2022新教科版六年级下册科学教材分析教案

这是一份2022新教科版六年级下册科学教材分析教案，共86页。教案主要包含了形态各异，性情习性也各不相同等内容，欢迎下载使用。
2022年春新教科版科学六年级下册教材分析
教材内容与结构
六年级下册教科书由“小小工程师”“生物的多样性”“宇宙”和“物质的变化”四个单元组成。四个单元分别隶属于“技术与工程领域”“生命科学领域”“地球与宇宙科学领域”和“物质科学领域”。本册教科书的整体编排，以核心概念的进阶发展为线索，整体设计教学活动，同时兼顾了四个领域的年段安排，着力促进学生探究实践能力的发展。
“小小工程师”单元的学习，让学生经历一个工程建造的系统过程。从贴近学生生活的房屋建造工程入手，以建造塔台为任务目标，让学生一步步地体验、学习工程的过程：明确任务—设计—建造（模型）—测试—评估—改进。学生通过实践，认识工程的各个要素，了解设计是工程的核心，同时渗透工程思维，体会到工程实践与科学探究的不同魅力，从解决问题的角度培养学生的实践能力和创造能力。
“生物的多样性”单元的学习，是基于六年级学生的认知特点，围绕物种多样性和基因多样性进行的。第1～2课从学生熟悉的校园生物入手，通过调查、统计等方法，认识到生物种类的多种多样；第3～5课扩展到种群内不同生物个体的千差万别，引导学生构建地球生物丰富性和多样性的概念；第3～6课还组织了遗传变异及生物进化的相关内容，让学生认识到生物的多样性、存活、灭绝都是生物进化的结果；第7课组织学生研究生物多样性与人类的关系，以及探索如何更好地保护生物多样性。通过本单元的学习，学生将认识到研究生物的多样性是为了更好地保护生物多样性，同时也是为了保护我们人类自己。
“宇宙”单元的学习，是建立在学生对地球、月球等天体的认识基础上的再次扩展，通过对太阳系、星座和宇宙的逐步认识，学生初步形成宇宙是一个大系统的观点。第1～3课是对太阳系的认识，第4～5课是对星系的认识，第6～7课是对宇宙的认识。在不断学习的过程中，学生的视野逐步扩大，对大尺度的空间观念也得到了发展。本单元的学习特点是通过建模并结合想象推理，这是学生认识宇宙的重要方法，对学生的思维发展和空间观念的发展有着独特的作用。培养学生对天文的兴趣，也是本单元重要的教学目标，为此本单元还设计了一些课后需要学生持续观察的活动，既可以提高学生兴趣，也可以帮助学生建构理解概念。通过本单元的学习，希望学生认识到宇宙是一个系统，由大小不同的星系构成；组成宇宙的星系或星体都在运动变化，分布在不同的宇宙空间并有不同的特征；宇宙是庞大的，但又是可以被人类探索、发现和认识的。
“物质的变化”单元的学习，是小学阶段“物质科学领域”的总结单元。在小学阶段的学习中，学生经历了对物体特征、材料性能的研究实践，逐渐发展到对物质变化的探索。本单元从学生身边的物质变化现象开始研究，观察物质变化及其伴随的现象，认识物理变化与化学变化的本质特征。学生的探索视野从身边熟悉的物质变化逐渐扩展到地球家园与生命体中的化学变化。在本单元的学习中，学生主要通过观察、实验等方法认识物质变化的本质特征，通过资料阅读、信息交流、推理论证等方法，发展正确的物质观。通过学习，学生将认识到世界是由物质组成的，物质是在不断变化的，物质变化创造了一个丰富多彩、绚丽多姿的物质世界，物质的变化与人们的生活紧密相关。
本册四个单元，是整个小学阶段总结性的单元，也为初中阶段的学习打下了良好的基础。整册教科书的设计立足六年级学生的认知特点，充分考虑小学阶段的内容进阶，按照课程标准的学段目标要求，精选探究实践的主题。在一系列教学活动的助推下，帮助学生建构起相关科学概念，发展学生的实践能力和创造能力，为提高学生的科学素养打下扎实的基础。
第一单元 小小工程师
单元概述
工程是将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。在生活中，工程无处不在，影响着我们的生活。如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。这些工程类学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础性科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出来的。本单元学习内容指向建造工程，属于土木建筑工程中的一部分。本单元从贴近学生生活的房屋建造工程入手，帮助学生一步步认识工程，了解设计是工程的核心，体验工程师的设计工作。
本单元隶属于技术与工程领域。在小学阶段，没有对技术与工程做出严格的区分，统一表述为工程设计，本单元实则指向的是工程。单元题目以“小小工程师”命名，就是希望学生担当起工程师的角色，像工程师一样根据规定的任务目标，运用已有经验和对科学的理解，设计并建造出相应的产品。本单元学习核心是以建造塔台为任务目标，让学生经历一个“工程”建造的系统过程：明确任务—设计—建造（模型）—测试—评估—改进。通过塔台建造的实践活动，学生将初步建立起对工程的了解，感受工程的复杂与魅力，从而让科学学习的开展更为活泼和真实。
本单元的学习目标来自课程标准中5～6年级的下列相关学习内容。
17.1知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。
18.1了解一项工程需要由多个系统组成，如建造住宅需要考虑结构、供水、采光、供暖系统等。
18.2.1利用摄影、录像、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。
18.2.2将自己简单的创意转化为模型或实物。
18.2.3根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。
18.3.1根据设计意图，分析可利用的资源。
18.3.2简单评估完成一个产品或系统的可行性，预想使用效果。
18.3.3从经济效益、社会效益、环境效益等方面评价某个工程设计，并提出改进和完善建议。
以上相关学习内容，指向2个主要概念，分别是“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”“工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”。对于六年级学生，学习以上主要概念需要亲历和体验。学生要在真实情境下完整经历工程实施过程。以工程实践为主要学习方式，观察分析住房结构与系统，理解工程的复杂性与系统性。查阅工程资料，理解工程实施过程以及工程与科学技术的关系。亲身尝试工程实践，体验并感受工程魅力，理解工程的复杂性、闭环性等特点，从而建构课程标准要求的主要概念。
为达成上述学习目标，本单元在设计上大致分为两个部分。
第一部分涉及第1～2课，是对现有工程的了解，并为学生后面的工程实践做认知储备。前两课的教科书内容分别选择了学生最为熟悉的住房和代表我国桥梁建设极高水平的港珠澳大桥作为素材，引导学生展开对工程的了解。通过这两课的学习，使学生对“工程是什么？”“有什么特点？”“工程建设与科学技术之间的关系是怎样的？”等问题形成初步的认知。
第二部分涉及第3～7课，学生将亲历工程实践。教科书始终围绕不断改进设计这一思路编写，凸显工程的关键是设计这一根本点。学生在“做工程”的实践活动中，进一步了解工程的基本程序，体会工程的复杂性以及设计过程的反复性等特点，感受“做”的成功和乐趣，同时学生的实践能力、思维能力和运用科学知识解决问题的能力得到培养与发展。
第1课“了解我们的住房”，从住房的基本结构、必需系统、建造过程三个方面开展学习。通过对自己居住房屋的回忆和分析，学生初步认识工程是由多个系统组成的。通过阅读房屋建设资料，了解住房建造工程的基本过程，为单元后几课实施工程实践活动做铺垫。
第2课“认识工程”，是在认识身边房屋建设工程基础上扩展视角。以我国宏大工程——港珠澳大桥为例，进行资料搜集与分析，梳理出工程建设的相似步骤，重点明确限制条件下的设计、制作模型测试、评估、改进、修改设计……，直至达成解决问题的循环往复过程。学生从感性角度认识工程，为后五课提升理性认识打好基础。同时，理解工程与科学技术进步的关系。初步理解“技术发明通常蕴含着一定的科学原理”这一主要概念。
第3课“建造塔台”，在之前学习的基础上，开始体验工程实施过程。以招投标形式明确工程项目要求，体会并感受设计的重要作用。在设计中感受工程设计要考虑的各项因素和其相互之间的联系，体会工程的多系统与复杂的特性，加深对工程的理解。
第4课“设计塔台模型”，从本课开始，教科书的呈现方式没有沿用惯常的四个板块的编写体例，而是采用工程建设的基本程序来展开。建立模型是工程设计的关键步骤，本课是在上一课设计总体方案的基础上，聚焦塔台设计这个关键点来开展工程实践活动的。在设计中学生要更多地考虑技术难关的突破，思考达成工程项目要求的方法。
第5课“制作塔台模型”，本课的重点是动手做。学生基于上一课的设计动手制作塔台模型。动手制作模型不但是将上一课的设计予以具体实施，而且也是为后几课的测试、评估、改进打基础。实施过程不仅要遵循设计图纸要求，在制作过程中也会有新的发现、感受、改进。
第6课是“测试塔台模型”。模型的设计是否符合工程要求，是以制作模型测试结果为依据的。以评价表为评价标准，全班进行测试、评价是本课的核心活动。量化各项测试活动，比较分析数据，找到自己模型的优势与问题，在此基础上对问题进行梳理与分析，最终明确模型设计或制作方法的修改点，均是本课学习的重点任务。
第7课是“评估改进塔台模型”。本课重点有两个：一是评估，二是改进。改进是工程设计的关键，渗透在工程的各个环节。本课的改进活动要让学生认识到“依据”的重要性，要在数据、现象等证（依）据的支持下进行改进与完善。在本课与前几课的学习中，学生将亲历工程实践的基本程序，完成建造塔台模型的过程，获得小小工程师的角色体验，对工程的理解一定优于之前的认识。但在本课学习的最后，要让学生知道工程设计绝不是“一锤子买卖”，可能要经过多次的反复改进直至满足工程的需要，同时还要提示学生对方案的最终选择是在权衡多种因素后的取舍。
单元教学目标
科学概念目标
许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界找到原型。
一项工程是由多个系统组成的，各系统内部需要协同工作。
工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。
工程无论大小都要经历相类似的建设过程。
工程的关键是设计，设计需要经历不断改进的往复过程，直至满足建造要求。
工程建设具有复杂性的特点，需要集合多人的智慧共同协作完成。
科学探究目标
能通过观察、搜集资料、调查、案例分析等方式获取信息。
能结合自己家的住房，说出住房的基本结构（功能分区）及供水、采光、供暖等主要系统。
通过查阅资料，能简述出住房及其他工程的建造过程。
能举例说出工程与科学技术的关系。
能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。
能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。
能根据设计方案制作塔台模型，并能宣讲自己的设计理念与思路。
能按照评价表给定的指标测试塔台模型。
能根据测试结果梳理塔台模型存在的问题并初步提出改进设想。
能正确评估本组与他组的塔台模型，反思并提出建议。
能综合考虑各种建议，改进原设计方案，并基于调整后的设计方案对塔台模型进行重整。
能自觉运用批判性思维和创造性思维开展工程实践活动。
科学态度目标
对工程建设抱有极强的兴趣与探索愿望，对担当小小工程师的角色充满期盼。
乐于投入建造塔台的工程实践之中，认识到细心、耐心、务实和实事求是的重要性。
乐于通过测试的方式发现问题，不断改进设计，体会坚持与信念的重要性。愿意与同学合作、交流与反思，感受到合作的重要性。
科学、技术、社会与环境目标
感受到工程与科学技术的密切关系，认识到科学与技术的发展对人类生活的影响。
认识到工程是为满足人们对美好生活的向往而付诸的行动，意识到人工世界对社会发展的影响。
单元词汇
技术：泛指根据生产实践经验和自然科学原理发展而成，把生产要素投入转化成产品和服务等产出的理论知识和实践知识以及各种工艺操作方法与技能，如电工技术、焊接技术、木工技术、激光技术、作物栽培技术、育种技术等。
工程：将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。这些学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出来的。主要内容有对于工程基地的勘测、设计、施工，原材料的选择研究，设备和产品的设计制造，工艺和施工方法的研究等。
结构：与“功能”相对。系统内各组成要素之间的相互联系，相互作用的方式，是系统组织化、有序化的重要标志。物质系统的结构可分为空间结构和时间结构。任何具体事物的系统结构都是空间结构和时间结构的统一。结构既是系统存在的方式，又是系统的基本属性，是系统具有整体性、层次性和功能性的基础与前提。研究系统的结构和功能，既可根据已知对象的内部结构，来推测对象的功能；也可根据已知对象的功能，来推测对象的结构。
系统：自成体系的组织；相同或相类的事物按一定的秩序和内部联系组合而成的具有某种特性或功能的整体。如组织系统、灌溉系统、呼吸系统。
材料清单
图纸（住房结构、给排水系统、电路系统等）、住房建设文字资料、港珠澳大桥文字与视频资料、资料（“鸟巢”体育场、“中国天眼”、高铁、卫星等）、塔台竞标书、评价表、三角形与正方形的框架实物、设计方案记录表、胶带、吸管、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码、米尺、装满水的矿泉水瓶3～5个、小盆、电风扇、抗震检测仪、测试塔台记录表、设计方案修改记录表、班级记录表、教学课件。
分课时教材分析与教学建议
第1课 了解我们的住房
背景和教学目标
房屋是最贴近学生生活的建造工程。从住房建造工程入手了解学习工程的系统性、复杂性等特点，对学生来说较为合适。
了解我们的住房，首先要了解住房的结构。住房的结构分类标准有很多，从功能分类有卧室、起居室（客厅）、厨房、卫生间、阳台等；从高度分类有低层、多层、小高层、高层、超高层等；从楼体结构分类有砖木结构、砖混结构、钢混框架结构、钢结构等。了解我们的住房，其次要了解住房中包含的系统。住房中有给排水、电、燃气、供暖等必备设施。完善的设施建设需要依靠相应的整套系统支持，例如，承重系统、采光系统、通风系统等。无论是住房结构，还是各种设施，其整体都是由多项系统整合组成的。这些系统的建设与住房整体结构紧密相连并要协同设计。由此可见，住房建设工程无论是结构还是设施都要由无数系统组成，各项系统相互影响、相互配合、协调整合，需要进行科学的、系统的统筹规划设计才能实现住宅需求。了解我们的住房，还要了解住房建造的过程，明确任务、选址、设计、建造、验收等。
学生虽然每天居住在房屋中，似乎应熟悉房屋，但绝大多数学生对其结构、系统、建造过程并不清楚，因此学习本课还是有一定难度的，但学生对这一内容的学习会非常感兴趣，教师可抓住学生这一兴趣点，引导学生搜集相关资料作为学习资源的补充。
鉴于学生的年龄，只要能大致知道住房的基本结构、必需系统以及建造的主要过程即可，从整体上对住房工程有一个初步认知，同时也是为下一课认识工程奠定基础。
科学概念目标
住房都是有一定结构的，根据需求不同，结构也会存在差异。
住房由供水、供暖、采光、电路等多个系统组成。
住房需要经历一定的建造过程，每一个过程都非常重要，需协同发挥作用。
科学探究目标
能结合自己家的住房，说出住房的基本结构（功能分区），以及供水、采光、供暖等主要系统。
能通过查阅资料及相互交流，简述住房的基本建造过程。
科学态度目标
对了解住房有极强的学习兴趣。
感受同伴沟通交流的重要，乐于分享。
科学、技术、社会与环境目标
初步认识到人类的需求促进社会的进步与发展，同时科学技术的进步也满足了人们对美好生活的向往与追求。
初步感受房屋建造的复杂性、系统性和科学性。
教学准备
为学生准备：学生活动手册，有关住房建设的文字资料。
教师准备：住房结构、给排水系统、电路系统等图纸，班级记录表，教学课件。
学生活动手册说明
本课活动手册有两项内容，分别对应探索活动2和探索活动3。
“请在图中标出房屋的主要结构与系统”是用形象的图片帮助学生梳理寻找住房的结构与系统。学生对于结构、系统这些词汇的理解没有经验支撑，借助这样的示意图，在标注过程中理解结构与设施系统的复杂性。标注后的活动手册为学生在生生交流活动中提供帮助。
“房屋建造的主要过程”栏是记录自己思考的过程与成果。通过对教师提供或学生自己搜集的资料阅读、分析，学生进行住房建造过程的总结、梳理与记录。在个人记录表的基础上开展全班交流分享，经过全班共同研讨、分析、汇总后总结出住房建造过程的班级记录表，为第2课的工程建设过程步骤的梳理和第3课建造塔台标书的制订做铺垫。
第2课 认识工程
背景和教学目标
住房建造工程只是诸多工程中的一种。学生在第1课初步了解工程后，对工程会有极大的兴趣，会产生诸如“还有哪些工程？其他工程建设过程是什么样的？这些不同工程建设过程有什么共同特点？”等疑问。本课主要围绕以上疑问开展学习。
教科书使用大量篇幅展现了我国具有代表性的伟大工程——港珠澳大桥。以港珠澳大桥这一巨型工程与上一课身边的住房建造工程进行对比，呈现出巨型与小型、复杂与普通、远处与身边等多角度冲突。基于这样的冲突进行比较、分析、总结工程建设过程中的相似步骤，更能够加深对工程建设的理解。
教科书以一幅跨页的港珠澳大桥图片衬托出这项工程的宏大与震撼，精选文字资料阐述明确，指向建设港珠澳大桥的目的和工程建设中所面临的巨大挑战。让学生体会尖端工程的建造不易，需要通过不断创新、不断超越、突破重大难关等来实现工程目标。
本课还介绍了多项宏大工程，帮助学生将视角从房屋、桥梁等工程建设拓展到其他方面，从更宽广的角度认识工程，多方面理解工程意义和实施过程，从而深刻认识到科学技术与工程的相互作用，使学生初步构建“工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”这一主要概念。
科学概念目标
许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界找到原型。
工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。
工程需要在一定的限制条件下完成任务，要经历相类似的建设过程。
科学探究目标
能通过阅读资料知道工程建设需要面临的限制条件有哪些，又是怎样解决难题的。
能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。
能了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。
科学态度目标
认识到工程建设的艰难，从而产生对建设者的敬仰之情。
进一步唤起学习工程的兴趣，激发做一名小小工程师的愿望。
科学、技术、社会与环境目标
进一步认识到科学技术与工程的相互关系。
进一步认识到科学技术对社会发展的重要作用，人类的好奇及社会的需求对科学技术发展的积极促进作用。
教学准备
为学生准备：港珠澳大桥相关资料、学生活动手册。
教师准备：港珠澳大桥文字与视频等资料，“鸟巢”体育场、“中国天眼”射电望远镜、高铁施工过程、航天航空卫星照片、技术简图等资料，班级记录表，教学课件。
学生活动手册说明
本课活动手册是对课堂活动的记录，流程图配合探索活动2使用。虽然教科书中展示与其相同结构的流程图，呈现出完整准确的内容，但是两者并不重复。活动手册中的流程图是学生对比住房建造过程与港珠澳大桥工程建造资料后的梳理记录。学生要将第1课的班级记录表中相关内容归纳为本课学习的工程建设步骤。在不断分析、归纳中填写流程图，学习理解工程设计过程。其中各项箭头有提示作用，右侧循环箭头作用突出，体现了整体设计活动的过程，也是学生填写设计过程的提示，帮助学生理解工程设计的闭环性。最后学生利用填写的流程图开展全班交流，形成最终教科书呈现的完整、准确、概括性的班级记录表。
第3课 建造塔台
背景和教学目标
从本课开始，学生将承担起工程师的角色。本课的聚焦环节给学生一个任务——在操场上建造一座塔台，目的是创设一个真实情境，引发学生参与科学实践活动的积极性。由于现有条件的限制，在本单元的学习中，学生并没有涉及真正的塔台建造，重点围绕塔台设计展开学习与体验，感悟设计的往复性与复杂性。
本课作为建造塔台的起始课，从设计塔台方案开始做起，采用模拟真实的招投标活动情境展开学习。这一方式的运用主要是激发学生的学习热情，真正像工程师一样工作，加深对工程的理解。
足球教练训练塔台类似学生常见的领操台。二者区别在于领操台是固定的，而塔台不固定位置，可以随需要变换位置。这就需要建造的塔台具有方便移动、抗风、抗震等多项功能。同时，工程项目还要求教练员能够站在上边指挥训练，其承重性、高度和安全性也是重要项目要求。围绕这些要求进行工程项目整体设计是本课活动的主要内容。
在本课，学生要模拟前两课学习的工程建造基本过程进行自主设计。从选址、材料选择、塔台的设计、成本核算、人员分工、时间分配等各个方面进行工程整体设计。过程中，学生要考虑各因素之间相互牵制、难以取舍的关系，也要明确各项因素权衡的侧重。例如，塔高、承重、安全是工程项目的核心与重点，美观、成本等属于在重点基础上的综合点。达成二者最大的平衡与优化取决于工程项目的设计，取决于技术难关的突破，取决于合理应用科学原理与科学技术。学生虽面临诸多困难与挑战，但对本课学习内容还是有着强烈的好奇心和参与热情，学习的积极性颇为高涨，这都为本课的学习奠定了坚实的心理基础。
科学概念目标
对一项工程的设计需要考虑到各因素以及各因素之间的关联。
科学探究目标
能够考虑到建造塔台所涉及的各个因素。
能够根据教科书中的“标书”样本制订出建造塔台标书。
能够利用文字、绘图的方式表达自己的创意与构想。
科学态度目标
积极参加设计活动，对工程学习充满兴趣。
乐于表达与交流，并能够综合小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标
感受到科学知识与其他学科综合能力对工程设计的重要性。
教学准备
为学生准备：学生活动手册。
教师准备：班级记录表、操场照片、塔台竞标书、教学课件。
学生活动手册说明
本课的活动手册是学生制订标书内容。学生制订的标书形式可以多种多样，活动手册采用大量留白的形式，不给学生设置篇幅限制，避免限制学生思维和活动。活动手册上预留的空间只是为学生提供一个提示，学生可以自由使用纸张完成小组标书。注意提醒学生保存此标书，作为过程性资料。
第4课 设计塔台模型
背景和教学目标
从本课开始，学生的学习视角从对工程的整体认知转换到对工程设计这一核心内容。与之相适应，单元学习内容视角也从宏观到微观，从整体到局部发生转变，随之教科书的编写体例也发生变化，不再沿用四个板块的模式，而是采用工程建设的基本程序来逐课铺开。具体到本课的内容，是对塔台模型的设计。教科书首先明确“建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计”，引导学生知道建立模型的重要意义。
对于塔台模型的设计，教科书提出了明确的要求，提供了材料清单以及评价表，从指导与评估两个角度来规范设计方案。在制订方案环节，教科书又设计了5个问题供学生思考，引导学生全面而细致地考虑设计问题，尽可能帮助学生设计出更符合要求的塔台模型方案。
尽管本课为学生设计塔台模型提供了必要的支架，但对于学生来说仍然具有挑战性，学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计，在此过程中，学生再一次感悟到工程设计的复杂性。
本课的模型设计是对上一课“标书”的具体化，并且下一课建造模型要完全遵照本课的设计图纸实施，单元结束课也要针对本课设计的不足进行改进。所以，本课的学习内容在单元中具有十分重要的作用。
科学概念目标
工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。
工程设计中蕴含着一定的科学知识。
科学探究目标
能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。
能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。
能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。
能反思自己的设计，不断改进。
科学态度目标
对工程设计抱有极强的兴趣。
愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。
具有反思意识，能听取同学的意见并不断改进自己的设计。
科学、技术、社会与环境目标
感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。
教学准备
为学生准备：塔台竞标书、学生活动手册。
教师准备：班级记录表、评价表、三角形与正方形的框架实物、建筑物图片、铁塔图片、教学课件。
学生活动手册说明
本课的活动手册在制订方案板块第二步设计中使用，在第三步进行展示交流。
和上一课相同，本课塔台设计方案也可由学生自行选用纸张完成，并注意保存。
第5课 制作塔台模型
背景和教学目标
本课的制作活动是进行模型制作，并非工程建设。模型制作是设计环节中的内容，在设计环节中具有重要作用。首先，模型要完全按照设计图纸进行制作。制作过程检验了设计是否合理、科学、全面，是对设计的执行、检验和完善。其次，模型成品为测试与评估提供了可能。设计图纸是将抽象的设计思想转化为形象的图画、标识等的方案，模型成品是将其呈现为具象的实物。设计思想、理念、计划是否能够达到工程目标，完成工程要求，需要依靠对模型进行测试与评估。最后，模型是改进设计完成工程任务的重要依据。不断反复测试查找问题、寻求改进、突破技术难关等都要依靠模型来实现。由此可见，模型的制作在工程设计中具有重要意义。
学生制作模型活动，要始终确立完全按照设计图纸实施的意识。在制作过程中如发现问题要经过小组研讨交流后，先修改图纸再实施制作。保持设计图纸与建造模型的一致性，为后面进行交流评测做好准备。
小组内合理分工合作是做好模型的保障。模型体积较大，个人不容易操作实施，因此多人配合互助，快速优质地完成任务是小组合作能力的突出体现。本课活动形式以动手操作为主，需要教师深入理解工程的模型制作与手工制作之间的区别，避免把科学课变成手工课甚至美术课。
科学概念目标
制作模型是工程设计的重要环节。
科学探究目标
能依照设计方案，制作出塔台模型。
能在制作模型的过程中发现新问题，引发新思考。
能根据塔台模型制作评价表反思所制作模型的优劣。
科学态度目标
体验坚持完全按照设计图进行模型制作。
意识并感受到小组合作的重要性，能通过沟通交流形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标
能认识到科学知识和技能对制作优质模型的重要性，进而认识到社会发展需要科学技术做支撑。
教学准备
为学生准备：设计方案、胶带、吸管、剪刀、红笔、滚珠、弹簧、钩码、学生活动手册。
教师准备：教学课件。
学生活动手册说明
本课活动手册包括两部分内容，两部分内容分别配合研讨板块的两个问题。学生反思填写自己的真实想法，借助活动手册交流，总结学习成果。与之前活动手册相同，学生也可以继续使用个人纸张，结合活动手册样式记录，保持活动记录的一致性，便于单元学习后的总结归纳。
第6课 测试塔台模型
背景和教学目标
测试模型是工程设计中又一重要环节。模型是设计的具体表现，测试是对设计是否合理、科学、符合要求的检验。测试环节决定着设计方案是否符合工程要求，是否存在问题以及明确改进方向。由此可见测试标准就是工程设计明确的评价指标，第4课的塔台模型制作评价表就是本课测试塔台模型是否达标的依据。本课学生需要使用第4课的评价表和设计方案，为第5课制作的模型开展测试活动，体现了单元学习的连贯性和工程的系统性。
测试塔台模型的各项功能，需要使用到不同的工具。“塔高”要求达到60厘米，米尺可以满足需要；“顶端承重”可以借助水瓶或书本等重物，注意选择的重物要一致，方便学生比较；“抗风能力”可以借助电风扇的不同风力等级完成；“抗震能力”需要使用专业仪器进行地震模拟，便于科学准确分出等级；“材料成本统计”由材料量化进行计算；“分工合作”和“美观”是无法量化的项目，需要全班评议，共同商讨。测试得出的数据是学生进行自评、反思、发现模型设计缺点的重要依据，也是进行问题梳理、明确改进方向、完善工程模型设计方案的依据。对于数据的分析整理是本课学生科学探究能力的提升点，教师要多加关注并精心设计相关环节。
各组进行测试数据的对比在本课中也具有重要作用。优势数据项目的展示与介绍，不但是对自己设计的认可和肯定，也是推广小组突破技术难关设计的机会，能够帮助解决其他小组共同遇到的问题。劣势数据项目的呈现，不但是自己发现问题寻求突破的过程，也具有提示其他小组引以为戒的作用，同时也是寻求帮助，借鉴他组经验的过程。在这样的全班交流活动中，不但可以借鉴大量的优秀经验，学会相关科学知识，还可以增强倾听他人意见、迁移应用知识、学会交流合作等一系列科学探究能力。
科学概念目标
测试是工程设计中的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。
完成一项任务（测试）需要使用特定的工具。
科学探究目标
能依据标准对塔台模型进行测试并记录。
能对测试结果进行反思，能归因问题所在。
能将问题进行梳理、归纳。
科学态度目标
对测试活动充满好奇与热情，认识到测试的重要意义。
能基于观察事实做出合理判断。
能虚心接纳同学意见，通过反思交流，调整原有设计，从而达成集体共识。
科学、技术、社会与环境目标
认识到检测工具对测试工作的重要性，从而进一步认识到科学技术的发展对一项工程建设的重要意义。
教学准备
为学生准备：塔台模型、塔台模型测试记录表、问题梳理记录单、学生活动手册。
教师准备：米尺、装满水的矿泉水瓶3～5个或多本教科书、小盆、电风扇、抗震检测仪、教学课件。
学生活动手册说明
本课活动手册包括两部分内容。
第一部分内容是测试活动的数据记录表。配合测试板块第一项活动使用。表格只设计三组并留白一组的篇幅，教师根据自己班级情况进行补充。表格数据填写标准来自第4课的评价表。表格不涉及总成绩比较，只比较每一项的优点与缺点，为后期分析结果做数据支持。
第二部分内容是依据数据的分析与自我反思，帮助学生整理、归纳、总结测试活动获得的信息。过程中三个方面的内容提示具有层次性和逻辑性，引导学生结合数据比较、观察反思、借鉴他人经验来发现查找问题并寻求改进方法。
第7课 评估改进塔台模型
背景和教学目标
本课是单元总结课，也是设计环节的最后步骤。在上一课测试后，每组都有新的思考和想法，虽然各组进行了展示和交流，但并没给学生提供完整、系统的交流时间与机会。所以，在本课改进设计之前首先要进行评估。评估活动不仅仅自评本组设计，还要小组间进行互评。在各组互评中相互借鉴、相互帮助、资源共享、迁移应用新创新来完善各组设计方案，力求将设计方案改进得更准确、完整和科学，从而达到工程要求。
改进活动需要用到单元学习中的全部过程性资料。招标书、设计图纸、建造过程中的修改记录、制作的模型成品、测试数据记录表、问题梳理记录单、改进方案都支持着评估改进活动的开展，也是学生进行方案设计修改的依据。着重培养学生的证据意识，尊重证据的科学态度，体会工程师的工作过程，感受工程的科学与魅力。
虽然本课是单元结束课，但并不代表塔台建造工程的结束，更不是设计环节的完结。本单元核心内容只是让学生体验工程中设计这一核心内容，学生并没有真正施工建设。学生经历明确目标、限制条件下设计、设计模型、制作模型、测试模型、评估模型、改进设计等一整套活动。本单元第2课就明确指出设计活动具有循环往复和闭环性的特点。本课结束后，不能让学生误以为自己最后的设计就是终极成品，需要让他们知道还要重新制作模型，再次测试评估，发现问题要进行改进，直到达到工程要求，才能完成设计环节进行施工建造。教师在教学实施中要帮助学生树立正确的认识，完成本单元学习内容。
科学概念目标
工程要反复评估改进，不断完善，才能达成最终的工程要求。
科学探究目标
能依据评估标准，针对每一组模型开展小组自我评估与组际评估。
能根据评估结果，梳理出需要进一步改进的问题。
根据已梳理的问题，依据塔台模型制作评价表再次改进设计。
科学态度目标
进一步增强对工程建设的兴趣与认识。
能够学会倾听，乐于交流，不断改进设计。
科学、技术、社会与环境目标
加深对工程的认识与理解，认识到科学、技术与工程的关系。
理解工程的关键是设计。
教学准备
为学生准备：招标计划书、评价表、塔台模型设计图纸、塔台模型、测试塔台记录表、问题梳理记录单、设计方案修改记录单、学生活动手册。
教师准备：班级评分统计表、教学课件。
学生活动手册说明
本课活动手册有两项内容。
第一个内容配合评估改进板块第三个活动使用。学生通过单元整体学习后，对起始设计方案进行有针对性的修改。修改方式：建议使用与原设计相同纸张来重新绘制，方便学生比较两次设计图纸的异同，感受工程设计中改进的作用与意义，体会工程设计的重要性。
第二个内容配合研讨板块使用，帮助学生结合单元整体学习，进行自我反思与总结。
参考资料
工程设计
在建设工厂、矿山、铁路、桥梁及建筑工程之前，按照国家标准，结合生产实践、科学技术及经济发展情况，经过调查研究和科学分析，进行周密思考及计算绘图工作，最后提供作为建设施工依据的设计文件及图纸的过程。一般分为初步设计和施工图设计两个阶段。对技术特别复杂的工程项目，有时采取三个阶段设计（初步设计、技术设计和施工图设计）的方式。
土木工程
用建筑材料（土、石、砖、木、混凝土、钢筋等各种金属材料）修建房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、河港和市政卫生工程等的生产活动与工程技术。随着工程建设和科学技术的发展，逐渐形成一些专门分科，如修建河港、水坝、灌溉渠等称为“水利工程”；修建各种房屋称为“建筑工程”等。
建筑设计
一般指建筑物、构筑物与室内外环境在建筑、结构、设备等方面的综合性设计工作，也可以仅指建筑方面的设计工作。需根据建筑任务要求，通过调查研究，综合考虑使用功能和投资、材料、环境、地质、结构、构造、设备、建筑艺术、有关法规、施工等因素，合理制订方案，设计成建筑单体或群体的图纸文件。对于一般工程，可分为初步设计和施工图设计两个阶段，对于大型、复杂的工程，则分方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。
建筑构造
建筑物和构筑物中构件或配件的组成和相互结合的方式、方法。按用途、材料性能、受力情况、施工工艺和艺术要求，做成各种实用、经济的构件或配件，并将构件和配件结合成建筑整体。
建筑结构
建筑结构亦称“房屋结构”，是建筑物中由承重构件（梁、柱、桁架、墙、楼板和基础等）组成的体系，用以承受作用在建筑物上的各种载荷，如框架、塔架等。建筑结构必须具有足够的强度、稳定性、刚度和耐久性，以适应使用要求。
薄壳结构
人们发现，虽然蛋壳、蚌壳本身是很薄的，但是它们的薄壳外形却能使它们变得坚固。建筑师们从中得到启发，设计出了省工省料、优美轻便的薄壳结构。从外观看，这些薄壳结构有的像半球形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美观的弧形。尽管它们形态各异，却都有着共同的力学特征。薄壳结构在受到外力的作用时，能够把力沿着整个壳体表面向四周均匀传递，使壳体上单位面积受的力并不大。更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。建筑物垮塌不是建筑物每一处都承受不住力了，而往往是有一处不能承受重压而导致整个建筑物垮塌，所以，薄壳结构这个特点很重要。因为薄壳结构能够承受较大的压力，所以建筑师们用它们做成很大、很薄的屋顶。这不但能够减轻屋顶自身重量，节约大量材料，而且内部可以空间很大而又没有柱子，所以大型建筑如大厅、体育场馆很多首选薄壳结构。
三角形和四边形框架
只要三角形三条边的长度不变，三角形三个角的角度就不能改变。所以，三角形是不会变形的形状，我们可以说三角形具有稳定性。
三角形框架，即使三个顶点的连接是完全活动的链接，它也是不会变形的。不管从哪个方向对三角形框架用力，它总是通过三根杆的推和拉的作用达到平衡。比如当三角形框架顶端被向下压时，两边斜杆受压，下面水平杆受拉，这时两边斜杆产生推力，下面水平杆产生拉力，与外加压力达到平衡。
四边形、五边形等框架受到外力作用时，就不能像三角形框架那样产生内力与外力平衡了，其结果就是变形，形状结构被破坏。但是，聪明的人们又从另一个角度利用了四边形的特点，比如，伸缩式晒衣架和伸缩式遮阳棚就利用了四边形容易变形的特点。


第二单元 生物的多样性
单元概述
生物多样性是指地球上生命的丰富性，反映在生态系统与物种的多样性、其过程与相互作用的多样性，也反映在物种内或物种间的遗传多样性。它是一个多层面的概念，包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。物种，简称种，是具有一定形态和生理特征以及一定自然分布区域的生物类群，是在自然界中能够交配并繁殖产生后代的一个生物种群，是生物分类的基本单位。物种多样性也就是生物种类的多样性。
地球上生物的种类极其丰富，很难统计出具体的数据。生物的各种特征都是由基因控制的，生物的细胞内有成千上万个基因，每个基因都携带着特定的遗传信息，表征着生物体不同的性状特征。不同种类生物的基因种类及基因排序有所不同，同种生物不同个体之间基因也不尽相同。基因的多样性导致生物种类的多种多样以及同种生物不同个体之间的差异。生物与生物之间，以及生物与环境之间是相互联系、相互作用的，它们构成了不同的生态系统，表现为生态系统的多样性。每一种生物都生活在一定的生态系统中，某种生物数量的减少或某种生物的灭绝会影响它所在的生态系统，生态系统的剧变也会加速生物种类和基因多样性的丧失，最终影响整个地球上的生命包括我们人类的生存。所以，保护生物多样性成为目前世界各国关注的热点问题。
本单元基于六年级学生的认知特点，立足于物种多样性和基因多样性，以认识地球生物的多样性为线索，从学生身边的校园生物入手，引导学生进一步理解地球生物种类的多种多样（第 1～2 课）以及种群内不同生物个体的千差万别（第 3～5 课），从而进一步构建地球生物丰富性及多样性的认识。遗传和变异是生命世界普遍存在的现象，是生物进化的基础。生物的多样性、存活、灭绝都是生物进化的结果。本单元在引导学生认识种群内生物的多样性以及古代生物多样性的过程中，组织了遗传变异（第 3～5 课）及生物进化（第 6 课）的相关内容。研究生物多样性是为了更好地保护生物多样性，同时也是为了保护我们人类自己。因此，单元的最后一课（第 7 课）组织学生研究生物多样性与我们的关系，以及探索如何更好地保护生物多样性。
本单元学习内容来自课程标准 5～6 年级的下列相关学习内容。
7.3.3 对常见植物进行简单的二歧分类。
11.3.1 描述和比较植物后代与亲代的异同，如花的颜色，叶的颜色、大小与形状等。
11.3.2 描述和比较动物后代与亲代的异同，如毛皮的颜色、躯体的大小、外形和外貌等。
11.4.1 根据化石资料举例描述已灭绝的生物，如恐龙、猛犸象等。
11.4.2 描述和比较灭绝生物和当今某些生物的相似之处。
12.4.1 认识到人与自然环境应该和谐相处。
12.4.2 认识到保护身边多种多样的生物非常重要。
本单元共 7 课。第 1～2 课指向生物种类的多种多样；第 3～5 课指向同种生物存在个体差异，即种群内生物的多样性；第 6 课指向认识古代生物的多样性，建立古代生物与现代生物的联系；第 7 课指向认识生物多样性与人类的关系，引导学生意识到应保护生物多样性。
第 1 课“校园生物大搜索”，校园是学生非常熟悉的地方，本课以调查校园中的生物为主体活动，学习研究区域内生物多样性的方法，体会生物种类的多种多样。
第 2 课“制作校园生物分布图”，以第 1 课校园生物的调查活动为基础，通过交流活动汇总校园中生活着的生物种类，通过用二歧分类法给校园植物分类，在感悟校园植物是多种多样的同时，建立植物多样性与共同性相统一的认识。制作生物分布图是描述区域生物多样性的常用方法，在制作校园分布图的过程中，引导学生进一步体会生物生存需要一定的环境，不同环境中生活的生物种类和数量不同。
第 3 课“形形色色的植物”，通过比较植物后代与亲代的异同，了解植物的遗传变异现象，理解同一种植物也存在个体间的差异，体会种群内植物的多样性。
第 4 课“多种多样的动物”，通过比较动物后代与亲代的异同，了解动物的遗传变异现象，理解同一种动物也存在个体间的差异，进一步体会种群内动物的多样性。
第 5 课“相貌各异的我们”，人是地球生物的一员，地球上几乎找不到完全相同的两个人。本课以研究我们自己的相貌特征为载体，进一步帮助学生理解同一种生物个体之间存在着差异，体会生物世界的多种多样。
第 6 课“古代生物的多样性”，通过观察研究化石，认识古代生物，了解古代生物的多种多样，建立古代生物与现代生物之间的联系，体会生物的进化现象。
第 7 课“保护生物多样性”，通过了解生物与人类的关系，理解生物多样性的价值，树立保护生物多样性的意识。
综上所述，本单元以研究生物的多样性为载体，帮助学生建立生物多样性、生物的遗传变异及生物进化等科学概念，学习二歧分类法等研究生物世界的多种方法，提升科学探究的能力，树立人与自然和谐相处的意识。
单元教学目标
科学概念目标
校园中生活着不同种类的生物。
不同环境中生活的生物种类和数量不同。
生物后代与亲代存在着相同与不同。
亲代与后代相似的现象叫作遗传。亲代与后代间及后代之间存在差异的现象叫作变异。
生物的遗传变异现象使得生物多种多样。
人的相貌特征、血型、性格、行为方式等方面都存在着遗传变异现象。
远古时期，地球上存在着不同的生物。
化石保留了古代生物的相关信息。
有些古代生物已经不复存在，一些现存生物与古代生物相似。
生物多样性与人类生活息息相关，是人类衣食住行等行为的重要资源。
生物多样性对于保护地球环境具有重要的作用。
人类不良行为使地球生物多样性面临着威胁。
科学探究目标
能通过调查的方法获取有关校园生物多样性的有效信息。
能用二歧分类法对校园内的植物进行分类。
能用制作校园生物分布图等方法呈现调查结果。
能运用观察与比较的方法，发现生物后代与亲代的异同。
能基于观察到的现象客观描述生物亲代与后代的异同。
能将人的相貌特征整合起来比较分析人与人的不同。
能够通过观察化石推测古代生物的特征，认识古代生物。
能够通过观察比较、查阅资料等方法收集证据，推测一些古代生物与现存生物的关系。
能够从生活中获取证据，描述生物多样性与人类的关系。
能够运用查阅资料的方法了解生物多样性的现状。
能够基于分析生物多样性被破坏的原因提出保护生物多样性的策略。
科学态度目标
表现出对调查校园生物多样性的浓厚兴趣。
能够与小组成员分工合作，分享自己的调查结果。
在调查过程中能够珍爱生命，尊重事实。
能基于观察到的现象客观描述生物亲代与后代的异同。
能基于证据描述观察到的现象、陈述自己的观点。
能够自觉采取行动保护生物及周围环境。
科学、技术、社会与环境目标
知道生物与生物、生物与生存的环境相互依存、相互影响。
意识到人类对遗传变异现象等的科学研究改善着人类生活。
意识到人类活动会影响生物多样性及我们生活的地球环境。
意识到科学的发展对改善人类生活、促进人类文明的作用。
单元词汇
生物多样性：生物多样性是指地球上生命的丰富性，反映在生态系统与物种的多样性以及其过程与相互作用的多样性上，也反映在物种内或物种间的遗传多样性上。生物多样性是一个多层面的概念，包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。
生态环境：是由生态关系组成的环境的简称。指生物及其生存繁衍的各种自然因素、条件的总和，是一个大系统，由生态系统和环境系统中的各个“元素”共同组成。
调查：围绕一定的主题进行了解、考察的科学研究方法。调查是科学探究常用的方法之一，一般在自然的过程中进行，通过实地考察、访问、座谈、问卷、测验和查阅书面材料等方式搜集反映研究对象的材料。
二歧分类法：又称拉马克式二歧分类法，由法国生物学家拉马克提出，最早应用于植物分类，现已普遍运用。指将一群事物选择明显而相关的特征分成相对应的两个分支，再将每个分支中的分类群用相对的特征分成两个分支，依次下去，直到将所有分类群分开为止。
个体：个体与“群体”相对，组成辩证法的一对范畴。生物学中的个体泛指一个生命体。一个病毒、一个细菌、一株植物、一个动物等都是一个生物个体。一定数量的生物个体构成了生物种群。
形态特征：形态即形式或状态，指事物存在的样貌，或在一定条件下的表现形式。生物的形态特征指生物个体的样貌，一般从形状、大小、颜色、组成部分等方面描述。
行为方式：是动物对复杂环境的适应性表现。动物的行为复杂多样，按行为的不同表现可分为觅食行为、攻击行为、繁殖行为等不同的类型，按获得途径可分为先天性行为和学习行为。
相貌特征：主要指一个人面部呈现出的特征，包括脸型、发际、前额、眉、眼、鼻、口、耳等。
遗传现象：生物的后代与亲代之间或多或少都存在的相似的现象。
化石：化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，是由于某种原因被掩埋在地层中，经过若干万年的复杂变化形成的。化石是科学家研究古代生物的重要依据，他们通过分析不同年代的地质层中保留的生物化石，推断地球上各个年代生存的生物种类。
古生物：地质学专业术语，指生存在地质年代中而现已大部分灭绝的生物。包括古植物（芦木、鳞木等）、古无脊椎动物（货币虫、菊石、三叶虫等）、古脊椎动物（恐龙、始祖鸟、猛犸等）。古生物的遗体、遗物和遗迹有少数变成化石保存下来，如三叶虫、猛犸、粪化石、恐龙脚印等。
灭绝：指某一生物物种不再存在。某一局部地域内特定种群的每一个成员都死亡了，称为地方性灭绝；全球范围内某一物种的所有成员全部死亡，称为全球性灭绝。
生态系统：指在一定的空间范围内，生物与环境构成的统一整体。在这个统一整体中，生物之间、生物与自然环境之间相互影响、相互制约。生态系统可大可小，一片森林、一片草原、一块农田、一条河流、一个湖泊等都可以看成一个生态系统。生物圈是地球上最大的生态系统。
自然保护区：为保护生物的多样性，人们将有代表性的自然生态系统、含有珍稀濒危野生动植物物种等保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来，进行特殊保护和管理的区域。
材料清单
为学生准备：放大镜等观察设备、具有后代与亲代关系的植株或相关图片和模型、具有后代与亲代关系的动物图片、观察记录表、关于可遗传疾病的相关资料、古代生物的图片、文字资料、关于保护生物多样性的资料。
教师准备：关于校园生物的资料、校园生物班级记录表、孟德尔的相关资料、古代生物化石图片、保护生物多样性的多媒体资料。
分课时教材分析与教学建议
第 1 课 校园生物大搜索
背景和教学目标
经过 5 年多的学习，学生已经从生物体的形态特征、生活环境、生命需求、行为方式、繁殖方式、生命过程等多个层面感受到生命世界的丰富多彩。对于生物的多样性，学生也有了自己的朦胧认识，但这时他们的认识还是模糊的、零散的。因此，本单元主要帮助学生梳理生物是多种多样的认识，形成生物多样性的观念。
生物多样性是一个内涵丰富而复杂的概念，物种多样性描述着生物种类的丰富程度，对于六年级学生来说从这个角度理解生物的多样性比较直观，符合他们的年龄特点。但地球之大，生物种类之多，全方位探究描述生物的多样性不太可能。校园是一个小的生态系统，也是学生最为熟悉的环境，本课作为单元的起始课，引导学生在校园里探索生物的多样性，吸引学生认识自然、学习探索自然的方法和技能，在实际调查中培养学生认真严谨、实事求是、珍爱生命的科学态度。以小见大，由校园推及其他，感悟自然界生物的多样性。
科学概念目标
校园中生活着不同种类的生物。
科学探究目标
能运用分区域调查的方法研究校园生物的多样性。
能根据实际需要制订可行的调查活动方案。
能根据调查记录校园生物的种类及分布情况。
科学态度目标
表现出对调查校园生物多样性的浓厚兴趣。
能够与小组成员分工合作，分享自己的调查结果。
在调查过程中能够珍爱生命，尊重事实。
科学、技术、社会与环境目标
意识到校园环境与生存的生物相互影响。
教学准备
为学生准备：放大镜、照相设备、小铲子、记录本、笔等观察记录材料和工具。
教师准备：有关校园生物的资料、教学课件。
第 2 课 制作校园生物分布图
背景和教学目标
本课是校园生物多样性调查活动的延续，与第 1 课共同引导学生经历一个完整的科学调查活动。因为在第 1 课的实地调查中，学生是分组分区域进行的，每名学生、每组学生所获得的信息都是有限的。要形成对校园生物种类和分布的整体认识，需要各组在全班内进行交流，将各组的调查结果汇总在一起。这就是教科书上的第一个活动——交流汇总调查结果。事实上，科学家对全球生物的认识，也经历着类似的过程。
地球之大，生物种类之多，生物分布之广泛，没有哪个人能涉足世界的各个地方调查或推断出地球上生存的生物种类数量到底有多少。我们现在所获得的生物种类的信息，也是综合了世界各地科学家调查研究的结果。因此，这样的活动，不仅能让学生了解校园生物的种类，认识校园生物的多样性，而且能让学生在亲历活动的过程中学习一种科学调查的方法。
学生像科学家那样通过调查获取信息，经过交流汇总整理信息，接下来就要将信息转变为研究成果发布出去。经过几年的科学学习，学生已经学习了多种处理信息表达交流的方法。本课针对生物种类多样、分布广泛等特点，引导学生通过制作校园生物分布图，展示校园生物分布的状况。制作分布图是直观有效呈现信息的科研方法。
通过观察分析生物分布图，可以帮助学生建立关于校园生物的整体认识，发现生物与环境、生物与生物之间相互依存的关系，更好地理解生物多样性及其意义。
科学概念目标
校园中生活着不同种类的生物。
不同环境中生活的生物种类和数量不同。
科学探究目标
能用二歧分类法对校园内的植物进行分类。
能通过制作生物分布图呈现调查结果。
科学态度目标
能实事求是地将自己的调查结果与全班同学分享。
愿意沟通交流，综合考虑他人的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标
意识到校园环境与生物、生物与生物相互依存，相互影响。
愿意从我做起，用实际行动保护校园环境。
教学准备
为学生准备：校园平面图、直尺、彩色铅笔等。
教师准备：校园生物统计表（班级记录表）。
学生活动手册说明
要求每一名同学都在活动手册上绘制一份校园生物分布图，鼓励学生发挥自己的特长创造性地制作，但要客观、全面、直观地反映校园生物状况。校园生物的种类要基于全班交流后得出的结论，可以依托班级记录表，表现形式倡导多元。有条件的地方，最好能在展示个人校园生物分布图的基础上，以小组为单位集小组各成员的智慧，在更大的纸上制作本组的校园生物分布图。
第 3 课 形形色色的植物
背景和教学目标
生物的多样性不仅表现为不同种类的生物多种多样，还表现在同一种生物也是千差万别的。通过校园生物多样性的调查，学生已经认识到同是植物，有的高大，有的矮小，有的生活在土壤中，有的生活在水塘里。植物根据外部形态等特征可以分为不同的类别，每一类下又可以分成不同的小类，在分类过程中学生进一步领略不同种类的植物各不相同。然而同一种类的植物也存在着个体差异，植物的亲代和后代（子代）也不完全相同。本课从遗传变异的视角研究植物亲代与子代的不同，引导学生进一步体会种群内生物的多样性。
遗传变异是生物界普遍存在的现象。遗传是指亲代与子代的相似性，变异是指亲子间及子代个体间的差异。人们对遗传变异的认识最初是从性状开始的，后来深入到基因水平。本课从植物的外部性状了解生物的遗传和变异。遗传使得生物性状相对稳定，维持了生物的共同性，所以不同的植物都会有一些相似的特征。变异使得地球上的植物种类繁多，不同种类的植物千差万别，同种植物之间也存在着各种各样的差异。
正因为遗传变异普遍存在，使得植物既有共同特征又各不相同，多样性与共同性相统一。
科学概念目标
植物后代与亲代存在着相同与不同。
亲代与后代相似的现象叫作遗传。
亲代与后代间及后代之间存在差异的现象叫作变异。
变异使得植物多种多样。
科学探究目标
能运用观察与比较的方法，发现植物后代与亲代的异同。
能运用查阅资料的方法，了解孟德尔及其关于遗传变异的研究。
科学态度目标
能基于观察到的现象客观描述植物亲代与后代的异同。
科学、技术、社会与环境目标
意识到植物的遗传变异现象与人类生活的联系。
教学准备
为学生准备：具有后代与亲代关系的植物（或植物标本、图片）。
教师准备：孟德尔及其遗传变异研究的相关资料、教学课件。
学生活动手册说明
在观察活动结束之后，学生应根据自己的观察如实记录，可以是花的相同和不同，可以是叶的相同与不同，也可以是果实或种子的相同与不同。每个学生选择的植物可以不同、选择的植物器官也可以不同。
第 4 课 多种多样的动物
背景和教学目标
与植物相同，地球上的动物也是多种多样的，它们不仅表现为动物种类的多样性，同样表现在同一种动物也是千差万别的。比如学生熟悉的家犬，它们大小不一、形态各异，性情习性也各不相同。有的凶猛如狼、有的温顺如猫；有的体形庞大、有的身体娇小。即使是同一胞出生的狗，它们也彼此不同，与它们的爸爸妈妈也不相同。本课以学生熟悉的狗为研究对象，带领它们了解动物亲代与后代之间的相同与不同，了解动物种群内个体之间也存在着差异，进一步体会动物的多种多样。
经过前一课的学习，学生对生物的遗传变异现象已经有了初步的了解，本课在引导学生分析狗的亲代与子代异同的过程中，进一步学习动物的遗传变异现象，并由狗的研究拓展到更多动物，是帮助学生充分构建“动物的后代与亲代非常相似，但也有一些不同”的认识，进而帮助学生理解：正是因为有了遗传变异，自然界才出现了多种多样的动物。
科学概念目标
动物后代与亲代存在着相同与不同。
遗传变异使得动物多种多样。
科学探究目标
能运用观察与比较的方法，发现狗的后代与亲代的异同。
能通过查阅资料的方法，了解更多动物后代与亲代的异同。
科学态度目标
能基于观察到的现象，客观描述动物亲代与后代的异同。
科学、技术、社会与环境目标
意识到动物的遗传与变异现象与人类生活的联系。
教学准备
为学生准备：狗的亲代与后代的照片、其他动物亲代与后代的照片。
教师准备：其他动物亲代与后代的图片及相关视频资料。
第 5 课 相貌各异的我们
背景和教学目标
本课从前两课同一种植物或动物各不相同，同一家族的植物或动物也存在着个体间的差异的研究，转到对于我们自己——人的研究。人类作为地球生物的一员，与其他生物一样，也呈现出生物的多样性。比如人有不同肤色，不同肤色的人种相貌特征等方面有明显的差异。同一人种，不同民族、不同区域也存在着个体间的差异。同一家庭的人，子女之间、子女与父母之间尽管有许多相似性，但也相貌各异。即使是相似度很高的双胞胎之间也有一些微小的差异。
关于人与人之间的相同与不同，六年级学生是有较充分的已有认知的。尽管有些人的相似程度很高，但世界上几乎找不到两个完全相同的人，这样的观点绝大部分学生也是认同的，但是他们没有从科学的角度思考过这个问题，更没有认真观察、研究过这个现象。研究了同种植物、同种动物个体间存在的差异以及动植物的遗传变异现象，学生对于研究我们人类自己个体间存在的差异以及遗传变异现象也会产生浓厚的兴趣。本课以我们自己为研究对象，通过研究人类个体相貌上的相同与不同，体会人类的多种多样。学生通过观察自己和自己的父母、祖父母、外祖父母之间的相同与不同，进一步研究生物的遗传变异现象，建立人类后代与亲代有许多相似之处，但也有一些细微的不同的认识，进一步理解遗传变异使得人个体间保持了许多相同的特征，却又各不相同，继续构建完善地球生物具有多样性的认识。
科学概念目标
人类不同个体之间存在着相同与不同。
人类亲代与后代有很多相似之处，但也有一些不同。
人的相貌特征、血型、性格、行为方式等方面都存在着遗传变异现象。
科学探究目标
能通过观察和比较，发现人与人相貌特征的相同与不同。
能将人的相貌特征整合起来比较分析人与人的不同。
科学态度目标
能基于观察到的现象客观描述人类个体之间的相同与不同。
科学、技术、社会与环境目标
意识到人类对遗传变异的研究改善着人类的生活。
教学准备
为学生准备：小镜子、某一家庭亲代与后代的照片。
教师准备：班级记录表、三代或四代同堂全家照、双胞胎照片、人类遗传转轮图、有关遗传病的图片或视频。
学生活动手册说明
观察自己父母以及祖父母和外祖父母的相貌特征，将观察结果记录下来。这是课外观察活动记录。除了手册上列举的几种相貌特征以外，教师可再补充一些相貌特征供学生观察和比较，以帮助学生对自己有一个更加全面的认识。当然，除了相貌特征以外，我们还会遗传家族的哪些特征也是需要学生观察并记录的。教师要向学生强调观察记录要基于真实的调查活动。
第 6 课 古代生物的多样性
背景和教学目标
包括我们人类在内的地球上所有生物都拥有共同的祖先，这就是 40 亿年前地球上最早出现的单细胞生物。在这漫长的过程中，地球生命一直处于变化之中，不同时期地球环境不同，生存的生物也不同。有些生物因为能够适应新环境而保留下来，有些生物因为不能适应新环境而灭绝。还有些生物在新的环境中发生变异，出现适应环境的新特征，经过代代相传被保留下来变成新的生物种类。这就是我们说的自然选择。
任何生物生存、繁衍后代都要遵循自然选择的规律——适者生存，不适者淘汰。生物体在自然选择的长期作用下，不断进化朝向更高级发展，每个时期地球上生存的生物都是生物进化的结果。因此每个时期地球上的生物都有内在的联系，现存生物与古代生物之间也存在着一定的关联。
科学家通过化石研究生物的演化历程，认识远古时期的生物。化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，是由于某种原因被掩埋在地层中，经过若干万年的复杂变化形成的。科学家通过分析不同年代的地质层中保留的生物化石，推断各个年代地球上生存的生物种类。本课将引导学生像科学家那样通过观察生物化石，认识古代生物，了解古代生物的多样性。通过比较古代生物与现代生物的异同，建立古代生物与现代生物的联系，进一步理解生物界普遍存在的遗传变异现象。
科学概念目标
远古时期，地球上存在着不同的生物。
有些古代生物已经不复存在，一些现存生物与古代生物相似。
化石保留了古代生物的相关信息。
科学探究目标
能够通过观察化石推测古代生物的特征，认识古代生物。
能够通过观察比较、查阅资料等方法收集证据，推测一些古代生物与现存生物的关系。
科学态度目标
表现出探究古代生物的兴趣。
能基于证据表达自己的观点。
科学、技术、社会与环境目标
意识到对古代生物的研究有助于我们认识生物及其地球环境的发展变化，体会科学研究的意义。
教学准备
为学生准备：生物化石、古代生物与相应现存生物的图片、相关文字资料。
教师准备：古代生物化石图片、古代生物与现存生物的相关视频资料。
学生活动手册说明
活动手册上有几张古生物化石的图片，要求学生仔细观察，猜测其可能是哪种生物，把图片与生物的名称连起来。当教学进行到探索环节的第二个活动时，教师可以借助活动手册帮助学生完成活动。活动手册中给出了生物的名称，可以降低学生识别古生物的难度。图片上的生物依次是菊石、三叶虫、恐龙蛋、鱼、蕨类植物、鸟。
收集古生物化石照片的活动，可以安排学生在课前或课后完成。学生可以将收集到的古生物照片缩小后打印出来贴在上面，也可以选择几种古生物，将它们的样子画在活动手册上。
第 7 课 保护生物多样性
背景和教学目标
经过近六年的学习尤其是前面几课的学习，学生对地球生物的多种多样已经有了较清晰的认识。他们知道地球生物是多种多样的，既有体形庞大的鲸鱼、高耸的参天大树，也有肉眼看不到，需要借助放大镜乃至显微镜才能观察到的微小生物，生物分为很多类别，每一类别下又有许多许多种生物。生物之间以及生物与环境之间相互依存、相互作用，环境的变化会导致生物数量的减少甚至是某些生物的灭绝。
人类是地球生态系统的重要组成部分，生物多样性与人类生活息息相关，它对于人类既具有直接价值，又有许多间接和潜在的价值。生物为人类提供食物、纤维、建筑材料、药物材料及工业原料，可以说人类的衣食住行及身体健康都离不开生物。许多生物还具有美学价值，可以用来美化环境，可以激发文学艺术的创作灵感。此外，生物的多样性维护了自然界的生态平衡，可以净化空气、水，使土壤变肥沃，为人类的生存提供良好的环境条件。生物多样性的潜在价值在于，生物多样性具有重要的科学研究价值，每一个物种都有其独特性，比如利用野生稻与普通水稻杂交，可以培育出高产水稻。地球上野生生物种类很多，大部分的价值都没有被研究和利用，但它们一定都有许多潜在的使用价值还未发掘，一旦从地球上消失就无法再生，将是人类的损失。研究自然、认识自然，是为了更好地保护自然、永续利用，实现可持续发展，促进人类社会的发展和文明的进程。目前，由于人类的一些活动，地球的生物多样性面临着巨大的威胁，所以保护生物多样性已经成为全球的热点话题。
本课目的是帮助学生进一步理解生物多样性的价值，在了解生物多样性的基础上，引发学生对“为什么要保护生物多样性？”“怎样保护生物多样性？”等问题的思考，引导学生从自己做起，保护环境、保护生物多样性。
科学概念目标
生物多样性与人类生活息息相关，是人类衣食住行等的重要资源。
生物多样性对于保护地球环境具有重要的作用。
人类不良行为使生物多样性面临着威胁。
科学探究目标
能够从生活中获取证据，描述生物多样性与人类的关系。
能够运用查阅资料的方法了解生物多样性的现状。
能够基于分析生物多样性被破坏的原因提出保护生物多样性的策略。
科学态度目标
能够自觉采取行动保护生物及其周围环境。
科学、技术、社会与环境目标
意识到人类活动会影响生物多样性及我们生活的地球环境。
教学准备
为学生准备：关于保护生物多样性的资料。
教师准备：有关生物多样性及保护的多媒体材料。
参考资料
生物多样性
生物多样性（Biodiversity）是 Biological（生物）和 Diversity（多样化、差异）的组合，即 Biological Diversity。其缩写形式 Biodiversity 由罗森（Rosen）于 1985 年在“生物多样性国家论坛”的首次筹备会上提出，生物多样性才在科学和环境领域得到广泛传播和使用。
生物多样性也可称为“地球上生命的多样性”，是描述自然界多样性程度的一个内容广泛的概念，不同学者给出的定义不同。蒋志刚等（1997）给生物多样性所下的定义为：“生物多样性是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。”通常根据基因、物种、生态系统来论述生物多样性，以便与生物体的三个基本组织层次相一致。这三种多样性分别被称为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
遗传多样性又称基因多样性。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作一个基因库（Gene pool）。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力就越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研究所，1992）。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传基因的多个个体组成的。在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。
物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面：其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性（蒋志刚等，1997）。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域物种多样性的测量有以下三个指标：①物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目；②物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目；③特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例。
生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互依赖，彼此制约，而且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的。从结构上看，生态系统主要由生产者、消费者、分解者所构成。生态系统的功能是使地球上的各种化学元素进行循环和维持能量在各组分之间的正常流动。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性，包括生境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。其中，生境的多样性是生态系统多样性形成的基础，生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性。
生物分类
生物分类是生物研究的一种基本方法。生物分类主要是根据生物的相似程度（包括形态结构和生理功能等），把生物划分为界、门、纲、目、科、属、种等不同的等级，并对每一类群的形态结构和生理功能等特征进行科学的描述，以弄清不同类群之间的亲缘关系和进化关系。分类的依据是生物在形态结构和生理功能等方面的特征。分类的基本单位是种。分类等级越高，所包含的生物共同点越少，比如动物界中的昆虫和哺乳动物；分类等级越低，所包含的生物共同点越多，比如犬科中的狗和狼。了解生物的多样性，保护生物的多样性，都需要对生物进行分类。
人类在很早以前就开始给生物分类。我国古代最早给动物分类是把动物分为虫、鱼、鸟、兽 4 类。其中虫包括大部分无脊椎动物；鱼包括鱼类、两栖类、爬行类等低级脊椎动物及鲸和虾、蟹、贝类等；鸟是鸟类；兽是哺乳动物。古希腊哲学家亚里士多德采取性状对比的方法区分生物，如把温血动物归为一类，以与冷血动物相区别。他把动物按构造的完善程度依次排列，给人以自然阶梯的概念。17 世纪末，英国植物学者约翰·雷（John Ray）曾把当时所知的植物种类，进行了属和种的描述，所著《植物新方法》（Methodus Plantarum Nova）是林奈以前的一本最全面的植物分类总结，约翰·雷还提出“杂交不育”作为区分物种的标准。
近代分类学诞生于 18 世纪，它的奠基人是瑞典植物学者林奈（Linnaeus）。林奈为分类学解决了两个关键问题：第一是建立了双名制，每一物种都给以一个学名，由两个拉丁化名词所组成，第一个代表属名，第二个代表种名。第二是确立了阶元系统，林奈把自然界分为植物、动物和矿物三界，在动植物界下，又设有纲、目、属、种四个级别，从而确立了分类的阶元系统。每一物种都隶属于一定的分类系统，占有一定的分类地位，可以按阶元查对检索。林奈在 1753 年印行的《植物种志》和 1758 年第10 版的《自然系统》中首次将阶元系统应用于植物和动物。这两部经典著作，标志着近代分类学的诞生。林奈相信物种不变，他的《自然系统》没有亲缘概念，其中六个动物纲是按哺乳类、鸟类、两栖类、鱼类、昆虫、蠕虫的顺序排列的。拉马克把这个颠倒了的系统拨正过来，从低级到高级列成进化系统。他还把动物区分为脊椎动物和无脊椎动物两类，并沿用至今。随着研究的进展，分类层次不断增加，单元上下可以附加次生单元，如总纲（超纲）、亚纲、次纲、总目（超目）、亚目、次目、总科（超科）、亚科，等等。此外，还可增设新的单元，如股、群、族、组等，其中最常设的是族，介于亚科和属之间。常见的分类如下。

古生物化石与文物的区别
古生物化石，指人类史前由于地质作用形成并赋存于地层中的生物遗体和活动遗迹，包括植物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。古生物化石是地球历史的见证，是研究生物起源和进化等的科学依据。它们是经过漫长地质作用形成的、不可再生的地质遗迹，是国家宝贵的自然遗产，但不是历史文化遗物，所以对于古生物的研究不属于“考古”的范畴。文物是指人类生产、生活保存下来的遗物。文物研究的时间跨度是指“人类历史以来”，而化石研究是“史前”的地质时期。在科学研究范畴上，文物研究属社会科学类，而古生物化石研究属自然科学类，前者属考古学（Archaeology），后者属古生物学（Paleontology）。由于古生物化石与文物自然属性以及保存状态的差异，文物的挖掘保护方式及研究与古生物化石的挖掘保护方式差别甚大，不宜纳入同一法规进行保护。从学科归属和人才培养模式上，古生物学属自然学科类，文物研究属社会学科中的历史学大类。
保护生物多样性的重要意义
生物多样性与人类的生存与发展息息相关，人类的衣、食、住、行及物质文化生活的许多方面都依赖于生物多样性的维持。因此，保护生物多样性具有重要意义。
其一，生物多样性为人类直接提供了食物、纤维，木材、药材和多种工业原料。人类是异养生物，就基本的生活保障而言，食物全部来源于动植物产品。在一些经济不发达地区，利用生物资源是人们维持生计的主要方式。随着科学技术的发展，人类不断地把越来越多的生物作为资源开发利用。因此，保护和维持生物多样性，不仅可以不断丰富食物品种，也将不断提高生活质量。
其二，生物多样性在生态系统功能中起着重要作用。虽然因地域和物种的不同而各不相同，但大致可包括以下若干方面。
（1）调节气候。
生态系统对大气候及局部气候、大气层成分、地球表面温度、地表沉积层氧化还原电位及 pH 值等方面的调控发挥着重要作用。例如，现在地球大气层中的氧气含量约为 21%，供给我们自由呼吸，这主要应归功于植物的光合作用。在地球早期的历史中，大气中氧气的含量要低很多。据科学家估计，假如断绝了植物的光合作用，那么大气层中的氧气，将会由于氧化反应在数千年内消耗殆尽。
（2）保护土壤。
受自然植被覆盖和凋落层保护的优质土壤可保持肥力，防止危险滑坡，保护海岸和河岸及防止淤积作用对珊瑚礁、淡水和近海渔业的破坏。
（3）稳定水土。
在集水区内发育良好的植被具有调节径流的作用。植物根系深入土壤使土壤对雨水更具有渗透性。有植被地段比裸地的径流较为缓慢和均匀。一般在森林覆盖地区雨季可减弱洪水，旱季在河流中仍有流水。
（4）对污染物的吸收和分解。
包括对有机废物、农药及空气和水污染物的分解作用。
（5）传粉、基因流动、异花受精的繁殖功能、维持环境的效力，使竞争者之间保持永恒的张力。
（6）娱乐和生态旅游。
可以在不破坏自然环境的条件下开展如野外观鸟、赏花、森林浴等旅游活动。生态旅游还有一定的生态教育功能。
其三，保护和维持生物多样性，将有益于一些珍稀濒危物种的保存。任何一个物种一旦灭绝，便永远不可能再生。所以，那些处于灭绝边缘的濒危物种，一旦消失了，人类将永远丧失这些宝贵的生物资源。保护生物多样性，特别是保护濒危物种，对于人类后代，对于科学事业都具有重大的战略意义。
（1）野生动植物具有丰富的基因多样性。
野生动植物可以为农作物或家禽、家畜的育种提供更多选择的机会。例如，家猪与野猪杂交，培育形成瘦肉型猪的新品种。家鸡目前已有上百个不同的品种，均来自原鸡。另外，当今的转基因技术为农作物和畜禽定向育种铺平了道路。
（2）野生动植物及微生物是天然药物开发的主要原料。
中国天然药物总数目前已达 12772 种。抗癌药物紫杉醇是在太平洋红豆杉中发现的，在我国的东北红豆杉中也发现有此成分。而红豆杉在地球上已有 250 万年的历史，是第四纪冰川遗留下来的古老树种，也是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀植物，所以科学家选用红豆杉属植物的离体培养物，用生物工程的方法生产紫杉醇。此外，我们还可从微生物提取抗生素药物，自 1940 年青霉素应用于临床以来，抗生素药物已有几千种之多。当然，现存许多野生动植物，也许短时间内人类无法进行利用，但它们仍具有潜在价值，也许我们的子孙后代能不断发现、找到利用它们的途径。因此多保存一个物种，就会为我们的后代多留下一份宝贵的财富。保护生物多样性，能够让这个大自然药柜，不仅为现代人储备医药成分，也为未来人储备在不断抵御新的疾病时需要制造新药的所有成分。
（3）有些珍稀物种具有极高的存在价值。
例如，大熊猫、金丝猴、褐马鸡等是我国的特产珍稀动物，尽管其本身的直接价值有限，但它们的存在可以形成一种文化或象征，甚至可以促进国际友好、交流与和平。大熊猫的保护、人工繁育后放回大自然，以及向多个国家或地区馈赠，都使全国人民引以为荣。
（4）有些动植物种具有重要的科学价值。
如银杏等些孑遗物种，在生物演化历史上处于十分重要的地位，对其开展研究，有助于搞清生物演化的过程。
以上足以表明，无论为了现时社会的可持续发展，还是为了保障人类未来的生活质量，为子孙后代负责，都需要保护生物多样性。

第三单元 宇宙
单元概述
在与学生交流的过程中，我们会发现学生已经知道了许多有关地球、太阳、月亮和其他星球的知识，有的甚至还可以讲出黑洞、超新星爆炸、类星体等科学词汇来。我们在惊叹学生接触信息的广泛性之余，更会赞叹人类对宇宙奥秘孜孜不倦的追求与探索，留下了如此丰富多彩的智慧成果。
本单元的教学，仅仅停留在学生已有的认知层面是不够的，我们应该思考：学生有没有观察过某些天文现象，对于各种词汇，他们理解吗？探索宇宙的方法——观察、推理与发现，学生了解与体验过吗？这个单元的教学就是要让学生在星空下来感知宇宙，在感知和所提供信息的基础上，进行推理和想象，建构有关太阳系、一些星座、星系等模型，在头脑中形成有一定解释力的宇宙体系或结构模型，从而形成初步的、有一定系统的宇宙认识观。
本单元的学习目标来自课程标准中 5～6 年级的下列相关学习内容。
13.4.1 知道太阳是太阳系的中心；知道太阳系中有八颗行星，描述它们在太阳系中的相对位置。
13.4.2 描述月球、地球和太阳的相对大小和相对运动方式。
13.4.3 知道宇宙中有无数星系，银河系只是其中的一个。
13.4.4 知道大熊座、猎户座等主要星座；学习利用北极星辨认方向。
13.4.5 了解人类对宇宙的探索历史，关注我国及世界空间技术的最新发展。当然，在这一单元中培养学生对天文的兴趣，也是重要的教学目标。
本单元一共包括 7 课内容。
第 1 课“太阳系大家庭”是单元起始课，学生将在日、地、月系统图中添加一些天体，并认识到太阳系中除了地球以外，还有许多天体存在，它们都有其特定的轨道。太阳系中的天体有些可以直接观察到，有些较小或者较远的天体，需要借助天文望远镜才能更好地观察。本课中，学生会学习太阳系的基本结构，并通过收集资料、数据等信息进一步了解太阳以及太阳对地球的影响。
第 2 课“八颗行星”，太阳系有八颗行星，地球是太阳系的第三颗行星。学生通过阅读八颗行星的基本数据表，对数据进行处理，给八大行星进行排序。本课将重点聚焦在对八颗行星与太阳的平均距离的数据处理上，并用纸带建立行星的相对位置关系模型。学生将会惊奇地发现，所建行星的相对位置关系模型与有关太阳系示意图相差甚远。
第 3 课“日食”，让学生对日食这一有趣的天文现象展开研究，这需要学生运用日、地、月系统中三个天体的相对运动方式的知识，利用模拟实验的方法模拟日食现象，并通过改变月球与地球的距离模拟不同的日食现象。
第 4 课“认识星座”，学生通过对星座图的学习，对星座有一个初步的感知，再通过实际制作一个星座模型，借助模型推理，从而理解星座实际上是远近不同、彼此没有联系的恒星在天空中形成的视觉图像。观测方向的不同，这种视觉构图也是不同的。
第 5 课“夏季星空”，学生将了解夏季主要星座的特点，利用北斗七星及大熊星座等具有显著特征的星座辨认方向，并通过事先制作好的活动观星盘去实际观察天空中的星座。这将有助于培养学生的观察能力和对天文的兴趣。
第 6 课“浩瀚的宇宙”，主要让学生通过“侧视图”和“结构图”来认识银河系，并根据其侧视图和相关描述建立银河系模型，本课旨在让学生在制作和观察模型的过程中自主提出关于银河系或者河外星系的一些有价值问题。
第 7 课“探索宇宙”，学生将了解人类探索宇宙的历史，感受到随着科学技术的发展，人类的科学考察技术和观测方法在不断改进，对宇宙的认识也在不断深化之中。正因为宇宙的浩瀚和神秘，更加激励着人类不断更新技术和工具去探索宇宙。学生将通过本课的学习，了解我国在宇宙探索方面所取得的成就。
通过这七课的学习，希望学生认识到：宇宙是一个系统，由大小不同的星系构成；组成宇宙的星系或星体在不停地运动变化，分布在不同的宇宙空间并有不同的特征；宇宙是庞大的，但也是可以被人类探索、发现和认识的。
本单元还设计了一些课后需要学生持续观察的活动，观察收集到的大量信息是帮助学生建构理解最有效的方法。如果实际观测条件不佳，可借助各种现代技术手段帮助学生理解。
单元教学目标
科学概念目标
太阳和围绕它运动的行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星、流星等天体组成了太阳系，太阳是太阳系的中心。
太阳系有八颗行星，它们在其特定的轨道上绕太阳运转。
日食现象与月球、地球和太阳的相对大小和相对运动变化有关。
星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像。如果从不同角度观察，它们的图形也不同。
北斗七星是大熊星座的主要标志。
利用北斗七星可以寻找北极星的位置。
宇宙空间分布着大小不同的天体系统，银河系只是其中之一。
宇宙是运动变化、膨胀着的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。
我国在太空探索方面取得了许多举世瞩目的成就。
宇宙是可以被人类逐渐认识和了解的。
科学探究目标
初步学习利用模型来解释自然现象，并对如何建立模型、如何让模型更具解释力有所认识。
尝试从实物模型的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。
能基于所学知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取信息。
能用合理的形式展示自己的观点或看法，如画简图、示意图、结构图或做实物模型等。
能回顾和反思探究的过程和方法。
科学态度目标
体验科学实验的严谨、客观和乐趣，对探索宇宙产生较浓厚的兴趣。
认识到在讨论交流中对信息进行分析比较，对于丰富、修正、完善原有的认识是必要的。
乐于进行小组合作探究、沟通交流，愿意综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
单元词汇
小行星带：火星与木星运行轨道之间的小行星集中区域，呈环带状。
星座：天文学上为便于表示恒星的位置，人为地将星空划分成的若干个区域，称为星座。每个星座可由亮星组成的形象被辨认。
光年：光年是长度单位，一般被用于计量天体间的时空距离。1 光年相当于光在真空中以每秒 300000 千米的速度行进 1 年的距离，约为 94607 亿千米。
星系：广义上星系是指无数的恒星系、尘埃组成的运行系统。它是一个包含恒星、气体、宇宙尘埃和暗物质，并且受到重力束缚的大星系。
银河系：由恒星和其他各种天体组成的巨大天体集团，其中包括太阳在内的上千亿颗恒星和各种类似的星云以及星际物质，具有巨大的盘面结构。
恒星：由炽热气体组成的、能自己发光的球状或类球状天体。离地球最近的恒星是太阳。
陨石：也称“陨星”，是来自行星际的流星体，在进入地球大气层后未被烧蚀尽而坠落到地面的残体或其碎块。陨石的矿物成分主要是以橄榄石、辉石和斜长石为主的硅酸盐矿物以及金属铁、镍（铁纹石和镍纹石）。
材料清单（视学生人数和分组情况确定数量）
长度相同的纸带、透明胶、大小和颜色不同的三种纸片、支架、正方形纸板（长50 厘米左右）、细线、橡皮泥、手电筒、活动观星盘、陀螺、圆形纸片、米粒、胶水，等等。
分课时教材分析与教学建议
第 1 课 太阳系大家庭
背景和教学目标
太阳系是一个以太阳为中心，包括受太阳引力作用而环绕其运动的其他天体在内的天体系统。太阳位于该系统的中心，并以其绝对优势的质量（约占该系统总质量的99.8%，其他一切天体只约占 0.2%）所产生的巨大引力，像原子核对周围电子一样，控制着整个系统。同时太阳还是整个太阳系中唯一能够自身发光的天体。它所发出的光和热，照亮和温暖着整个太阳系。太阳黑子、日冕等太阳活动可能会引起地球极光、磁暴和电离层扰动等现象。
在之前的学习中，学生已经学习了日、地、月系统，本课将在此基础上扩大研究范围，研究太阳系这个“大家庭”。作为一个系统，其他天体成员也都有自己的相应的位置，地球就是其中很具有特色的成员。在太阳系中，除了中心天体——太阳以外，还包括行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星、流星等天体。太阳系中的天体有些可以直接观察到，有些较小或者较远的天体，需要借助天文望远镜才能更好地观察。
科学概念目标
太阳和围绕它运动的行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星、流星等天体组成了太阳系，太阳是太阳系的中心。
科学探究目标
收集资料，认识和了解太阳。
能够根据资料提炼太阳系的相关信息。
科学态度目标
认识到在讨论交流中对信息进行分析比较，对于丰富、修正、完善原有的认识是必要的。
科学、技术、社会与环境目标
感受到随着科学技术的发展，人类对太阳系的认识会更深化。
教学准备
为学生准备：太阳的基本资料单、学生活动手册等。
教师准备：班级记录表。
学生活动手册说明
本课的活动手册有两个记录要求：一是让学生画一画他所知道的太阳系中的天体；二是经过全班研讨后，对太阳系天体图进行补充和修正。
活动手册上标注了太阳和地球两个天体，在添加其他天体时，由于受到空间限制，只需要让学生用圆点表示天体，并写出名称，天体间的相对大小和相对距离不是本课的研究范畴。
教师可以利用班级汇总表，将各小组汇报的信息进行汇总，从而得到一张相对比较完整的太阳系天体图。学生可以用另外一种颜色的笔在活动手册上记录经过全班研讨后新的收获，将太阳系补充完整。此环节能够让学生认识到科学探究过程中与同伴交流信息的重要性。
第 2 课 八颗行星
背景和教学目标
太阳系的基本结构，主要是由八颗行星的运动和分布状态决定的，按它们距离太阳由近至远的顺序，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八颗行星自身都不能发光，只能靠表面反射太阳光，才显得明亮。有的行星看上去比其他恒星还要亮，那是由于它们距离地球很近。另外，同太阳相比，行星质量极小，所以在太阳的巨大引力下，它们都共同围绕着太阳旋转。
让学生建立太阳系行星位置关系模型是本课的重要活动。学生利用提供的八颗行星与太阳的平均距离数据，根据处理后的数据建立的行星相对位置模型，可以清晰地认识到：八颗行星在太阳系的空间分布不是均匀的。在太阳系中，与太阳相比，八颗行星是十分渺小的。本课不仅会加深太阳和太阳系中的天体在学生头脑中的印象，更重要的是可以培养学生的空间想象力和理解力，对学生建立有关宇宙空间的概念十分有益。
科学概念目标
太阳系有八颗行星，它们在其特定的轨道上绕太阳运转。
科学探究目标
按一定比例对数据进行处理，并在此基础上用一定的材料建立行星相对位置关系模型。
科学态度目标
学会与他人合作，并能在合作中发挥自己的作用。
意识到模拟实验及推测与客观事实是有一定距离的。
科学、技术、社会与环境目标
意识到太阳系中天体的运动是有规律的，并可以逐渐被人们认识。
教学准备
为学生准备：三条长度相同的纸带、透明胶、双面胶、学生活动手册等。
教师准备：班级记录表。
学生活动手册说明
本课的活动手册有两处需要记录：一是让学生给八颗行星排序，二是将处理后的数据记录下来。
给八颗行星排序有两种方法，学生只需要把数据进行一一比较，很快就能完成排序。虽然排序的难度不大，但给八颗行星排序的活动是很有必要的，能够让学生更直观地认识到八颗行星距离太阳的远近与自身大小没有关系，也为学生进一步处理数据建立基础，降低难度。
学生在建立纸带模型时，长纸带会有折痕，利用长纸带的折痕作为参考刻度，等比例标注在纸带上，能给学生一些启发，在处理数据时从远处着眼，能够更好地对八颗行星进行布局，避免出现画不下的情况。
第 3 课 日食
背景和教学目标
日食是学生已经听说过或观察过的一种天文现象，把日食作为学生的学习主题，对学生来说不仅有趣、有吸引力，而且日食的发生与地球、太阳、月球三者的相对大小和相对运动有关，有助于学生认识太阳系的组成和运行状态。同时，日食现象反映了一个事实——宇宙天体是运动着的，这一部分内容是学生认识天体运动的典型素材之一。
学生在以前对月食现象进行过研究，会对本课的学习产生一些影响。
日食是有规律的天文现象，只有在一定的条件下才能发生。正是由于月球、地球、太阳三者特殊的相对大小关系和相对距离关系，当月球运行到地球和太阳中间，并处在一条直线时，月球才有可能挡住太阳光。日食分为三种，即日全食、日偏食和日环食。日食的成因相对较难，不需要让学生研究日食的发生过程和详细原因，重点是让学生认识日食发生时三个天体的运动、大小和位置关系，模拟实验可以较好地帮助学生认识到这些。
科学概念目标
日食是日、地、月三个天体运动形成的天文现象。
科学探究目标
运用模拟实验的方法模拟日食现象。
对模拟实验中的现象进行细致的观察，根据模拟实验中的现象进行逻辑推理和解释。
科学态度目标
体验科学实验的严谨、客观和乐趣，意识到设计科学研究方案的重要性。
能够大胆地想象，表达自己的想法。
保持关注典型天文现象的兴趣。
科学、技术、社会与环境目标
意识到太阳系中天体的运动是有规律的，并可以逐渐被人们认识。
教学准备
为学生准备：三张颜色和大小不同的圆纸片、支架、双面胶、画日食现象的圆片纸、学生活动手册等。
教师准备：班级记录表。
学生活动手册说明
本课的活动手册有三处需要填写：一是让学生画出观察到的日食现象；二是根据模拟实验，画出日食发生时日、地、月三者的相对位置示意图；三是对模拟日食实验进行解释。
因为学生是在地球纸片上的观察孔进行观察，所以看到的现象会比较直观，教师可以指导学生用一只眼观察。画日食现象时，太阳没有被挡住的部分留白，被挡住的部分涂黑。
画日、地、月三者的相对位置示意图时，学生可根据自己的模拟实验中三个纸片所摆放的位置来画，只不过这里要引导学生要从立体图形转化为平面图形。
“我的解释”部分，学生可以对 1 号位置（近）和 2 号位置（远）所看到的现象为何不一样进行解释，也可就日、地、月三者的相对位置示意图对日食是如何发生的进行解释。
第 4 课 认识星座
背景和教学目标
从本课开始，学生将开展对星座的学习和认识。涉及星座的教学内容分为五个部分：第一部分，初步了解星座；第二部分，建一个“星座”模型；第三部分，利用星座找方向；第四部分，认识夏季星空；第五部分，利用活动观星盘观星。本课主要开展前两部分的教学。
学生通过各种途径对星座已有一定的认识，有的还能说出一大串星座的名称来。但是对于星座的含义、星座的特征，可能是知之甚少。如何让学生建立正确的星座的概念，是本课的重要教学目标。本课采用建立模型的方法，引导学生建立一个北斗七星的模型，让学生客观真实地去认识和了解星座，建立正确的有关星座的概念，同时培养和提高学生的空间想象力和推理能力。
北斗七星是大熊星座的主要标志，这七颗星离地球有近有远。活动中，让学生在一个正方形纸板下悬挂七个橡皮泥球，然后投影出北斗七星的图形，通过这一过程，让学生建立起星座的正确概念——远近不同的恒星在视觉上形成的一个图像。
科学概念目标
星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像。如果从不同角度观察，图形也不同。
科学探究目标
制作星座模型，对模型进行合理推理并做出解释。
科学态度目标
认识建立模型的重要性。
培养对天文方面的兴趣。
科学、技术、社会与环境目标
意识到随着科学技术的发展，人类对于宇宙的认识会越来越多。
教学准备
为学生准备：纸板、细线、橡皮泥、学生活动手册等。
教师准备：班级记录表。
学生活动手册说明
本课的活动手册需要学生画出不同方向北斗七星的投影图，填写模型带来的启示。
学生使用投影机（或手电筒）的光来照射星座模型，橡皮泥小球在屏幕上投下来的影子会比较大，可以引导学生先用一张白纸放在屏幕上，在白纸上画出七个橡皮泥小球的影子，然后再誊抄到学生活动手册上。
第 5 课 夏季星空
背景和教学目标
星座相当于夜空中星星的平面坐标。由于本课教学时间临近我国的夏季，选择夏季星空作为研究对象具有更好的实践意义。教科书中让学生根据北斗七星寻找北极星以便夜间确定方向。由于北极星位于地球自转轴北端所指的中心，所以北极星始终在北方，如果指导学生进行夜晚观察活动，北斗七星和北极星都是可以观察到的，这对培养学生的天文兴趣具有很好的作用。
本课在学生认识了星座的基础上开展教学。教学内容主要是学会利用星座找方向，认识夏季主要星座的特征，最后利用活动观星盘观星，帮助学生更有效地开展观星活动。
制作活动观星盘，可以让学生了解到更多的星座，同时也可以帮助学生从不同星座的位置关系来认识星座，由此在实际观察中认识到星座在天空中有规律的运动变化——因地球自转时地轴始终指向北极星，因地球公转而形成的星座逐渐西移现象。活动观星盘可以让学生在家里提前制作。
科学概念目标
北斗七星是大熊星座的明显标志。
科学探究目标
能够根据北极星辨认方向，尝试根据星座的特征观察认识星座。
制作活动观星图，并运用到实际的观察中去。
科学态度目标
培养观星等天文活动的兴趣，认识到较长时间内持续地观察星空活动的意义。
科学、技术、社会与环境目标
意识到星座与人类生活的关系。
意识到我们可以利用工具更好地认识宇宙。
教学准备
为学生准备：活动观星盘。
教师准备：观星软件。
第 6 课 浩瀚的宇宙
背景和教学目标
从本课开始，学生将了解更为广阔的宇宙空间。银河系是比太阳系层次更高的天体系统。它是由恒星和其他各种天体组成的巨大天体集团，其中包括太阳在内的上千亿颗恒星和各种类似的星云以及星际物质。但是人们在长期的观测中发现，银河系以外更广阔的宇宙空间里，还有许许多多像银河系一样庞大的星系。这种河外星系，目前已发现约 10 亿个。
本课学生将通过制作银河系模型来了解银河系的结构，并通过观察、评价自己制作的银河系模型，提出一些对于宇宙有价值的问题。探索宇宙的结构及其运动是天文学家们的主要课题之一，教科书利用形象的资料展示科学家的一些重要探索成果。
（1）宇宙是由许多庞大的星系组成的，而且至今未发现其边界。
（2）宇宙还在不断地膨胀。
（3）恒星有一个较长而复杂的演变过程。
通过这些，让学生对宇宙的结构和运动有一个初步的认识，在头脑中建立起有关宇宙系统的概念。如，宇宙是浩大深邃的，是由许多个庞大的星系组成的，星系奇异亮丽，恒星多彩变化，宇宙万物生生不息。总之，展现在学生面前的宇宙有着无穷的魅力。
科学概念目标
宇宙空间分布着大小不同的天体系统。
宇宙是运动变化着的、膨胀着的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。
科学探究目标
制作银河系模型，对模型进行评价和改进。
根据模型，提出一些有价值的问题。
科学态度目标
认识建立模型的重要性。
意识到宇宙是运动和变化的。
科学、技术、社会与环境目标
意识到随着科学技术的发展，人类对于宇宙的认识会越来越多。
教学准备
为学生准备：陀螺、纸片、米粒、胶水、学生活动手册等。
教师准备：班级记录表。
学生活动手册说明
本课的活动手册需要学生根据银河系的“侧视图”和“结构图”对自己制作的银河系模型进行评价并提出有价值的问题。
制作模型是地球与宇宙领域的重要学习方法，本课的模型制作方法比较简单，只需照着示意图模仿即可。这里可以引导学生对自己制作的模型进行评价，比如外观是否和“侧视图”相符合、米粒分布是否符合事实、米粒粘贴情况以及能否快速转动等，学生根据评价建议可对模型进行适当调整和改进。
制作模型并不是最主要的目的，而是希望学生能够根据模型进行推理和想象，从而提出一些有价值的问题。教师不要指望能解决学生的所有问题，甚至可能不需要解决任何这方面的问题，重要的是能让学生去思考并提出有意思的问题，教师也可以从学生的问题中了解他们的学习状态。通过问题分享，可以激发起学生探求的欲望。
第 7 课 探索宇宙
背景和教学目标
本课的主要内容涉及人类探索宇宙的历程，教科书用丰富的资料展示了人类在探索宇宙方面重要的科技成果，如各种望远镜和航天器等，让学生了解人类在探索宇宙过程中付出的艰辛努力甚至牺牲，从中感受到科学家对待未知世界勇于探索、不断创新、追求真理的科学精神。
在本课的学习中，学生将通过多种方法和途径收集资料，对资料进行梳理和提炼，然后就人类探索宇宙的历史以及我国在太空探索方面所取得的成就开展讨论。学生在讨论过程中能够感受到随着科学技术的发展，人类的科学考察技术和方法不断改进，对宇宙的认识也不断深化，有利于学生树立正确的宇宙观——宇宙是庞大而神秘的，激励着人类不断探索宇宙。
学生可通过阅读、观看视频等方式了解我国在探索宇宙方面取得的卓越成就，从而更加关心时事，关注到科学技术就在我们身边，并不断改变着我们的生活，培养民族自豪感。
科学概念目标
我国在太空探索方面取得了许多举世瞩目的成就。
人类通过改进技术和工具，不断地认识和探索宇宙。
科学探究目标
通过多途径收集资料，对资料进行梳理和提炼。
科学态度目标
从人类探索宇宙的历程中，认识到科学是不断发展的。
科学、技术、社会与环境目标
意识到随着科学技术的发展，人类对于宇宙的认识会越来越多。
教学准备
为学生准备：关于人类探索宇宙的纸质、图片、视频等资料。
教师准备：教学课件等。
参考资料
冥王星为什么被排除在八颗行星之外？
自1930年被发现以来，冥王星的地位就备受争议，但一般人还是认为太阳系有九颗行星。经过天文学界多年的争论，终于在 2006 年 8 月第 26 届国际天文学联合会上，通过了行星的新定义：
（1）该天体要绕着恒星公转；
（2）有足够大的质量，要能够依靠自身的重力作用，通过流体静力学平衡，使自身形状达到近似球形；
（3）该天体在公转区域中起着支配性的作用，不受轨道上相邻天体的干扰。
冥王星符合前 2 条，但不符合第 3 条。它的公转区域越过海王星轨道并明显受其干扰。冥王星终于惨遭降级，被驱逐出了行星家族。从此之后，这个游走在太阳系边缘的天体将只能与其他一些差不多大的“兄弟姐妹”，如卡戎（以前曾被称为冥王星卫星）、谷神星（位于火星和木星轨道间的小行星）、齐娜（代号为 UB313，位于柯伊伯带）、塞德娜（代号 90377，位于柯伊伯带），一道被称为“矮行星（dwarf planets）”。
另外，卡戎的正式称谓也将有所变动，以后它将不再被称作冥王星的卫星，而是与冥王星一起被称为“冥王星—卡戎矮行星双星系统”。
国际天文学联合会还对“双星系统”（如冥王星—卡戎）和“行星—卫星系统”（如地球—月球）做出了明确的界定。以后，区分两颗天体到底属于“双星系统”还是“行星—卫星系统”，主要看整个系统的重心位置。在“双星系统”中，系统重心不是集中在任何一个天体上而是位于宇宙空间，而在“行星—卫星系统”中，系统重心集中在行星上面。
太阳系有边界吗？
太阳系的边界到底在哪里，太阳系究竟有多大？长期以来，关于这个问题科学家也是争论不休。传统意义上，人们认为“日球层”顶端，也就是来自太阳的太阳风遭遇到星际介质而停滞的边界为太阳系的边缘，一般认为这个界面在距离太阳 100 个天文单位，也就是 150 亿千米处（一个天文单位约 1.5 亿千米）。
旅行者 1 号探测器发回的数据表明，接收到的太阳风带电粒子越来越少，而接收到的星际带电粒子越来越多，说明它开始进入了星际空间。目前旅行者 1号探测器大约飞离地球 213 亿千米，刚好飞离太阳系。
然而，以上仅仅是狭义上的太阳系边界，要知道，太阳作为一颗恒星，其质量大约占到整个太阳系的 99.8%，强大的引力吸引着包括地球在内的八大行星和数以亿计的小行星、彗星等小天体围绕其运转。因此，广义上的太阳系边缘则是以太阳的引力范围来界定，也就是奥尔特云。
科学家认为奥尔特云是距离太阳 5 万到 10 万天文单位处存在着的一种球状云团，它在外围包裹着太阳系。奥尔特云被认为是长周期彗星的发源地，由上千亿颗彗星组成，大的彗星直径有 10 千米，小的彗星直径只有几十米。如果奥尔特云真实存在，它被认为是太阳系的理想边界。
如果以奥尔特云为太阳系边界，太阳系直径大约为 2 光年。这个范围半径就有1 光年，也就是约 9.46 万亿千米，按照人类最快的旅行者 1 号探测器目前 17 千米 / 秒的速度一直飞下去，飞出太阳系还需要 17600 多年。以当前人类的科技水平，想要飞出太阳系几乎是一件不可能完成的任务。
星座的秘密
星座是指天上一群群的恒星组合。自古代以来，人类便把三五成群的恒星与他们神话中的人物或器具联系起来，称之为“星座”。星座几乎是所有文明中确定天空方位的手段，在航海领域应用颇广。对星座的划分完全是人为的，不同的文明对于其划分和命名都不尽相同。星座一直没有统一规定的精确边界，直到 1930 年，国际天文学联合会为了统一繁杂的星座划分，用精确的边界把天空分为八十八个正式的星座，使天空中的每一颗恒星都属于某一特定星座。这些正式的星座大多以中世纪传下来的古希腊神话为基础。与此相对，有一些广泛流传但是没有被认可为正式星座的星星的组合叫作星群，例如北斗七星。
在三维的宇宙中，这些恒星其实相互间不一定有实际的关系，其在天球这一个球壳面上的位置相近，而其实它们之间可能相距很远。如果人类身处银河中另一星系，看到的星空将会完全不同。
日食
日食，又叫日蚀，是月球运动到太阳和地球中间，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。
日食分为日偏食、日全食、日环食。观测日食时不能直视太阳，否则会造成短暂性失明，严重时甚至会造成永久性失明。
1. 日全食
太阳直径约是月球直径的 400 倍，而日地距离也约是月地距离的 400 倍。由于对称的缘故，月球的暗影，也就是落在地球表面的阴影，宽度正好可以遮住整个太阳。日全食只在月球位于近地点时发生，此时月球的本影锥长度较月地之间距离长，本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一块非常小的区域见到。
2. 日偏食
当观测者所在的位置处于月球的半影区时，会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近（太阳被月球遮盖的最大直径）来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生。
3. 日环食
当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球；到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成环绕在月球阴影周围的亮环。在环食区之外，所见的食相是偏食。
太阳系
太阳系是一个以太阳为中心天体，包括受太阳引力作用而环绕其运转的其他天体在内的天体系统。太阳位于该系统的中心，并以其绝对优势的质量（约占该系统总质量的 99.8%）所产生的巨大引力，像原子核对周围电子一样，控制着整个系统。太阳是整个太阳系中唯一能够自身发光的天体。它所发出的光和热，照亮和温暖着整个太阳系。当然，作为一个系统，其他天体成员也都有自己的相应的位置，地球就是其中很具特色的成员。
太阳系的组成
在太阳系中，除了中心天体——太阳以外，还有行星、卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质，其中行星和行星的卫星是太阳系中重要组成成员。太阳系的基本结构，主要是由八颗行星的运动和分布状况决定的。
在太阳系中，目前已经发现的行星有八个。按它们距离太阳由近到远的顺序，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八颗行星自身都不能发出可见光，只能靠表面反射太阳光，才显得明亮。有的看上去比其他恒星还要亮，那是由于它们距离地球很近的缘故。另外，由于行星质量同太阳相差极大，所以在太阳的巨大引力下，它们都共同围绕着太阳旋转。
太阳
太阳是一颗典型的恒星，和其他恒星一样，它是一个由炽热燃烧的氢气组成的巨大球体。它的能量来源于中心核的深度燃烧，那里的温度能剧增到 1500 万摄氏度。太阳的核很像一个持续爆炸的核弹，但更加巨大，更加强烈。每秒钟，它都会把 440 万吨的氢气转化为纯粹的光和热。中心核周围的气体吸收着能量，并在沸腾的太阳表面流动，而光和热则通过表面散发到宇宙当中。
太阳黑子
太阳表面随时会有黑斑出现。这些斑点叫作太阳黑子，它们之所以黑暗，是因为比周围的气体温度低了上千度。通过观测太阳黑子的移动，天文学家计算出了太阳赤道的自转速度要远快于其两极的速度。
日冕
太阳周围环绕着一层微弱的大气，名叫日冕。它在太空中延伸至上百万千米远，并会随着太阳磁场而变化。有时它们会突然脱离太阳，向太空中散发数十亿吨等离子物质。
太阳风暴
太阳表面的超热气体在剧烈沸腾时，等离子体有时会跃出日冕的表面，形成太阳风暴。偶尔情况下，太阳风暴产生的冲击波会直接朝地球冲来。地球的大气层保护着地球上的生命免受太阳风暴影响，但即使是这样，有时太阳风暴也会毁坏卫星，或是使电力线路超负荷，导致停电。
恒星
恒星可能看上去离我们很近，但是它们其实非常遥远——地球到它们的距离比地球到其他行星的距离远得多。除太阳之外，离我们最近的恒星也非常遥远，以至于它的光需要 4 年多的时间才能到达我们地球！而一些恒星更加遥远，它们的光到达我们地球需要数十亿年。你在夜空中看到的闪烁的星光可能是在地球诞生前发出的。
恒星为什么闪烁？
其实它们并不闪烁。只是它们的光被我们的大气层中运动的空气层折射了好几次。这种星光的折射让恒星看上去仿佛在闪烁。
宇宙中有多少恒星？
科学家认为宇宙中存在 100 万亿亿颗恒星。为了理解这个数字有多大，想象一下全世界所有的人一颗一颗地去数同样数量的恒星，每个人将要数超过 1.5 万亿颗恒星。而且，即便你能一刻不停地每秒数 1000 颗恒星，你也需要将近 50 年才能数完 1.5 万亿颗恒星！
在白天的时候恒星去了哪里？它们哪儿也没去。白天的天空太明亮了，我们看不见它们罢了。
太空生活
太空中的失重环境，像一面无形的“哈哈镜”，把人们在地面上长期形成的吃、喝、拉、撒、睡和行走等生活习惯完全地改变了，因此，在太空中生活充满了神奇和艰辛。
太空进食
在失重环境中，食物碎末容易飞走，所以早期的航天食品都做成糊状，装在软管中，像挤牙膏一样挤进口中。后来经过改进，让食品稍带黏性，这样就可装在盘子里像在地面上一样进食了。
太空体育锻炼
长期处在失重环境中，航天员会产生骨质脱钙等生理病变，因此体育锻炼不可缺少。在太空中，主要锻炼形式是做体操，还有蹬自行车健身器、拉弹力器、在跑步机上跑步等。
太空洗浴
在太空中生活，航天员要保证自身的个人清洁是件很麻烦的事。洗漱时，牙膏沫和洗脸水容易四处飘飞，因此航天员一般只用湿毛巾擦脸擦身，用洁齿纸清理牙齿，通常达到 7 天以上的飞行时，才可使用淋浴。淋浴时，要用可收缩的浴桶，水要加压从上部喷出，脏水用机器从下部抽走。即使这样水珠仍会附在身上和筒壁上，因此洗浴时，航天员要戴口鼻罩，以防溺水，淋浴后还要用吸尘器清除筒壁上的水珠。航天员常常是淋浴只用 15 分钟，准备和收拾的时间却长达 1～2 小时。
太空睡觉
在失重环境中，横着、竖着、飘浮在空中时都可以睡觉。但为了安全，要在固定的睡袋中睡觉，手臂也要放在睡袋中，还要塞上耳塞，防止噪声影响，有的航天员还会戴上眼罩，免受昼夜快速交替的影响。
太空行走
在“无依无靠”的太空中行走，是件非常复杂和困难的事情。在舱外活动时，航天员必须穿航天服，而且航天服的背部必须有喷气背包，因为它能用 6 个方向喷气的反作用力推动航天员的身体向前、后、上、下、左、右行走。
第四单元 物质的变化
单元概述
世界由物质组成。人们生活在物质世界中，每时每刻都在接触各种各样的物质。物质变化在生产和生活中普遍存在。物质变化存在着化学变化和物理变化两种变化形式。产生了新物质的变化是化学变化。化学作为“变化的科学”，是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。我们日常生活中的衣食住行，甚至生命体中都存在着物质变化。物质变化创造了一个丰富多彩、绚丽多姿的物质世界，展现了物质变化的无穷魅力。
本单元的学习目标来自课程标准中 5～6 年级的下列相关学习内容。
1.5 知道有些物体发生了变化，如燃烧后的纸、生锈的铁等，构成物体的物质也发生了改变。
17.2 认识生活中保温、防霉、防锈等技术的应用。
在三年级“水”单元的学习中，学生已经初步感知到有些变化只会让物体的形态发生改变，但构成物体的物质没有改变。本单元将在此基础上引导学生认识构成物体的物质发生了变化。在许多人的印象中，化学是“高冷”的，等同于一串串“神秘”的符号和一件件“冰冷”的仪器，在小学生的眼里也是如此。他们会用“专业的实验室”“穿防护服的科学家”来阐述对化学的认识。同时，学生头脑里的物质变化特别是化学变化往往是剧烈而壮观的反应现象，他们对化学变化既好奇又恐惧。本单元将引导学生用变化的视角观察生活、了解社会、关注科学，在观察实验的基础上善于从文字、视频资料等途径获取与物质变化特别是化学变化有关的信息，体验变化的无处不在和探究物质变化的无穷乐趣。通过学习，拉近学生与物质变化的距离，化解他们对化学变化的恐惧感。在此基础上，帮助学生建立正确的“化学观”，认识到化学变化是可观察、可研究，甚至是“美丽”的。
本单元共 7 节课。
第 1 课“厨房里的物质与变化”，学生在“厨房”这个自己熟悉的地方观察并描述各种物质的特征、用途及其变化，认识物质总是在不断地变化的。有些变化只改变了物质的大小和形态，有些变化则产生了新的物质。产生了新物质的变化叫作化学变化。
第 2 课“产生气体的变化”，学生通过实验的方法研究伴随气体产生而发生的化学变化，进一步确认没有新物质产生的变化是物理变化，产生了新物质（如气体）的变化是化学变化。
第 3 课“发现变化中的新物质”，学生通过实验的方法观察化学变化中新物质的产生过程，观察、描述化学变化产生的新物质，分析这些物质对人类生活的影响。
第 4 课“变化中伴随的现象”，引导学生探索物质变化中可观察到的现象，结合化学变化的本质是产生新物质，学会去辨析物质变化时发光、发热、颜色变化、生成沉淀和产生气体等现象是物理变化还是化学变化。
第 5 课“地球家园的化学变化”，将学生对物质变化的研究视野拓展到我们的地球家园。学生通过观察分析与资料阅读，了解煤、石油、氧气等人类生存所需要的许多物质都是化学变化的产物。
第 6 课“生命体中的化学变化”，引导学生关注自身，从物质变化的视角了解人体能量（或营养）的来源和情绪的变化都与化学变化有关，进一步认识化学变化的“神奇”。
第 7 课“美丽的化学变化”，学生将从宏观的现象观察与生活观照中，发现化学变化的“美丽”，感受化学变化是无处不在、无处不有的，认识化学变化与人类的生存、生活紧密联系。
单元教学目标
科学概念目标
世界是由物质组成的，物质总是在不断地变化。我们把没有产生新物质的变化叫作物理变化，产生新物质的变化叫作化学变化。
物质在变化的过程中，有的发生化学变化，有的发生物理变化。有的既发生物理变化，同时又发生化学变化。
物质发生化学变化时 , 常常会伴随一些现象，例如产生气体、改变颜色、发光发热、生成沉淀。
地球的很多资源如煤炭、石油和天然气都是化学变化的产物，植物的光合作用、呼吸作用等也是化学变化。
生命体内每时每刻都发生着各种各样的化学变化，这些化学变化维系着我们的生命。
化学变化与人类的生存、生活紧密联系。
科学探究目标
能够对身边的物质特征及其变化进行描述与记录，能对物质的变化进行比较与分类。
能通过观察、实验、查阅资料和调查分析等方式获取化学变化产生的新物质的特征。
能根据物质变化的现象判断该物质变化是物理变化还是化学变化。
能通过资料阅读、推理分析，了解地球家园及生命体中时时刻刻发生着的化学变化。
用举例、分析、概括的方法，感受到化学变化让我们的生活变得美好和方便。
能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出结论。
能基于所学的知识，采用科学小报、调查报告等方式，呈现关于物质变化的探究过程与结论。
科学态度目标
认可世界是由物质构成的，物质是在不断变化的，对物质变化保持好奇心和探究热情。
养成细心观察，及时记录的习惯，能够尊重实验事实，以事实为依据做出判断。
愿意与人交流实验现象，分享观点。
在小组合作时，愿意沟通交流，能够综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
尊重证据，实事求是，勇于修正自己的观点。
科学、技术、社会与环境目标
了解物质变化在我们身边，有些物质变化有人类干预的因素。
了解物质变化对人类生活的影响，知道有些是有益的，有些是有害的。
感受到资源的珍贵，产生保护资源、节约资源的意识和愿望。
单元词汇
物体：物体是由物质构成的，是现实世界中存在的、占据一定空间的个体，一般有气态、液态和固态三种状态。
物质：物质在科学上没有明确的定义，一般是指具有质量或能量的东西。常用来泛指能够被观测的物体的成分。哲学上物质是指与“精神”相对的东西，不依赖于意识而又能为人的意识所反映的客观实在，如声音、光、空气和水，山石和树木，火焰和电流以及人体等。
物理变化：物质的状态发生改变，但物质本身的组成成分没有改变，即没有新的物质产生。物理变化一般表现在物质的体积、形状、状态、温度等变化，如铁丝弯曲、玻璃破碎、筷子折断等。
化学变化：物质在发生变化时，组成物质的成分发生了变化，生成了新的物质。化学变化过程中总是伴随物理变化，常有发光、吸热、放热等现象，如铁生锈、蜡烛燃烧、烟花绽放等。
沉淀：当词性为动词时，表示溶液中难溶解的固体物质析出的过程；当词性为名词时，指溶液中析出的难溶解的固体物质。
铁锈：金属铁在潮湿的空气中氧化后生成的红褐色物质，主要成分是水合三氧化二铁。
矿石：在地壳中的矿物，由于地壳变迁、火山爆发等因素影响，汇集到一起，对人类生活有一定价值的岩石。
煤：也叫煤炭，是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，主要成分为碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素，是古代植物埋在地下，经历复杂的化学变化和高温高压而形成的。
石油：也称原油，是一种黏稠的、深褐色（有时有点绿色）的液体。其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素，是由古代海洋或湖泊中的生物经过漫长压缩和加热后逐渐形成的。
材料清单（视学生人数和分组情况确定数量）
为学生准备（小组）：食盐、白砂糖、小苏打、水、白醋、牛奶、柠檬汁、红墨水、静置的泥水、矿石、煤块标本、干燥粉条、紫甘蓝、瓶盖、烧杯、自封袋、滴管、蜡烛、蜡烛底座、玻璃片、玻璃杯、试管夹、护目镜、白手套、金属勺、牙签，镊子、火柴、托盘、玻片、毛巾。
为教师准备：厨房中的物质图片或视频、鸡蛋、醋、若干（矿石、宝石和煤块）标本、相关视频资源、学生二年级保存的“时间胶囊”、微观化学变化的视频资源。
分课时教材分析与教学建议
第 1 课 厨房里的物质与变化
背景和教学目标
我们的生活离不开物质。上课使用的课本和桌椅、居住的房子和吃的各种食物，它们都是由物质构成的。各种动物、植物，包括我们的身体，也是由物质构成的。学生对物体一词是比较熟悉的。但学生对物质一词就比较生疏，二者的区别在于物体是学生可见的、可感受到的具体东西，而物质是客观存在，不受人意志的影响。学生会看到很多物质变化的现象，许多变化发生在学生的生活实际中，这为他们的学习提供了经验上的准备。
物体变形、水的三态变化、燃烧、生锈这些常见的现象，背后有哪些科学道理？这是我们希望学生进行探索的，因此本课的引入与学生的生活紧密相关。
本课具有统摄性和基础性。世界是物质的，物质是变化的，变化是有规律可循的，这些观念既是科学的概念，也是哲学的观念。因此，本单元的概念具有观念层面上的意义。而这些概念的形成，并不是通过一节课的教学能够达到的，在本单元的教学中，应该渗透这些概念，为学生的发展成长奠定基础。
科学概念目标
世界是由物质组成的，物质是变化的，物质的变化是不同的。
物质总是在不断地变化。有些变化只改变了物质的大小、形态等，而有些变化产生了新的物质，我们把产生新物质的变化叫作化学变化。
科学探究目标
能够对水、食盐、铁锅等厨房中的物质特征进行观察描述。
用观察、比较、分析、概括的方法，寻找物质发生化学变化的证据，对物质的变化进行分类。
科学态度目标
初步养成乐于观察身边常见物质变化现象的兴趣和探究欲。
科学、技术、社会与环境目标
初步感受身边的物质在不断地变化并且影响着我们的生活。
教学准备
为学生准备：学生活动手册。
教师准备：厨房中的物质图片或视频、教学课件、班级记录表等。
学生活动手册说明
本课记录的是厨房里各种各样物质的特征、用途及其发生的变化。学生需要通过感官观察并结合已有的科学知识对各种物质进行描述和记录。
1.记录厨房里的各种物质名称，这里要注意提醒学生区别“物体”和“物质”。
2.用感官观察并描述各种物质的特征，描述趋向对物质的科学性描述，如形态形状、材料特征等。
3.观察描述各种物质发生的变化。
课堂活动记录结果如下表，供参考。
厨房里的物质及变化的观察记录表

第 2 课 产生气体的变化
背景和教学目标
物质在发生变化时，往往伴随着一些现象。厨房中小苏打和白醋这两种物质发生变化的现象很明显。学生对醋的认识多一点，在三年级的溶解实验中接触过小苏打，但对这两种物质混合后会产生什么现象，知道的学生就很少了。因此，对小苏打和白醋混在一起会发生的反应，学生是没有经验的。本课将让学生观察小苏打和白醋怎样剧烈反应的过程，体会物质变化的奇妙和有趣。
在本课中，学生会看到小苏打和白醋混合后有明显的化学反应现象，例如看到气泡的产生和听到哧哧的声音。这一化学反应的发生是因为小苏打含有碳酸氢根离子，当醋酸与小苏打反应时，一种新物质——二氧化碳就生成了。白醋与鸡蛋壳或贝壳反应也会产生二氧化碳，这是因为鸡蛋壳、贝壳中含有碳酸钙，醋酸与碳酸钙反应会产生二氧化碳。对二氧化碳的确定，不采用直接告诉的方式，可以让学生在课堂上或课后查阅资料。
科学概念目标
物质发生变化时，常常会伴随一些现象，例如产生气体。
物质发生化学变化会产生新的物质。
科学探究目标
能用实验的方法研究发现有些物质变化会伴随一些特殊现象。
能利用感官进行仔细观察，对物质变化的现象进行准确描述。
能以观察到的变化现象如有气体生成为依据，判断物质发生了什么变化。
科学态度目标
能够尊重实验事实，愿意与人交流实验现象，分享观点。
产生深入研究物质变化的兴趣。
科学、技术、社会与环境目标
初步感受物质变化对生活的影响。
教学准备
为学生准备（小组）：瓶盖 7 个、烧杯 2 个、自封袋 1 个、小勺 2 个、食盐、白砂糖、小苏打、水和白醋少许、学生活动手册。
教师准备：教学课件、鸡蛋 1 个、醋半杯。
学生活动手册说明
本课记录的是不同物质混合在一起产生的变化。学生要仔细、全面地观察并如实记录实验中的现象。
课堂活动记录结果如下表，供参考。

第 3 课 发现变化中的新物质
背景和教学目标
物理变化与化学变化的本质区别为是否产生新物质。因此对新物质的观察与辨别是确定化学变化的关键要素。本课将引导学生在前一课观察了醋和小苏打混合后的变化的基础之上，继续观察物质的变化，寻找物质变化的证据，并且通过变化现象与产生物质的观察与分析，知道物质发生化学变化都有新物质产生，且同一物质在发生化学变化的同时伴随物理变化的发生。
在前几课研究物质变化的过程中，学生会关注到物质变化中的一些现象，如颜色改变、产生气体等，同时他们也会产生“改变颜色的物质还是原来的物质吗？”“产生的气体是不是一种新的物质？”等疑问。本课他们将有机会对物质变化产生的物质进行实验、观察与考证分析，进一步明确化学变化的本质是产生新的物质。同时渗透了物质发生化学变化需要合适的条件这一隐藏概念。
科学概念目标
一些物质在变化的过程中，会既发生化学变化又发生物理变化。
物质发生化学变化会产生新的物质。
科学探究目标
能用科学的语言描述物质变化过程中产生的现象。
能根据物质变化的现象判断该物质变化是物理变化还是化学变化。
能通过观察、实验、查阅资料和调查分析等方式获取物质发生化学变化产生的新物质的变化
科学态度目标
养成细心观察、及时记录的习惯。
体会到细致并实事求是地汇报观察到的现象对于得出正确结论的重要性。
科学、技术、社会与环境目标
了解化学变化对人类生活的影响，知道有些是有益的，有些是有害的。
教学准备
为学生准备：学生活动手册。
教师准备：蜡烛、蜡烛底座、玻璃片、玻璃杯、试管夹、火柴、护目镜、白手套、白砂糖、金属勺、牙签（以上物品每组一套）、教学课件、贴纸。
学生活动手册说明
本课记录的是学生在物质变化实验中观察到的现象和产生的新物质。这个记录表可以帮助学生区别“现象”和“物质”。在学习中，重点观察与记录蜡烛燃烧与加热白砂糖产生的现象。教师可以引导学生对生活中更多的物质变化的现象与产生的新物质进行观察与描述，记录补充在表格中，从而体现科学学习的延续性。
课堂活动记录结果如下表，供参考。

第 4 课 变化中伴随的现象
背景和教学目标
通过前面几课的学习，学生已经理解化学变化的本质是产生新的物质，同时也在观察与实验中发现化学变化往往伴随着一些现象的产生，如产生气体等。本课是学生在已有的认知基础上，观察更多伴随物质变化产生的现象，帮助学生从现象初步判断物质是否发生了化学变化；然后通过寻找证据，判断是否产生了新物质；最后确定是否发生了化学变化。
对于学生来说，本课的学习难点在于许多物理变化也像化学变化那样伴随着一些现象的产生，如何区别哪些现象是化学变化产生的，哪些现象是物理变化产生的？因此，教科书分别呈现了化学变化与物理变化的几种典型现象，引导学生通过寻找证据来证明出现变化现象后，由是否产生新的物质来判别是化学变化还是物理变化。比如铁生锈是十分常见的现象，学生非常熟悉，但可能没有考虑过铁锈是不是一种不同于铁的新物质。本课将引导学生通过观察和实验，确定铁锈是一种不同于铁的新物质。这需要学生收集足够的证据，而探索活动将成为学生收集证据的过程。
科学概念目标
物质在变化的过程中往往会有许多现象发生。
物质变化分为物理变化和化学变化，可以根据是否产生新物质来判别它们。
科学探究目标
能够描述物质变化过程中所观察到的现象。
能够根据物质变化的现象判断物质变化是物理变化还是化学变化。
科学态度目标
尊重证据。当多人观察、实验出现不一样的结论时，乐于分析原因，再次观察、实验，以事实为依据做出判断。
能坚持长时认真细致观察铁钉生锈的现象，发展探究铁钉生锈的兴趣。
科学、技术、社会与环境目标
人类可以利用科学与技术干预物质变化。
教学准备
学生准备：学生活动手册。
教师准备：教学课件、牛奶、白醋、柠檬汁、镊子、红墨水、清水、静置的泥水、滴管等。
学生活动手册说明
在第一个表格中，学生需要记录产生相应现象的物质变化，如发光发热的变化有烟花燃放、蜡烛燃烧等。在填写前的思考过程中，学生需要辨别产生同种现象的不同变化是否是化学变化，会进一步明确化学变化的本质是产生新物质。在记录过程中，学生会遇到同一个的物质变化产生多种现象的情况，可进行多次记录。如蜡烛燃烧既要填在发光发热那一行，还要填在产生气体那一行。
在第二个表格中，学生要观察记录铁钉生锈的过程，这需要课内外结合才能完成。教师要组织学生开展观察实验并对学生的持续观察记录做出评价。在学生如实观察记录的基础上组织他们开展研讨分析，判别铁钉生锈产生了颜色改变的现象的同时，也产生了新的物质——铁锈，形成“铁生锈的过程是化学变化，这个变化需要较长的时间”的认识。
第 5 课 地球家园的化学变化
背景和教学目标
通过前四课的学习，学生已经基本上明确了什么是化学变化以及发生化学变化时可能伴随的现象。同时，学生对于物质变化的认识也得到了不断的发展，逐渐形成从变化的视角来认识周围常见事物的意识。
对于“地球家园”，学生在小学阶段经历了对“家园成员”如动植物及人体自身的观察与探索，对大气与水的观测，对岩石与矿物的辨别以及对地球内部结构及其运动的认识，但是他们并不能意识到地球家园也时时刻刻在发生着化学变化。在本课的学习中，学生要拓宽关于化学变化的研究视野，在前几课学习的基础上了解地球家园中的化学变化，主要是地球资源的形成以及与人类的关系，让学生认识到岩石、矿物、植物的生长，以及不可再生的能源——煤、石油和天然气等都是化学变化的结果。
科学概念目标
地球的很多资源如岩石、矿物、煤、石油、氧气等都是化学变化的产物。
科学探究目标
通过查阅资料与分析推理寻找证据，尝试解释煤、石油、氧气的形成经历了复杂的化学变化过程。
体验探究中证据、逻辑推理的重要性，能将自己的分析结果与已有的科学结论作比较。
科学态度目标
能够怀有质疑精神，不迷信权威，愿意用多种方法解决问题。
愿意与人交流查阅、收集的资料信息，分享观点。
科学、技术、社会与环境目标
体会化学变化对人类生产生活带来的影响。
感受到资源的珍贵，认同珍惜资源、节约能源的观点。
教学准备
为学生准备：若干矿石、煤块标本、相关阅读资料、学生活动手册。
教师准备：若干矿石、宝石和煤块标本、相关视频资源、教学课件。
学生活动手册说明
本课记录的是学生对煤块的研究过程。煤块上的信息可由教师组织学生观察教科书第 69 页的煤块图片，分析并获取相关信息，再引导学生根据煤块上的信息做出推理与猜想，记录在“煤的形成过程”一栏里，信息与猜想要一一对应起来。然后，学生再根据教师提供的科学家的研究成果资料，与猜想做对照分析，完善“煤的形成过程”记录。记录方式可以用文字也可以用画图的形式。
第 6 课 生命体中的化学变化
背景和教学目标
人体是一个复杂的生命体，人体内的器官相互协调，共同完成生命体的繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等生命现象。生命体时刻都发生着化学变化，这些化学变化维系着我们的生命。
卵细胞与精子结合，受精卵细胞开始分裂、分化，形成新的组织、器官等。旧细胞凋亡，气体在肺部进行交换，食物在消化系统的作用下变成人体能够吸收的营养物质，营养物质又促进人体生长。同时，人体的各种活动，消耗着食物提供的能量，并产生二氧化碳、水、尿素等“代谢产物”，随汗液和尿液排出体外，完成生命体的自我更新。这个过程时刻都有新物质的生成，无疑是化学变化。本课引导学生探索生命体中的化学变化，能使他们进一步感受到化学变化的神奇，激发他们探索化学变化的兴趣。
科学概念目标
食物能够为人体提供能量和营养。食物被人体消化吸收的过程是缓慢的，这个过程发生了化学变化。
情绪的产生也与化学变化有关系。
科学探究目标
能通过观察、实验等方式获取事物的信息。
能基于所学的知识运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论。
科学态度目标
在小组合作时，愿意沟通交流，能够综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境目标
化学变化影响着人类生活。
教学准备
为学生准备（小组）：干燥的粉条、火柴、蜡烛、托盘、护目镜、学生活动手册。
教师准备：学生二年级保存的“时间胶囊”、教学课件。
学生活动手册说明
本课在活动手册上没有安排内容，教师可要求学生用绘图的方式描述米饭在体内的变化，从而认识这些变化过程是化学变化。
（1）学生根据已有的认知，用绘图的方式描述米饭在体内的变化。
（2）通过实验与阅读资料，完善对米饭在体内变化的认识。
（3）学生对原先的绘图进行修正完善。
第 7 课 美丽的化学变化
背景和教学目标
通过本单元的学习，学生在已有认识的基础上对物质变化有了许多新的认识，理解了化学变化的本质特征是产生新的物质。同时，他们对物质变化也有了更深入、清晰的认识，逐步认识到物质变化与人类生产生活的关系，理解科学与生活的关系。
本课是单元总结课，是对学生单元学习的梳理与提升。学生在本课学习中，将从“感受化学变化的美丽”“化学变化让我们的生活更美好”及“关注我们的环境”三方面，从“美丽”视角来进一步梳理化学变化与我们亲密无间的关系。“感受化学变化的美丽”主要引导学生通过宏观和微观两个方面的观察认识化学变化的动态过程，进一步认识化学变化的本质特征并感受变化的神奇。“化学变化让我们的生活更美好”引导学生认识化学变化能美化、方便我们的生活。“关注我们的环境”则引导学生认识到化学变化也可能产生“不美好”，人类要努力化解与避免。
科学概念目标
紫甘蓝与白醋的反应是化学变化。
化学变化有其美丽的一面。人类要利用好化学变化，让我们的生活更美好。
科学探究目标
能够对比观察紫甘蓝叶片分别与白醋、水的反应过程并进行描述。
用举例、分析、概括的方法，感受到化学变化使我们的生活变得美好和方便。
科学态度目标
认可化学变化对我们生活的帮助。
科学、技术、社会与环境目标
化学变化产生的新物质可以让我们的生活变得更美好、更方便。
知道物质的化学变化与我们生活的密切关系。
教学准备
为学生准备（小组）：镊子、玻片、紫甘蓝、白醋、清水、毛巾、记录表。
教师准备：紫甘蓝汁、柠檬汁、洗衣液、白砂糖水、小苏打溶液、微观化学变化的视频资源、教学课件。
学生活动手册说明
本课在活动手册上没有安排内容，教师可让学生在回顾单元每课班级记录表的基础上，以思维导图的方式整理自己对物质变化的新认识，也可以其他方式梳理自己的学习成果。
参考资料
物理变化和化学变化
物理变化是指物质的形态、形状、大小或位置的变化，没有新物质的生成。化学变化是由于某种因素使构成物质的微粒之间的化学键发生了断裂和组合，生成了新的物质。化学变化中的最小单元是原子。是否生成新物质是物理变化和化学变化的本质区别。
化学变化又叫化学反应，在生产和生活中普遍存在，如铁的生锈、节日的烟火、酸碱中和等。宏观上可以看到各种化学变化都产生了新物质，这是化学变化的特征。从微观上可以理解化学变化的实质是，化学反应前后原子的种类、个数没有变化，仅仅是原子与原子之间的结合方式发生了改变。例如，对于分子构成的物质来说，就是原子重新组合成新物质的分子。化学变化常伴有发光、放热、生成气体、产生沉淀或颜色气味改变等表观现象，可以参照这些现象来判断有无化学反应发生。但要注意跟物理变化的区别，物理变化也常伴有发光（电灯）、发热（摩擦）、放出气体（开启汽水瓶盖时）、颜色变化（由氧气变成液氧）等现象发生，只是没有新物质生成，这是物理变化与化学变化的根本区别。
化学性质
物质在发生化学变化时才表现出来的性质叫作化学性质。如可燃性、不稳定性、酸性、碱性、氧化性、还原性、可与某些物质起反应等。用使物质发生化学反应的方法可以得知物质的化学性质。例如，加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，所生成的气体可以使带火星的木条复燃，表明氯酸钾受热达较高温度时，能够放出氧气。因此氯酸钾具有受热分解产生氧气的化学性质。
要特别注意化学变化和化学性质的区别，如，蜡烛燃烧是化学变化，蜡烛能够燃烧是它的化学性质。物质的化学性质由它的结构决定，而物质的结构又可以通过它的化学性质反映出来。物质的用途由它的性质决定。
化学反应的类型
无机化学中有四种基本反应类型，根据反应物、生成物种类不同可以把化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应四种基本类型。
化合反应：两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，即多变一。
分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，即一变多。
置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。置换反应都属于氧化还原反应。
复分解反应：由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。复分解反应都属于非氧化还原反应。另一种根据电子转移分为：氧化反应，还原反应；氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化反应：物质（或元素）失去电子的反应（元素化合价升高过程）。
还原反应：物质（或元素）得到电子的反应（元素化合价降低过程）。
氧化还原反应：物质在化学变化时，元素化合价发生变化的反应，即在反应过程中元素的原子发生了电子的转移（或共用电子对的偏移）。
非氧化还原反应：在化学反应前后，元素化合价不发生变化的反应。
煤的形成
煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉等，在煤层中还可以发现植物化石。所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成的。科学家们在地质考察研究中发现，在地球上曾经有过气候潮湿、植物茂盛的时代，如石炭纪、二叠纪（距今约 3 亿年）、侏罗纪（距今约 1.3 亿～1.8 亿年）等。当时大量繁生的植物在封闭的湖泊、沼泽或海湾等地堆积下来，并迅速被泥沙覆盖，经过亿万年以后，植物变成了煤，泥沙变成了砂岩或页岩。由于有节奏的地壳运动和反复堆积，在同一地区往往具有很多煤层，每层煤都被岩石分开。
由植物变为煤的过程可以分为以下三个阶段。
（1）菌解阶段，即泥炭化阶段。当植物堆积在水下被泥沙覆盖起来的时候，便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质分解而生成泥炭。通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加。泥炭质地疏松、褐色、无光泽、比重小，可以看出有机物残体，用火柴可以引燃，烟浓灰多。
（2）煤化作用阶段，即褐煤阶段。当泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便成了完全封闭的环境，细菌作用进一步增加，过渡成为褐煤，这称为煤化作用。褐煤颜色为褐色近于黑色。颜色暗淡，基本上不见有机物残体，质地致密，用火柴可以引燃，有烟。
（3）变质阶段，即烟煤及无烟煤阶段。褐煤是在低温低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时，就会受到高温高压的作用，使褐煤的化学成分发生变化，主要是水分和挥发成分减少，含碳量相对增加；物理性质也发生改变，主要是密度、光泽和硬度增加，成为烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。烟煤进一步变质，成为无烟煤。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬、有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧时无烟。
石油和天然气的形成
关于石油的成因，目前大多数人主张有机生成说。古代低等动植物（其中以繁殖量最大的浮游生物为主），同泥沙一起在低洼的浅海、海湾或湖泊中沉积下来，首先形成有机淤泥。这种有机淤泥被新的沉积物所覆盖，造成与空气隔绝的环境。随着低洼地区泥沙的不断沉降，沉积物不断加厚，有机淤泥承受的压力不断加大周围温度也不断上升，在嫌气细菌、温度、压力等因素的作用下，逐渐变成分散的油滴，这些油滴在压力作用下逐渐移到多孔隙的储油岩层（砂岩和砾岩）中，并聚集在一定的地质构造（如穹隆构造）之中，这就形成了油田。
天然气是储存于地下多孔岩石或石油中的可燃气体，它的成因与石油的成因相似。由于它比石油轻，所以常位于石油的上部。
大气层中的化学变化
大气的成分不仅有气体，也有悬浮着的固体和液体微粒（气溶胶），它们有的是天然存在的，有的是人类活动输入的，或者是大气化学反应产生的。
二氧化硫的氧化二氧化硫是由煤炭、石油等矿物燃料燃烧产生的主要污染物，其中一部分在大气中被氧化成硫酸或硫酸盐气溶胶。由于这种物质的密度大，沉降后接近地面，特别是容易在谷地或盆地等地区汇聚，形成酸雾并造成污染；另外也有可能被降水带下，形成酸雨。
臭氧层破坏
大气中的臭氧可以与许多物质反应而被消耗和破坏，比如氧化亚氮（N2O）、四氯化碳（CCl4）、甲烷（CH4）、氯氟烃（CFCs）等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的，但在平流层受紫外线照射活化后就会与臭氧发生反应。这种反应会消耗掉大气中的臭氧，打破臭氧的平衡，导致地面紫外线辐射的增加，从而给人类健康和地球生态环境带来危害。
光化学烟雾
汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应，生成二次污染物后与一次污染物混合会形成有害浅蓝色烟雾，这就是光化学烟雾。光化学烟雾多发生在阳光强烈的夏秋季节，随着光化学反应不断进行，反应的生成物不断积累，光化学烟雾的浓度也不断升高，从而明显降低大气的能见度，影响出行。光化学烟雾还会损害人体和动物的健康、影响植物的生长、加速建筑材料的降解和老化。
生命体内的化学变化
我们的身体无时无刻不在进行着化学反应，这些反应能够帮助我们将储藏在营养物中的化学能量转化成其他形式的能量并合成身体所需的生物分子。
消化作用
我们吃下去的食物中所含的一些大分子是无法直接被人体吸收的，在酶的催化作用下这些大分子发生分解反应变成小分子后进入细胞。比如淀粉在唾液中所含的淀粉酶的作用下被分解成麦芽糖，然后在消化道中继续被麦芽糖酶作用，成为可以直接吸收的葡萄糖。
有氧呼吸
在酶的催化作用下，细胞内的葡萄糖等物质与氧气发生反应，生成二氧化碳与水，并释放能量，这个过程被称为有氧呼吸。有氧呼吸可大致分为三个阶段：第一阶段，一个葡萄糖分子（C6H12O6）会分解成 2 个丙酮酸分子（C3H4O3）；第二阶段，2 个丙酮酸分子会分解生成 6 个二氧化碳分子；第三阶段，经过一系列氧化还原反应，氢原子与氧原子结合生成水。在有氧呼吸过程中，葡萄糖分子会因为化学键断裂而释放出能量。细胞需要的只是其中一小部分能量，大部分会存储在 ATP（三磷酸腺苷）中。
无氧呼吸
人体各种形式的运动，主要是靠一些肌细胞的收缩活动来完成的。当血液的供氧速度无法满足急速收缩的肌肉细胞时，细胞就会缺氧，此时细胞中会发生无氧呼吸。1 个葡萄糖分子会先分解成 2 个丙酮酸分子，然后会发生乳酸发酵生成 2 分子乳酸（C3H6O3）。整个过程不需要氧的参与，产生的能量远远低于有氧呼吸所释放出的能量。
情绪变化受激素影响
激素能够调控细胞中许多反应的发生。它由特殊器官分泌，通过血液循环，到达目标区域并实现相应的功能。我们的情绪也会受到激素的影响而发生变化，比如多巴胺、肾上腺素等。多巴胺是先由酪氨酸在酪氨酸羟化酶的催化作用下合成左旋多巴，然后在脱羧酶的进一步催化作用下合成的。大脑中有多个不同的多巴胺传递通路。有的通路负责让我们在学会一项新技能后产生满足感，有的通路会让我们对正在做的事情充满兴趣。肾上腺素主要是由酪氨酸在一系列催化酶的作用下合成的。当我们在遭遇惊吓和袭击的时候，肾上腺和特定神经会分泌肾上腺素，使心脏跳得很快，血压和血糖升高。对于肾上腺素的研究还发现，大量的肾上腺素与唤醒负面情绪成正相关。
颜色与酸碱度的关系
花青素
很多蔬菜水果中都含有花青素，比如紫甘蓝、葡萄、蓝莓等。花青素只能反射紫色的光，所以大多数含花青素的蔬果都是蓝紫色的。花青素溶解在液体中，会依据溶液的酸碱程度而变色。酸性溶液中，氢离子多于氢氧根离子，花青素与氢离子结合后其结构改变，只反射红色的光，所以液体变成红色。碱性溶液中，氢氧根离子多于氢离子，花青素与氢氧根离子结合后其结构改变，只反射蓝色的光，液体就变成蓝色。
中性溶液中，由于氢离子和氢氧根离子浓度相等，液体就呈现紫色。由于不同溶液的酸碱度不同，即溶液中所含的氢离子与氢氧根离子的浓度不同，最终溶液呈现的颜色种类及深浅也会有区别。如，在酸性环境下会呈现红色、桃红色；在中性时呈现紫色；弱碱性环境下会呈现蓝色和绿色；在强碱性环境下呈现黄绿色与黄色。
酸碱指示剂
酸碱指示剂也称 pH 指示剂，在不同的 pH 值下会显示出相应不同的颜色。实验室中常用的酸碱指示剂，主要有石蕊、酚酞等。石蕊溶液本身为紫色，遇到酸性溶液会变为红色，遇到碱性溶液变为蓝色。酚酞溶液本身没有颜色，遇到酸性溶液不变色，遇到碱性溶液变成红色。
玻意耳发现酸碱指示剂的故事
英国科学家玻意耳有一天收到一大捧紫罗兰，他非常高兴。他从家里带了一束插在实验室的瓶子中，准备随时欣赏。那天他做实验的时候，一不小心把盐酸洒了出来，有一些液滴溅在了他带来的那束紫罗兰上。他赶紧把紫罗兰放到水中冲洗，却惊奇地发现紫罗兰的花瓣从蓝紫色变成了红色。他当时猜想：难道说紫罗兰的花瓣遇见酸就会变色吗？于是试了其他几种酸，发现紫罗兰遇见其他几种酸也都变成了红色。他又接着联想：既然紫罗兰会遇酸变色，那么遇见碱会不会也变色呢？还有没有其他物质也具有类似的本领？带着这些问题，他又做了一系列实验。在实验中他发现了另外一种和紫罗兰具有类似性质的物质——石蕊。之后他通过把试纸浸到石蕊溶液中再干燥，制成了能够检验溶液酸碱性的石蕊试纸。