風化與侵蝕:水氣影響巖石圈的幾種方式

　　科目：陸地與空間／巖石圈／土壤侵蝕
　　課程時間：至少4節50分鐘的課程(可按需要調整)
　　適合年級：4—6
　　
　　材料／技術
　　
　　●可接入因特網的計算機：
　　●每個學生人手一份表格：
　　●鹽塊(礦物名稱：巖鹽)或一塊礦石，注意：可以在飼料店里買到鹽塊和礦石(礦石的顏色比較多，這樣可以更好地幫助學生們進行觀察)；
　　●合適的容器，用來盛放巖鹽或鹽塊，以及實驗時的流出物：
　　●簡單的滴水系統，用來闡述侵蝕作用；
　　●科學日志。
　　
　　安全注意事項
　　當學生們登錄因特網時，教師們最好緊密監控，以防止學生瀏覽無關網站。無論是不小心還是有意登錄不恰當的網站，這些情況都時有發生。
　　
　　學習成果
　　學生們應該能夠：
　　●解釋侵蝕產生的原因；
　　●描述侵蝕所產生的影響；
　　●設計一種方法以防止侵蝕；
　　●模擬侵蝕作用發生之前及之后所產生的影響。
　　
　　問題／目的
　　
　　學生們將觀察水的侵蝕，通過查找多個因特網網站得到關于侵蝕問題的答案，制作一個模型。這個模型分為兩個部分，分別說明侵蝕作用或防止侵蝕作用之前以及之后所產生的影響。
　　
　　背景／調查
　　在某些地方，風化與侵蝕作用非常明顯，美國大峽谷就是一個很好的例子。然而，其作用雖然明顯，但形成這些峽谷的過程卻歷經了幾百萬年的時間。學生們要明白，陸地是動態的，處于一種不斷變化的定常態。所有陸地自然特征的形成都經過了很長時間，并且直到今天，仍然在塑造新的特征。根據戈達德(Goddard)太空飛行中心的說法，要形成1英寸可用的土壤需要經過500年的時間，而只要幾秒鐘的時間，就可以使這些土壤腐蝕掉。根據另一個USDA消息來源的說法，要歷經1000年才可以形成1英寸可用土壤。
　　
　　詞匯表
　　退化——指由于水、風或冰的侵蝕作用所造成的陸地磨損。退化作用會在土壤被侵蝕后發生。
　　風化——指各種各樣機械及化學過程引起裸露巖石被分解。
　　土壤——
　　1　指地球表面的一部分，由分解的巖石及腐殖質所組成：
　　2　指一種特殊的泥土：沙質的土壤：
　　3　指植被生長或種植作物的地面：肥沃的土壤：
　　4　指鄉下、土地或地區：一種對于美國土地的命名：
　　5　指土地或陸地：耕種土壤；
　　6　指可以提供生長或發展機會的任何地點或條件：一些人認為貧困為犯罪提供滋長的土壤。
　　動態的——指通過能量或有效的行動所描述的狀態；活躍的或有力的；精力充沛的。
　　侵蝕—— 1　指侵蝕的過程或狀態：正在被侵蝕的狀態。 2　指土壤表面被水、冰河、風或海浪等侵蝕的過程。 沉積作用—— 沉積物：指礦物或有機微粒被風、水或冰河里的冰沉積下來的物質。這些沉積物可能最終會形成沉積巖。
　　沉積：指被沉積或沉淀的狀態：土壤沉積在一條河的河口處。某些東西被沉淀下來了。
　　假設
　　提出假設問題：如果水長期推動一個物體，那么會發生什么?在課堂上解釋過侵蝕過程后，讓學生們將侵蝕過程與實際生活聯系起來，做出假設。
　　
　　程序
　　教師需要預先：購買一大塊鹽塊，并設計一個簡單的持續滴水系統，用來在課堂上模擬侵蝕過程。制作一個可以在一段時間內提供穩定水滴或水流的系統。這樣一來，學生們就可以觀察到，經過一段時間水滴入鹽塊的過程后所產生的結果(侵蝕作用)——與真實的自然界所發生的侵蝕作用非常近似。
　　制作一個簡單的滴水系統，可以將一個底部穿了一個小洞的塑料牛奶加侖桶懸掛在鹽塊上方。
　　學生們的試驗步驟：
　　1　提前一周在教室里開始對鹽塊侵蝕作用的正式研究。要確保學生們可以很容易的理解這個示范模型。制作簡單的滴水系統并開始試驗程序，讓它一直不停地滴水。
　　2　在示范模型運行的第一天，花點時間讓學習科學課程的學生們對它產生關注。在白板上寫下“侵蝕”這個詞。給學生們5分鐘時間，讓他們在自己的科學日志上定義他們認為的侵蝕作用是什么，并且讓他們對這個鹽塊在第二天、第三天以及這周的其他幾天將發生的變化做出預測。告訴他們使用圖表或者文字描述他們的想法。
　　3　在第二天，取一些水的流出物讓學生們分析。取25毫升流出物和25毫升滴水，放入玻璃容器中并讓它們蒸發。讓學生們預測在兩個不同容器中將發生什么變化，在科學日志上記錄下他們的想法。
　　4　學生們每天都要觀察模型。給學生們5分鐘時間，在科學日志上記錄下他們所看到的鹽塊發生了什么變化，兩種不同液體在容器中發生了什么變化。要求學生們比較他們的觀測結果他們所記錄的第一、第二天預測有何不同。
　　5　在這個星期過去后，學生們要開始正式研究侵蝕作用。與學生們討論一下他們認為的侵蝕作用是怎么樣的。大家一起討論各自日志上記錄的內容，并將所做出的預測與實際發生的情況進行對比。
　　6　告訴學生們，在過去的一周內。他們所觀察到的是作用于一個鹽塊的侵蝕過程。讓學生們記錄下根據觀測結果，他們現在對侵蝕作用更正后的定義是怎樣的。學生們應該注意到，隨著時間的流逝，滴下的水沖走了相當大的一部分礦物(被沖走的物質就相當于侵蝕掉的部分)。
　　7　讓學生們猜測這一過程(侵蝕過程)如何與現實生活中的情形相聯系。
　　8　讓學生們利用給出的網址分組研究學習單1中的問題。在將它們發送到網絡上之前，確定規則是可接受的。
　　9　學生們要完成所提供的學習單。
　　10　發給學生們“土壤和侵蝕模型項目”材料，與學生們一起瀏覽一遍。
　　11　學生們要制作一個模型，這個模型用來顯示通過或者不通過防止侵蝕的方法之前以及之后所產生的印象。學生們應該用兩三個晚上在家完成這個任務。
　　12　學生們要在課堂上展示他們制作的模型，并解釋不同的組成部分以及它們是如何說明在選定的條件下侵蝕之前及之后的狀況。
　　13　在結束這一課程活動之前，需要總結學生們對侵蝕作用以及土壤保持的了解，并進行討論。
　　學生學習表單1
　　姓名：_________
　　土壤和侵蝕工作表
　　利用因特網檢索回答下列問題。注意：記錄下你發現答案的網址。
　　●需要經過多長時間才能形成1英寸的土壤?為什么?
　　___________。
　　網址：___________。
　　●可用土壤占地表的多大比例?(提示：可以參考如何比較地球與一個蘋果。)
　　___________。
　　網址：___________。
　　●農夫必須對付的三種侵蝕作用基本形式是什么?
　　___________。
　　網址：___________。
　　●土壤可以在非常短的時間內被侵蝕(如果有大風或洪水等的話，可能只是幾分鐘的時間)，描述農夫會用于對抗侵蝕作用于他們土地的至少四種方法。
　　___________。
　　網址：___________。
　　●描述美國大峽谷的形成。需要進行完整敘述。
　　___________。
　　網址：___________。
　　●地質學者認為經過多長時間才形成的美國大峽谷?為什么?
　　___________。
　　網址：___________。
　　●定義“土壤退化”這個詞語。
　　___________。
　　網址：___________。
　　●土壤退化會對農業以及水質產生何種影響?
　　___________。
　　網址：___________。
　　
　　項目資料
　　土壤和侵蝕——模型項目
　　考慮一下侵蝕作用會在哪里出現。有時侵蝕作用是具有破壞性的，尤其當一片農用地被風不停地吹或被水沖，或者一片海灘被侵蝕了，連帶海灘上的房子也被毀了。但有時侵蝕作用也會創造出美麗的風景，就像美國大峽谷，溪谷國家公園以及拱門國家公園。侵蝕物質的沉積物通常會造就肥沃的河谷。
　　作業
　　制作一個分為兩部分的模型。模型的第一部分展示一種由于侵蝕而產生問題的情形。這可能是在侵蝕作用發生之前／之后。或者在人類活動介入之前／之后。模型的第二部分展示基于這種情形的一種變化。兩部分都可以設計在引入了一些防止侵蝕作用的方式方法后，所產生的影響(或并沒有什么效果)。例如：模型第一部分顯示的是一個溪谷的山坡部分。模型第二部分展示的是在同一處山坡上種植樹木后的情形。
　　利用通過研究不同網站(學習表單1)所學習到的概念，來確保兩部分模型的準確性。
　　項目評分規則
　　關于模型的陳述；模型本身；展示模型。解釋你所模擬的情景，以及你的模型所展示的侵蝕作用之前及之后的情形。
　　結論
　　侵蝕作用是地球表面變化的常見部分。侵蝕發生的方式多種多樣，會造成各種不同的情形。
　　評估
　　使用題目來為項目分級。讓學生們互相評價各自完成的項目可能再好不過了。有題目很清楚也很容易理解。
　　拓展
　　帶學生們在學校附近的區域走一走，標注出學生們在這個地區所看到的侵蝕作用實