探究石灰岩风化的奥秘

——科学调查体验活动报告

邵阳县河伯乡河伯完小  何婷  赵雪梅

一、活动背景

近年来，河伯完小将科技创新活动作为学生最主要的实践活动，这极大提高了学生学习科学知识的兴趣。关于岩石的内容，学生在四年级下册《认识岩石》中了解岩石的分类，能够简单的辨认一些生活中的石头，知道河伯乡最常见的岩石就是石灰岩。在五年级上册《地球表面及其变化》中，学生知道自然界中的事物都是在变化的，有些变化非常剧烈，有些变化非常缓慢。大概了解岩石风化的过程以及什么是岩石的风化。

因此选择中高年级进行探究活动，以岩石风化的原因为研究主题对于学生而言难度适中。让学生巩固课内知识的同时也拓展了课外的内容。中高年级学生学习兴趣广，求知欲和好奇心都增强，已经开始独立思考、会探究。在探究岩石风化的过程中也能为学生以后的物理、化学等学科构建良好的知识构建桥梁。

二、活动目标

（一）知识与技能

1.    通过实践探究知道岩石在自然界中会发生风化作用。

2.    知道风化会改变地球上的地形地貌，但是这个变化过程是非常缓慢的。

（二）过程与方法

1.    根据岩石变化的特点，去尝试推测岩石变化的原因。

2.    学会做冷热变化、酸雨对岩石影响的模拟实验。

3.    根据模拟实验中的现象，能分析推测自然界中岩石变化的原因。

4.    能够用口头、书面清晰的表达描述实验中的现象，用流程图或图画表示岩石风化的过程。

（三）情感态度与价值观

1.    体验过程中证据、逻辑推理及运用想象建设假设和理解的重要性。

2.    建立自然界的事物在不断变化着的观点。

3.    学会欣赏自然界的事物，善于发现自然界中的科学。

4.    知道多种科学研究方法，了解科学探究的主要步骤。

三、研究方法

1.    观察法

学生对于多处地方的岩石形状进行实地观察，除了直接用肉眼进行观察，也借助放大镜等仪器进行观察。在观察中使用手机、相机辅助观察。

2.    访问法

通过走访石头附近的村民，了解岩石背后的故事以及岩石形状的形成原因。针对在探究活动中产生的问题去访问老师，了解岩石变化的科学原因。

3.    资料分析法

在探究的过程中，引导学生从多种途径去查找相关资料。如在校内图书馆、阅览室翻阅相关书籍；通过网络途径去搜索相关资料。最后通过分析自己查阅的资料去推测岩石变化的原因。

4.    模拟实验法

在验证活动猜测时，采用实验法进行验证。将风化这一缓慢的自然变化过程用模拟实验进行加速。从而更快速、直接观察实验变化和实验结果，记录实验过程。

四、活动实施

（一）前期准备阶段

因疫情原因导致开学推迟，河伯完小4月22日才开学。为了不耽误科技活动的正常开展，在开学后一周内，学校即确定了以探究岩石风化为主题的科学探究活动。在与全校科技辅导员召开科技创新工作会之后，明确了以探究石灰岩风化的原因为本次活动探究的主要内容。

（二）活动实施阶段

1.    分组调查、确定目标

要求科技活动小组的学生通过询问家长了解当地“奇石”的存在并根据学生反馈的情况在科技活动的组织机构成员的讨论下，确定以下四个具有代表性的石灰岩作为主要研究对象。

(1)    南方小石林

作为河伯乡的一个小景点，由大大小小的石灰岩构成。南方小石林里怪石林立，石头的形状千奇百怪，十分有特点。

(2)    五皇观音阁后山

观音阁后方的石灰岩风化痕迹十分明显，已经出现明显断层现象。

(3)    苏江村苏家院子“不倒石”

苏家院子的“不倒石”头重脚轻。据该院子的老人说，以前在只要对该石头稍加用力，就能将这巨大的石头轻轻摇起来。但是它至今都能屹立不倒。

(4)    苏江村石板塘旁大石

苏江村石板塘旁有一块十分巨大的石灰岩，比旁边的房子还要高。

2.    实地考察、记录发现

对于每块确定去探究的石灰岩都采取科学的探究方法，实地进行探察。

学生外出活动

(1)    观察石灰岩表面。通过观察发现每块石灰岩的表面都存在沟壑，沟壑有大有小有深有浅，细看表面都是凹凸不平。用手触摸石灰岩表面时会刮手，石灰岩的最上面部分都比较尖锐锋利。与地面平行的石头面存在很多坑的小坑，有些“坑”里存在许多小石块。有些石灰岩存在小气孔。少数石灰岩存在白色或褐色的条纹。

(2)    敲、划石灰岩，听声音看变化。学生使用石头划的方式了解到石灰岩属于比较硬的岩石。通过用锤子敲击石头而后听声音，发现敲击石灰岩发出的声音比较清脆。  

(3)    测量石头数据。学生使用卷尺测量石灰岩的长宽高，去估算石头的体积。

测量岩石长宽高

(4)    取石灰岩的岩石标本。针对在活动中的发现，也便于学生进行后续的探究，对于探究的每块石灰岩都敲取了一小块标本，并贴好标签信息。

3.    科学探究、实验验证

(1)    学生解答阶段

通过对石灰岩的实地考察，加深了学生对于石灰岩的认识。在9月11日至9月17日，让学生自己尝试去搜查相关资料解释石灰岩风化的原因。9月18日下午，学生在科技小组内进行交流，一起分析探究爱原因。

(2)    教师答疑阶段

9月23日下午各科技活动小组成员与主要负责教师开内部探究会。一起分析石灰岩风化的原因，影响风化的因素。

(3)    实验验证阶段

从10月12日至10月23日，由活动组长和带队教师每天带一组至河伯中学化学实验室进行石灰岩物理风化以及化学风化的模拟实验。

在模拟石头物理风化的实验中，学生用酒精灯模拟自然界中太阳的曝晒，用水降温模拟自然界中降温的情况。在实验步骤重复三到四次后，能够明显的发现石灰岩发生破裂，用来降温的烧杯底部也出现了一层粉末，说明石灰岩是比较容易物理风化，在重复的冷热交替中石灰岩热胀冷缩会破裂，形成粉末。

在模拟石头化学风化的实验中，学生用稀盐酸代替酸性的雨水。在实验中，学生发现每块石头都与稀盐酸反应剧烈，产生大量的气泡。有些石灰岩反应时液体是黑色，有些石灰岩反应时液体是偏白色。

从实验现象可知，自然界的石灰岩易受雨水的侵蚀，只是相对于我们的实验，这个过程比较缓慢。但是在经历长年累月的侵蚀下，石灰岩还是会发生明显的变化。

模拟实验记录

4.    提取结论，撰写报告

各活动小组在教师的指导下完成学生活动报告的撰写工作。

（三）活动总结评价阶段

1.    评价机制

评价工作要从多方面进行，评价的关注点要多元化，方式要多样。既要关注学生的活动表现，也要注重学生个人的创新能力和实践能力。要保证评价工作的质量，做到公平有效。主要负责教师要加强对评价工作的管理，增强评价工作的实效性。

2.    评价方式

各个科技活动小组在主要负责教师的组织下，就整个活动过程，进行组内总结会。

(1)    自评。各组成员自己对自己的表现进行自我评价发言。

(2)    互评。组内成员对其他成员的表现进行评价发言。

(3)    师评。带队教师对组内所有成员进行客观公正的评价。

最后由带队教师综合自评、互评、师评的情况。推荐4名活动优秀学生报学校。

3.    校内总结

2021年1月15日，在河伯完小多媒体教室进行科技创新校内总结表彰会，对在2020年科技比赛中获奖的作品作者以及2021年科学活动中表现优秀的学生进行颁奖。

五、活动收获

（一）学校整体方面

学校为学生开展活动提供了舞台，为学生的发展制造了多种有条件。而整个活动的开展以及学生的积极参与都为学校营造了一个健康、积极的风气。全体师生统一步伐，全力推进学校科技创新工作，打响河伯完小科技创新的品牌，提高学校的知名度，进一步增强学校竞争力，促进学校的发展。

（二）教师个人方面

在科学探究活动中教师是规划设计者、组织引导者、宣传促进者，在组织活动、管理活动中对教师个人能力要求非常高。教师的个人素养在活动中得到了很好的锻炼与提升。通过多种科学方法、科学手段，提高了教师的科学学科涵养。

（三）学生个人方面

学生在探究活动中学到了更多科学的知识，掌握科学探究方法。在当地实地探究中，亲近自然，学会欣赏自然的美丽，深入了解自然变化的奥秘，感知大自然的神奇。同时促进了学生综合素质的全面发展和提高。在学生通过动手、亲历探究学习的活动过程，培养了学生的好奇心和探究欲，提高科学学习的兴趣。并学会用科学的眼光看问题，想问题。