5.2 土壤教師教學用書
第五章 植被與土壤
5.2 土壤
【教學目標和要求】
1.通過實地觀察或運用土壤標本,了解土壤的組成、顏色、質地和剖面結構,掌握觀察土壤的基本內容和方法。
2.運用圖文資料,結合觀察活動說明土壤的主要形成要素,并據此解釋常見的土壤現象。
3.結合實例,了解土壤的功能和養護途徑,體會養護土壤的重要性。
【教材設計思路】
根據課程標準的要求,本節教材重點落實的內容是“說明土壤的主要形成因素”,方法是“通過野外觀察或運用土壤標本”。
對于“說明土壤的主要形成因素”,可以從以下幾個方面理解。其一,知識內容是土壤的形成因素,即成土因素。其二,土壤是聯系自然各圈層的關鍵環節,即土壤的形成是自然各圈層相互作用的結果,所以,這里的“土壤”是指自然土壤。但是,人類活動對土壤具有重要影響,也可看作是影響土壤形成因素之一。其三,要達到“說明”的行為目標要求,不僅需了解主要的成土因素,還應知道這些因素對土壤形成的作用。在相關自然地理基礎知識不具備的情況下,講述各因素對土壤形成的作用,重在說明結果,而不需深入機理。其四,結合土壤類型講述成土因素,不僅容易理解各因素對土壤形成的作用,且易于突出不同類型土壤的特征,如草原土壤都具有鈣積層。課程標準回避土壤類型,可能是因為土壤類型的劃分較為復雜,且分類依據對于中學地理學習較難理解。因此,在說明成土因素時,不宜強調不同類型的土壤,只需籠統講述各因素對土壤形成的作用。其五,講述各因素對土壤形成的作用,需要涉及土壤的一些特征,如顏色、質地等,需要教材作適當解釋。
課程標準將實現本條“內容要求”的方法確定為“通過野外觀察或運用標本”,這對教材編寫和教學都是巨大的挑戰。
首先,難以找到符合要求的土壤剖面或土壤標本,原因有以下幾個方面。其一,與觀察地貌、植被等不同,觀察土壤不能只局限于土壤表層,應觀察具有一定深度(一般達1米)的新鮮的土壤剖面,而在學校附近一般很難找到理想的可供觀察的土壤剖面。其二,按課程標準的要求,與植被對應,觀察的土壤最好是自然土壤,這更增加了選擇可供觀察的土壤的難度。其三,如果讓老師帶著學生在野外挖掘土壤剖面,不僅受多方面條件的限制,而且挖掘量較大。其四,很難找到符合條件的土壤標本,即使現在一些高校的地理院系或地理研究所保存有土壤標本,也因保存時間過長而失去了土壤剖面原有的價值。其五,土壤標本的挖掘、包裝、運輸和保存,都有一定的技術標準要求,中學師生難以獨立制作。
其次,無論是通過野外觀察還是運用土壤標本,都難以達到“說明土壤的主要形成因素”的目標。因為,成土因素對土壤形成的作用不僅是漫長時間的作用過程,而且學生知識基礎難以理解作用機理,學生通過觀察靜態的土壤剖面或土壤標本不可能找出主要成土因素,更不用說能夠“說明”各成土因素對土壤形成的作用。
通過上述分析,教材落實課程標準此方法要求時,從培養地理實踐力這一地理核心素養的角度,將內容重點確定為適宜中學生野外觀察土壤的一般方法。另外,鑒于土壤與人類活動關系的重要性,為落實人地協調觀的培養,教材宜適當擴展土壤與人類活動關系的內容,并從環境整體性出發,簡單介紹土壤的功能。
在綜合分析課程標準要求的基礎上,本節教材依次安排了“觀察土壤”“土壤的主要形成因素”和“土壤的功能和養護”三個標題的內容。
教材首先介紹“觀察土壤”,在重點介紹觀察土壤的主要方法的同時,講述有關土壤的基礎知識,為下一標題“土壤的主要形成因素”的學習做鋪墊。教材在簡單介紹土壤概念及物質組成后,從觀察土壤的角度,并按由易到難、由較直觀到較抽象的思路,依次介紹“土壤顏色”“土壤質地”和“土壤剖面構造”三個方面的土壤特征。在野外觀察土壤時,除運用視覺外,還可運用嗅覺、觸覺等,教材以學生體驗為基礎適當引入相關野外觀察方法。由于強調觀察,教材編寫時盡可能回避相關的土壤學知識,如土壤顏色的形成、土壤礦物質顆粒分類的粒徑標準、土壤剖面涉及的相關知識等,以降低教學難度。描述觀察土壤的方法時,借助圖片是教材所能選用的主要方法。教材根據圖片效果以及其說明性,采用景觀圖片和示意圖相結合的方式。觀察土壤重在地理實踐,因此,教材課文表述相對簡潔,且以“觀察家鄉的土壤”為主題設計了觀察土壤的實踐活動�；顒右蠡趯嶋H,既考慮教學實際可以進行,又考慮可以達到觀察的目的�；顒硬襟E表述比較具體,便于教學參考執行。
“土壤的主要形成因素”是落實課程標準要求的主要內容。由于相關自然地理原理的內容還沒有學習,并考慮本模塊課標“寬而淺”的要求,教材沒有展開講述成土過程以及各成土因素在成土過程中的作用,而是重點就已形成的土壤現象分析各成土要素的作用。按照土壤地理學的表述,教材逐一講述了成土母質、生物、氣候、地貌和時間等五大成土要素。其中,成土母質受控于當地的巖石,地貌對土壤的影響也是非地帶性的,時間對土壤的影響則是從土壤發育的角度而言的,因此,教材較為簡單地描述了成土母質、地貌和時間要素對土壤形成的影響;從自然環境整體性的角度,并與已學的氣候和植被內容相呼應,教材重點闡述了生物和氣候兩個要素對土壤形成的作用。對于生物要素,教材突出了其對土壤作用的三個主要方面:提供有機質并形成腐殖質、富集營養元素、促進土壤結構的形成。對于氣候要素,為便于學生理解,教材主要講述干、濕、冷、熱及其不同組合狀況對土壤形成的作用。最后,教材介紹人類活動對土壤的影響。很顯然,我們現在看到的土壤,是在上述要素綜合作用下形成的;和植被一樣,土壤對環境也具有指示作用。為加強學生對“土壤的主要形成要素”的理解,并進一步落實“觀察土壤”的要求,教材設計“活動”,引導學生對一些常見土壤現象進行分析。
“土壤的功能和養護”所述內容是課程標準沒有明確要求的,屬于擴展內容。土壤的功能重在介紹土壤在自然環境中的作用,主要包括土壤在自然環境中所處的位置和作用、提供生物生存的物質基礎、蓄水保水功能。教材從土壤的功能自然轉入土壤與人類的關系,強調土壤的自然資源屬性,從而簡單介紹了人類為提高或維持土壤的生產力而進行的養護工作。對于不能滿足耕作需要的土壤,重講改良;對于優良土壤,重講種養結合。這兩個方面,教材都結合實例講述。其中,“案例”介紹了“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”,涉及的地理原理較難,教材盡可能淡化原理,重在介紹各項措施對降低土壤鹽分的作用。每個地方對土壤的養護可能有不同的方法,教材中的案例只是提供教學選擇案例的思路。受課時所限,且畢竟是擴展內容,教材對土壤的養護的講述沒有再向土壤污染的防治方面擴展。
常言道:“一方水土養一方人。”可見土壤對人身體健康的重要性。教材從人地關系出發,安排題為“地方病與土壤”的自學內容,重在以地理的視角認識因環境微量元素而導致的一類地方病,以及防治這類地方病的地理方法。
本節內容結構如圖5-3所示。
【內容要點說明】
情境設計
1.熱帶雨林地區常年高溫多雨,土壤中的礦物質分解徹底,并被淋溶帶到土壤底層,保留在土壤中的礦物質以鐵鋁化合物為主。鐵鋁化合物富集,使得土壤黏重,并呈現磚紅色。在雨林中,旺盛的生物循環一方面為土壤提供了有機質和腐殖質,另一方面為土壤截留了礦物質分解的營養元素。但是,當雨林被砍伐,土壤中的營養元素和有機質會很快分解和淋失,土壤就變得貧瘠,不適宜長久耕作。正因為如此,生活在南美洲熱帶雨林中的印第安人才會不斷轉換耕作土地,形成遷移農業。
2.生物炭是將木材、農作物秸稈置于低氧或缺氧且高溫的環境中制造而成的,碳含量極其豐富。生物炭被埋到地下后可以幾百至上千年不會消失,有利于減緩溫室氣體排放;生物炭富含微孔,可以補充土壤的有機質含量,移除土壤污染物,有效地保存水分和養料,提高土壤肥力。近年來,出現商業性出售的生物炭,主要銷往熱帶土壤黏重的地區。溫帶地區一些國家在農業、城市綠化領域也在使用生物炭。然而,對于生物炭制造過程的條件控制以及對農作物產量可能存在的影響,科學家仍在探索中。
由于沒有文字記載,亞馬孫河流域印第安人用生物炭改良土壤的歷史只是推測,因此,教材表述為“可能已有幾千年歷史了”。
觀察土壤
1.具有肥力是土壤的基本特性。所謂土壤肥力,就是指土壤能同時并不斷地供給和調節植物在生長發育過程中所需要的水分、養分、空氣和熱量的能力。肥沃的土壤能在一定程度上抵抗不利自然條件的影響,適應植物生長的需要。土壤肥力的高低,取決于土壤中水、肥、氣、熱四個因素之間的協調程度。其中,養分包括兩部分,一是土壤有機質的含量,通常是土壤肥力高低的一個重要指標;二是土壤中的營養元素的含量。土壤營養元素是指植物生長發育所必需的化學元素,其中,氮、磷、鉀是主要營養元素,其他還有鈉、鎂、硫等。
一方面土壤肥力可以看作是常識,另一方面課標要求的重點是觀察土壤和土壤形成要素,因此教材沒有對土壤肥力展開解釋。
2.教材按照學界一般的看法,將土壤的物質組成表述為“由礦物質、有機質、水分、空氣四種物質組成”。礦物質和有機質組成土壤的固體部分。土壤礦物質是指成土母質(風化殼或風化堆積物)風化形成的土壤顆粒,是土壤的主要組成物質,占土壤固相重量95%左右,構成土壤的骨骼。土壤有機質包括動植物殘體和腐殖質。水分和空氣組成土壤的非固體部分。土壤水不僅是植物生活不可缺少的物質,而且還溶解土壤中的營養元素,形成土壤溶液,成為向植物供給養分的介質。由于生物的作用,土壤空氣中二氧化碳的含量遠高于大氣,而氧氣的含量則比大氣低得多。適宜植物生長的理想土壤構成為:礦物質占45%,有機質占5%,水分占20%-30%,空氣占20%—30%。
土壤中還有種類較多的動物和微生物,它們對土壤團粒結構和腐殖質的形成至關重要。有的高校地理教材把土壤動物和微生物也作為土壤的組成部分,教材沒有采納這種劃分方法,但在后續講述土壤的功能時介紹了土壤動物。
3.土壤的顏色是由土壤的物質組成決定的。不同類型的土壤顏色不同,同一土壤剖面各層的顏色也有差異。腐殖質、礦物質是影響土壤顏色的主要物質。土壤中腐殖質呈黑色,通常情況下,土壤黑色的深淺與腐殖質的含量呈正相關。一般而言,土壤腐殖質含量越高,土壤越肥沃。我國東北平原廣泛分布的黑土就是富含腐殖質的典型土壤。也有些土壤因為其他原因,顏色也很暗。
土壤因含有大量氧化鐵而呈紅色或黃色。土壤含有大量非水化的氧化鐵呈紅色,含有大量水化氧化鐵呈黃色,如我國南方地區廣泛分布的紅、黃壤。土壤其他顏色多與呈相同顏色的礦物質有關。此外,長期受水浸泡的土壤呈灰色。
土壤顏色是土壤的重要形態特征,也是野外觀察土壤的主要方面。由于土壤顏色的形成涉及學生未學習的礦物質,教材只是簡單以黑土、紅壤為例,說明顏色是在野外辨別土壤的重要依據。
4.教材表述土壤質地是指“不同粒級的礦物質在土壤中所占的相對比例”,也可以大致理解為土壤顆粒粗細的情況。在實驗室里,可以借助設備準確測定土壤質地,但在野外可以通過手指研磨的感覺作近似的判斷。例如,砂土顆粒較粗,研磨時刺手;黏土顆粒較細,研磨時有黏滑感。
根據不同粒徑的土壤顆粒所占的比重,土壤一般分為砂土、壤土和黏土。土壤礦物質顆粒粒徑的劃分和土壤質地的劃分都有較為嚴格的標準。從野外觀察的要求看,教學不需要掌握這些標準,而需要突出實踐過程中手指研磨的感覺。因此,教材沒有介紹此類標準。
教材以圖文結合的方式,介紹了砂土、壤土和黏土的差異,以及對于耕作的適宜性,以將土壤知識聯系人類活動。需要說明的是,教材表述的不同質地土壤的耕作適宜性只是一般而言的。例如,教材表述壤土“是農業生產理想的土壤質地”,但是,對于種植一些如花生、紅薯、西瓜等作物,砂土往往更顯優勢。
5.不同類型的土壤,具有不同的剖面構造,因此,土壤剖面構造是區別土壤以及對土壤分類的主要依據。就觀察土壤而言,土壤剖面觀察是最主要的內容。鑒于土壤剖面構造涉及較多的理化知識,且不同土壤剖面構造差異較大,從學生了解土壤剖面構造的角度出發,教材在簡單介紹土壤剖面構造的概念后,泛泛地以“物質轉化、遷移和積累”說明土壤剖面構造的成因。很顯然,關于土壤剖面構造及其成因的內容,不要求學生深入了解。
為使學生對土壤剖面構造有感性認識,教材以森林土壤為例,以圖文結合的方式,介紹自然土壤剖面構造及其各土層的特點。在各類土壤中,森林土壤剖面構造最為復雜,也是一般介紹土壤剖面構造用到的典型案例。但是,由于很難找到典型的且便于教學講解的理想的森林土壤剖面構造的景觀圖片,所以,教材采用模式圖。即使是森林土壤,其剖面構造也因類型不同而有較大差異,教材只是較為概括地將森林土壤剖面構造分為有機層、腐殖質層、淋溶層、淀積層、母質層,并對各層特點作了簡單的介紹。“淋溶層”“淀積層”本是專業術語,學生理解較為困難,教材在圖的說明中僅對“淋溶”“淀積”作一般的通俗解釋,以學生能看懂為目的。
6.不同地區的人工土壤,剖面構造差異也很大。教材以一般了解為目的,參照對自然土壤的處理方式,用模式圖配說明的方式,籠統地將人工土壤的剖面構造分為耕作層、犁底層和自然土層。
7.除顏色、質地、剖面構造外,土壤的形態特征還包括土壤的結構、緊實度、孔隙狀況、干濕度、侵入體等,雖然教材沒有介紹,在觀察土壤的實踐活動中,可以適當引入。
8.按課程標準的要求,教材設計了題為“觀察家鄉的土壤”的活動。觀察土壤最好在野外進行。在野外觀察土壤,可選擇道路邊或建筑工地新挖的土壤剖面進行,而且最好是自然土壤。然而,教學過程中帶學生離開學校面臨很多實際困難,如難以找到理想的土壤剖面、交通問題時間問題、安全問題等。因此,教材設計的活動以室內進行為主,不過這樣的設計對老師提出了要求,即事先挖出可以供學生觀察的土壤立方塊。
教材按照由視覺到觸覺、由外表觀察到內部比較等程序,設計了詳細的室內觀察土壤的步驟。涉及的觀察內容包括土壤顏色、質地、干濕度、重量、緊實度等,以及不同土層的差異。設計的這些步驟不是絕對的,只是供教學過程參考。
9.挖掘為室內觀察所用的土壤立方塊,要注意以下幾個方面。其一,以自然土壤最好。由于學校附近可能主要分布的是人工土壤,用人工土壤也可以。其二,最好選擇土壤較為深厚的土層。教材要求挖出“邊長20厘米的土壤立方塊”,如果條件許可,深度再大些會更好。其三,避免在過濕或過干的時候挖掘土壤塊。其四,挖掘土壤塊時,注意不要破壞農田或地表環境。
土壤的主要形成因素
1.土壤的主要形成因素包括成土母質、生物、氣候、地貌、時間等。在土壤的形成過程中,這些因素是綜合起作用的。因此,教材總結為“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。每個因素對土壤的作用,又會因時、因地而有差異,從而形成各種類型的土壤。在課程標準不要求講述土壤類型的情況下,教材按學生已有的知識基礎,較為簡單地解釋每種因素對土壤形成的作用。
2.對于五大成土因素,教材重點介紹生物、氣候兩大因素,而對成土母質、地貌、時間三因素只是作了簡單介紹。
3.成土母質是土壤形成的物質基礎。不同巖石的風化產物,其礦物質不同,所含元素不同,因而土壤中的營養元素和礦物質顆粒大小有差異,從而影響土壤的養分狀況和質地。成土母質對土壤形成的影響較容易理解,教材也簡單強調其影響土壤的主要方面。因學生缺乏巖石和礦物的知識,教材沒有舉例說明。
4.生物對土壤形成的作用至關重要,可以說沒有生物的作用,巖石的風化產物就不會形成土壤。生物對土壤的作用主要包括四個方面。其一,提供有機質。成土母質中不含有機質,是生物的殘體為土壤提供了有機質。其二,形成腐殖質。有機質在微生物作用下才能轉化為腐殖質。生物殘體不能被植物直接吸收,而腐殖質才能被植物生長所利用。所以,腐殖質含量的高低往往決定了土壤的肥沃程度。其三,富集營養元素。植物生長需要多種營養元素,生物通過生物循環,將分散在環境(成土母質、水、大氣)中的營養元素富集于土壤表層。例如,氮元素是植物生長必需的營養元素,通常在礦物中含量很少,土壤中的氮元素主要來自生物固定大氣中的氮和大氣降水。因此,表層土壤的氮含量遠高于底層土壤。其四,對土壤理化性質的影響,促使“土”成為“土壤”。教材對于上述四方面的作用,只是點到為止,沒有深入機理方面的內容。
生物循環又稱生物小循環,是指植物營養元素在生物體和土壤之間的遷移轉化過程。植物根系從成土母質、土壤溶液和空氣中吸收營養元素,輸送到植物軀體各部;植物在葉部合成綠色有機物。植物被動物吞食后會成為動物軀體的組成部分,同時動植物新陳代謝過程會以代謝產物或殘體的形式歸還土壤。土壤中的這些有機物又在微生物作用下,轉化為營養元素,留存于土壤中。生物循環促進植物營養元素在土壤表層的聚積,成為土壤及其肥力形成和發展的核心。教材以示意圖的形式,展示了生物循環的過程。
礦物質顆粒的團聚是土壤區別于土的重要體現。土壤中的礦物質顆粒極少以單粒狀態存在它們在物理、化學和生物作用下,適當團聚成團聚體,形成一定的土壤結構,能夠協調土壤水分、養分與空氣的關系,使土壤肥力得以充分發揮。
5.氣候不僅影響土壤層的水、熱狀況,從而直接影響土壤中物理、化學、生物等過程的性質和強度,而且還影響其他成土因素,如巖石的風化過程、地貌的發育過程以及生物活動強度,因而間接影響成土過程。甚至有人認為氣候是成土過程的主要動力。
由于綜合的氣候成因及分布在選擇性必修課程才涉及,而且課程標準沒有要求講述土壤的分類,因此,教材只是從一般意義講述氣候對土壤形成的作用。為便于教學方便和學生理解,教材采用了以下的編寫方法。其一,從冷、熱、干、濕及其組合狀況說明氣候對土壤形成的影響。其二,通過對比的方法說明這種影響,如濕熱與干冷對比、冷濕與干熱對比。其三,考慮與前后內容的關系并突出土壤與人類活動的關系,重點講述了成土速度、風化作用與淋溶作用以及有機質積累三個方面在不同氣候條件下的差異。
從宏觀上看,氣候、植被與土壤的類型和分布具有較強的對應性,都呈現明顯的地域分異規律,這是自然環境整體性的突出體現。但是,自然環境整體性的內容需留待選擇性必修1才學習,教材在此只概括表述為“總體而言,氣候的分布規律在很大程度上影響和控制了土壤的分布規律”,為選擇性必修1的學習做鋪墊。
6.地貌對土壤形成的影響,是疊加在生物、氣候等因素之上的,屬于非地帶性因素。教材為培養學生的地理思維,舉了兩方面的例子。其一是不同地貌部位因光熱等條件的差異而導致的土壤差異;其二是在重力等作用下,沉積物顆粒自山頂至低平洼地的分布規律對土壤質地的影響。
7.土壤形成是一個過程,時間必然是一個重要的因素。教材沒有過多地介紹時間對土壤的影響,只是簡單介紹了土壤層厚度、土層分化狀況與時間的關系。從土壤與人類活動關系角度出發,教材突出講述了形成一定厚度可耕作土壤所需要的時間長度,以讓學生認識土壤的寶貴,從而提升保護土壤的意識。
8.人類活動一直影響著土壤的發育,并對自然土壤實施改造。因此,有些專家也把人類活動作為主要成土因素之一。教材仍采用比較傳統的劃分方法,在自然因素之外,單獨講述人類活動對土壤形成的影響,既簡潔闡述了人類活動對土壤的影響,也為下面講述“土壤的功能和養護”作自然過渡。
9.從學以致用和培養學生地理素養的目的出發,教材設計了主題為“解釋常見的土壤現象”的活動。教材選取了三種常見的土壤現象,要求學生指出每種土壤現象形成的主導因素,并作簡要解釋。所涉及的解釋在課文中都有相應的表述,學生理解了教材內容,就可以回答所設計的問題。
當然,此“活動”的設計也是給教學提供的一種思路。例如,教學可以利用當地的土壤,提供某種土壤現象,或提供土壤的特點,引導學生做單現象分析或綜合分析。
土壤的功能和養護
1.本部分為擴展內容,重在培養綜合思維和人地協調觀。教材重點講述了兩部分既相互獨立又相互關聯的內容—土壤的功能和土壤的養護。
2.教材從宏觀至微觀,依次講述了土壤在地理環境(圈層)中的位置、土壤對于地理環境的形成和地球面貌的改變的作用,以及土壤的蓄水、保水功能。這部分內容相對簡單,學生容易理解。然而,這部分內容對于學生理解地理環境的整體性,認識土壤在自然環境中的重要性,形成綜合思維等,具有一定的價值。其中,土壤的蓄水、保水功能對于認識現在城市洪澇問題及其解決措施具有很強的現實意義。
教材安排“土壤在地理環境中的地位”圖,說明土壤在地理環境中的重要地位。該圖示意地理環境中物質遷移和能量轉換的過程,反映“土壤處于巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互緊密接觸的過渡地帶”。該圖可以看成是地殼物質循環的地球表層部分與水循環、生物循環的綜合。
教材通過土壤與人類的關系的敘述,突出了土壤對人類生存和發展的重要性以及土壤作為自然資源的珍貴性,從而轉入土壤的養護。
3.教材講述“土壤的養護”而沒有提及“土壤的保護”,重在“養”,從而區別于因環境問題而引發的土壤保護。教材從兩個方面講述土壤的養護。其一是質量較差的土壤,或說劣質土壤,人類需要對其進行改造或改良。古今中外,對土壤改造或改良的案例很多,任何一個地方的人們都或多或少有過此類嘗試或經驗。其二是質量較好的土壤,或說優質土壤,需要注重種養結合,以保持土壤的生產力。這方面的方法也很多。
4.教材在說明對土壤的改造或改良時,提供了“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”的案例。土壤中可溶性鹽分不斷向土壤表層積聚的過程,稱為土壤鹽堿化。黃淮海平原一些低洼地,冬半年降水少,氣候干旱,土壤蒸發強烈,致使鹽分在土壤表層積累。這些地方,因土壤含鹽過多,不利于農作物生長。案例給出的是中科院在山東禹城北丘洼對鹽堿化土壤的綜合治理。由于綜合治理涉及物理、化學、生物機理,學生不易理解,教材用框圖的方式展示綜合治理的措施及每項措施的目的。對于學生學習而言,本案例重點說明:有些土壤不適宜種植農作物,需要經過多種措施進行改良或改造,以使土壤滿足人類農作物生產的需要;在土壤改良或改造方面,我國有過許多成功的經驗。
5.我國是傳統的農業國,對土壤的養護積累了豐富的經驗。教材列出了一些方法,這些方法在不同地區都有傳承,甚至現在仍在使用。
休耕是指土地在耕作一段時間后,暫停一段時間種植農作物,使土壤的肥力得以恢復。例如,長江中下游地區以種植水稻為主,有些田地肥力較弱,以前到了冬季,這些田地不再種植越冬作物,而用水淹沒田地表層,稱為浪田,以恢復土壤的肥力,待來年再種植水稻。種植綠肥是增加土壤肥力的一種辦法,即當田地肥力欠缺時,在田地種植一些綠肥作物,待綠肥作物長成時,直接翻耕入土,以綠肥作物的有機體為土壤增加肥力。綠肥作物以豆科作物為主,常見的有紫云英、苜蓿等,也有非豆科作物和各種水生綠肥作物。作物輪作即在田地輪換種植不同的農作物,從而可以調節土壤中的營養元素種類和含量。施用農家肥則是提高土壤肥力的重要途徑。教材列出的上述土壤養護的方法,在現今農村,除作物輪作外,都很少用了,這也是我國農業存在的現實問題。
教材以紫云英為例,介紹了種植綠肥作物以提高土壤肥力的方法。紫云英是“我國水稻種植區常用的越冬綠肥作物”。在一些新開辟的耕地上,由于土壤肥力達不到直接種植農作物的要求,先種植苜蓿也是一種很好的方法。苜蓿的適應能力較強,通常在瘠薄土壤中種植苜蓿兩年后,即可種植農作物。
6.研究表明,人體所含元素及豐度與地殼所含元素及豐度基本一致。因此,一個地方土壤中所含的微量元素的多少,對人們的身體健康影響較大。人們攝入體內的食物和水中所含的礦物元素,都與當地土壤有直接的關系。當環境中某種微量元素的含量偏多或偏少時,可能導致人體病變,形成一類地方病。以前,這類地方病的分布很有特點。如今,在商業化社會,這類地方病則少見。其中的地理道理值得學生思考。教材為培養學生用地理的眼光看問題,將這類地方病與土壤的關系寫成“自學窗”,供學生自學,除讓學生理解地方病與土壤的關系外,也使學生更進一步理解人類與土壤的關系。
【教學建議】
教學思路及方法建議
本節教學總體上可以遵循“案例分析-觀察探究-歸納總結-拓展應用”的思路展開。首先利用或借鑒“亞馬孫人改良土壤”等案例,提出核心問題:土壤與自然環境、人類活動之間存在怎樣的關系?進而細分問題:什么是土壤?如何觀察土壤?影響土壤形成的因素有哪些?土壤有哪些功能?如何養護土壤?接著以觀察實地土壤或土壤標本為基礎,結合視頻、圖片展示,了解土壤的顏色、質地、剖面構造等特征。然后圍繞土壤與地理環境的關系,以家鄉的土壤為參照,結合常見的土壤現象,探究、歸納土壤的主要形成因素、土壤的功能。最后拓展到土壤與人類的關系,以教材中有關鹽堿地綜合治理及地方病的內容為案例,探討如何改良和養護土壤。具體教學過程中,要注意以下三點。
一、切實以觀察、實驗為基礎展開教學,增強學生對土壤的感性認識,落實“地理實踐力”的培養
學生特別是城市學生在日常生活中對土壤的認識非常模糊和抽象,而土壤組成、質地、剖面構造等需要直觀感受的知識對理解土壤的形成因素至關重要。因此,教材一方面呈現了一系列圖像拓展學生對土壤的間接感知,另一方面特別強調“觀察家鄉的土壤”,通過實地觀察和實驗等方式強化對土壤的感性認識。教學時要落實課本相關活動要求,切實創設學生能夠接觸、觀察土壤的情境�？紤]到多數學校沒有土壤標本或標本老化等情況,建議教師帶領學生在校園或周邊地區開挖土壤剖面,或者去野外采集當地土壤樣本用于教學。同時,要在充分利用課本圖像的基礎上,收集、展示其他地區典型土壤的圖像和視頻,與本地土壤進行對比,拓展學生對土壤與地理環境關系的認識。
二、突出土壤與自然環境各要素的聯系,梳理知識間的內在聯系,體現綜合思維
本節是自然環境要素學習的最后一節,前面各要素的學習為本節打下了“聯系”的基礎。同時課程標準要求“說明”土壤的主要形成要素,任務層次高,理解難度大。為此需要引導學生深入分析兩點:一是各要素特別是生物和氣候在土壤形成中的作用,二是各要素的綜合作用對土壤形成的影響。教學中要循序漸進地梳理這些關系,可先聯系本章第一節植被的有關知識,從“生物對土壤形成的作用”開始,逐步引入其他要素的影響,幫助學生最終理解“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。另外,在分析環境各要素作用的同時,可以引導學生逆向思考:土壤對這些要素有什么影響?為學習“土壤的功能和養護”做好鋪墊。
三、關注土壤與人類的關系,體會養護土壤的重要性,滲透人地協調觀
作為珍貴的自然資源,養護土壤是全人類關心的課題。因而教材在課程標準的要求之外,用相當大的篇幅闡釋了土壤的功能和養護。教學中,對這部分內容的處理首先要有思想高度,即站在人地協調的高度看待土壤養護。其次要強調土壤的生態功能,而非僅僅支撐農業的功能,突出土壤在地理環境中的特殊地位。最后要立足各要素在土壤形成中的綜合作用,理解土壤養護的措施。
重點和難點
本節內容的教學重點是“土壤的主要形成因素”,難點是“土壤的主要形成因素”和“土壤在地理環境中的地位”。
課時建議 2課時。
實施建議
第一課時
【導入】
教學中,引入的情境要實現兩個功能。一是吸引學生觀察土壤特征的變化或差異。二是引發學生疑問:這些變化或差異是怎么產生的?具體方式可結合教學實際靈活安排。
方式一:從回憶熱帶雨林特征切入,利用教科書提供的情境—亞馬孫人用生物炭改良當地土壤,引導學生觀察、對比教科書中的圖片。而后提問:繁茂的熱帶雨林之下,自然土壤為何非常貧瘠?生物炭除了改變了土壤的顏色,還可能改變了什么?可以安排學生討論,但不必深究,只要引出“土壤的特征”和“土壤的形成因素”即可。確切的解答可在后面內容的學習中逐一展開。
方式二:結合類似“萬物土中生”等俗語或詩句,聯系家鄉的物產營造情境,展示本地土壤照片,引發學生對家鄉土壤的關注。然后展示一些典型的土壤圖片,引導學生觀察對比、發現差異。進而提出問題:家鄉的土壤與其他類型的土壤有什么不同?是哪些因素導致了這些差異?由此埋下伏筆,轉入“觀察土壤”的教學。
【觀察土壤】
從知識層面上看,這部分內容的核心是土壤的概念及特點。課本以“觀察土壤”為題,意在強調轉變學習方式,即必須以觀察、實驗等實踐性活動為基礎展開教學,培養學生的地理實踐力。
一、利用身邊的土壤拓展情境,引導學生親近土壤,體會實踐出真知
1.由于大多數學生特別是城市學生從小缺乏與土壤直接接觸的機會,慢慢形成了對近距離觀察土壤、觸摸土壤的抵觸感。教學中可以先用盆栽等展示“相對干凈”的土壤,組織學生探討“如何配土讓盆栽植物長得更好”,消除學生的抵觸感,引發學生的好奇心和求知欲。
2.教師課前要做好實踐教學的準備工作,包括實地開挖土壤剖面、采集土壤樣本、完成相關土壤實驗,以便對當地土壤有比較深入的認識,對學生在觀察、實踐活動中可能產生的問題做到心中有數。課堂上要求學生觀察、觸摸前自己要先演示,一方面示范操作程序和方法,另一方面感染和帶動學生。
3.做好防護工作。戶外開挖土壤剖面、室內分析土壤樣本等都存在一定的安全和衛生隱患,需要從器材、人員分工、善后處理等方面做出細致的安排。
二、從土壤與環境關系的角度,闡明土壤的概念和組成
1.土壤概念的理解需要在本節學習過程中不斷深化。首先要區分“土壤”與常用的“土地”以及本節出現的“土層”“表土”等詞語或概念,突出土壤既是自然地理環境的組成要素之一,又是一個“活”的生態系統。建議一方面從地球圈層結構的宏觀角度指出土壤在其中的位置。另一方面從植物與土壤的關系角度強調土壤最基本的功能。
2.土壤組成可回顧小學科學的相關實驗,也可通過觀察、討論盆栽配土得出。在此基礎上可適當提問:土壤這些組成物質都來自哪些圈層?它們分別為植物生長提供了什么?為學習“土壤的主要形成因素”和“土壤的功能和養護”做好鋪墊。
3.土壤的肥力要適當解釋,可運用土壤與農業生產的相關圖片或視頻,激發學生的感性認識,同時結合土壤的組成,指出土壤作為一個獨立的生態系統,它與周圍環境進行著物質和能量的交換。輸入土壤的物質和能量,經過轉化,一方面維持土壤本身的演化,另一方面又輸出于外界環境,特別是植物。
三、結合野外觀察,充分運用視頻、圖像展示土壤的基本特征
1.對土壤顏色的教學可先從觀察、描述家鄉土壤的顏色入手。進而展示教材中圖5.13、圖5.14或其他典型土壤(如褐土、棕壤),讓學生直觀感受大尺度區域間土壤顏色的差異。然后指出土壤的顏色是土壤的重要特征,“有些土壤就是用顏色來命名的”。另外,教學中盡量通過實地觀察或照片展示引導學生發現同一地區因地形部位、水熱條件不同,土壤顏色也存在差異,從而為學習“土壤的主要形成因素”埋下伏筆。
2.對土壤質地的教學可先實地少量選取質地不同的土壤,引導學生用手指研磨,感受組成顆粒大小及比例。進而展示砂土、壤土、黏土等土壤的照片,結合教材中圖5.15、圖5.16,說明手感與粒徑相對比例的關系。然后可以用實驗的方式演示不同質地土壤透水、蓄水性能的差異。在此基礎上解釋透氣性能、保肥性能(有機質積累)以及耕作適宜度的差異。
3.土壤剖面構造是這部分的重點。首先要引導學生循序漸進地實地觀察土壤剖面或土壤標本,可以提出以下系列問題:
(1)土壤自上而下分為哪幾層? (2)每一層的顏色和質地有什么差異?
(3)每一層土壤組成成分可能會有什么差異? (4)這種分層是如何形成的?
觀察過程中,學生可對上述問題進行討論。然后引導學生以教材中圖5.17為參照,對實地土壤或土壤標本進行粗略測量和劃分,并繪制土壤剖面構造簡圖。
問題(4)不宜深究,教學中可運用視頻或圖片展示土壤有機質的分解過程、腐殖質的形成過程,也可用實驗的方式展示礦物質(可用鹽、染色劑等代替)淋溶、淀積過程,直觀形象地說明土壤這種垂直結構是土壤形成過程中物質轉化、遷移和積累的結果。也可留著伏筆,在學習“土壤的主要形成因素”中加以闡釋。
最后對比教材中圖5.17和圖5.18,對耕作土壤與自然土壤的異同點加以說明。此處可結合當地農業生產實際,適當拓展耕作技術對土壤養護的影響。
【活動:觀察家鄉的土壤】
該活動開展必須與“觀察土壤”的教學結合進行,進一步落實地理實踐力的培養。建議教師根據教學設計提前一周挖取土壤塊,按照活動步驟先行操作,取得相應數據和結論,預判學生操作中存在的問題,制定完善活動各環節的操作規范。建議教師將自己的操作過程錄像,結合“觀察土壤”部分的內容,制作成微課供學生活動前學習。
一、準備工作
1.為每組學生準備平鏟、剪刀、卷尺、大號塑料盒、密封袋、小錘、篩子、放大鏡、秤各一個,紙巾、棉簽、薄膜手套、記號筆、記錄卡若干,以卡片形式告知以上物品在本活動中的用途和注意事項。強調活動安全。
2.根據活動流程設計各類活動記錄單,如“土壤采樣記錄表”“土壤顏色記錄表”“土壤質地記錄表”“土壤剖面構造記錄表”等,具體內容參考下面活動示例。
3.選擇當地穩定植被下的自然土壤采樣。特別是城市學校,要意識到校園及其周邊土壤可能遭到建設活動的破壞,如誤采,則觀察結果無法說明當地土壤的特點。
4.考慮到該部分內容教學時間一般為冬季,北方地區的學校盡量選擇在晴朗的午后采樣并盡量避開堅硬的凍土。采樣地不宜太干,以保證所取土壤塊水分與當地平均狀況相當。
5.清理地表的植物或雜物時要保留土壤的枯枝落葉層,植株可用剪刀剪除,保留植株底部和根系,避免清掃地面、拔除植株、踐踏地表導致土壤結構破壞。
二、活動組織
1.人數較多的學校土壤采樣工作可以年級組活動的形式開展,合理控制采樣數量,所采土壤塊由教師分配到各班使用,以避免過多或頻繁采樣造成的破壞和混亂。
2.去實地采樣不必組織整個班級的學生參與,可由學生選派代表參加。全程要根據學生人數配備2位以上的專業教師同行,一方面負責指導采樣,另一方面負責安全保障。
3.室內觀察可選擇在生物、化學實驗室進行,4-6人一組為宜,建議按照操作“工種”分工,即1-2人負責搗碎、掂重、研磨、搓條等,1-2人負責貼紙巾、稱重、加水攪拌等,1-2人負責聽取發現、記錄結果等。觀察過程中,教師一方面要激發學生克服怕臟等畏難情緒(必要時親手示范),另一方面要督促學生認真、有序觀察,并保持場地清潔。
4.整理、交流活動結果可分三個步驟進行:(1)每兩個小組交換觀察記錄表,發現差異并討論原因;(2)分組討論描述框架和圖表的使用,形成活動報告;(3)展示、評論各小組的活動報告,總結概括家鄉土壤的特點。
三、過程示例
1.土壤采樣
(1)記錄采樣點位置,觀察采樣點植被類型、坡度坡向以及采樣地區當天天氣狀況,將上述數據填入采樣記錄表。分遠景(植被、地形)和近景(枯枝落葉狀況)對采樣地拍照。
(2)用剪刀剪除地表以上的植株,清理大的枯枝等雜物,用卷尺量出采樣范圍(按采樣塊數確定長度),并用剪刀在地面輕畫出標記。
(3)沿地面標記用平鏟挖出較為完整的土壤剖面,觀察確定淀積層的位置,拍照留存。
(4)按20厘米的寬度采取土壤塊,深度到淀積層(深度可超過20厘米),套上密封袋,用記號筆按一定方向編號,依次豎直放入塑料箱。
土壤采樣過程和結果可設計類似表5-8的表格進行記錄。
表5-8 土壤采樣記錄表
2.土壤顏色觀察
(1)采樣階段可直接觀察開挖的新鮮土壤剖面,找出顏色變化明顯的層,用卷尺測量其深度,并做顏色、深度的記錄。
(2)室內觀察階段重點觀察自上而下顏色的變化。由于土壤類型和采樣深度等原因,有些土壤塊可能顏色變化不明顯,也要如實記錄。
3.土壤水分觀察
(1)采樣階段觀察可取3片紙巾直接貼在新鮮土壤剖面,10秒左右即可取下觀察其潮濕狀況,以此判斷土壤表層和底層的濕度差異。
(2)室內觀察需要對土壤重新進行切面,然后在新切面上用紙巾比較表層和底層的濕度差異。
4.土壤質地觀察
(1)對整個土壤塊稱重可在采樣階段進行,以避免蒸發等因素造成較大誤差。
(2)對表土和底土的密度差異,可通過用手掂重的方式比較,也可通過稱量大小基本相同的土塊質量加以比較。
(3)土壤礦物質顆粒比較可通過用手研磨的方式進行,也可用篩子篩選干土的方式比較,必要時可用放大鏡觀察篩選的干土。
(4)土壤黏度可用和水搓土條的方式進行比較,也可用漏斗盛不同土層的土塊,加水觀察并比較相同時間透水量的大小。
上述觀察結果可用事先設計好的表格(可參考表5-9)進行記錄。
表5-9 土壤剖面觀察記錄表
【承轉】
方式一:引導學生回顧前一節知識“植物生長過程中,也改造其生長的土壤、水分等環境條件”,提出問題:植物是如何改造土壤的?引導學生思考生物在土壤發育中的作用,從而引出“土壤的主要形成要素”。
方式二:由“觀察土壤”教學小結得出土壤的成分為礦物質、有機質、水、空氣,提出問題:土壤這些成分分別來自哪些圈層?是什么造成不同質地土壤成分的差異?引導學生思考土壤的形成因素有哪些,從而引出“土壤的主要形成因素”。
方式三:由“自然土壤剖面構造”提出問題:土壤為何出現分層現象?引導學生解釋課文“這些土層是土壤形成過程中物質轉化、遷移和積累的結果”,從而引出“土壤的主要形成因素”。
【土壤的主要形成因素】
這部分內容的教學要重點通過教材中圖5.19的剖析闡明各因素對土壤形成的作用,逐步幫助學生運用綜合思維深入理解“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。同時結合具體案例分析,引導學生理解土壤特征與各形成因素特征的關系,分析不同地區土壤特征形成的主要原因,從而對常見的土壤現象做岀解釋。
一、剖析生物循環過程,引導學生理解有機質和營養元素在土壤表層的富集過程
1.指導學生讀教材中圖5.19,理解土壤形成的生物小循環過程。教學中可引導學生逐步深入思考、探討下列問題:
(1)圖中涉及哪些圈層和自然地理要素?
(2)哪些物質參與了圖示循環?它們在循環過程中發生了怎樣的轉化?
(3)有機質的合成與分解分別在哪里進行?這對土壤形成產生了哪些影響?
(4)有機質的分解速度受到哪些因素的影響?其快慢對土壤質地有哪些影響?
(5)腐殖質的形成主要受哪些因素的影響?
(6)來自不同圈層的養分元素為何在土壤表層富集?
2.在引導學生思考、探討上述問題的過程中,要適時幫助學生回顧植被與環境的關系等,并根據學情以資料的形式適當補充光合作用、呼吸作用、微生物分解作用等方面的知識,強調生物作用并非僅指植物的作用,微生物的作用非常關鍵,它不僅促成了腐殖質的形成,也加快了巖石的風化,改善了成土母質的性狀,促進了礦物質顆粒團聚。土壤動物的作用也可舉例加以說明,如蚯蚓對土壤結構的影響。
二、分析土壤形成過程中的物質循環,理解土壤發育過程中巖石風化、生物循環、礦物質淋溶等過程的關系
1.聯系教材中圖5.20,運用有關資料,講解風化殼的概念,說明成土母質除了本地風化產物,還包括搬運來的沉積物。土壤也會通過淋溶、水土流失等過程最終變成巖石的物質來源。同時,土壤中的各種物質及其轉化過程不僅受到局地生物小循環的影響,還受到水循環等大范圍自然地理過程的影響(圖5-4)。這一內容也為學生學習“土壤的功能和養護”做鋪墊。
2.選用有關視頻、景觀圖、示意圖,結合教材中的注釋,解釋風化作用,幫助學生理解成土母質為巖石的風化產物,是土壤中礦物質的主要來源。它比巖石疏松,具備通氣透水性。這種通氣透水性促進了成土母質的進一步風化和土壤的淋溶作用,也為先鋒植物的生長和微生物的活動提供了基礎。生物循環反過來又會促進風化作用。土壤的形成和發育就是這樣一個不斷發展的過程。而后指導學生運用上述知識,聯系教材中圖5.17、圖5.19分析自然土壤垂直分層的成因。
三、比較分析土壤在不同水熱條件下的差異,辨識常見土壤現象形成的主導因素
1.聯系本節開篇情境,展示東北黑土剖面圖和有關肥力的資料,結合亞馬孫地區和東北地區氣候統計圖,引導學生對比兩地土壤中有機質分解和積累的差異�？蛇\用土壤剖面圖,進一步對比東北黑土與同緯度的西北荒漠土在厚度、顏色、質地、有機質含量等方面的差異。從而理解氣候對風化作用、淋溶作用、生物循環的影響,得出“氣候的分布規律在很大程度上影響和控制了土壤的分布規律”這一結論。
2.展示不同地貌部位土壤景觀圖,說明地貌一方面影響成土物質的遷移,如陡峭的山坡上,重力作用和地表徑流的侵蝕往往加速疏松地表物質的遷移,很難發育深厚的土壤;另一方面是通過影響氣候進而對生物作用、風化作用產生影響,導致不同地貌部位土壤顏色、土壤質地、發育程度等方面的差異。教學中可以指導學生列表比較山頂與山麓、陽坡與陰坡、迎風坡與背風坡在成土母質、水熱條件、土壤特點方面的差異,并對其成因做出簡要說明。也可運用某一山地(如乞力馬扎羅山)土壤類型垂直分布圖加以闡釋。
四、回顧植被與環境的關系,闡釋土壤形成的時間要素
可從植被對裸地的改造切入,運用示意圖或視頻展示“母質風化加劇-土層變厚-有機質增加-腐殖質化加快-土層逐漸分化”的土壤發育過程。最后以教材上的“在自然狀態下,形成20厘米厚可供耕作的土壤,一般需要100-1000年”進行小結。土壤形成的人為因素可結合耕作土壤的剖面結構加以闡釋,同時用案例展示不合理的人類活動對自然土壤的破壞,一方面與自然土壤漫長的形成過程對比,另一方面為“土壤的功能和養護”的學習做好鋪墊。
【活動:解釋常見的土壤現象】
1.以案例分析的形式開展“活動”教學,教師可選擇“活動”列出的一個土壤現象或者家鄉某個土壤現象進行分析,指導學生掌握分析的基本思路,而后獨立分析或分組討論其余的土壤現象。
2.提供“活動”中相關土壤現象的資料,如土壤景觀圖、剖面圖,描述土壤現象所在地自然環境特征或者土壤特征的圖表和文字等,幫助學生豐富感性認識。
3.指導學生聯系各因素在土壤形成中的作用,運用比較法進行分析,關注各主導因素在具體土壤發育過程中的影響。
4.點評學生的分析結果時,要強調所有土壤現象都是各因素綜合作用的結果,主導因素是通過影響其他因素產生作用,同時其作用過程也受到其他因素的影響。具體問題參考答案參見表5-10。
表5-10 “活動”參考答案
這部分內容的教學重點是闡明土壤對各圈層的影響和土壤與人類活動的關系。建議通過讀圖、案例分析幫助學生從要素綜合的角度深入理解土壤是“自然環境的重要組成部分”,是“聯系有機界和無機界的關鍵環節”。并從人地協調的高度認識土壤是支撐人類可持續發展的寶貴資源,“土壤功能的可持續性與農業乃至人類社會的可持續發展息息相關”,人類需要改良、養護土壤,維持土壤功能的可持續性。
一、引導學生讀圖分析土壤在地理環境中的位置特點,聯系地球圈層結構、土壤物質組成、土壤剖面構造等知識,理解土壤既是四大圈層的“過渡地帶”,又是它們的“結合部”。土壤特殊的位置和結構是其對地理環境各要素發揮作用的基礎,同時土壤系統也具有脆弱性,容易受到環境變遷和人類活動的影響。
1.指導學生讀教材中圖5.20,了解土壤與四大圈層的空間關系。該圖內容豐富,關系復雜,教學時可先不涉及其中的箭頭,引導學生由淺入深地思考下列問題:
(1)圖中呈現了哪些圈層?土壤上下各有哪些圈層?
(2)土壤中的礦物質、有機質、水和空氣分別屬于(來自)哪一圈層?
(3)土壤與四大圈層之間有無明確的界限?為什么?
(4)為何說四大圈層在土壤中的接觸是“緊密”的?
讀圖時,需要對土壤與水圈的位置關系做出說明,可回顧紅樹林等知識,指出土壤延伸到淺水域底部。
2.呈現土壤剖面構造圖,引導學生回顧土壤中的分解作用、淋溶作用、風化作用等知識，思考討論土壤系統的開放性和脆弱性。教學中可從以下四個方面給予學生提示:
(1)與母巖相比,土壤疏松多孔隙,這為四大圈層在其中“緊密接觸”提供了什么?
(2)以碳在各圈層間遷移為例,哪些環節在土壤中進行?
(3)四大圈層通過土壤進行的物質遷移是單向的還是雙向的?
(4)土壤中水的比例和鹽度容易受到哪些變化的影響?
教學中,可引導學生畫圖說明土壤與四大圈層的關系,并據此說明土壤在自然地理環境中的地位。
二、結合具體案例,分析土壤對生物生長提供的條件,說明土壤的蓄水、保水功能。教學中可適當拓展土壤對大氣(吸收氧氣,釋放二氧化碳、甲烷等)、巖石(風化等)的作用,引導學生理解土壤對地理環境形成和地球面貌根本性改變的重要性。
1.回顧植被、微生物分解等知識,聯系生物學科食物鏈等知識,以聯系框圖等形式展示土壤使得地球表面生機盎然的過程。教學中可展示帶植物根系的土壤剖面圖、土居動物巢穴圖、土壤微生物活動視頻等。有條件的學校還可以與生物等學科聯合開展土壤生物觀察實驗,強化學生對“土壤是萬物之本、生命之源”的認識。
2.回顧水循環等知識,分析土壤的蓄水、保水作用。大氣降水的一部分通過下滲進入土壤蓄存起來,既減少了徑流,又能給植物供水。對農業生產來說,蓄水能力強的土壤有助于蓄洪,保水能力強的土壤有助于抗旱。有條件的學校,可進一步從微觀層面分析。首先適當說明土壤水不僅僅指地下水,還包括土粒吸附的水、土壤毛細管中的水、土壤中的水汽等多種形態的水。其次引導學生分析土壤蓄水、保水功能的影響因素,如植被狀況、地面硬化狀況、土壤質地、土壤結構、土壤厚度等。最后指導學生思考土壤蓄水、保水功能對蒸發、下滲、徑流等水循環環節的影響。教學中,可結合旱澇災害、水土保持等案例,運用圖片、視頻等拓展學生對土壤蓄水、保水功能的認識,為本章的問題研究以及后續學習農業、生態環境建設等打好基礎。
三、引導學生聯系水循環、生物循環、大氣受熱過程等地理過程,理解土壤作為“一個開放的系統,與其所在的環境之間有著活躍的物質和能量交換”,理解這些地理過程的綜合作用是土壤功能具有可持續性的自然地理基礎。
1.指導學生再次讀教材中圖5.20,梳理其中與土壤息息相關的自然地理過程,進一步明確土壤是自然地理各要素綜合作用的場所。讀圖過程中引導學生由淺入深地思考下列問題:
(1)圖中箭頭涉及哪些地理過程?
(2)圖中各箭頭分別表示哪些物質遷移或能量轉換環節?
(3)哪些環節主要在土壤中進行?彼此間有何關系?
(4)這些過程對維持土壤功能有什么作用?
2.指導學生回顧教材中圖5.16,分析生物循環得以不斷進行的條件,理解土壤功能可持續的自然地理基礎及其重要性。教學中,可引導學生逆向思維,即從生物影響土壤發育轉為土壤支持生物持續生長,進而分析氣候、地形、成土母質對土壤功能的影響,為學習土壤養護做好鋪墊。要求較高的學�？蛇m當拓展水土流失、荒漠化等案例,強化學生對土壤功能退化嚴重后果的認識。
四、聯系當地農業生產實際說明土壤是人類珍貴的自然資源,對其合理利用和保護是全人類關心的課題。然后結合案例“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”和有關綠肥作物的圖片,分析人類改造、改良不良土壤以及對優良土壤用養結合的基本途徑,進而通過自學窗“地方病與土壤”,進一步樹立協調“人土關系”的意識。
1.改良、改造土壤是農業生產的普遍行為,鹽堿地綜合治理只是其中的一個案例,教學時可分兩個層次進行。較低層次的可從鹽堿地及其治理前后的景觀切入,只要求學生了解鹽堿地存在大量鹽分在土壤表層積累的現象,不深究水鹽運動過程;只了解綜合治理的有關措施及其結果,不深究各種措施如何調節和控制水鹽運動。較高層次的教學可從水鹽運動的過程入手,結合當地地形、氣候等資料,通過視頻介紹、繪圖演示等引導學生分析土壤春秋季節返鹽的原因,然后分析各種措施針對的水鹽運動具體環節,以及實施的時間和針對的土層。
2.優良土壤的保護方式和途徑也是多種多樣的,土壤保肥只是其中比較普遍性的措施。教學時可展示休耕、種植綠肥、作物輪作、廣施農家肥等圖片、視頻,增加學生的感性認識,同時引導學生回顧土壤中有機質分解等知識,明確這些措施的根本目的是增加土壤中有機質的含量。
3.土壤對人類生產生活的影響是多方面的,教學中可以多具體闡釋“一方水土養一方人”。指導學生自學“地方病與土壤”時,可選擇具體地區的真實案例加以分析。層次較高的教學可引導學生回顧生物循環過程等知識,同時聯系食物鏈等生物學知識對地方病的致病和治療機制加以解釋。
評價建議
一、評價目標
根據教學目標,參照學業質量標準,可制定本節評價目標(表5-11)。
表5-11 第五章第二節教學與評價目標
1.紙筆測驗。
命制試題時不能偏重考查學生對土壤顏色、質地、剖面構造、形成因素的抽象識記,而是要關注學生是否理解土壤在自然地理環境中的獨特地位、是否掌握觀察描述土壤的方法、是否理解土壤發育過程中各因素的作用、是否了解土壤的功能及其養護措施。
2.課堂觀察。
要緊扣重難點觀察評估學生的綜合思維水平。本節內容重在對土壤與自然地理環境各要素關系的分析。課堂上要關注學生能否結合具體案例對土壤發育中各要素綜合作用的過程進行分析和說明。
3.表現記錄。
地理實踐力和情感態度價值觀評價要放在具體情境中進行,本節要根據觀察家鄉土壤活動的目標制定活動表現記錄表,進行等級評定。
三、評價示例(以教材中活動為例)
活動1:觀察家鄉的土壤(材料略)
本活動評價為表現性評價�；顒舆^程中教師全程關注各小組的活動,同時適當記錄學生的表現,采用等級評定的方式對學生進行評價。評價目標和評價方式參見表5-12。
表5-12 活動評價目標及評價方式
1.指出形成上述土壤現象的主導因素。
對本活動中學生的表現評價可參考表5-13。
表5-13 活動表現評價及樣例
對本活動中學生的表現評價可參考表5-14。
表5-14 活動表現評價及樣例
5.2 土壤
【教學目標和要求】
1.通過實地觀察或運用土壤標本,了解土壤的組成、顏色、質地和剖面結構,掌握觀察土壤的基本內容和方法。
2.運用圖文資料,結合觀察活動說明土壤的主要形成要素,并據此解釋常見的土壤現象。
3.結合實例,了解土壤的功能和養護途徑,體會養護土壤的重要性。
【教材設計思路】
根據課程標準的要求,本節教材重點落實的內容是“說明土壤的主要形成因素”,方法是“通過野外觀察或運用土壤標本”。
對于“說明土壤的主要形成因素”,可以從以下幾個方面理解。其一,知識內容是土壤的形成因素,即成土因素。其二,土壤是聯系自然各圈層的關鍵環節,即土壤的形成是自然各圈層相互作用的結果,所以,這里的“土壤”是指自然土壤。但是,人類活動對土壤具有重要影響,也可看作是影響土壤形成因素之一。其三,要達到“說明”的行為目標要求,不僅需了解主要的成土因素,還應知道這些因素對土壤形成的作用。在相關自然地理基礎知識不具備的情況下,講述各因素對土壤形成的作用,重在說明結果,而不需深入機理。其四,結合土壤類型講述成土因素,不僅容易理解各因素對土壤形成的作用,且易于突出不同類型土壤的特征,如草原土壤都具有鈣積層。課程標準回避土壤類型,可能是因為土壤類型的劃分較為復雜,且分類依據對于中學地理學習較難理解。因此,在說明成土因素時,不宜強調不同類型的土壤,只需籠統講述各因素對土壤形成的作用。其五,講述各因素對土壤形成的作用,需要涉及土壤的一些特征,如顏色、質地等,需要教材作適當解釋。
課程標準將實現本條“內容要求”的方法確定為“通過野外觀察或運用標本”,這對教材編寫和教學都是巨大的挑戰。
首先,難以找到符合要求的土壤剖面或土壤標本,原因有以下幾個方面。其一,與觀察地貌、植被等不同,觀察土壤不能只局限于土壤表層,應觀察具有一定深度(一般達1米)的新鮮的土壤剖面,而在學校附近一般很難找到理想的可供觀察的土壤剖面。其二,按課程標準的要求,與植被對應,觀察的土壤最好是自然土壤,這更增加了選擇可供觀察的土壤的難度。其三,如果讓老師帶著學生在野外挖掘土壤剖面,不僅受多方面條件的限制,而且挖掘量較大。其四,很難找到符合條件的土壤標本,即使現在一些高校的地理院系或地理研究所保存有土壤標本,也因保存時間過長而失去了土壤剖面原有的價值。其五,土壤標本的挖掘、包裝、運輸和保存,都有一定的技術標準要求,中學師生難以獨立制作。
其次,無論是通過野外觀察還是運用土壤標本,都難以達到“說明土壤的主要形成因素”的目標。因為,成土因素對土壤形成的作用不僅是漫長時間的作用過程,而且學生知識基礎難以理解作用機理,學生通過觀察靜態的土壤剖面或土壤標本不可能找出主要成土因素,更不用說能夠“說明”各成土因素對土壤形成的作用。
通過上述分析,教材落實課程標準此方法要求時,從培養地理實踐力這一地理核心素養的角度,將內容重點確定為適宜中學生野外觀察土壤的一般方法。另外,鑒于土壤與人類活動關系的重要性,為落實人地協調觀的培養,教材宜適當擴展土壤與人類活動關系的內容,并從環境整體性出發,簡單介紹土壤的功能。
在綜合分析課程標準要求的基礎上,本節教材依次安排了“觀察土壤”“土壤的主要形成因素”和“土壤的功能和養護”三個標題的內容。
教材首先介紹“觀察土壤”,在重點介紹觀察土壤的主要方法的同時,講述有關土壤的基礎知識,為下一標題“土壤的主要形成因素”的學習做鋪墊。教材在簡單介紹土壤概念及物質組成后,從觀察土壤的角度,并按由易到難、由較直觀到較抽象的思路,依次介紹“土壤顏色”“土壤質地”和“土壤剖面構造”三個方面的土壤特征。在野外觀察土壤時,除運用視覺外,還可運用嗅覺、觸覺等,教材以學生體驗為基礎適當引入相關野外觀察方法。由于強調觀察,教材編寫時盡可能回避相關的土壤學知識,如土壤顏色的形成、土壤礦物質顆粒分類的粒徑標準、土壤剖面涉及的相關知識等,以降低教學難度。描述觀察土壤的方法時,借助圖片是教材所能選用的主要方法。教材根據圖片效果以及其說明性,采用景觀圖片和示意圖相結合的方式。觀察土壤重在地理實踐,因此,教材課文表述相對簡潔,且以“觀察家鄉的土壤”為主題設計了觀察土壤的實踐活動�；顒右蠡趯嶋H,既考慮教學實際可以進行,又考慮可以達到觀察的目的�；顒硬襟E表述比較具體,便于教學參考執行。
“土壤的主要形成因素”是落實課程標準要求的主要內容。由于相關自然地理原理的內容還沒有學習,并考慮本模塊課標“寬而淺”的要求,教材沒有展開講述成土過程以及各成土因素在成土過程中的作用,而是重點就已形成的土壤現象分析各成土要素的作用。按照土壤地理學的表述,教材逐一講述了成土母質、生物、氣候、地貌和時間等五大成土要素。其中,成土母質受控于當地的巖石,地貌對土壤的影響也是非地帶性的,時間對土壤的影響則是從土壤發育的角度而言的,因此,教材較為簡單地描述了成土母質、地貌和時間要素對土壤形成的影響;從自然環境整體性的角度,并與已學的氣候和植被內容相呼應,教材重點闡述了生物和氣候兩個要素對土壤形成的作用。對于生物要素,教材突出了其對土壤作用的三個主要方面:提供有機質并形成腐殖質、富集營養元素、促進土壤結構的形成。對于氣候要素,為便于學生理解,教材主要講述干、濕、冷、熱及其不同組合狀況對土壤形成的作用。最后,教材介紹人類活動對土壤的影響。很顯然,我們現在看到的土壤,是在上述要素綜合作用下形成的;和植被一樣,土壤對環境也具有指示作用。為加強學生對“土壤的主要形成要素”的理解,并進一步落實“觀察土壤”的要求,教材設計“活動”,引導學生對一些常見土壤現象進行分析。
“土壤的功能和養護”所述內容是課程標準沒有明確要求的,屬于擴展內容。土壤的功能重在介紹土壤在自然環境中的作用,主要包括土壤在自然環境中所處的位置和作用、提供生物生存的物質基礎、蓄水保水功能。教材從土壤的功能自然轉入土壤與人類的關系,強調土壤的自然資源屬性,從而簡單介紹了人類為提高或維持土壤的生產力而進行的養護工作。對于不能滿足耕作需要的土壤,重講改良;對于優良土壤,重講種養結合。這兩個方面,教材都結合實例講述。其中,“案例”介紹了“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”,涉及的地理原理較難,教材盡可能淡化原理,重在介紹各項措施對降低土壤鹽分的作用。每個地方對土壤的養護可能有不同的方法,教材中的案例只是提供教學選擇案例的思路。受課時所限,且畢竟是擴展內容,教材對土壤的養護的講述沒有再向土壤污染的防治方面擴展。
常言道:“一方水土養一方人。”可見土壤對人身體健康的重要性。教材從人地關系出發,安排題為“地方病與土壤”的自學內容,重在以地理的視角認識因環境微量元素而導致的一類地方病,以及防治這類地方病的地理方法。
本節內容結構如圖5-3所示。
【內容要點說明】
情境設計
1.熱帶雨林地區常年高溫多雨,土壤中的礦物質分解徹底,并被淋溶帶到土壤底層,保留在土壤中的礦物質以鐵鋁化合物為主。鐵鋁化合物富集,使得土壤黏重,并呈現磚紅色。在雨林中,旺盛的生物循環一方面為土壤提供了有機質和腐殖質,另一方面為土壤截留了礦物質分解的營養元素。但是,當雨林被砍伐,土壤中的營養元素和有機質會很快分解和淋失,土壤就變得貧瘠,不適宜長久耕作。正因為如此,生活在南美洲熱帶雨林中的印第安人才會不斷轉換耕作土地,形成遷移農業。
2.生物炭是將木材、農作物秸稈置于低氧或缺氧且高溫的環境中制造而成的,碳含量極其豐富。生物炭被埋到地下后可以幾百至上千年不會消失,有利于減緩溫室氣體排放;生物炭富含微孔,可以補充土壤的有機質含量,移除土壤污染物,有效地保存水分和養料,提高土壤肥力。近年來,出現商業性出售的生物炭,主要銷往熱帶土壤黏重的地區。溫帶地區一些國家在農業、城市綠化領域也在使用生物炭。然而,對于生物炭制造過程的條件控制以及對農作物產量可能存在的影響,科學家仍在探索中。
由于沒有文字記載,亞馬孫河流域印第安人用生物炭改良土壤的歷史只是推測,因此,教材表述為“可能已有幾千年歷史了”。
觀察土壤
1.具有肥力是土壤的基本特性。所謂土壤肥力,就是指土壤能同時并不斷地供給和調節植物在生長發育過程中所需要的水分、養分、空氣和熱量的能力。肥沃的土壤能在一定程度上抵抗不利自然條件的影響,適應植物生長的需要。土壤肥力的高低,取決于土壤中水、肥、氣、熱四個因素之間的協調程度。其中,養分包括兩部分,一是土壤有機質的含量,通常是土壤肥力高低的一個重要指標;二是土壤中的營養元素的含量。土壤營養元素是指植物生長發育所必需的化學元素,其中,氮、磷、鉀是主要營養元素,其他還有鈉、鎂、硫等。
一方面土壤肥力可以看作是常識,另一方面課標要求的重點是觀察土壤和土壤形成要素,因此教材沒有對土壤肥力展開解釋。
2.教材按照學界一般的看法,將土壤的物質組成表述為“由礦物質、有機質、水分、空氣四種物質組成”。礦物質和有機質組成土壤的固體部分。土壤礦物質是指成土母質(風化殼或風化堆積物)風化形成的土壤顆粒,是土壤的主要組成物質,占土壤固相重量95%左右,構成土壤的骨骼。土壤有機質包括動植物殘體和腐殖質。水分和空氣組成土壤的非固體部分。土壤水不僅是植物生活不可缺少的物質,而且還溶解土壤中的營養元素,形成土壤溶液,成為向植物供給養分的介質。由于生物的作用,土壤空氣中二氧化碳的含量遠高于大氣,而氧氣的含量則比大氣低得多。適宜植物生長的理想土壤構成為:礦物質占45%,有機質占5%,水分占20%-30%,空氣占20%—30%。
土壤中還有種類較多的動物和微生物,它們對土壤團粒結構和腐殖質的形成至關重要。有的高校地理教材把土壤動物和微生物也作為土壤的組成部分,教材沒有采納這種劃分方法,但在后續講述土壤的功能時介紹了土壤動物。
3.土壤的顏色是由土壤的物質組成決定的。不同類型的土壤顏色不同,同一土壤剖面各層的顏色也有差異。腐殖質、礦物質是影響土壤顏色的主要物質。土壤中腐殖質呈黑色,通常情況下,土壤黑色的深淺與腐殖質的含量呈正相關。一般而言,土壤腐殖質含量越高,土壤越肥沃。我國東北平原廣泛分布的黑土就是富含腐殖質的典型土壤。也有些土壤因為其他原因,顏色也很暗。
土壤因含有大量氧化鐵而呈紅色或黃色。土壤含有大量非水化的氧化鐵呈紅色,含有大量水化氧化鐵呈黃色,如我國南方地區廣泛分布的紅、黃壤。土壤其他顏色多與呈相同顏色的礦物質有關。此外,長期受水浸泡的土壤呈灰色。
土壤顏色是土壤的重要形態特征,也是野外觀察土壤的主要方面。由于土壤顏色的形成涉及學生未學習的礦物質,教材只是簡單以黑土、紅壤為例,說明顏色是在野外辨別土壤的重要依據。
4.教材表述土壤質地是指“不同粒級的礦物質在土壤中所占的相對比例”,也可以大致理解為土壤顆粒粗細的情況。在實驗室里,可以借助設備準確測定土壤質地,但在野外可以通過手指研磨的感覺作近似的判斷。例如,砂土顆粒較粗,研磨時刺手;黏土顆粒較細,研磨時有黏滑感。
根據不同粒徑的土壤顆粒所占的比重,土壤一般分為砂土、壤土和黏土。土壤礦物質顆粒粒徑的劃分和土壤質地的劃分都有較為嚴格的標準。從野外觀察的要求看,教學不需要掌握這些標準,而需要突出實踐過程中手指研磨的感覺。因此,教材沒有介紹此類標準。
教材以圖文結合的方式,介紹了砂土、壤土和黏土的差異,以及對于耕作的適宜性,以將土壤知識聯系人類活動。需要說明的是,教材表述的不同質地土壤的耕作適宜性只是一般而言的。例如,教材表述壤土“是農業生產理想的土壤質地”,但是,對于種植一些如花生、紅薯、西瓜等作物,砂土往往更顯優勢。
5.不同類型的土壤,具有不同的剖面構造,因此,土壤剖面構造是區別土壤以及對土壤分類的主要依據。就觀察土壤而言,土壤剖面觀察是最主要的內容。鑒于土壤剖面構造涉及較多的理化知識,且不同土壤剖面構造差異較大,從學生了解土壤剖面構造的角度出發,教材在簡單介紹土壤剖面構造的概念后,泛泛地以“物質轉化、遷移和積累”說明土壤剖面構造的成因。很顯然,關于土壤剖面構造及其成因的內容,不要求學生深入了解。
為使學生對土壤剖面構造有感性認識,教材以森林土壤為例,以圖文結合的方式,介紹自然土壤剖面構造及其各土層的特點。在各類土壤中,森林土壤剖面構造最為復雜,也是一般介紹土壤剖面構造用到的典型案例。但是,由于很難找到典型的且便于教學講解的理想的森林土壤剖面構造的景觀圖片,所以,教材采用模式圖。即使是森林土壤,其剖面構造也因類型不同而有較大差異,教材只是較為概括地將森林土壤剖面構造分為有機層、腐殖質層、淋溶層、淀積層、母質層,并對各層特點作了簡單的介紹。“淋溶層”“淀積層”本是專業術語,學生理解較為困難,教材在圖的說明中僅對“淋溶”“淀積”作一般的通俗解釋,以學生能看懂為目的。
6.不同地區的人工土壤,剖面構造差異也很大。教材以一般了解為目的,參照對自然土壤的處理方式,用模式圖配說明的方式,籠統地將人工土壤的剖面構造分為耕作層、犁底層和自然土層。
7.除顏色、質地、剖面構造外,土壤的形態特征還包括土壤的結構、緊實度、孔隙狀況、干濕度、侵入體等,雖然教材沒有介紹,在觀察土壤的實踐活動中,可以適當引入。
8.按課程標準的要求,教材設計了題為“觀察家鄉的土壤”的活動。觀察土壤最好在野外進行。在野外觀察土壤,可選擇道路邊或建筑工地新挖的土壤剖面進行,而且最好是自然土壤。然而,教學過程中帶學生離開學校面臨很多實際困難,如難以找到理想的土壤剖面、交通問題時間問題、安全問題等。因此,教材設計的活動以室內進行為主,不過這樣的設計對老師提出了要求,即事先挖出可以供學生觀察的土壤立方塊。
教材按照由視覺到觸覺、由外表觀察到內部比較等程序,設計了詳細的室內觀察土壤的步驟。涉及的觀察內容包括土壤顏色、質地、干濕度、重量、緊實度等,以及不同土層的差異。設計的這些步驟不是絕對的,只是供教學過程參考。
9.挖掘為室內觀察所用的土壤立方塊,要注意以下幾個方面。其一,以自然土壤最好。由于學校附近可能主要分布的是人工土壤,用人工土壤也可以。其二,最好選擇土壤較為深厚的土層。教材要求挖出“邊長20厘米的土壤立方塊”,如果條件許可,深度再大些會更好。其三,避免在過濕或過干的時候挖掘土壤塊。其四,挖掘土壤塊時,注意不要破壞農田或地表環境。
土壤的主要形成因素
1.土壤的主要形成因素包括成土母質、生物、氣候、地貌、時間等。在土壤的形成過程中,這些因素是綜合起作用的。因此,教材總結為“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。每個因素對土壤的作用,又會因時、因地而有差異,從而形成各種類型的土壤。在課程標準不要求講述土壤類型的情況下,教材按學生已有的知識基礎,較為簡單地解釋每種因素對土壤形成的作用。
2.對于五大成土因素,教材重點介紹生物、氣候兩大因素,而對成土母質、地貌、時間三因素只是作了簡單介紹。
3.成土母質是土壤形成的物質基礎。不同巖石的風化產物,其礦物質不同,所含元素不同,因而土壤中的營養元素和礦物質顆粒大小有差異,從而影響土壤的養分狀況和質地。成土母質對土壤形成的影響較容易理解,教材也簡單強調其影響土壤的主要方面。因學生缺乏巖石和礦物的知識,教材沒有舉例說明。
4.生物對土壤形成的作用至關重要,可以說沒有生物的作用,巖石的風化產物就不會形成土壤。生物對土壤的作用主要包括四個方面。其一,提供有機質。成土母質中不含有機質,是生物的殘體為土壤提供了有機質。其二,形成腐殖質。有機質在微生物作用下才能轉化為腐殖質。生物殘體不能被植物直接吸收,而腐殖質才能被植物生長所利用。所以,腐殖質含量的高低往往決定了土壤的肥沃程度。其三,富集營養元素。植物生長需要多種營養元素,生物通過生物循環,將分散在環境(成土母質、水、大氣)中的營養元素富集于土壤表層。例如,氮元素是植物生長必需的營養元素,通常在礦物中含量很少,土壤中的氮元素主要來自生物固定大氣中的氮和大氣降水。因此,表層土壤的氮含量遠高于底層土壤。其四,對土壤理化性質的影響,促使“土”成為“土壤”。教材對于上述四方面的作用,只是點到為止,沒有深入機理方面的內容。
生物循環又稱生物小循環,是指植物營養元素在生物體和土壤之間的遷移轉化過程。植物根系從成土母質、土壤溶液和空氣中吸收營養元素,輸送到植物軀體各部;植物在葉部合成綠色有機物。植物被動物吞食后會成為動物軀體的組成部分,同時動植物新陳代謝過程會以代謝產物或殘體的形式歸還土壤。土壤中的這些有機物又在微生物作用下,轉化為營養元素,留存于土壤中。生物循環促進植物營養元素在土壤表層的聚積,成為土壤及其肥力形成和發展的核心。教材以示意圖的形式,展示了生物循環的過程。
礦物質顆粒的團聚是土壤區別于土的重要體現。土壤中的礦物質顆粒極少以單粒狀態存在它們在物理、化學和生物作用下,適當團聚成團聚體,形成一定的土壤結構,能夠協調土壤水分、養分與空氣的關系,使土壤肥力得以充分發揮。
5.氣候不僅影響土壤層的水、熱狀況,從而直接影響土壤中物理、化學、生物等過程的性質和強度,而且還影響其他成土因素,如巖石的風化過程、地貌的發育過程以及生物活動強度,因而間接影響成土過程。甚至有人認為氣候是成土過程的主要動力。
由于綜合的氣候成因及分布在選擇性必修課程才涉及,而且課程標準沒有要求講述土壤的分類,因此,教材只是從一般意義講述氣候對土壤形成的作用。為便于教學方便和學生理解,教材采用了以下的編寫方法。其一,從冷、熱、干、濕及其組合狀況說明氣候對土壤形成的影響。其二,通過對比的方法說明這種影響,如濕熱與干冷對比、冷濕與干熱對比。其三,考慮與前后內容的關系并突出土壤與人類活動的關系,重點講述了成土速度、風化作用與淋溶作用以及有機質積累三個方面在不同氣候條件下的差異。
從宏觀上看,氣候、植被與土壤的類型和分布具有較強的對應性,都呈現明顯的地域分異規律,這是自然環境整體性的突出體現。但是,自然環境整體性的內容需留待選擇性必修1才學習,教材在此只概括表述為“總體而言,氣候的分布規律在很大程度上影響和控制了土壤的分布規律”,為選擇性必修1的學習做鋪墊。
6.地貌對土壤形成的影響,是疊加在生物、氣候等因素之上的,屬于非地帶性因素。教材為培養學生的地理思維,舉了兩方面的例子。其一是不同地貌部位因光熱等條件的差異而導致的土壤差異;其二是在重力等作用下,沉積物顆粒自山頂至低平洼地的分布規律對土壤質地的影響。
7.土壤形成是一個過程,時間必然是一個重要的因素。教材沒有過多地介紹時間對土壤的影響,只是簡單介紹了土壤層厚度、土層分化狀況與時間的關系。從土壤與人類活動關系角度出發,教材突出講述了形成一定厚度可耕作土壤所需要的時間長度,以讓學生認識土壤的寶貴,從而提升保護土壤的意識。
8.人類活動一直影響著土壤的發育,并對自然土壤實施改造。因此,有些專家也把人類活動作為主要成土因素之一。教材仍采用比較傳統的劃分方法,在自然因素之外,單獨講述人類活動對土壤形成的影響,既簡潔闡述了人類活動對土壤的影響,也為下面講述“土壤的功能和養護”作自然過渡。
9.從學以致用和培養學生地理素養的目的出發,教材設計了主題為“解釋常見的土壤現象”的活動。教材選取了三種常見的土壤現象,要求學生指出每種土壤現象形成的主導因素,并作簡要解釋。所涉及的解釋在課文中都有相應的表述,學生理解了教材內容,就可以回答所設計的問題。
當然,此“活動”的設計也是給教學提供的一種思路。例如,教學可以利用當地的土壤,提供某種土壤現象,或提供土壤的特點,引導學生做單現象分析或綜合分析。
土壤的功能和養護
1.本部分為擴展內容,重在培養綜合思維和人地協調觀。教材重點講述了兩部分既相互獨立又相互關聯的內容—土壤的功能和土壤的養護。
2.教材從宏觀至微觀,依次講述了土壤在地理環境(圈層)中的位置、土壤對于地理環境的形成和地球面貌的改變的作用,以及土壤的蓄水、保水功能。這部分內容相對簡單,學生容易理解。然而,這部分內容對于學生理解地理環境的整體性,認識土壤在自然環境中的重要性,形成綜合思維等,具有一定的價值。其中,土壤的蓄水、保水功能對于認識現在城市洪澇問題及其解決措施具有很強的現實意義。
教材安排“土壤在地理環境中的地位”圖,說明土壤在地理環境中的重要地位。該圖示意地理環境中物質遷移和能量轉換的過程,反映“土壤處于巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互緊密接觸的過渡地帶”。該圖可以看成是地殼物質循環的地球表層部分與水循環、生物循環的綜合。
教材通過土壤與人類的關系的敘述,突出了土壤對人類生存和發展的重要性以及土壤作為自然資源的珍貴性,從而轉入土壤的養護。
3.教材講述“土壤的養護”而沒有提及“土壤的保護”,重在“養”,從而區別于因環境問題而引發的土壤保護。教材從兩個方面講述土壤的養護。其一是質量較差的土壤,或說劣質土壤,人類需要對其進行改造或改良。古今中外,對土壤改造或改良的案例很多,任何一個地方的人們都或多或少有過此類嘗試或經驗。其二是質量較好的土壤,或說優質土壤,需要注重種養結合,以保持土壤的生產力。這方面的方法也很多。
4.教材在說明對土壤的改造或改良時,提供了“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”的案例。土壤中可溶性鹽分不斷向土壤表層積聚的過程,稱為土壤鹽堿化。黃淮海平原一些低洼地,冬半年降水少,氣候干旱,土壤蒸發強烈,致使鹽分在土壤表層積累。這些地方,因土壤含鹽過多,不利于農作物生長。案例給出的是中科院在山東禹城北丘洼對鹽堿化土壤的綜合治理。由于綜合治理涉及物理、化學、生物機理,學生不易理解,教材用框圖的方式展示綜合治理的措施及每項措施的目的。對于學生學習而言,本案例重點說明:有些土壤不適宜種植農作物,需要經過多種措施進行改良或改造,以使土壤滿足人類農作物生產的需要;在土壤改良或改造方面,我國有過許多成功的經驗。
5.我國是傳統的農業國,對土壤的養護積累了豐富的經驗。教材列出了一些方法,這些方法在不同地區都有傳承,甚至現在仍在使用。
休耕是指土地在耕作一段時間后,暫停一段時間種植農作物,使土壤的肥力得以恢復。例如,長江中下游地區以種植水稻為主,有些田地肥力較弱,以前到了冬季,這些田地不再種植越冬作物,而用水淹沒田地表層,稱為浪田,以恢復土壤的肥力,待來年再種植水稻。種植綠肥是增加土壤肥力的一種辦法,即當田地肥力欠缺時,在田地種植一些綠肥作物,待綠肥作物長成時,直接翻耕入土,以綠肥作物的有機體為土壤增加肥力。綠肥作物以豆科作物為主,常見的有紫云英、苜蓿等,也有非豆科作物和各種水生綠肥作物。作物輪作即在田地輪換種植不同的農作物,從而可以調節土壤中的營養元素種類和含量。施用農家肥則是提高土壤肥力的重要途徑。教材列出的上述土壤養護的方法,在現今農村,除作物輪作外,都很少用了,這也是我國農業存在的現實問題。
教材以紫云英為例,介紹了種植綠肥作物以提高土壤肥力的方法。紫云英是“我國水稻種植區常用的越冬綠肥作物”。在一些新開辟的耕地上,由于土壤肥力達不到直接種植農作物的要求,先種植苜蓿也是一種很好的方法。苜蓿的適應能力較強,通常在瘠薄土壤中種植苜蓿兩年后,即可種植農作物。
6.研究表明,人體所含元素及豐度與地殼所含元素及豐度基本一致。因此,一個地方土壤中所含的微量元素的多少,對人們的身體健康影響較大。人們攝入體內的食物和水中所含的礦物元素,都與當地土壤有直接的關系。當環境中某種微量元素的含量偏多或偏少時,可能導致人體病變,形成一類地方病。以前,這類地方病的分布很有特點。如今,在商業化社會,這類地方病則少見。其中的地理道理值得學生思考。教材為培養學生用地理的眼光看問題,將這類地方病與土壤的關系寫成“自學窗”,供學生自學,除讓學生理解地方病與土壤的關系外,也使學生更進一步理解人類與土壤的關系。
【教學建議】
教學思路及方法建議
本節教學總體上可以遵循“案例分析-觀察探究-歸納總結-拓展應用”的思路展開。首先利用或借鑒“亞馬孫人改良土壤”等案例,提出核心問題:土壤與自然環境、人類活動之間存在怎樣的關系?進而細分問題:什么是土壤?如何觀察土壤?影響土壤形成的因素有哪些?土壤有哪些功能?如何養護土壤?接著以觀察實地土壤或土壤標本為基礎,結合視頻、圖片展示,了解土壤的顏色、質地、剖面構造等特征。然后圍繞土壤與地理環境的關系,以家鄉的土壤為參照,結合常見的土壤現象,探究、歸納土壤的主要形成因素、土壤的功能。最后拓展到土壤與人類的關系,以教材中有關鹽堿地綜合治理及地方病的內容為案例,探討如何改良和養護土壤。具體教學過程中,要注意以下三點。
一、切實以觀察、實驗為基礎展開教學,增強學生對土壤的感性認識,落實“地理實踐力”的培養
學生特別是城市學生在日常生活中對土壤的認識非常模糊和抽象,而土壤組成、質地、剖面構造等需要直觀感受的知識對理解土壤的形成因素至關重要。因此,教材一方面呈現了一系列圖像拓展學生對土壤的間接感知,另一方面特別強調“觀察家鄉的土壤”,通過實地觀察和實驗等方式強化對土壤的感性認識。教學時要落實課本相關活動要求,切實創設學生能夠接觸、觀察土壤的情境�？紤]到多數學校沒有土壤標本或標本老化等情況,建議教師帶領學生在校園或周邊地區開挖土壤剖面,或者去野外采集當地土壤樣本用于教學。同時,要在充分利用課本圖像的基礎上,收集、展示其他地區典型土壤的圖像和視頻,與本地土壤進行對比,拓展學生對土壤與地理環境關系的認識。
二、突出土壤與自然環境各要素的聯系,梳理知識間的內在聯系,體現綜合思維
本節是自然環境要素學習的最后一節,前面各要素的學習為本節打下了“聯系”的基礎。同時課程標準要求“說明”土壤的主要形成要素,任務層次高,理解難度大。為此需要引導學生深入分析兩點:一是各要素特別是生物和氣候在土壤形成中的作用,二是各要素的綜合作用對土壤形成的影響。教學中要循序漸進地梳理這些關系,可先聯系本章第一節植被的有關知識,從“生物對土壤形成的作用”開始,逐步引入其他要素的影響,幫助學生最終理解“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。另外,在分析環境各要素作用的同時,可以引導學生逆向思考:土壤對這些要素有什么影響?為學習“土壤的功能和養護”做好鋪墊。
三、關注土壤與人類的關系,體會養護土壤的重要性,滲透人地協調觀
作為珍貴的自然資源,養護土壤是全人類關心的課題。因而教材在課程標準的要求之外,用相當大的篇幅闡釋了土壤的功能和養護。教學中,對這部分內容的處理首先要有思想高度,即站在人地協調的高度看待土壤養護。其次要強調土壤的生態功能,而非僅僅支撐農業的功能,突出土壤在地理環境中的特殊地位。最后要立足各要素在土壤形成中的綜合作用,理解土壤養護的措施。
重點和難點
本節內容的教學重點是“土壤的主要形成因素”,難點是“土壤的主要形成因素”和“土壤在地理環境中的地位”。
課時建議 2課時。
實施建議
第一課時
【導入】
教學中,引入的情境要實現兩個功能。一是吸引學生觀察土壤特征的變化或差異。二是引發學生疑問:這些變化或差異是怎么產生的?具體方式可結合教學實際靈活安排。
方式一:從回憶熱帶雨林特征切入,利用教科書提供的情境—亞馬孫人用生物炭改良當地土壤,引導學生觀察、對比教科書中的圖片。而后提問:繁茂的熱帶雨林之下,自然土壤為何非常貧瘠?生物炭除了改變了土壤的顏色,還可能改變了什么?可以安排學生討論,但不必深究,只要引出“土壤的特征”和“土壤的形成因素”即可。確切的解答可在后面內容的學習中逐一展開。
方式二:結合類似“萬物土中生”等俗語或詩句,聯系家鄉的物產營造情境,展示本地土壤照片,引發學生對家鄉土壤的關注。然后展示一些典型的土壤圖片,引導學生觀察對比、發現差異。進而提出問題:家鄉的土壤與其他類型的土壤有什么不同?是哪些因素導致了這些差異?由此埋下伏筆,轉入“觀察土壤”的教學。
【觀察土壤】
從知識層面上看,這部分內容的核心是土壤的概念及特點。課本以“觀察土壤”為題,意在強調轉變學習方式,即必須以觀察、實驗等實踐性活動為基礎展開教學,培養學生的地理實踐力。
一、利用身邊的土壤拓展情境,引導學生親近土壤,體會實踐出真知
1.由于大多數學生特別是城市學生從小缺乏與土壤直接接觸的機會,慢慢形成了對近距離觀察土壤、觸摸土壤的抵觸感。教學中可以先用盆栽等展示“相對干凈”的土壤,組織學生探討“如何配土讓盆栽植物長得更好”,消除學生的抵觸感,引發學生的好奇心和求知欲。
2.教師課前要做好實踐教學的準備工作,包括實地開挖土壤剖面、采集土壤樣本、完成相關土壤實驗,以便對當地土壤有比較深入的認識,對學生在觀察、實踐活動中可能產生的問題做到心中有數。課堂上要求學生觀察、觸摸前自己要先演示,一方面示范操作程序和方法,另一方面感染和帶動學生。
3.做好防護工作。戶外開挖土壤剖面、室內分析土壤樣本等都存在一定的安全和衛生隱患,需要從器材、人員分工、善后處理等方面做出細致的安排。
二、從土壤與環境關系的角度,闡明土壤的概念和組成
1.土壤概念的理解需要在本節學習過程中不斷深化。首先要區分“土壤”與常用的“土地”以及本節出現的“土層”“表土”等詞語或概念,突出土壤既是自然地理環境的組成要素之一,又是一個“活”的生態系統。建議一方面從地球圈層結構的宏觀角度指出土壤在其中的位置。另一方面從植物與土壤的關系角度強調土壤最基本的功能。
2.土壤組成可回顧小學科學的相關實驗,也可通過觀察、討論盆栽配土得出。在此基礎上可適當提問:土壤這些組成物質都來自哪些圈層?它們分別為植物生長提供了什么?為學習“土壤的主要形成因素”和“土壤的功能和養護”做好鋪墊。
3.土壤的肥力要適當解釋,可運用土壤與農業生產的相關圖片或視頻,激發學生的感性認識,同時結合土壤的組成,指出土壤作為一個獨立的生態系統,它與周圍環境進行著物質和能量的交換。輸入土壤的物質和能量,經過轉化,一方面維持土壤本身的演化,另一方面又輸出于外界環境,特別是植物。
三、結合野外觀察,充分運用視頻、圖像展示土壤的基本特征
1.對土壤顏色的教學可先從觀察、描述家鄉土壤的顏色入手。進而展示教材中圖5.13、圖5.14或其他典型土壤(如褐土、棕壤),讓學生直觀感受大尺度區域間土壤顏色的差異。然后指出土壤的顏色是土壤的重要特征,“有些土壤就是用顏色來命名的”。另外,教學中盡量通過實地觀察或照片展示引導學生發現同一地區因地形部位、水熱條件不同,土壤顏色也存在差異,從而為學習“土壤的主要形成因素”埋下伏筆。
2.對土壤質地的教學可先實地少量選取質地不同的土壤,引導學生用手指研磨,感受組成顆粒大小及比例。進而展示砂土、壤土、黏土等土壤的照片,結合教材中圖5.15、圖5.16,說明手感與粒徑相對比例的關系。然后可以用實驗的方式演示不同質地土壤透水、蓄水性能的差異。在此基礎上解釋透氣性能、保肥性能(有機質積累)以及耕作適宜度的差異。
3.土壤剖面構造是這部分的重點。首先要引導學生循序漸進地實地觀察土壤剖面或土壤標本,可以提出以下系列問題:
(1)土壤自上而下分為哪幾層? (2)每一層的顏色和質地有什么差異?
(3)每一層土壤組成成分可能會有什么差異? (4)這種分層是如何形成的?
觀察過程中,學生可對上述問題進行討論。然后引導學生以教材中圖5.17為參照,對實地土壤或土壤標本進行粗略測量和劃分,并繪制土壤剖面構造簡圖。
問題(4)不宜深究,教學中可運用視頻或圖片展示土壤有機質的分解過程、腐殖質的形成過程,也可用實驗的方式展示礦物質(可用鹽、染色劑等代替)淋溶、淀積過程,直觀形象地說明土壤這種垂直結構是土壤形成過程中物質轉化、遷移和積累的結果。也可留著伏筆,在學習“土壤的主要形成因素”中加以闡釋。
最后對比教材中圖5.17和圖5.18,對耕作土壤與自然土壤的異同點加以說明。此處可結合當地農業生產實際,適當拓展耕作技術對土壤養護的影響。
【活動:觀察家鄉的土壤】
該活動開展必須與“觀察土壤”的教學結合進行,進一步落實地理實踐力的培養。建議教師根據教學設計提前一周挖取土壤塊,按照活動步驟先行操作,取得相應數據和結論,預判學生操作中存在的問題,制定完善活動各環節的操作規范。建議教師將自己的操作過程錄像,結合“觀察土壤”部分的內容,制作成微課供學生活動前學習。
一、準備工作
1.為每組學生準備平鏟、剪刀、卷尺、大號塑料盒、密封袋、小錘、篩子、放大鏡、秤各一個,紙巾、棉簽、薄膜手套、記號筆、記錄卡若干,以卡片形式告知以上物品在本活動中的用途和注意事項。強調活動安全。
2.根據活動流程設計各類活動記錄單,如“土壤采樣記錄表”“土壤顏色記錄表”“土壤質地記錄表”“土壤剖面構造記錄表”等,具體內容參考下面活動示例。
3.選擇當地穩定植被下的自然土壤采樣。特別是城市學校,要意識到校園及其周邊土壤可能遭到建設活動的破壞,如誤采,則觀察結果無法說明當地土壤的特點。
4.考慮到該部分內容教學時間一般為冬季,北方地區的學校盡量選擇在晴朗的午后采樣并盡量避開堅硬的凍土。采樣地不宜太干,以保證所取土壤塊水分與當地平均狀況相當。
5.清理地表的植物或雜物時要保留土壤的枯枝落葉層,植株可用剪刀剪除,保留植株底部和根系,避免清掃地面、拔除植株、踐踏地表導致土壤結構破壞。
二、活動組織
1.人數較多的學校土壤采樣工作可以年級組活動的形式開展,合理控制采樣數量,所采土壤塊由教師分配到各班使用,以避免過多或頻繁采樣造成的破壞和混亂。
2.去實地采樣不必組織整個班級的學生參與,可由學生選派代表參加。全程要根據學生人數配備2位以上的專業教師同行,一方面負責指導采樣,另一方面負責安全保障。
3.室內觀察可選擇在生物、化學實驗室進行,4-6人一組為宜,建議按照操作“工種”分工,即1-2人負責搗碎、掂重、研磨、搓條等,1-2人負責貼紙巾、稱重、加水攪拌等,1-2人負責聽取發現、記錄結果等。觀察過程中,教師一方面要激發學生克服怕臟等畏難情緒(必要時親手示范),另一方面要督促學生認真、有序觀察,并保持場地清潔。
4.整理、交流活動結果可分三個步驟進行:(1)每兩個小組交換觀察記錄表,發現差異并討論原因;(2)分組討論描述框架和圖表的使用,形成活動報告;(3)展示、評論各小組的活動報告,總結概括家鄉土壤的特點。
三、過程示例
1.土壤采樣
(1)記錄采樣點位置,觀察采樣點植被類型、坡度坡向以及采樣地區當天天氣狀況,將上述數據填入采樣記錄表。分遠景(植被、地形)和近景(枯枝落葉狀況)對采樣地拍照。
(2)用剪刀剪除地表以上的植株,清理大的枯枝等雜物,用卷尺量出采樣范圍(按采樣塊數確定長度),并用剪刀在地面輕畫出標記。
(3)沿地面標記用平鏟挖出較為完整的土壤剖面,觀察確定淀積層的位置,拍照留存。
(4)按20厘米的寬度采取土壤塊,深度到淀積層(深度可超過20厘米),套上密封袋,用記號筆按一定方向編號,依次豎直放入塑料箱。
土壤采樣過程和結果可設計類似表5-8的表格進行記錄。
表5-8 土壤采樣記錄表
| 編號 | 采樣地點 | 采樣時間 | 采樣深度/m | 氣象參數 | 感官指標描述 | 備注 | |
| 氣溫 | 相對濕度 | ||||||
| 現場情況描述 | |||||||
采樣人員:_____________________________采樣日期: ____________
2.土壤顏色觀察
(1)采樣階段可直接觀察開挖的新鮮土壤剖面,找出顏色變化明顯的層,用卷尺測量其深度,并做顏色、深度的記錄。
(2)室內觀察階段重點觀察自上而下顏色的變化。由于土壤類型和采樣深度等原因,有些土壤塊可能顏色變化不明顯,也要如實記錄。
3.土壤水分觀察
(1)采樣階段觀察可取3片紙巾直接貼在新鮮土壤剖面,10秒左右即可取下觀察其潮濕狀況,以此判斷土壤表層和底層的濕度差異。
(2)室內觀察需要對土壤重新進行切面,然后在新切面上用紙巾比較表層和底層的濕度差異。
4.土壤質地觀察
(1)對整個土壤塊稱重可在采樣階段進行,以避免蒸發等因素造成較大誤差。
(2)對表土和底土的密度差異,可通過用手掂重的方式比較,也可通過稱量大小基本相同的土塊質量加以比較。
(3)土壤礦物質顆粒比較可通過用手研磨的方式進行,也可用篩子篩選干土的方式比較,必要時可用放大鏡觀察篩選的干土。
(4)土壤黏度可用和水搓土條的方式進行比較,也可用漏斗盛不同土層的土塊,加水觀察并比較相同時間透水量的大小。
上述觀察結果可用事先設計好的表格(可參考表5-9)進行記錄。
表5-9 土壤剖面觀察記錄表
| 調查日期: | 剖面號碼: | 觀察地點: | 地形: | 坡向: | |||||||
| 坡度: | 海拔: | 天氣: | 土壤名稱: | 母質: | |||||||
| 侵蝕情況: | 植被: | 土地利用現狀: | 地下水埋深: | 調查人: | |||||||
| 剖面示意圖 | 發生層 | 采樣位置 | 顏色 | 質地 | 結構 | 松緊度 | 干濕度 | 根系 | 新生體 | 侵入體 | PH |
第二課時
【承轉】
方式一:引導學生回顧前一節知識“植物生長過程中,也改造其生長的土壤、水分等環境條件”,提出問題:植物是如何改造土壤的?引導學生思考生物在土壤發育中的作用,從而引出“土壤的主要形成要素”。
方式二:由“觀察土壤”教學小結得出土壤的成分為礦物質、有機質、水、空氣,提出問題:土壤這些成分分別來自哪些圈層?是什么造成不同質地土壤成分的差異?引導學生思考土壤的形成因素有哪些,從而引出“土壤的主要形成因素”。
方式三:由“自然土壤剖面構造”提出問題:土壤為何出現分層現象?引導學生解釋課文“這些土層是土壤形成過程中物質轉化、遷移和積累的結果”,從而引出“土壤的主要形成因素”。
【土壤的主要形成因素】
這部分內容的教學要重點通過教材中圖5.19的剖析闡明各因素對土壤形成的作用,逐步幫助學生運用綜合思維深入理解“土壤是環境各要素綜合作用的產物”。同時結合具體案例分析,引導學生理解土壤特征與各形成因素特征的關系,分析不同地區土壤特征形成的主要原因,從而對常見的土壤現象做岀解釋。
一、剖析生物循環過程,引導學生理解有機質和營養元素在土壤表層的富集過程
1.指導學生讀教材中圖5.19,理解土壤形成的生物小循環過程。教學中可引導學生逐步深入思考、探討下列問題:
(1)圖中涉及哪些圈層和自然地理要素?
(2)哪些物質參與了圖示循環?它們在循環過程中發生了怎樣的轉化?
(3)有機質的合成與分解分別在哪里進行?這對土壤形成產生了哪些影響?
(4)有機質的分解速度受到哪些因素的影響?其快慢對土壤質地有哪些影響?
(5)腐殖質的形成主要受哪些因素的影響?
(6)來自不同圈層的養分元素為何在土壤表層富集?
2.在引導學生思考、探討上述問題的過程中,要適時幫助學生回顧植被與環境的關系等,并根據學情以資料的形式適當補充光合作用、呼吸作用、微生物分解作用等方面的知識,強調生物作用并非僅指植物的作用,微生物的作用非常關鍵,它不僅促成了腐殖質的形成,也加快了巖石的風化,改善了成土母質的性狀,促進了礦物質顆粒團聚。土壤動物的作用也可舉例加以說明,如蚯蚓對土壤結構的影響。
二、分析土壤形成過程中的物質循環,理解土壤發育過程中巖石風化、生物循環、礦物質淋溶等過程的關系
1.聯系教材中圖5.20,運用有關資料,講解風化殼的概念,說明成土母質除了本地風化產物,還包括搬運來的沉積物。土壤也會通過淋溶、水土流失等過程最終變成巖石的物質來源。同時,土壤中的各種物質及其轉化過程不僅受到局地生物小循環的影響,還受到水循環等大范圍自然地理過程的影響(圖5-4)。這一內容也為學生學習“土壤的功能和養護”做鋪墊。
2.選用有關視頻、景觀圖、示意圖,結合教材中的注釋,解釋風化作用,幫助學生理解成土母質為巖石的風化產物,是土壤中礦物質的主要來源。它比巖石疏松,具備通氣透水性。這種通氣透水性促進了成土母質的進一步風化和土壤的淋溶作用,也為先鋒植物的生長和微生物的活動提供了基礎。生物循環反過來又會促進風化作用。土壤的形成和發育就是這樣一個不斷發展的過程。而后指導學生運用上述知識,聯系教材中圖5.17、圖5.19分析自然土壤垂直分層的成因。
三、比較分析土壤在不同水熱條件下的差異,辨識常見土壤現象形成的主導因素
1.聯系本節開篇情境,展示東北黑土剖面圖和有關肥力的資料,結合亞馬孫地區和東北地區氣候統計圖,引導學生對比兩地土壤中有機質分解和積累的差異�？蛇\用土壤剖面圖,進一步對比東北黑土與同緯度的西北荒漠土在厚度、顏色、質地、有機質含量等方面的差異。從而理解氣候對風化作用、淋溶作用、生物循環的影響,得出“氣候的分布規律在很大程度上影響和控制了土壤的分布規律”這一結論。
2.展示不同地貌部位土壤景觀圖,說明地貌一方面影響成土物質的遷移,如陡峭的山坡上,重力作用和地表徑流的侵蝕往往加速疏松地表物質的遷移,很難發育深厚的土壤;另一方面是通過影響氣候進而對生物作用、風化作用產生影響,導致不同地貌部位土壤顏色、土壤質地、發育程度等方面的差異。教學中可以指導學生列表比較山頂與山麓、陽坡與陰坡、迎風坡與背風坡在成土母質、水熱條件、土壤特點方面的差異,并對其成因做出簡要說明。也可運用某一山地(如乞力馬扎羅山)土壤類型垂直分布圖加以闡釋。
四、回顧植被與環境的關系,闡釋土壤形成的時間要素
可從植被對裸地的改造切入,運用示意圖或視頻展示“母質風化加劇-土層變厚-有機質增加-腐殖質化加快-土層逐漸分化”的土壤發育過程。最后以教材上的“在自然狀態下,形成20厘米厚可供耕作的土壤,一般需要100-1000年”進行小結。土壤形成的人為因素可結合耕作土壤的剖面結構加以闡釋,同時用案例展示不合理的人類活動對自然土壤的破壞,一方面與自然土壤漫長的形成過程對比,另一方面為“土壤的功能和養護”的學習做好鋪墊。
【活動:解釋常見的土壤現象】
1.以案例分析的形式開展“活動”教學,教師可選擇“活動”列出的一個土壤現象或者家鄉某個土壤現象進行分析,指導學生掌握分析的基本思路,而后獨立分析或分組討論其余的土壤現象。
2.提供“活動”中相關土壤現象的資料,如土壤景觀圖、剖面圖,描述土壤現象所在地自然環境特征或者土壤特征的圖表和文字等,幫助學生豐富感性認識。
3.指導學生聯系各因素在土壤形成中的作用,運用比較法進行分析,關注各主導因素在具體土壤發育過程中的影響。
4.點評學生的分析結果時,要強調所有土壤現象都是各因素綜合作用的結果,主導因素是通過影響其他因素產生作用,同時其作用過程也受到其他因素的影響。具體問題參考答案參見表5-10。
表5-10 “活動”參考答案
| 現象 | 主導因素 | 簡要解釋 |
| 1 | 成土母質 | 巖石是紫色的,形成的風化殼也是紫色的,即土壤的礦物質是紫色的,所以土壤也呈紫色 |
| 2 | 氣候 | 東北地區氣候冷濕,有機質分解慢,容易積累,土壤肥沃;而南方地區氣候濕熱,有機質分解快,不易積累,土壤相對瘠薄。同時受氣候影響,東北一年一熟,耕種消耗土壤有機質較少,南方一年兩熟或三熟,耕種消耗土壤有機質較多 |
| 3 | 地貌 | 同一地區,山頂氣溫較低、水分較少,風化作用較弱,細小風化產物易流失,成土母質顆粒粗。山前平原氣溫較高、水分較多,風化作用較強,且易接受細小風化產物堆積,成土母質顆粒細 |
【土壤的功能和養護】
這部分內容的教學重點是闡明土壤對各圈層的影響和土壤與人類活動的關系。建議通過讀圖、案例分析幫助學生從要素綜合的角度深入理解土壤是“自然環境的重要組成部分”,是“聯系有機界和無機界的關鍵環節”。并從人地協調的高度認識土壤是支撐人類可持續發展的寶貴資源,“土壤功能的可持續性與農業乃至人類社會的可持續發展息息相關”,人類需要改良、養護土壤,維持土壤功能的可持續性。
一、引導學生讀圖分析土壤在地理環境中的位置特點,聯系地球圈層結構、土壤物質組成、土壤剖面構造等知識,理解土壤既是四大圈層的“過渡地帶”,又是它們的“結合部”。土壤特殊的位置和結構是其對地理環境各要素發揮作用的基礎,同時土壤系統也具有脆弱性,容易受到環境變遷和人類活動的影響。
1.指導學生讀教材中圖5.20,了解土壤與四大圈層的空間關系。該圖內容豐富,關系復雜,教學時可先不涉及其中的箭頭,引導學生由淺入深地思考下列問題:
(1)圖中呈現了哪些圈層?土壤上下各有哪些圈層?
(2)土壤中的礦物質、有機質、水和空氣分別屬于(來自)哪一圈層?
(3)土壤與四大圈層之間有無明確的界限?為什么?
(4)為何說四大圈層在土壤中的接觸是“緊密”的?
讀圖時,需要對土壤與水圈的位置關系做出說明,可回顧紅樹林等知識,指出土壤延伸到淺水域底部。
2.呈現土壤剖面構造圖,引導學生回顧土壤中的分解作用、淋溶作用、風化作用等知識，思考討論土壤系統的開放性和脆弱性。教學中可從以下四個方面給予學生提示:
(1)與母巖相比,土壤疏松多孔隙,這為四大圈層在其中“緊密接觸”提供了什么?
(2)以碳在各圈層間遷移為例,哪些環節在土壤中進行?
(3)四大圈層通過土壤進行的物質遷移是單向的還是雙向的?
(4)土壤中水的比例和鹽度容易受到哪些變化的影響?
教學中,可引導學生畫圖說明土壤與四大圈層的關系,并據此說明土壤在自然地理環境中的地位。
二、結合具體案例,分析土壤對生物生長提供的條件,說明土壤的蓄水、保水功能。教學中可適當拓展土壤對大氣(吸收氧氣,釋放二氧化碳、甲烷等)、巖石(風化等)的作用,引導學生理解土壤對地理環境形成和地球面貌根本性改變的重要性。
1.回顧植被、微生物分解等知識,聯系生物學科食物鏈等知識,以聯系框圖等形式展示土壤使得地球表面生機盎然的過程。教學中可展示帶植物根系的土壤剖面圖、土居動物巢穴圖、土壤微生物活動視頻等。有條件的學校還可以與生物等學科聯合開展土壤生物觀察實驗,強化學生對“土壤是萬物之本、生命之源”的認識。
2.回顧水循環等知識,分析土壤的蓄水、保水作用。大氣降水的一部分通過下滲進入土壤蓄存起來,既減少了徑流,又能給植物供水。對農業生產來說,蓄水能力強的土壤有助于蓄洪,保水能力強的土壤有助于抗旱。有條件的學校,可進一步從微觀層面分析。首先適當說明土壤水不僅僅指地下水,還包括土粒吸附的水、土壤毛細管中的水、土壤中的水汽等多種形態的水。其次引導學生分析土壤蓄水、保水功能的影響因素,如植被狀況、地面硬化狀況、土壤質地、土壤結構、土壤厚度等。最后指導學生思考土壤蓄水、保水功能對蒸發、下滲、徑流等水循環環節的影響。教學中,可結合旱澇災害、水土保持等案例,運用圖片、視頻等拓展學生對土壤蓄水、保水功能的認識,為本章的問題研究以及后續學習農業、生態環境建設等打好基礎。
三、引導學生聯系水循環、生物循環、大氣受熱過程等地理過程,理解土壤作為“一個開放的系統,與其所在的環境之間有著活躍的物質和能量交換”,理解這些地理過程的綜合作用是土壤功能具有可持續性的自然地理基礎。
1.指導學生再次讀教材中圖5.20,梳理其中與土壤息息相關的自然地理過程,進一步明確土壤是自然地理各要素綜合作用的場所。讀圖過程中引導學生由淺入深地思考下列問題:
(1)圖中箭頭涉及哪些地理過程?
(2)圖中各箭頭分別表示哪些物質遷移或能量轉換環節?
(3)哪些環節主要在土壤中進行?彼此間有何關系?
(4)這些過程對維持土壤功能有什么作用?
2.指導學生回顧教材中圖5.16,分析生物循環得以不斷進行的條件,理解土壤功能可持續的自然地理基礎及其重要性。教學中,可引導學生逆向思維,即從生物影響土壤發育轉為土壤支持生物持續生長,進而分析氣候、地形、成土母質對土壤功能的影響,為學習土壤養護做好鋪墊。要求較高的學�？蛇m當拓展水土流失、荒漠化等案例,強化學生對土壤功能退化嚴重后果的認識。
四、聯系當地農業生產實際說明土壤是人類珍貴的自然資源,對其合理利用和保護是全人類關心的課題。然后結合案例“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”和有關綠肥作物的圖片,分析人類改造、改良不良土壤以及對優良土壤用養結合的基本途徑,進而通過自學窗“地方病與土壤”,進一步樹立協調“人土關系”的意識。
1.改良、改造土壤是農業生產的普遍行為,鹽堿地綜合治理只是其中的一個案例,教學時可分兩個層次進行。較低層次的可從鹽堿地及其治理前后的景觀切入,只要求學生了解鹽堿地存在大量鹽分在土壤表層積累的現象,不深究水鹽運動過程;只了解綜合治理的有關措施及其結果,不深究各種措施如何調節和控制水鹽運動。較高層次的教學可從水鹽運動的過程入手,結合當地地形、氣候等資料,通過視頻介紹、繪圖演示等引導學生分析土壤春秋季節返鹽的原因,然后分析各種措施針對的水鹽運動具體環節,以及實施的時間和針對的土層。
2.優良土壤的保護方式和途徑也是多種多樣的,土壤保肥只是其中比較普遍性的措施。教學時可展示休耕、種植綠肥、作物輪作、廣施農家肥等圖片、視頻,增加學生的感性認識,同時引導學生回顧土壤中有機質分解等知識,明確這些措施的根本目的是增加土壤中有機質的含量。
3.土壤對人類生產生活的影響是多方面的,教學中可以多具體闡釋“一方水土養一方人”。指導學生自學“地方病與土壤”時,可選擇具體地區的真實案例加以分析。層次較高的教學可引導學生回顧生物循環過程等知識,同時聯系食物鏈等生物學知識對地方病的致病和治療機制加以解釋。
評價建議
一、評價目標
根據教學目標,參照學業質量標準,可制定本節評價目標(表5-11)。
表5-11 第五章第二節教學與評價目標
| 評價目標 | 水平1 | 水平2 | 水平3 | 水平4 |
| 通過實地觀察或運用土壤標本了解土壤的組成、顏色、質地和剖面構造,掌握觀察土壤的基本內容和方法 | 知道從組成、顏色、質地和剖面構造等方面觀察土壤 | 能夠說出土壤的主要組成物質顏色分類、質地類型、典型剖面構造,并據此觀察土壤 | 能夠結合實例說出土壤的顏色質地類型、剖面構造,并據此觀察土壤,描述其特點 | |
| 運用圖文資料結合觀察活動說明土壤的主要形成要素,并據此解釋常見的土壤現象 | 能夠說出土壤的主要形成因素 | 能夠說出土壤的主要形成因素及其與土壤特征的對應關系 | 能夠結合土壤發育的某些具體過程說明土壤的主要形成因素及其對土壤特征的影響 | 能夠結合實例說明土壤的主要形成因素,解釋相關的土壤現象 |
| 結合實例,了解土壤的功能和養護途徑,體會養護土壤的重要性 | 能夠說出土壤的主要功能和常用的養護措施 | 能夠結合土壤在自然地理環境中的地位,說出土壤的功能以及養護土壤的途徑和措施 | 能夠結合實例說出土壤的功能，了解土壤功能破壞的危害,知道養護土壤的途徑和措施 |
二、評價方法
1.紙筆測驗。
命制試題時不能偏重考查學生對土壤顏色、質地、剖面構造、形成因素的抽象識記,而是要關注學生是否理解土壤在自然地理環境中的獨特地位、是否掌握觀察描述土壤的方法、是否理解土壤發育過程中各因素的作用、是否了解土壤的功能及其養護措施。
2.課堂觀察。
要緊扣重難點觀察評估學生的綜合思維水平。本節內容重在對土壤與自然地理環境各要素關系的分析。課堂上要關注學生能否結合具體案例對土壤發育中各要素綜合作用的過程進行分析和說明。
3.表現記錄。
地理實踐力和情感態度價值觀評價要放在具體情境中進行,本節要根據觀察家鄉土壤活動的目標制定活動表現記錄表,進行等級評定。
三、評價示例(以教材中活動為例)
活動1:觀察家鄉的土壤(材料略)
本活動評價為表現性評價�；顒舆^程中教師全程關注各小組的活動,同時適當記錄學生的表現,采用等級評定的方式對學生進行評價。評價目標和評價方式參見表5-12。
表5-12 活動評價目標及評價方式
| 評價目標 | 自評 | 組評 | 師評 | 典型表現記錄 |
| 觀察、調查中能夠按照要求記錄土壤采樣和觀察過程中的關鍵信息,有發現問題、探索問題的興趣 | ||||
| 能夠與人合作設計土壤采樣、土壤質地鑒別、土壤構造剖面圖繪制等土壤觀察方案,全程參與采樣、觀察活動 | ||||
| 能夠設計并落實土壤觀察活動,并在活動中主動反思,及時發現和解決觀察中發現的問題,有克服困難的勇氣和方法 |
活動2:解釋常見的土壤現象(材料略)
1.指出形成上述土壤現象的主導因素。
對本活動中學生的表現評價可參考表5-13。
表5-13 活動表現評價及樣例
| 水平 | 表現 | 樣例 |
| 水平1 | 能夠指出部分土壤現象的主導因素 | 四川盆地紫色土—成土母質 |
| 水平2 | 能夠指出全部土壤現象的主導因素 | 見前述參考答案 |
2.嘗試對上述土壤現象作簡要解釋。
對本活動中學生的表現評價可參考表5-14。
表5-14 活動表現評價及樣例
| 水平 | 表現 | 樣例 |
| 水平1 | 僅能從一般過程出發,對部分土壤現象作出解釋 | 多紫色巖石,風化產物逐漸形成紫色土壤 |
| 水平2 | 能夠結合各因素在土壤發育過程中的主要作用,對大部分土壤現象進行解釋 | 見前述參考答案 |
| 水平3 | 能夠緊扣主導因素,結合各因素在土壤發育過程中的相互作用,對大部分土壤現象進行解釋 | 見前述參考答案 |
| 水平4 | 能夠緊扣主導因素,把握各因素在土壤發育過程中的綜合作用,對全部土壤現象進行解釋 | 見前述參考答案 |
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