产资源》5课，围绕岩石与矿产的科学认知展开，涵盖观察、分类、成因探究及资源保护等内容。
（一）第1课《玩石头》
1.核心内容：引导学生采集岩石标本，通过感官观察（颜色、纹理、形状）和简单工具（铜针、钢针）测试硬度，初步建立对岩石物理特征的认知。
2.活动重点：安全操作刻画实验，区分岩石软硬等级（铜针能刻动→较软；钢针能刻动→较硬；钢针刻不动→很硬）。
（二）第2课《不一样的岩石》
1.核心内容：聚焦花岗岩、砂岩、大理岩三种常见岩石，通过颜色、颗粒大小、均匀度等特征制作“岩石卡”，对比分析异同点。
2.活动重点：使用放大镜、小刀等工具细致观察，填写特征统计表，培养分类与比较能力。
（三）第3课《岩石的组成》
1.核心内容：揭示岩石由矿物构成（如花岗岩含石英、长石、云母），通过矿物标本观察（颜色、条痕、光泽）理解矿物多样性。
2.活动重点：制作岩石“身份证”，关联矿物特性与岩石类型（如大理岩含方解石）。
（四）第4课《岩石与生活》
1.核心内容：探究岩石的实用价值（建筑、雕刻、工艺品），设计“岩石花园”模型，思考岩石在生活中的应用场景。
2.活动重点：用思维导图归纳岩石用途（如花岗岩铺路、大理岩做雕像）。
（五）第5课《矿产资源》
1.核心内容：介绍矿产分类（能源矿产如煤、金属矿产如铁矿石、非金属矿产如金刚石），讨论资源有限性与保护措施。
2.活动重点：建立矿产档案，开展“人类能否无节制开采矿产”辩论会，强化可持续发展观念。
这五课通过阶梯式探究，学生逐步构建“岩石→矿物→资源”的系统认知，培养从现象观察到社会责任感的核心素养。
1.递进式认知链条：
（1）观察特征（《玩石头》《不一样的岩石》）→ 探究本质（《岩石的组成》）→ 应用拓展（《岩石与生活》《矿产资源》）。
（2）从岩石外部特征到内部矿物构成，最终关联资源保护，形成“现象→本质→实践”的科学探究闭环。前两课奠定观察基础，第三课揭示科学本质，后两课延伸至社会应用。
（3）前两课奠定观察基础，第三课揭示科学本质，后两课延伸至社会应用。
2.能力培养进阶：
（1）低阶：观察描述（岩石外观）→ 中阶：分类比较（岩石特征）→ 高阶：分析应用（资源保护）。
（2）实验操作从简单刻画（《玩石头》）升级到复杂矿物鉴定（《岩石的组成》）。
五、教学目标
维度 目标内容
科学观念 知道岩石由矿物组成，区分三类矿产； 理解岩石特性决定用途（如花岗岩硬度高适合建房）。
科学思维 通过比较、分类归纳岩石特征； 基于证据推理矿物成分（如石英反光特征）。
探究实践 设计硬度测试实验； 制作“岩石身份证”； 调查社区石材使用情况。
态度责任 树立保护矿产资源的意识，参与“垃圾分类回收金属”行动。
六、学情分析
1.年龄特点：四年级学生具初步观察能力，但对“矿物”“矿产分类”等抽象概念较陌生。
2.认知基础：已掌握简单分类方法（如按颜色、形状分类），但未系统研究物质组成。
3.兴趣点：动手实验（刻画硬度）、角色扮演（地质学家）、解决实际问题（设计石材用途）。
七、活动设置
课时 活动主题 活动目标 达成方式
第1课 岩石特征侦察兵 用感官和工具观察岩石颜色、纹理、硬度 实验：铜针/钢针刻画硬度（科学+工具使用）
第2课 岩石分类师 比较花岗岩、砂岩、大理岩的颗粒均匀度与硬度 制作“岩石特征统计表”（数学数据记录）
第3课 矿物侦探社 通过放大镜观察矿物晶体，理解岩石组成 实验：花岗岩矿物分离观察（科学+美术绘制矿物图）
第4课 岩石工程师 调查岩石在建筑/工艺中的用途 社区石材用途调研（社会+工程设计）
八、教学方法
1.探究式学习：
实验驱动：如“矿物硬度PK赛”（用钢针刻划大理岩与花岗岩对比硬度）。
2.情境教学：
角色扮演：学生作为“矿产公司顾问”，为矿区设计保护方案。
3.跨学科融合：
（1）数学：统计不同岩石硬度数据并绘制柱状图。
（2）美术：绘制“矿物晶体结构图”。
九、学习方法
1.合作学习：4人小组分工（记录员、操作员、汇报员），合作完成岩石标本制作。
2.实证研究：通过实验收集证据（如“砂岩透水性测试”验证多孔特征）。
3.反思迁移：家庭实验“寻找生活中的矿产制品”（如铁锅→金属矿产）。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
类型 内容
过程性评价（60%） 实验操作、记录单、课堂问答
终结性评价（40%） 《岩石标本集》完整性、矿产保护方案创意性
（二）分活动评价表
活动1：玩石头（第1课）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
观察记录完整性 记录1种岩石特征（如颜色） 记录3种岩石特征（颜色、硬度、纹理） 记录5种特征并标注典型用途
分类准确性 按单一标准分类（如硬度） 按两种标准分类（硬度+纹理） 多维度分类并说明依据
合作参与度 完成分配任务 主动分享观察发现 组织小组讨论并总结结论
活动2：不一样的岩石（第2课）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
特征对比 对比1种岩石特征（如颗粒大小） 对比3种特征（颗粒、颜色、光泽） 用表格归纳差异并分析成因
实验规范性 完成1项测试（如硬度） 完成3项测试（硬度、透光性、磁性） 设计实验验证岩石特性
表达创新性 简单描述岩石差异 用图表展示数据 制作动态模型演示岩石形成过程
活动3：岩石的组成（第3课）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
矿物识别 识别1种矿物（如石英） 识别3种矿物并描述特征 用显微镜观察矿物结构并绘图记录
模型科学性 制作简单矿物模型（如黏土） 制作动态矿物晶体模型 设计“矿物成因”转换装置
结论逻辑性 说出“岩石由矿物组成” 解释矿物如何影响岩石性质 提出优化矿物开采方案
活动4：岩石与生活（第4课）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
用途描述 列举1种岩石用途（如建房） 列举3种用途并分类（建材/工艺品） 分析不同岩石的适用场景
调查深度 记录家庭中的1种岩石制品 调查社区中3种岩石应用 撰写倡议书保护岩石资源
迁移应用 简单说明岩石与生活的关系 设计“岩石替代品”方案 提出创新方案解决资源短缺问题
活动5：矿产资源（第5课）
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
分类准确性 区分能源/金属矿产（各1例） 分类3种矿产并说明特征 用思维导图归纳矿产关联性
数据规范性 记录1种矿产开采过程 记录3种矿产冶炼步骤 分析矿产开采对环境的影响
责任意识 说出1条保护矿产的措施 设计“节约矿产”宣传标语 策划校园矿产保护行动方案
十一、作业设计
活动1：玩石头（第1课）分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 列举3种常见岩石并描述特征 ★：1种特征； ★★：2种特征； ★★★：3种特征并标注用途
提升作业 制作“岩石标本卡”（图文记录特征） ★：完成1张卡片； ★★：3张卡片并标注硬度； ★★★：5张卡片含分类依据和创新描述
拓展作业 设计海报《岩石的奇妙世界》 ★：图文匹配； ★★：添加科学术语； ★★★：包含岩石形成过程或生活应用案例
活动2：不一样的岩石（第2课）分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 填写岩石特征对比表（花岗岩/大理岩） ★：记录1项特征； ★★：3项特征； ★★★：5项特征含实验数据
提升作业 拍摄岩石标本视频并解说差异 ★：描述1处差异； ★★：标注2处差异； ★★★：用慢放分析纹理与硬度的关系
拓展作业 撰写报告《岩石家族的多样性》 ★：300字描述； ★★：含实验数据+手绘图； ★★★：提出岩石分类新标准并论证
活动3：岩石的组成（第3课）分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 列举3种矿物及其在岩石中的分布 ★：1种矿物； ★★：2种矿物； ★★★：3种矿物并标注岩石类型
提升作业 用黏土模拟矿物组成岩石的过程 ★：完成制作； ★★：记录变化现象； ★★★：优化模型解释矿物排列影响硬度
拓展作业 制作PPT《矿物与岩石的密码》 ★：图文展示； ★★：含实验数据； ★★★：提出矿物回收利用方案
活动4：岩石与生活（第4课）分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 收集5种岩石制品图片并标注用途 ★：3种图片； ★★：5种含分类； ★★★：7种含环保建议
提升作业 设计“岩石再利用”手工作品（如石雕） ★：完成制作； ★★：标注材料来源； ★★★：优化设计减少资源浪费
拓展作业 撰写《岩石资源可持续发展倡议书》 ★：200字建议； ★★：含调查数据； ★★★：提出具体措施并设计宣传海报
活动5：矿产资源（第5课）分层作业设计及评价标准
作业类型 作业内容 评价标准
基础作业 列举3种矿产及其工业用途 ★：1种用途； ★★：2种用途； ★★★：3种用途含能源转化过程
提升作业 制作“矿产生命周期”流程图（开采→利用） ★：完成流程图； ★★：标注关键步骤； ★★★：添加环保措施优化流程
拓展作业 设计“未来矿产城市”模型（可再生资源） ★：模型完整； ★★：含节能设计； ★★★：用回收材料制作并撰写可行性报告
设计说明
1.评价表与作业一致性：每课评价维度聚焦核心能力（观察、分类、实验、创新），作业设计对应知识巩固（基础）、能力提升（应用）、思维拓展（创新）。
2.跨学科融合：作业融入工程（模型设计）、艺术（海报/PPT）、社会（倡议书），呼应单元“学科融合”目标。
3.社会责任渗透：拓展作业强调环保方案（如倡议书、资源回收），培养可持续发展观。