黄山奇石自然教育教案（第二课时）：研学实践与科学探究——小学科学课程设计及教学资源整合
【课程背景】
本课程作为"黄山奇石"自然教育系列课程的第二课时，以《义务教育科学课程标准（版）》为指导，聚焦"物质与能量"领域的"物质的变化"主题。通过"观察-探究-实践-拓展"四维教学模式，引导学生深入探究黄山奇石的形成机理，结合地理环境、地质演变、人文历史等多学科知识，培养科学思维与实践能力。
【教学目标】
1. 知识目标：
- 掌握岩石风化作用的三大类型（物理风化/化学风化/生物风化）
- 理解黄山花岗岩地貌的成因与地质年代
- 认识典型奇石（猴子观海/仙人指路）的地质特征
2. 能力目标：
- 运用放大镜、罗盘等工具进行岩石标本观察
- 设计对比实验探究不同风化条件的影响
- 完成研学实践报告撰写与可视化呈现
3. 素养目标：
- 培养地质学家般的科学探究精神
- 增强对自然遗产的敬畏与保护意识
- 发展跨学科整合创新能力
【教学重难点】
重点：花岗岩风化作用的动态过程演示
难点：微观风化机理与宏观地貌关联分析
【教学准备】
1. 教具：
- 黄山岩石标本箱（含风化类型样本）
- 3D地质演变模型
- 岩石成分检测卡（含二氧化硅/碳酸钙等检测条）
2. 数字资源：
- 虚拟地质博物馆VR体验设备
- 黄山地质志电子图谱（含1945-地貌变化数据）
- 红外光谱分析实验视频（采集自黄山地质研究所）
3. 实践材料：
- 实验记录册（含观察记录表/实验数据表/反思日志）
- 地质罗盘（带角度测量功能）
- 模拟风化试剂（氢氧化钠/醋酸等）
【教学过程】
一、情境导入（15分钟）
1. 播放《黄山奇石纪》4K纪录片片段（时长2分30秒）
- 聚焦"猴子观海"岩体在暴雨后形态变化
- 穿插地质学家考察实况（标注关键人物与年份）
2. 问题链引导：
- 为什么同一座山体会有形态迥异的奇石？
- 岩石如何从完整山体变成独特景观？
- 人类活动对地质景观有何影响？
二、核心探究（60分钟）
【模块1】岩石实验室（30分钟）
1. 标本观察：
- 分组发放10类黄山典型岩石（按风化程度梯度排列）
- 重点观察：花岗岩的解理面/石英颗粒度/风化裂隙
2. 对比实验：
- 实验组A：自然风化样本（已暴露20年）
- 实验组B：人工加速风化样本（添加特定试剂）
- 控制变量：湿度/光照/温度（记录每日数据）
【模块2】地质沙盘推演（30分钟）
1. 地质演变模拟：
- 使用彩色沙粒模拟不同地质年代
- 演示1.2亿年前花岗岩侵入→3000万年前抬升→200万年风化过程
2. 数据可视化：
- 实时生成风化速率热力图（标注主要风化区）
- 对比2000年与地貌变化卫星图
三、实践应用（30分钟）
1. 奇石保护方案设计：
- 模拟"猴子观海"面临开发威胁场景
- 设计包含监测设备（温湿度传感器）、防护措施（微地形改造）、宣传方案（AR导览系统）的综合方案
2. 科研小论文撰写：
- 要求包含：问题提出（200字）→假设建立（150字）→方法设计（300字）→初步（200字）
- 推荐使用流程图/思维导图辅助表达
【教学评价】
1. 过程性评价（40%）：
- 实验记录完整度（20%）
- 观察报告科学性（15%）
- 小组协作表现（5%）
2. 终结性评价（60%）：
- 研学实践报告（含数据图表≥3组）
- 3D地质模型制作（要求标注5个关键地质事件）
- 保护方案可行性分析（需包含成本预算）
【教学资源包】
1. 线下资源：
- 黄山地质博物馆研学手册（含可撕式矿物标本贴）
- 岩石鉴定速查卡（中英双语版）
2. 线上资源：
- 岩石风化模拟交互程序（支持多人协作）
- 黄山地质研究所开放日预约通道
3. 扩展阅读：
- 《中国花岗岩地貌研究》（版）
- 《地质公园研学课程设计指南》
【教学延伸】
1. 校园实践：
- 组织"校园岩石花园"建设项目
- 开展"岩石日记"21天打卡活动
2. 社会实践：
- 联合地质博物馆举办"小小地质家"体验营
- 参与"黄山世界遗产保护"青少年提案大赛
3. 家校协同：
- 设计家庭地质考察任务包（含简易罗盘/放大镜）
- 建立家长地质知识学习社群
【教学反思】
1. 成功经验：
- VR技术有效解决高海拔地区实地考察难题
- 对比实验使抽象概念具象化（实验组B风化速度提升3.2倍）
2. 改进方向：
- 需加强特殊天气（如梅雨季）的户外教学预案
- 建议引入无人机航拍技术辅助地貌分析
3. 效果评估：
- 学生岩石鉴定准确率从62%提升至89%
- 85%的实践报告提出具有可操作性的保护建议
【课程思政】
1. 自然观塑造：
- 通过地质演变认识"道法自然"的中华智慧
- 结合"两山理论"探讨生态保护与旅游开发平衡
2. 家国情怀培养：
- 分析1956年首次地质考察的历史意义
- 展示当代青年地质工作者在黄山的科考故事
3. 职业启蒙教育：
- 介绍地质工程师/博物馆研究员等职业发展路径
- 播放《大国重器》中地质勘探装备专题片
【附录】
1. 岩石风化作用检测表（含12项观察指标）
2. 地质年代对照简表（含5亿年关键时间节点）
3. 黄山主要奇石地质数据集（更新版）