資源簡介

2023新蘇教版六年級下冊科學教材分析
第一單元 神奇的能量
單元設計意圖
本單元主題的提出
能量，簡稱能，是物質運動的一種量度。一切物質都在運動，運動的形式多種多樣，有機械運動、化學運動、分子運動、電磁運動、生命運動等。物質運動形式的多樣性，決定了能量形式的多樣性。對應于不同的運動形式，有各種不同形式的能量，如機械能、化學能、熱能、電磁能、核能等。我們雖然看不見能量，但是它無處不在：熱水冒出“白氣”，喇叭發(fā)出聲音，太陽發(fā)出光和熱……事實上，任何物體只要有移動、發(fā)熱、冷卻、生長、發(fā)光或發(fā)聲等現(xiàn)象，其中就有能量在起作用。可以說，能量驅動著宇宙萬物的運行。現(xiàn)代公民認識世界和改造世界離不開能量知識。
通過之前《人的呼吸和消化》《物體的運動》《冷和熱》《熱傳遞》《物質的變化》等單元的進階學習，為構建能量概念奠定了基礎。
根據(jù)《義務教育小學科學課程標準(2017年版)》的要求和六年級學生的年齡特點，教材安排了一系列科學探究活動，這些活動體現(xiàn)了在“做”中體驗、理解科學概念的思想。通過動手探究、科學閱讀、觀察實驗、設計制作、交流研討等方式，認識能量存在的客觀性和普遍性，認識一切物體的活動都離不開能量，能量有多種表現(xiàn)形式，能量可以從一種形式轉換成另一種形式——這是能量的一個重要特點。通過具體指導學生認識動能、勢能，體驗動能與勢能、熱能、電能等的相互轉換，幫助學生辨別、分析能量的各種形式，描述、體會能量的轉換，為今后學習物理學最普遍的定律之一——能量守恒定律打下基礎。通過對搜集到的事實證據(jù)進行比較、分析、歸納、概括等整理加工，幫助學生進一步體驗科學探究的一般過程，發(fā)展科學論證能力，培養(yǎng)善于傾聽、合作分享、質疑反思等科學態(tài)度。本單元的設計關注了難易程度的把控。教材對“能量”概念采用描述性定義，沒有提及“能量守恒”這個概念，符合小學生的接受能力和課標要求。
本單元對《課程標準》的落實
(1)本單元通過一系列動手、動腦活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
科學知識：
知道不同能量之間的轉換。
科學探究：
能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。
能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出有針對性的假設，并能說明假設的依據(jù)。
能基于所學的知識，制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設計的能力和控制變量的意識，并能設計單一變量的實驗方案。
能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。
能基于所學的知識，用科學語言、概念圖、統(tǒng)計圖表等方式記錄整理信息，表述探究結果。
能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。
能基于所學的知識，采用不同的表述方式，如科學小論文、調查報告等方式，呈現(xiàn)探究的過程與結論；能基于證據(jù)質疑并評價別人的探究報告。
能對探究活動進行過程性反思，及時調整，并對探究活動進行總結性評價，完善探究報告。
科學態(tài)度：
表現(xiàn)出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣。
在尊重證據(jù)的前提下，堅持正確的觀點；當多人觀察、實驗結果出現(xiàn)不一致時，不急于下結論，而是分析原因，再次觀察、實驗，以事實為依據(jù)作出判斷。
能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
能接受別人的批評意見，反思、調整自己的探究；在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。
科學、技術、社會與環(huán)境：
了解科學技術可以減少自然災害對人類生活的影響；了解在科學研究與技術應用中必須考慮倫理和道德的價值取向。
了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發(fā)展的動力，技術的發(fā)展和應用影響著社會發(fā)展。
(2)本單元學習內容基于《課程標準》課程內容中“物質科學領域”的高年段要求。
6.6.1自然界中存在多種能量的表現(xiàn)形式。
知道聲、光、熱、電、磁都是自然界中存在的能量形式。
6.6.2一種表現(xiàn)形式的能量可以轉換為另一種表現(xiàn)形式。
調查和說明生活中哪些器材、設備或現(xiàn)象中存在動能(機械能)、聲能、光能、熱能、電能、磁能及其之間的轉換。
本單元在整套教材中與其他單元的關系
本單元次級主題的構成及邏輯關系
本單元由《什么是能量》《各種各樣的能量》《能量的轉換》《電磁鐵》四課組成。第一課從總體上認識能量；第二課了解各種各樣的能量；第三、四課研究能量的轉換，在總體認識能量的基礎上，具體體驗機械能、熱能、電能、聲能、光能、化學能、磁能等各種各樣的能量在生活中客觀存在的現(xiàn)象，并認識到這些能量之間是可以相互轉換的，電磁鐵就是把電能轉換成磁能的裝置。《什么是能量》指出了能量存在的客觀性和普遍性，說明一切物體的活動都離不開能量，動能和勢能是能量的兩種基本形式。《各種各樣的能量》通過觀察和體驗，指出生活中能量的存在形式多種多樣，能量與我們的生活密切相關。《能量的轉換》引領學生體驗各種形式的能量之間是如何轉換的，為學生今后學習能量守恒定律打下感性認識的基礎。《電磁鐵》通過一系列活動，認識電磁鐵及其在生產生活中的廣泛應用，突出了制作與探究技能的訓練，體現(xiàn)了在“做”中體驗、理解科學概念的思想。
單元教學目標
通過觀察、體驗、制作等活動，能描述能量的定義，意識到能量在生產生活中的重要性，能量能使物體工作或運動。
學會區(qū)分各種各樣的能量，能舉例說明能量可以轉換與傳遞。
學會制作電磁鐵，并能探究影響電磁鐵磁力大小的因素，體會電磁鐵在生活中的廣泛應用。
愿意合作與交流，樂于把科學探究中獲得的知識、方法運用于新的情境，用學到的科學知識改善生活。
單元活動框架
課時建議
序號 課題 課時
1 什么是能量 1
2 各種各樣的能量 1
3 能量的轉換 1
4 電磁鐵 1
總課時 4
第1課 什么是能量
1.教學內容
能量客觀存在，但由于看不見，所以小學生難以從直觀的角度進行觀察和認識。
本課教學內容包括三個活動。活動一，首先從一個問題引入——這些物體靠什么工作或運動？引導學生通過研討、交流、分析、匯報等形式，歸納并明確能量的描述性定義：能使物體工作或運動的本領。活動二，通過做撞棋游戲，體驗運動的物體具有動能，并交流泥石流、龍卷風、滾動的保齡球、錢塘江大潮等現(xiàn)象中動能的具體表現(xiàn)。活動三，通過做小球反彈實驗，體驗勢能，并交流拉橡皮筋、跳板跳水運動員、拉弓、壓縮彈簧等現(xiàn)象中勢能的具體表現(xiàn)。
2.教學目標
能觀察、分析生活中有關能量的具體事例，知道能量能使物體工作或運動。
能夠探究、分析、描述具體情境中動能、勢能的具體表現(xiàn)，知道動能和勢能是能量的兩種基本形式，初步感受能量的大小。
3.重點與難點
重點：認識能量的本領，描述生活中的動能和勢能。
難點：理解能量能使物體工作或運動。
4.教學準備
教師材料：教學課件。
學生分組材料：棋子2枚；小球、米尺、橡皮筋、彈簧。
第2課 各種各樣的能量
1.教學內容
本課在學生認識動能和勢能的基礎上，進一步豐富學生對能量形式的感知，使學生意識到如果沒有能量，人類活動和自然界的一切活動都將停止。
本課教學內容包括四個活動。活動一，認識最直觀、最常見的熱能。通過觀察冰融化時的狀態(tài)，體驗雙手握住冰塊時手逐漸變冷的感覺，理解熱能在其中起的作用；通過回顧熱傳遞的三種方式，進一步加深對熱能的理解。
活動二，以交流、分析的方式認識電能和化學能。電能的形式和作用學生比較熟悉，而化學能則是一種隱蔽的能量，需要通過大量事例引導學生理解。
活動三，通過實驗體驗光具有能量，能使物體工作或運動，進而了解電磁能。活動四，通過閱讀資料，認識核能及其應用。
2.教學目標
知道生活中能量有不同的表現(xiàn)形式，理解多種能量形式的作用。
能通過實驗體驗光具有能量。
懂得能量對于人類活動和自然界的活動有著重要作用。
3.重點與難點
重點：知道生活中能量有不同的表現(xiàn)形式，理解多種能量形式的作用。
難點：通過實驗體驗光具有能量，知道光與微波、X光都是電磁波，具有電磁能。
4.教學準備
教師材料：教學課件。
學生分組材料：冰塊；輻射計、手電筒。
第3課 能量的轉換
1.教學內容
本課通過觀察、實驗引領學生體驗各種形式的能量之間是如何轉換的，為今后學習物理學最普遍的定律之一——能量守恒定律打下基礎。
本課教學內容包括兩個活動。活動一，通過動手做動能與勢能、熱能、電能、化學能的轉換實驗，認識到一種形式的能量可以轉換成另一種形式的能量。活動二，用火柴點燃酒精燈，體驗能量可以多次轉換，并針對一個具體的生活情境，了解能量可以多次連續(xù)轉換，能量的轉換在生活中很常見。
2.教學目標
通過體驗活動，認識到能量可以從一種形式轉換成另一種形式，而且可以多次轉換。
能針對具體情境，說出能量形式發(fā)生的轉換。
懂得看似平常的現(xiàn)象往往蘊含著科學道理。
3.重點與難點
重點：體驗一種形式的能量可以轉換成另一種形式的能量。
難點：能針對具體的生活情境，說明能量形式發(fā)生的轉換，而且可以多次轉換。
4.教學準備
教師材料：教學課件。
學生分組材料：牛頓擺、扣子、細線；瓶子、硬幣、水杯、水；截面直徑1厘米的有機玻璃管、漆包線、發(fā)光二極管、條形磁鐵、橡皮塞；小蘇打、白醋、瓶塞、錐形瓶；火柴、酒精燈。
第4課 電磁鐵
1.教學內容
電磁鐵是利用電流產生磁性的裝置。本課引導學生制作電磁鐵，認識電磁鐵的特點，探究影響電磁鐵磁力大小的因素，了解電磁鐵的實際應用價值。
本課教學內容包括三個活動。活動一，學會制作電磁鐵，比較電磁鐵與磁鐵的相同與不同之處。在這個過程中認識電磁鐵的特點：通電后有磁性，斷電后磁性消失；電磁鐵磁力有大小，磁極可以改變。活動二，做探究電磁鐵磁力大小與什么因素有關的實驗，掌握探究實驗的基本方法、程序和要求，知道如何改變電磁鐵磁力的大小。活動三，通過閱讀資料，了解電磁鐵在生產生活中的應用。
2.教學目標
學會制作電磁鐵，能說明電磁鐵與磁鐵的異同。
通過探究實驗，能發(fā)現(xiàn)電磁鐵磁力大小與電池數(shù)量、線圈匝數(shù)有關。
通過觀察、分析，能舉例說明電磁鐵在生產生活中的應用。
3.重點與難點
重點：認識電磁鐵的特點。
難點：探究影響電磁鐵磁力大小的因素。
4.教學準備
教師材料：教學課件。
學生分組材料：鐵釘、長導線、電池、電池盒、若干連接導線；回形針、條形磁鐵等。
參考資料
能量
物理學中用能量對各種形式的運動進行量度。不同形式的運動，對應著不同形式的能量，如機械運動—機械能、熱運動—熱能、電磁運動—電磁能、化學變化(化學反應)—化學能、核反應—核能等。在運動形式轉換過程中，能量也從一種形式轉換為另一種形式。力學主要研究機械運動，量度機械運動的能量叫機械能。由于機械能與其他形式能量之間的轉換，總是表現(xiàn)為一物體對另一物體做功，因此，有時也把能量定義為物體做功的本領。能量的單位和功的單位相同，在國際單位制中是焦耳。
動能
物體由于做機械運動而具有的能量叫作動能。生活常識告訴我們：奔跑中的大象所具有的動能大于以同樣速度奔跑的人，這是因為大象的質量大；競賽中的跑車動能大于一般的家用汽車，這是因為跑車的速度快。可見，物體的動能跟物體的質量和速度都有關。動能與質量、速度的關系如下：動能=質量×速度2。
速度和質量的變化對物體動能的影響是不同的。一個物體速度的變化對其動能的影響大于質量的變化對其動能的影響。假如物體的質量加倍，它的動能也隨之加倍。但是，假如物體的速度加倍，它的動能將是原來的4倍。
勢能
相互作用的物體在萬有引力(包括重力)、彈性力等勢場中，因所在的位置不同而具有的能量叫作勢能，也叫位能。因勢場的性質不同，分為引力勢能(重力勢能)、彈性勢能。勢能是儲存中的能，有做功的潛力。
物體由于被舉高而具有的能量叫作重力勢能。它是由于物體和地球間的引力而產生的，所以本質上是引力勢能。打樁機的重錘從高處落下時，可以把水泥樁打進地里，重錘具有重力勢能。重錘的質量越大，被舉得越高，它把水泥樁打進地里就越深。可見，重力勢能與物體的質量和高度都有關。
發(fā)生彈性形變的物體，在恢復原狀時能夠對外做功，因而具有能量，這種能量叫作彈性勢能。拉彎的弓、拉伸或壓縮的彈簧、支撐運動員上跳的撐竿等，都具有彈性勢能。彈性勢能與形變的大小有關，如彈簧的彈性勢能與彈簧被拉伸或壓縮的長度有關，拉伸或壓縮的長度越大，恢復原狀時對外做功就越多，彈簧的彈性勢能就越大。
機械能
機械能是動能和勢能(包括重力勢能、彈性勢能)的總和。決定動能的是質量和速度；決定重力勢能的是質量和高度；決定彈性勢能的是勁度系數(shù)和形變量。物體的動能和勢能可以相互轉換。在只有動能和勢能相互轉換的過程中，機械能保持不變，即機械能守恒。
能量守恒定律
能量守恒定律是物理學中最普遍的定律之一。其內容是：盡管各種不同形式的能量可以相互轉換，但是能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉換成其他形式，或是從一個物體傳遞給其他物體。對一個不受外界影響的系統(tǒng)來說，它所具有的各種形式的能量的總和是守恒的，即在能量轉換過程中，一種形式的能量增加了多少，必有另一種或幾種形式的能量減少了多少，而能量的總和不變。
能量守恒定律是自然界的一個基本規(guī)律，它適用于任何變化過程，包括機械、熱、電磁、化學、原子和原子核以及生物變化過程。能量守恒定律是概括了無數(shù)的生產實踐經驗后總結出來的。歷史上曾有許多人企圖設計一種不消耗能量，但可連續(xù)對外做功的機器(第一類永動機)，結果都失敗了，原因就是違背了能量守恒定律。
核能
原子核的結構發(fā)生變化時能釋放出大量的能量，稱為原子核能，簡稱核能，俗稱原子能。它給人類提供了一種新的能源。核能是20世紀50年代開始利用的能源。它是靠核燃料在反應堆中“燃燒”而產生的，它的能量巨大。1千克鈾-235發(fā)生裂變反應釋放的能量相當于2500噸標準煤燃燒釋放的能量；1千克氘氚混合物發(fā)生聚變反應釋放的能量比1千克鈾-235裂變釋放的能量還要多4倍。核燃料能量密集，用它發(fā)電，燃料的運輸量小。核電站的建設，地區(qū)適應性強，對于缺少煤、石油、天然氣等燃料，水能資源不足，而又需要大量能源的地區(qū)很適合。建設核電站投資大，周期長，需要大量技術人員和設備，特別是需要防止放射性物質外逸的密封設備，并且要處理好核廢料，以確保安全。核電站建成投產以后，運轉費用低，收益大。
太陽能
太陽以光的形式向宇宙空間輻射的能量即為太陽能。太陽能是取之不盡又無污染的天然能源。每秒鐘輻射到地球表面的太陽能，相當于燃燒6×106噸標準煤產生的熱能。輻射到地球表面的太陽能絕大部分消耗于大氣、水的循環(huán)和植物的生長中，被人類直接利用的極少。這是因為太陽能比較分散，不像常規(guī)能源的能量集中。而且，利用太陽能發(fā)電，投資大、效率低、占地廣、儲能難。目前直接利用太陽能的技術還沒有圓滿解決，一旦解決，太陽能利用的前景是非常廣闊的。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”“未來能源結構的基礎”，則是近年的事。
人們晾衣、曬谷、制鹽以及利用平板式、聚光式和熱管傳導式等太陽能集熱器，都是把太陽能直接轉換成熱能(即光—熱轉換方式)，應用于農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、衛(wèi)生保健及家庭生活。利用光電伏特效應將太陽能直接轉換成電能(即光—電轉換方式)的各種太陽能電池(或電池陣列)，因其穩(wěn)定可靠、壽命長、靈活且清潔，已成為航天器、燈塔、航標燈、鐵路信號燈、汽車、無線電中繼站以及住宅、學校、工廠等所需的新型電源。通過光—化學轉換方式可以生產有機燃料，分解水制取氫氣等，綠色植物的光合作用也屬此方式。
我國是太陽能資源較豐富的國家之一。目前，我國已成為世界太陽能發(fā)電的龍頭，擁有全球最大光伏發(fā)電全產業(yè)鏈集群、最大應用市場、最大投資國、最多發(fā)明和應用專利、最大產品出口國等一系列桂冠。
乘火車或飛機經過中國的新疆、青海、甘肅、內蒙古、西藏等地區(qū)，可以看到在沙漠和草原上的大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)猶如藍色的海洋。而在中國的中東部和沿海地區(qū)，越來越多的企業(yè)在廠房屋頂建立起分布式太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
隨著碳達峰、碳中和工作的不斷深入，太陽能作為取之不盡、用之不竭的自然資源，必將大有可為。
海洋能
通常指海洋中蘊藏的可再生的自然能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。廣義的海洋能還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質能等。究其成因，潮汐能和海流能來源于太陽和月球對地球的引力變化，其他均來源于太陽輻射。海洋能按儲存形式又可分為機械能、熱能和化學能。其中，潮汐能、海流能和波浪能為機械能，海水溫差能為熱能，海水鹽差能為化學能。近年來，受化石燃料能源危機和環(huán)境變化壓力的驅動，海洋能事業(yè)取得了很大發(fā)展，海洋能應用技術日趨成熟，為人類充分利用海洋能展示了美好的前景。
潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能，其利用原理和水力發(fā)電相似。潮汐能與潮量和潮差成正比，或者說，與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差的較大值約為13~15米，我國的最大值(杭州灣澉浦)為8.9米。一般說來，平均潮差在3米以上就有實際應用價值。潮汐能利用的主要方式是發(fā)電。在漲潮時將海水儲存在儲水庫內，以勢能的形式保存，在落潮時放出海水，利用高低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉，帶動發(fā)電機發(fā)電。
海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的海水流動，以及潮汐導致的有規(guī)律的海水流動。海流能與流速的平方和流量成正比。相對波浪能而言，海流能的變化要平穩(wěn)且有規(guī)律得多。一般說來，最大流速在2米/秒以上的水道，其海流能就有實際開發(fā)價值。海流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風力發(fā)電相似，幾乎任何一個風力發(fā)電裝置都可以改造成海流發(fā)電裝置。但由于海水的密度約為空氣的1000倍，且裝置必須放于水下，故海流發(fā)電存在一系列關鍵技術問題，包括安裝維護、電力輸送、防腐、海洋環(huán)境中的載荷與安全性能等。
溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間存在溫差而蘊藏的熱能。一方面，表層海水在太陽輻射下溫度升高并儲存在海洋的上層；另一方面，接近冰點的海水大面積地在不到1000米的深度從極地緩慢地流向赤道。這樣就在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20°C以上的垂直海水溫差，利用這一溫差可以實現(xiàn)熱力循環(huán)并發(fā)電。
生物質能
生物質能是蘊藏在生物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉換為化學能而儲存在生物質內部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質能轉變而來的。生物質能是可再生能源，通常包括以下幾個方面：一是木材及森林工業(yè)廢棄物；二是農業(yè)廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業(yè)有機廢棄物；六是動物糞便。如薪柴、沼氣、生物柴油、燃料乙醇、林業(yè)加工廢棄物、農作物秸稈、城市有機垃圾、工農業(yè)有機廢水和其他野生植物等。在世界能耗中，生物質能約占14%，在不發(fā)達地區(qū)占60%以上。生物質能的優(yōu)點是燃燒容易，污染少，灰分較低；缺點是熱值及熱效率低，體積大而不易運輸。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤、石油和天然氣而居世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到21世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
二次能源
二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分為“過程性能源”和“含能體能源”。電能是應用最廣的過程性能源，柴油、汽油則是應用最廣的含能體能源。作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產出來，如化石能源、太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能、核能等均可直接生產電能；而作為二次能源的柴油和汽油等則不然，生產它們幾乎完全依靠化石能源。由于目前過程性能源尚不能大量地直接儲存，因此汽車、輪船、飛機等機動性強的現(xiàn)代交通運輸工具無法直接使用從發(fā)電廠輸出的電能，只能使用像柴油、汽油等含能體能源。可見，過程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應用范圍。隨著時代的發(fā)展，人們將目光投向尋求新的含能體能源。
氫能
隨著化石燃料消耗量的增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源會枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機的出現(xiàn)、在開發(fā)新的二次能源的同時人們期待的二次能源。氫能是一種理想的含能體能源。目前液氫已廣泛用作航天動力的燃料，但氫能的大規(guī)模商業(yè)應用還有一些關鍵問題有待解決。許多科學家認為，氫能在21世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的二次能源。
氫能是一種二次能源，它要通過一定的方法利用其他能源制取。在自然界中，氫已和氧結合成水，必須用熱分解或電分解的方法把氫從水中分離出來。如果用煤、石油和天然氣等燃燒所產生的熱或所轉換成的電分解水制氫，顯然是劃不來的。現(xiàn)在看來，高效率制氫的基本途徑是利用太陽能。如果能用太陽能來制氫，那就等于把無窮無盡的、分散的太陽能轉變成高度集中的清潔能源了，其意義十分重大。目前利用太陽能分解水制氫的方法有太陽能熱分解水制氫、太陽能發(fā)電電解水制氫、陽光催化光解水制氫、太陽能生物制氫等。利用太陽能制氫具有重大的現(xiàn)實意義，但同時也是一個十分困難的研究課題，有大量的理論問題和工程技術問題要解決，世界各國都十分重視，投入不少人力、財力、物力，并且已經取得多方面的進展。有理由相信，在不久的將來，用太陽能制得的氫能將成為人類普遍使用的一種優(yōu)質、清潔的能源。
小實驗：滾動的“魔罐”
實驗用品：空易拉罐、錐子、橡皮筋(長約40厘米)、長鐵絲、小重物(如螺帽)、剪刀、鑷子等。
實驗過程：用錐子在易拉罐的底部和蓋上各鉆兩個小孔，用長鐵絲“幫忙”穿上橡皮筋，并用剪刀、鑷子等工具將小重物掛在橡皮筋的交叉處。把制好的“魔罐”放在水平桌面上向前推一下，罐向前滾動一段距離之后，就會慢慢地停下來，隨后又會自動滾回來……如此在桌面上往返滾動。
原來，當“魔罐”向前滾動的時候，懸掛在橡皮筋上的小重物不會隨著罐旋轉，它使橡皮筋絞合起來，使“魔罐”滾動時動能轉換為彈性勢能儲存起來。當“魔罐”停止?jié)L動時，彈性勢能達到最大值，隨后彈性勢能轉換為動能，驅使“魔罐”向回滾動。如此反復多次，直到由于摩擦的存在使機械能都轉換為熱能為止。
2022新蘇教版六年級下冊科學教材分析
第二單元 生物和棲息地
單元設計意圖
1.本單元主題的提出
在地球上，從高山到海洋，從路邊小溪到校園大樹，每個角落都有生命的蹤跡，但生活在各個地方的生物卻因地域、氣候和食物的不同而大不一樣。一種生物長期生活在它的棲息地，那里為它提供了生存、生長和繁殖所必需的食物、水、庇護所等條件。在棲息地，生物與環(huán)境之間相互影響、相互制約，在一定時期內處于相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡，就是生態(tài)平衡；生物與環(huán)境構成一個整體，就是生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的范圍可大可小，錯綜交織。例如，生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)；而校園花壇則是一個小的生態(tài)系統(tǒng)。在大大小小的生態(tài)系統(tǒng)中，生態(tài)平衡是生物維持正常生長發(fā)育、生殖繁衍的根本條件，也是人類生存的基本條件。維持生態(tài)平衡是人類的重要責任。
六年級學生已經具備一定的抽象思維能力，如比較、概括、分析、推理等；能夠獨立完成一些探究活動，如基于問題的觀察、實驗、記錄、調查等。在前面的學習中，學生認識了生物體的基本特征，探究過生物生存與環(huán)境(主要是非生物環(huán)境)之間的關系。本單元將通過研究生物和棲息地的關系，生物之間的食物關系等，發(fā)展模型理解和模型建構能力；將繼續(xù)使用圖式(箭頭圖式等)表達復雜的關系；在制作生態(tài)瓶的活動中，還將進行動態(tài)觀察和原因探究；在研究動物適應生存的本領時，通過對相關資料的分析，發(fā)展推理、解釋、評估的高階思維能力。
本單元的學習活動圍繞“棲息地”“食物鏈(網)”“生態(tài)平衡”三個關鍵概念展開，按照“棲息地—棲息地中生物與非生物因素的關系—棲息地中生物之間的關系—生態(tài)平衡”的邏輯線索層層深入，選擇不同環(huán)境中學生較為熟悉的典型生物作為探究對象，使學生獲得對人、其他生命、環(huán)境之間關系的體驗，建立生態(tài)平衡的認知模型。
2.本單元對《課程標準》的落實
(1)本單元通過觀察、比較、調查、模擬、案例分析、評估、交流等活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
科學知識：
初步了解動物與植物之間的相互關系；了解生物的生存條件和生物的多樣性。
科學探究：
能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。
能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。
科學態(tài)度：
表現(xiàn)出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣。
在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。
科學、技術、社會與環(huán)境：
認識到人類、動植物、環(huán)境的相互影響和相互依存關系，了解地球上的資源是有限的，人類活動會對環(huán)境產生正面和負面的影響，自覺采取行動，保護環(huán)境。
(2)本單元學習內容基于《課程標準》課程內容中“生命科學領域”的高年段要求。
8.1植物具有獲取和制造養(yǎng)分的結構。
知道植物可以吸收陽光、空氣和水分，并在綠色葉片中制造其生存所需的養(yǎng)分。
9.3動物的行為能夠適應環(huán)境的變化。
舉例說出動物在氣候、食物、空氣和水源等環(huán)境變化時的行為。
12.1動物和植物都有基本生存需要，如空氣和水；動物還需要食物，植物還需要光。棲息地能滿足生物的基本需要。
舉例說出常見的棲息地為生物提供光、空氣、水、適宜的溫度和食物等基本需要。
12.2動物的生存依賴于植物，一些動物吃其他動物。
說出不同動物以植物或其他動物為食，動物維持生命需要消耗這些食物而獲得能量。
說出常見植物和動物之間吃與被吃的鏈狀關系。
12.4自然或人為干擾能引起生物棲息地的改變，這種改變對于生活在該地的植物和動物種類、數(shù)量可能產生影響。
認識到保護身邊多種多樣的生物非常重要。
3.本單元在整套教材中與其他單元的關系
4.本單元次級主題的構成及邏輯關系
本單元由《多樣的棲息地》《有趣的食物鏈》《做個生態(tài)瓶》《適應生存的本領》四課組成。四課內容設計的邏輯關系是：由整體到部分，由外部組成到內部關系。即從整體認識棲息地開始，深入棲息地內部認識生物與生物、生物與非生物之間的關系，接著認識生物與環(huán)境之間建立的相對穩(wěn)定的關系，最后認識環(huán)境變化后動物的適應性行為。從科學思維的角度看，引導學生分析各種不同的棲息地，歸納概括棲息地的一般特征；分析某幾種生物之間的食物關系，再逐漸擴展，綜合更多生物之間的食物關系，建立錯綜復雜的食物網；在建立聯(lián)系的基礎上，探究生態(tài)平衡得以保持的原因。從科學探究的角度看，主要采用了基于真實的棲息地情境，發(fā)現(xiàn)并提出問題，設計探究方案，進行分析討論，獲得相關結論的方法。學生圍繞問題，利用案例資料進行分析、論證，從而發(fā)現(xiàn)生物行為變化的原因，認識生態(tài)平衡的重要意義。
第一課《多樣的棲息地》引導學生認識地球上不同生物生存的環(huán)境，歸納概括生物棲息地的共同特征，建立棲息地多樣性的觀念；第二課《有趣的食物鏈》引導學生認識生物之間的食物關系，理解生物在食物網中的作用；第三課《做個生態(tài)瓶》通過動手做一個生態(tài)瓶，建立對生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)平衡的認知；第四課《適應生存的本領》通過對東非草原動物大遷徙等案例的研究分析，發(fā)現(xiàn)動物對環(huán)境變化的適應性行為。
單元教學目標
理解棲息地、食物鏈、生態(tài)平衡等概念，能舉例說明生物與生物、生物與非生物之間的密切關系。
運用案例分析、比較、推理、建模的方法，發(fā)現(xiàn)生物與環(huán)境之間的關系。
合作探究人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響，并嘗試提出自己的解決方案。
感受生態(tài)平衡的重要性，樹立人與自然可持續(xù)發(fā)展的科學觀念。
單元活動框架
課時建議
序號 課題 課時
1 多樣的棲息地 1
2 有趣的食物鏈 1
3 做個生態(tài)瓶 1
4 適應生存的本領 1-2
總課時 4-5
第5課多樣的棲息地
1.教學內容
本課是單元起始課，目的在于幫助學生認識地球上多樣的棲息地，理解棲息地為生物提供了生存、生長和繁殖所必需的食物、水、庇護所等條件。
本課教學內容包括三個活動。活動一，提供信息豐富的圖文、視頻資料，組織學生觀察海洋、樹林、草原、南極等不同環(huán)境中的生物，將環(huán)境特點和動植物的生活習性建立聯(lián)系，研究它們生活在這里的原因。發(fā)現(xiàn)不同環(huán)境為生物提供了光、空氣、水、適宜的溫度、食物等基本需要，建立棲息地的概念。活動二，帶領學生到校園里實地觀察分析一個池塘、一棵大樹、一片草地(根據(jù)實際條件靈活調整)分別能為哪些生物提供棲息地，發(fā)現(xiàn)棲息地多種多樣。活動三，以四姑娘山、夾金山、臥龍保護區(qū)為探究案例，閱讀資料，收集信息，分析這些地區(qū)成為大熊貓棲息地的原因，進一步理解棲息地對生物生存的重要意義，為下一課探究生物之間的食物關系做好鋪墊。
2.教學目標
理解棲息地為生活在其中的生物提供了生存、生長和繁殖所必需的食物、水、庇護所等條件。
理解多樣化的棲息地生活著多樣化的生物。
能運用比較分析、歸納概括的方法，發(fā)現(xiàn)生物與其棲息地相適應。
豐富對自然事物的認知，發(fā)展對未知自然事物的探究興趣。
3.重點與難點
重點：能運用比較分析、歸納概括的方法，發(fā)現(xiàn)棲息地為生物提供光、空氣、水、適宜的溫度、食物等基本需要。
難點：能對閱讀資料進行整理和歸納，并梳理出有用信息。
4.教學準備
教師材料：課件，校園大樹下、花壇里的動植物照片等。
學生分組材料：探究學習報告單。
第6課有趣的食物鏈
1.教學內容
本課是在研究了生物和棲息地之間的關系后，繼續(xù)探究棲息地內部生物之間的食物關系。
本課教學內容包括四個活動。活動一，理解食物鏈，從學生熟悉的現(xiàn)象入手，如田野上草籽、田鼠、鷹之間的食物關系，引導學生分析，初步建立食物鏈的概念。活動二，按一定順序用箭頭表示“吃與被吃”的食物關系，畫出海洋生物的食物鏈，進一步理解食物鏈的內涵。活動三，通過分析非洲熱帶草原動植物的食物關系，認識更為復雜的食物網，初步認識生物之間相互依存、相互作用、相互制約的關系，特別是認識到一種生物可能就是另一種生物生存所依賴的條件，進而形成“生物與生物之間是相互關聯(lián)的一個整體”的認識，意識到食物網越復雜，抵抗外力干擾的能力就越強。活動四，認識生產者、消費者和分解者，了解其作用。
2.教學目標
理解生物之間的食物聯(lián)系是食物鏈，多條食物鏈相互交叉形成食物網。
能夠分析、綜合一個棲息地內復雜的食物網。
意識到生物與生物之間是相互關聯(lián)的一個整體，食物網越復雜，抵抗外力干擾的能力就越強，體會到自然界中的生物都是相互聯(lián)系的。
認識生產者、消費者和分解者及其作用。
3.重點與難點
重點：探究生物之間的食物關系，建立食物鏈和食物網的概念。
難點：認識生產者、消費者和分解者及其作用。
4.教學準備
教師材料：課件、動植物圖片、毛線、動植物標簽或頭飾。
學生分組材料：學習單。
第7課做個生態(tài)瓶
1.教學內容
本課是單元第三課，在認識生物棲息地和生物間食物關系的基礎上，建立生態(tài)系統(tǒng)的概念，理解生態(tài)平衡的重要意義。
本課教學內容包括三個活動。活動一，認識生態(tài)系統(tǒng)。通過前兩課的學習，學生對棲息地和食物鏈、食物網有了深入的了解，本課在此基礎上，直接引出生態(tài)系統(tǒng)的概念，順勢提出生態(tài)平衡的概念，學生容易理解。活動二，探究生態(tài)系統(tǒng)的組成，理解生態(tài)平衡。通過制作生態(tài)瓶的活動，讓學生親身體會，深入了解生態(tài)系統(tǒng)，同時促使學生思考影響生態(tài)平衡的因素。活動三，理解并學習如何保護生態(tài)系統(tǒng)。通過舉例，發(fā)現(xiàn)身邊存在大量生態(tài)平衡遭到破壞的例子，分析原因，意識到保護生態(tài)平衡非常重要。三個活動層層遞進，使學生通過學習達成多維目標。
2.教學目標
理解生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)平衡的概念。
制作生態(tài)瓶，能分析影響生態(tài)平衡的因素。
認識到保護身邊多種多樣的生物非常重要。
體會生態(tài)平衡的重要性，意識到人與自然要和諧相處。
3.重點與難點
重點：理解生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)平衡的概念。
難點：制作生態(tài)瓶，學會分析影響生態(tài)平衡的因素。
4.教學準備
教師材料：課件、小魚、塑料瓶、水草、魚缸底砂、自然水域的水、一次性杯子、塑料盒。
學生分組材料：學習單。
第8課適應生存的本領
1.教學內容
學生探究生物與其生活環(huán)境中的陽光、溫度、水源、食物等因素之間的關系后，本課重點研究當動物生存條件發(fā)生改變后，它們有哪些適應生存的本領。本課學習指向“生物行為對環(huán)境的適應”這一大概念，旨在發(fā)展學生分析問題、尋找證據(jù)、作出推理、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的科學素養(yǎng)。
本課教學內容包括四個活動。活動一，通過對三類動物——鳥類、魚類、哺乳類遷徙和洄游行為的了解和分析，探究動物行為的變化是由季節(jié)變化或繁殖引起的適應現(xiàn)象。活動二，具體分析東非大草原上不同區(qū)域的氣候數(shù)據(jù)，進一步理解動物遷徙的原因。活動三，指導學生發(fā)現(xiàn)當氣候周期性變化引起食物、水源、氣溫等變化時，更多的動物具有應對環(huán)境變化的行為。活動四，以藏羚羊遷徙之謎為案例，引發(fā)學生的探究欲望，感受動物行為變化受到各種環(huán)境因素的影響，同時也存在一些不確定性。
2.教學目標
舉例說出動物在氣候周期性變化引起食物、水源、氣溫等變化時的行為。
理解動物的行為能夠適應環(huán)境的變化。
能夠分析相關事實資料，尋找證據(jù)，解釋動物適應環(huán)境變化的行為。
意識到生物生存本領的神奇，激發(fā)探索生命奧秘的學習興趣。
3.重點與難點
重點：舉例說出動物在氣候周期性變化引起食物、水源、氣溫等變化時的行為。
難點：通過分析事實資料，理解動物生存適應性行為的主要原因。
4.教學準備
教師材料：課件。
學生分組材料：學習單。
參考資料
地球不同地區(qū)的代表動物及其棲息環(huán)境和食物
多樣的棲息地
多樣的棲息地是多樣的生物得以持續(xù)存活的空間與條件。地球生物多樣性和棲息地，關系到地球生態(tài)系統(tǒng)服務的持續(xù)供給和人類福利的穩(wěn)定維護。保護生物多樣性和生物棲息地就是保護人類自己。
生物長期生存和繁衍的地方成為棲息地。通常動物們沒有固定的居住場所。白天活動累了，夜幕降臨，它們會找個寧靜的、氣候環(huán)境較好的地方休息。有的動物活動范圍較小，就會有一個比較固定的棲息地。各種動物按照自己喜愛的環(huán)境條件來選擇棲息地，從而形成不同的棲息地類型。
(一)陸域棲息地
1.雨林
雨林是雨量甚多的生物區(qū)系。
2.熱帶季風林
又稱落葉季風林。熱帶季風林有明顯的旱季，這時很少降雨或不降雨，喬木、灌木都會落葉，且樹木不像雨林長得那么高大，熱帶季風林下層有光照，因而植物生長良好，雨季時所有植物都會開花。代表動物：懶熊、大象、老虎。
3.城市
也叫城市聚落，是以非農業(yè)產業(yè)和非農業(yè)人口集聚形成的較大居民點。
一般包括住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)和商業(yè)區(qū)并且具備行政管轄功能。代表動物：麻雀、蟑螂、老鼠。
4.沙漠與半沙漠
沙漠是指地面完全被沙覆蓋、植物非常稀少、雨水稀少、空氣干燥的荒蕪地區(qū)。半沙漠是指氣候干燥、降水極少、蒸發(fā)強烈、植被缺乏、物理風化強烈、風力作用強勁的流沙、泥灘、戈壁分布的地區(qū)。主要分布在南北緯15°~50°之間的地帶。代表動物：響尾蛇、沙狐、駱駝。
5.高山及高原
高山高原地區(qū)的特征是氣溫隨高度增加而降低，氣候垂直變化顯著。
例如中國的青藏高原、南美洲的安第斯山脈等。代表動物：馴鹿。
6.凍原
又叫苔原，主要指北極圈內以及溫帶、寒溫帶的高山樹木線以上的一種以苔蘚、地衣、多年生草類和耐寒小灌木構成的植被帶。代表動物：美洲野牛、麝牛。
7.闊葉林
由闊葉樹種組成的森林稱闊葉林，有冬季落葉的落葉闊葉林(又稱夏綠林)和四季常綠的常綠闊葉林(又稱照葉林)兩種類型。代表動物：棕熊。
8.洞穴
在土中、峭壁上或小丘里挖出來的空間，尤指有洞口通到地表的天然地下室。代表動物：高原鼠兔、跳鼠。
9.開闊性棲息地
顧名思義就是指寬廣、一望無際的棲息地。例如：大草原，通常位于森林與沙漠之間，年降水量十分稀少，約在500~750毫米之間，使得樹木無法快速生長，大型動物無法藏身，不過，草卻是大型貓科動物追蹤獵物的好地方。代表動物：馬麝、狼、盤羊。
10.兩極地區(qū)
北極地區(qū)：以北冰洋為中心，周圍瀕臨亞洲、歐洲、北美洲三大洲。
代表動物：北極熊。
南極地區(qū)：以南極洲為中心，周圍瀕臨太平洋、大西洋、印度洋三大洋。
代表動物：帝企鵝。
(二)水域棲息地
1.海洋
海洋是地球上最廣闊的水體的總稱，海洋的中心部分稱作洋，邊緣部分稱作海，彼此溝通組成統(tǒng)一體。代表動物：珊瑚蟲、隆頭鸚嘴魚、海葵。
2.珊瑚礁
顧名思義就是大片珊瑚所聚集的群體，珊瑚礁是海洋動物的匯集地區(qū)。
3.海岸地形棲息地
這類棲息地幾乎囊括所有靠海的棲息地(海灘、海崖及沙丘等陸地形態(tài))。代表動物：小軍艦鳥、紅喉潛鳥、海狗。
4.紅樹林
只有在亞熱帶及熱帶地區(qū)的出海口、河流三角洲等地才有紅樹林的蹤跡，其主要功能是穩(wěn)定海岸線。代表動物：牛鯊、鼬鯊。
5.湖泊與池塘
世界各地共有將近500萬個湖泊以及為數(shù)更多的池塘。湖泊和池塘中的生物可分為三大類：生活于水面的浮游生物、游動于整個水域的自由生物，以及在整個湖泊或池塘生態(tài)中數(shù)量最多的底棲生物。代表動物：箭蟲、磷蝦。
非洲熱帶草原動物的食性
羚羊：植食動物，以草為食。
長頸鹿：植食動物，以樹葉及小樹枝為食。
斑馬：植食動物，除了草，還吃灌木、樹枝、樹葉甚至樹皮。
角馬：以草、樹葉及花蕾為食，尤喜食嫩草。
疣豬：以青草、苔草及塊莖植物等為食，偶食腐肉。
黑犀牛：以樹葉為食。
大象：以草、樹葉、樹皮、嫩枝等為食。
鴕鳥：食性很廣，但以植物的莖、葉、果實等為主。
狒狒：食物包括各種小動物及植物。
貂獴：小型肉食動物。
地犀鳥：成小群在地上捕食昆蟲、蠕蟲、小型爬行類。
蜜獾：雜食動物，以小型哺乳動物、鳥、爬蟲、螞蟻、腐肉、野果、漿果、堅果等為食，可捕食劇毒蛇，尤喜食蜂蜜。
短尾雕：在開闊的田野間獵食小型哺乳類和爬蟲類，也吃卵、蚱蜢和腐肉，似嗜食蛇。
眼鏡蛇：食性很廣，既吃蛇類、魚類、蛙類，也吃鳥類、蛋類等。
巨蜥：能在水中捕食魚類，也可爬到樹上捕食鳥類、昆蟲及鳥卵，此外也吃蛙、蛇、各種動物的卵、鼠等，偶爾也吃動物尸體。
尼羅鱷：捕食羚羊、斑馬、水牛等，亦會捕捉年幼的河馬和大象，也吃魚和鳥類。
獵豹：肉食動物，主要食物為各種羚羊，在食物匱乏時，也會襲擊斑馬，另外鴕鳥也是獵豹經常捕食的對象。
獅子：常捕殺非洲水牛、瞪羚、長頸鹿，但它們更愿意獵食體形中等偏上的有蹄類動物，如斑馬、羚羊。
禿鷲：以大型哺乳動物的尸體為食。
食物鏈和食物網
生態(tài)系統(tǒng)中貯存于有機物中的能量在生態(tài)系統(tǒng)中層層傳導，通俗地講，是各種生物通過一系列吃與被吃的關系(捕食關系)彼此聯(lián)系起來的序列，在生態(tài)學上被稱為食物鏈。按照生物與生物之間的關系可將食物鏈分為捕食食物鏈、腐食食物鏈(碎屑食物鏈)和寄生食物鏈。
在生態(tài)系統(tǒng)中的生物之間通過能量傳遞存在著一種錯綜復雜的普遍聯(lián)系，這種聯(lián)系像是一張無形的網把所有生物都包括在內，使它們彼此之間都有著直接或間接的關系，這就是食物網的概念。
一般來說，食物網可以分為草食性食物網和腐食性食物網。前者始于綠色植物、藻類或有光合作用的浮游生物，并傳遞向植食性動物、肉食性動物；后者始于有機物碎屑(來自動植物)，傳遞向細菌、真菌等分解者，也可以傳向腐食者及其肉食動物捕食者。
一個復雜的食物網是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的重要條件。一般認為，食物網越復雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強；食物網越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動和毀滅。假如在一個島嶼上只生活著草、鹿和狼，那么鹿一旦消失，狼就會餓死。如果除了鹿以外還有其他的植食動物(如牛或羚羊)，那么鹿一旦消失，對狼的影響就不會那么大。反過來說，如果狼首先滅絕，鹿的數(shù)量就會因失去控制而急劇增加，草就會遭到過度啃食，結果鹿和草的數(shù)量都會大大下降，甚至會同歸于盡。如果除了狼以外還有另一種肉食動物存在，那么狼一旦滅絕，這種肉食動物就會增加對鹿的捕食壓力而不致使鹿群發(fā)展得太大，從而就有可能防止生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。
在一個具有復雜食物網的生態(tài)系統(tǒng)中，一般也不會由于一種生物的消失而引起整個生態(tài)系統(tǒng)的崩潰，但是任何一種生物的滅絕都會在不同程度上使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所下降。當一個生態(tài)系統(tǒng)的食物網變得非常簡單的時候，任何外力(環(huán)境的改變)都可能引起這個生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇烈的波動。
生態(tài)平衡及其重要性
生態(tài)平衡是指在一定時間內生態(tài)系統(tǒng)中的生物和環(huán)境之間、生物各個種群之間，通過能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞，相互之間達到高度適應、協(xié)調統(tǒng)一的狀態(tài)。也就是說當生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，系統(tǒng)內各組成成分之間保持一定的比例關系，能量、物質的輸入與輸出在較長時間內趨于相等，結構和功能處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，在受到外來干擾時，能通過自我調節(jié)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。在生態(tài)系統(tǒng)內部，生產者、消費者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時間內保持能量、物質輸入與輸出動態(tài)平衡的相對穩(wěn)定狀態(tài)。
生態(tài)平衡是動態(tài)的。在生物進化和群落演替過程中就包含不斷打破舊的平衡，建立新的平衡的過程。人類應從自然界中受到啟示，不要消極地看待生態(tài)平衡，而是發(fā)揮主觀能動性，去維護適合人類需要的生態(tài)平衡(如建立自然保護區(qū))，或打破不符合自身要求的舊平衡，建立新平衡(如把沙漠改造成綠洲)，使生態(tài)系統(tǒng)的結構更合理，功能更完善，效益更高。
生態(tài)瓶的制作方法
(一)陸生環(huán)境生態(tài)瓶的制作
材料：塑料瓶、剪刀、石塊、泥沙、土壤、水、pH試紙、熟石灰、植物、腐葉、小動物。
步驟：
1.將大容量的透明塑料瓶曬一段時間，去除異味，用剪刀在頂部扎幾個洞，以保證通風良好，在底部鋪上一層石塊，石塊大小不超過3厘米3。
2.鋪上3~5厘米厚的泥沙，用少量水濕潤，在瓶子底部扎幾個洞，保證積水能從這里流出，在泥沙上面鋪上約5厘米厚的土壤。
3.用pH試紙測出土壤的pH，若發(fā)現(xiàn)過酸，用適量熟石灰中和，至弱酸性即可。
4.在生態(tài)瓶中種植一些綠色植物，加入適量的腐葉，然后將生態(tài)瓶置于室外光照充足的地方。
5.在戶外捕捉螞蟻、蚯蚓、瓢蟲等昆蟲和軟體動物，捕捉過程中不要傷害小動物，將小動物放到生態(tài)瓶中。
注意：生態(tài)瓶的自動調節(jié)能力有限，不可能長久維持。
(二)水生環(huán)境生態(tài)瓶的制作
材料：塑料瓶、水草泥、雨花石、樹枝、蜈蚣草、培養(yǎng)水、魚蝦。
步驟：
1.向瓶中倒入水草泥，作為第一層。
2.在水草泥上面鋪一些雨花石。
3.在瓶中插入一根樹枝，要求固定。
4.截取適宜長度的蜈蚣草放置在瓶中。
5.加入適量的生態(tài)培養(yǎng)水和幾只魚蝦即可。
東非野生動物大遷徙
東非大草原被坦桑尼亞與肯尼亞的國界線分成了兩塊：位于肯尼亞境內的馬賽馬拉草原，位于坦桑尼亞境內的塞倫蓋蒂草原。馬賽馬拉草原的面積大約只有塞倫蓋蒂草原的十分之一。
東非大草原屬于熱帶草原性氣候，沒有四季之分，只有旱季和雨季。每年1月，降水帶從塞倫蓋蒂草原最南端開始，由南向北移動。最早從這里開始，也最早在這里結束。
角馬是大遷徙的主角，它是一種植食動物，并且只喜歡吃很嫩的牧草。每年的1、2月是角馬產仔的高峰期，它們在塞倫蓋蒂草原生兒育女，繁育后代。從4月開始，膘肥體健的角馬大軍開始一路向北，越來越多的斑馬、瞪羚也加入大部隊，這三類植食動物加起來有200多萬只。在遷徙途中，聲勢浩大的隊伍要穿越有獅子、豹埋伏的草原，提防隨時可能出沒的非洲野犬，這些肉食動物正準備分享即將到來的盛宴。到了7、8月，遷徙大軍會離開塞倫蓋蒂草原，前往水草豐美的馬賽馬拉草原。不過，想去馬賽馬拉草原，它們首先要渡過橫亙在面前的天塹：馬拉河。馬拉河河水洶涌，水里還埋伏著無數(shù)的鱷魚，虎視眈眈盯著渡河的動物們，悲壯、慘烈的“天河之渡”就發(fā)生在這里。
短短兩三個月之后，角馬們會再次離開馬賽馬拉草原，向南折返，重新回到塞倫蓋蒂草原。在這數(shù)以百萬計的遷徙隊伍中，只有30%多的幸運者能夠回到出發(fā)地，而跟隨它們一起回來的，還有幾十萬在驚險旅途中誕生的新生命。
動物適應生存的行為
1.遷徙
鳥類遷徙指一年中鳥類隨著季節(jié)的變化，定期沿相對穩(wěn)定的路線，在繁殖地和越冬地(或新的覓食地)之間作遠距離移動的行為。鳥類遷徙的原因很復雜。一般認為，鳥類的遷徙是對環(huán)境因素周期性變化的一種適應性行為。氣候的季節(jié)性變化是候鳥遷徙的主要原因。
遷徙并不是鳥類所特有的。某些無脊椎動物(如東亞飛蝗、蝴蝶等)、爬行類(如海龜?shù)?、哺乳類(如蝙蝠、鯨、海豹、鹿類等)以及某些魚類都有季節(jié)性的長距離更換住處的行為。動物的遷徙都是定期的、定向的，而且多是集成大群地進行。魚類的遷徙有一個專有名稱叫“洄游”。大多數(shù)的魚類都是洄游魚類，只有少數(shù)魚類不表現(xiàn)出規(guī)律性的洄游。魚類洄游按目的分為三種：生殖洄游、索餌洄游和越冬洄游。青魚、草魚、鰱魚、鳙魚、大小黃魚、大馬哈魚都進行生殖洄游。
2.冬眠和夏眠
冬眠也叫冬蟄，某些動物在冬季時生命活動處于極度降低的狀態(tài)，是動物對冬季不利的外界環(huán)境條件(如食物缺少、寒冷)的一種適應。蝙蝠、刺猬、極地松鼠等都有冬眠習慣。
夏眠也叫夏蟄，某些動物在夏季時生命活動處于極度降低的狀態(tài)，是動物對炎熱和干旱季節(jié)的一種適應。非洲肺魚、沙蜥、草原龜、黃鼠等都有夏眠習慣。
3.儲存食物
儲存食物過冬的動物有很多，如松鼠、螞蟻、老鼠、蜜蜂、狐貍、豹、喜鵲、熊、烏龜、蛇、青蛙、蝙蝠、刺猬、兔等。
4.扎堆取暖
扎堆取暖行為最典型的例子就是帝企鵝。在對帝企鵝群扎堆行為的研究中發(fā)現(xiàn)，低溫和寒風是促使它們扎堆的最直接因素。堆是慢慢自己形成的，新來的會默默站到堆的外側，它的身后很快也會站上新的企鵝。扎堆完之后，企鵝們依然會不斷地運動，通過這種運動，外側企鵝也能換到里邊去。研究發(fā)現(xiàn)，每隔0.5~1分鐘，整個堆就會動蕩一下，而移動方向是完全隨機的。有學者猜測，這可能是因為這些企鵝即便是在扎堆狀態(tài)，也不愿意互相推搡，因為推搡會導致自己的外層羽毛被擠壓，破壞保暖效果，所以當一只企鵝隨意移動一步，它身邊的企鵝也必須隨之移動以保持距離，繼而引發(fā)了整體的隨機移動。企鵝的扎堆并不會形成一個完美的圓形，它們往往就是隨意扎成一個不規(guī)則的堆，所以即便是朝著不是正中心的方向移動，也能換到里邊去。
第三單元 自然資源
單元設計意圖
1.本單元主題的提出
自然資源是孕育生命的搖籃，更是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，而且這種依賴性隨著世界人口的增長及人民生活水平的提高日益加強。自然資源還是一個國家安全的保證。各類自然資源之間的自然、經濟、社會及生態(tài)屬性等相互關聯(lián)并影響一個國家或地區(qū)的資源安全的總體態(tài)勢。技術的發(fā)展使人們過度向自然索取，同時將資源轉化為產品過程中產生的廢氣、廢水、廢渣排放到自然環(huán)境中，帶來了自然資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列嚴重后果。自然資源是人類共有的，樹立珍惜自然資源、保護自然資源的意識，是每一個地球公民的必備素養(yǎng)。學習資源科學，不僅是為了研究資源的形成、演化、質量特征與時空分布及其與人類社會發(fā)展之間的相互關系，更是為了更好地開發(fā)、利用、保護和管理資源，協(xié)調資源與人口、經濟、環(huán)境之間的關系，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。
小學生天生具有好奇心和同理心，他們對自然資源的利用方式和利用過程充滿好奇心和求知欲，對自然資源利用不當引發(fā)的社會問題感到憂慮。另外，通過前五年的學習，他們已經認識了許多常見的自然物質，因而具備開展自然資源教學的認知和心理基礎。然而，小學生不是自然資源的開發(fā)者和利用者，只是各種產品的使用者。他們不熟悉生產制造所需的各種自然資源，因此對可供利用的自然資源的種類、數(shù)量、質量特征、分布缺乏了解。他們不知道自然資源是有限的，缺乏應有的憂患意識，甚至受到不良風氣的影響出現(xiàn)肆意糟蹋和浪費人類共有的資源的現(xiàn)象。因此，讓他們從小認識自然資源的有用性、有限性、整體性和社會性，有利于形成崇尚資源保護的價值觀，養(yǎng)成資源節(jié)約型生活方式，以科學觀念參與社會決策并解決資源安全問題。
本單元十分重視引導學生建立關于自然資源構成、用途、有限性等方面的整體認識，通過一系列模擬實驗、探究實驗、科普閱讀、互動研討，使學生初步具備識別身邊各種自然資源的能力，能區(qū)分可再生資源與不可再生資源，并將“從我做起，善用自然資源”的新生活方式普及到每一個適齡兒童。通過查閱和分析資料，學生初步了解地球為人類生存提供必需的資源和能源，認識到我國是一個能源短缺的國家，我們需要節(jié)約能源，積極開發(fā)利用新能源。通過聯(lián)系社會生活中出現(xiàn)的資源、能源和環(huán)境問題，調查日常生活中垃圾分類、資源回收、物品重復使用等情況，學生嘗試運用科學知識解決生活中的實際問題，能增強珍愛生命、熱愛自然、保護地球資源與環(huán)境的意識和社會責任感。本單元內容趣味性強，活動可操作性強，重視聯(lián)系生活實際，課課有科學思維活動、實驗探究活動，有精編的科普閱讀材料支持學生學習，符合該年齡段學生認知水平。
2.本單元對《課程標準》的落實
(1)本單元通過觀察、實驗、閱讀、交流等活動，落實《課程標準》高年段的課程目標。
科學知識：
認識人類與自然資源和能源的關系，知道地球是人類應當珍惜的家園。
科學探究：
能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題。
能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出有針對性的假設，并能說明假設的依據(jù)。
能基于所學的知識，制訂比較完整的探究計劃，初步具備實驗設計的能力和控制變量的意識，并能設計單一變量的實驗方案。
能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。
能基于所學的知識，用科學語言、概念圖、統(tǒng)計圖表等方式記錄整理信息，表述探究結果。
能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。
能基于所學的知識，采用不同的表述方式，如科學小論文、調查報告等方式，呈現(xiàn)探究的過程與結論；能基于證據(jù)質疑并評價別人的探究報告。
能對探究活動進行過程性反思，及時調整，并對探究活動進行總結性評價，完善探究報告。
科學態(tài)度：
表現(xiàn)出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣。
在尊重證據(jù)的前提下，堅持正確的觀點；當多人觀察、實驗結果出現(xiàn)不一致時，不急于下結論，而是分析原因，再次觀察、實驗，以事實為依據(jù)作出判斷。
能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
能接受別人的批評意見，反思、調整自己的探究；在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。
科學、技術、社會與環(huán)境：
了解在科學研究與技術應用中必須考慮倫理和道德的價值取向。
認識到人類、動植物、環(huán)境的相互影響和相互依存關系，了解地球上的資源是有限的，人類活動會對環(huán)境產生正面和負面的影響，自覺采取行動，保護環(huán)境。
(2)本單元學習內容基于《課程標準》課程內容中“地球與宇宙科學領域”的高年段要求。
15.1地球為人類生存提供各種自然資源。
了解地球上的海洋為人類生存提供了生物、礦產、能源等多種資源。
知道一些自然資源是可再生的，一些自然資源是不可再生的，列舉日常生活中一些可回收或可再利用的資源，樹立回收或再利用資源的意識。
樹立保護資源的意識，說出自己力所能及的保護資源的舉措。
15.2人類生存需要不同形式的能源。
描述人類的生產生活離不開能源。
知道太陽能是生活中可利用的一種清潔、可再生能源。
描述煤炭、石油和天然氣是目前人類利用規(guī)模最大的能源，知道它們的形成與太陽能有關。
樹立節(jié)約能源的意識，了解開發(fā)利用新能源的一些舉措。
3.本單元在整套教材中與其他單元的關系
4.本單元次級主題的構成及邏輯關系
本單元側重認識自然資源的構成、多用性與有限性，由《多種多樣的自然資源》《煤、石油和天然氣》《開發(fā)新能源》《善用自然資源》四課組成。按照由點到面、由微觀到宏觀、先現(xiàn)象后本質、先觀念后行動的邏輯順序展開，從識別各種自然資源入手，聚焦到認識化石能源，延伸到認識人類對新能源的開發(fā)和利用，最后回到資源安全、善用自然資源的人地協(xié)調觀念，符合學生認知特點，有利于建構起本主題的核心概念：“地球是人類生存的家園”“地球為人類生存提供各種自然資源”“地球上的資源是有限的”。
《多種多樣的自然資源》引導學生辨識生產牛仔褲等物品用到的自然資源，根據(jù)資源的物質種類給身邊的自然資源歸類，并借助科普閱讀進一步認識距離日常生活較遠的熱帶雨林資源和海洋資源。《煤、石油和天然氣》聚焦常見的化石能源，描述它們的外部特征，借助閱讀認識化石能源的成因，模擬石油開采方法，最后查閱資料認識它們的更多用途和異同。《開發(fā)新能源》則指向新能源的開發(fā)利用，先向學生介紹新能源，認識利用太陽能的產品，再通過制作太陽能小車并探究太陽能小車速度的影響因素發(fā)現(xiàn)提高能效的一些措施，最后借助閱讀資料初步認識風能、地熱能、生物質能等常見的新能源。《善用自然資源》首先幫助學生發(fā)現(xiàn)自然資源的有限性，接著呈現(xiàn)日益嚴重的自然資源短缺問題，以實例讓學生懂得應采用減少消耗、重復使用、回收利用的方法應對自然資源短缺問題。
單元教學目標
能舉例說明地球為人類生存提供各種自然資源。
能詳細說明煤、石油、天然氣的成因和異同，舉例說明新能源的構成和利用方式。
樂于探究石油開采裝置、光電板、雙層玻璃的應用效果。
能舉例說明自然資源短缺現(xiàn)象，列舉多個力所能及保護自然資源的舉措。
單元活動框架
課時建議
序號 課題 課時
1 多種多樣的自然資源 1
2 煤、石油和天然氣 1
3 開發(fā)新能源 1-2
4 善用自然資源 1
總課時 4-5
第9課 多種多樣的自然資源
1.教學內容
本課是單元起始課，意在指導學生科學描述自然資源的構成、類別和用途，初步認識人類生存離不開自然資源，持續(xù)提高學生的科學描述能力及辨識能力。
本課教學內容分為三個部分。第一部分為“分析用到的自然資源”，先以牛仔褲為例，從原材料、生產工藝、運輸?shù)确矫嬲归_分析，辨別用到的自然資源，再用類似的方法分析身邊某個物品可能用到的自然資源。第二部分為“認識自然資源的構成”，引導學生閱讀課文，了解自然資源的定義，再根據(jù)資源的物質種類給自然資源歸類。第三部分為“重點認識兩種復合型自然資源”，以圖文并茂的形式分別呈現(xiàn)了熱帶雨林資源和海洋資源的功能與價值，引導學生分析資料，解釋海洋資源成為21世紀資源開發(fā)與利用的重點的理由。
2.教學目標
能有條理地分析和描述生產某個物品可能用到的自然資源。
能說明自然資源的用途，學會給常見自然資源歸類。
能說出熱帶雨林資源和海洋資源的功能與價值，并綜合所學知識解釋海洋資源的應用前景。
3.重點與難點
重點：能有條理地分析和描述生產某個物品可能用到的自然資源。
難點：學會給自然資源歸類，并解釋海洋資源的應用前景。
4.教學準備
教師材料：相關視頻和PPT。
學生分組材料：分類卡片。
第10課 煤、石油和天然氣
1.教學內容
本課聚焦化石能源——煤、石油、天然氣。煤、石油、天然氣是重要的化石燃料和化工原料，煤被譽為“工業(yè)的糧食”，石油被稱為“工業(yè)的血液”。煤、石油、天然氣和水能共同構成常規(guī)能源，與日新月異的新能源形成相對概念。本課意在幫助學生初步了解煤、石油、天然氣的外部特征、成因和異同，使用模型模擬石油開采，查閱資料列舉煤、石油、天然氣的工業(yè)用途。學習本課，能為認識自然資源的有限性和樹立保護自然資源的意識奠定認知基礎。
本課教學內容分為四個部分。第一部分，描述煤、石油、天然氣，借助圖片和問題引導學生用科學語言描述煤、石油、天然氣的樣子。第二部分，閱讀資料，幫助學生認識能源的特點，認識煤的形成過程和石油、天然氣的形成過程及它們的可燃性。第三部分，模擬石油開采，借助模擬裝置和開采示意圖，幫助學生理解石油開采利用了油輕水重、油水不相溶的特點。第四部分，通過查閱資料、制作氣泡圖的方式認識煤、石油、天然氣是重要的工業(yè)原料，并在此基礎上比較它們的異同。
2.教學目標
通過觀察、比較和閱讀，學會描述煤、石油、天然氣的特點。
樂于模擬石油開采，能解釋石油開采的原理。
通過查閱資料，能列舉煤、石油、天然氣的多種用途。
通過互動交流，強化從結構、功能、變化及相互關系等角度提出科學問題的意識。
3.重點與難點
重點：認識煤、石油、天然氣的特點和用途。
難點：理解煤、石油、天然氣的形成原因和過程，強化問題意識。
4.教學準備
教師材料：教學PPT和相關視頻。
學生分組材料：觀察材料——煤、石油；模擬石油開采——廣口瓶、雙孔橡皮塞、長頸漏斗、橡皮管、燒杯、集氣瓶、石子若干、食用油、染色水、直角玻璃導管、抹布。
第11課 開發(fā)新能源
1.教學內容
本課所學內容聚焦新能源，重點認識太陽能和其他三種當前應用較廣的新能源，旨在幫助學生初步了解新能源的主要類型和判斷依據(jù)，知道太陽能具有廣泛的應用前景，引導學生通過探究實驗認識提高太陽能光電板利用效率的方法，初步建立開發(fā)利用新能源的意識。
本課教學內容分為三個部分，按照先總后分的順序展開。第一部分為“初識新能源”，直接為新能源下定義，開門見山地揭示了新能源的核心特征、類型和發(fā)展原因。第二部分為“探究太陽能的應用”，首先通過一組太陽能裝置讓學生識別太陽能的應用場景，接著讓學生動手組裝并玩一玩太陽能小車，然后設計實驗探究影響太陽能小車速度的因素。第三部分為“認識更多常見新能源”，用閱讀資料依次介紹了風能、地熱能、生物質能這三種常見的新能源，并希望引導學生通過自主查閱資料用自己的方式介紹一種新能源，從而延伸認識更多常見新能源，以及未能成為主要能源的障礙所在。
2.教學目標
通過閱讀和交流研討，能簡單說明新能源的主要特點和常見類型，能列舉太陽能的利用方式。
通過制作太陽能小車和探究實驗，能找到提高太陽能小車能效的合理方法，解釋原理。
通過自主學習，能用自己的方式介紹一種新能源。
3.重點與難點
重點：制作太陽能小車，探究提高太陽能小車能效的合理方法。
難點：探究提高太陽能小車能效的合理方法，用自己的方式介紹一種新能源。
4.教學準備
教師材料：教學PPT與視頻、新能源演示裝置。
學生分組材料：太陽能小車套材。
第12課善用自然資源
1.教學內容
本課承接本單元前面三課，重在探討自然資源的保護，起到指導生產生活的作用。學生將認識到自然資源都是有限的，有的可再生，有的不可再生；將意識到人類正面臨自然資源短缺的問題，并結合具體事例理解三種守護自然資源的方法——減少消耗、重復使用、回收利用，樹立資源保護意識，學會從現(xiàn)在做起，從自己做起，從每一件小事做起，自覺做一個保護自然資源、善用自然資源、負責任的公民。
本課教學內容分為三個部分。第一部分，通過課文直接告訴學生自然資源都是有限的，分為可再生資源和不可再生資源。第二部分，通過閱讀材料認識人口增長帶來更大資源需求，列舉了水、糧食、能源等資源短缺的現(xiàn)象，強調人類只有一個地球，資源枯竭將難以補充，再運用前面所學知識深化對自然資源短缺帶來的種種問題的認識。第三部分，認識守護自然資源的方法，共安排了四個小活動：一是給守護自然資源的做法分類，交流生活中的一些做法是如何減緩自然資源短缺的；二是分析一座現(xiàn)代建筑是如何充分、有效利用自然資源的；三是體驗雙層玻璃的保溫效果，通過模擬實驗感受善用自然資源的新材料、新技術；四是閱讀資源回收利用資料，以紙、易拉罐、廢塑料回收為例說明可減少消耗的資源，最后讓學生交流更多的自己知道的善用自然資源的做法。
2.教學目標
通過閱讀和交流，能按再生性給各種資源分類，能列舉自然資源短缺的原因、現(xiàn)象、后果。
通過模擬裝置，體驗雙層玻璃的保溫效果，能說明低碳建筑采用雙層玻璃的優(yōu)勢。
能舉例說明保護自然資源、善用資源的種種方法和合理性。
樹立保護自然資源、善用自然資源的意識并自覺踐行。
3.重點與難點
重點：能列舉自然資源短缺的原因、現(xiàn)象、后果，能舉例說明保護自然資源、善用資源的種種方法和合理性。
難點：能說明低碳建筑采用雙層玻璃的優(yōu)勢，初步解釋現(xiàn)代建筑善用自然資源的方式方法。
4.教學準備
教師材料：教學PPT與相關視頻資料、演示用品。
學生分組材料：體驗雙層玻璃保溫效果的實驗裝置(2只小燒杯、1只大燒杯、熱水、2支溫度計、2個燒杯夾、2個帶孔小燒杯杯蓋)。
參考資料
資源科學與自然資源
資源科學是研究資源的形成、演化、質量特征與時空分布，及其與人類社會發(fā)展之間相互關系的一門科學。它的目的是為了更好地開發(fā)、利用、保護和管理資源，協(xié)調資源與人口、經濟、環(huán)境之間的關系，促使其向有利于人類生存與發(fā)展的方向發(fā)展。
自然資源是指人類可以利用的、自然生成的物質與能量。它既包括過去進化階段中無生命的物理成分，如礦物，又包括地球演化過程中的產物，如植物、動物、景觀要素、地形、水、空氣、土壤和化石燃料等。我們沐浴的陽光、呼吸的空氣、洗漱用的水、腳下的土地、埋在地下的礦產、野外的森林以及化石燃料等，都是自然資源。自然條件中，目前尚不能利用的部分如地震、山崩、泥石流等，不屬于自然資源范圍。
自然資源具有六大共性：一是可用性，即可以被人類利用；二是整體性，即各類資源之間相互制約，觸動其中一個要素，可能引起連鎖反應；三是有限性，即在一定的時空范圍內，無論是可再生資源還是不可再生資源，其數(shù)量都是有限的(空氣、水、生物等可再生資源盡管可以循環(huán)再生，但每一時期的循環(huán)量是有限的，如不合理利用，就會使資源質量下降，使可利用的資源量越來越少)；四是分布的時空性，即資源種類特征、數(shù)量多寡、質量優(yōu)劣都具有明顯的區(qū)域差異，分布也不均衡；五是多用性，如石油既是燃料又是化工原料，河流具有供水、發(fā)電、灌溉、航運、旅游等多種功能；六是動態(tài)性，如樹木經過加工成為家具，石油通過加工成為各種燃料。
科學劃分自然資源類型，是自然資源科學治理的前提。自然資源有多種劃分方法，按照資源的分布環(huán)境，可分為陸地資源、海洋資源、太空資源；按照資源的利用目的，可分為農業(yè)資源、藥物資源、能源資源、旅游資源等；按照資源的自然屬性，可分為氣候資源(大氣圈)、生物資源(生物圈)、土地資源(土圈)、水資源(水圈)和礦產資源(巖石圈)等；按照資源特征(主要包括自然資源的可更新性、耗竭性、可變性和重新使用性等)，可分為耗竭性資源和非耗竭性資源，其中耗竭性資源又分為可更新性資源和不可更新性資源，非耗竭性資源又分為恒定性資源和易誤用及污染的資源。
自然資源綜合分類系統(tǒng)
主要自然資源
(1)氣候資源
氣候資源是指廣泛存在于大氣圈中的光照熱量、降水、風能等，可以為人們直接或間接利用，能夠形成財富，具有使用價值的自然物質和能量，它是一種十分寶貴的可再生自然資源。氣候資源作為可再生資源，是未來人們開發(fā)利用的豐富理想資源，只要保護好這種資源，就可以取之不盡，用之不竭。其中，太陽輻射是地球上一切生物代謝活動的能量源泉，也是氣候發(fā)展變化的動力。降水是地球上水循環(huán)的核心環(huán)節(jié)，是生命活動和自然界水分消耗的補給源。空氣運動不僅可以調節(jié)和輸送水熱資源，而且可將大氣的各種組分不斷輸送擴散，供給生命物質的需要。氣候資源幾乎可以為各種產業(yè)活動開發(fā)利用，為農業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)、旅游業(yè)、軍事等提供有利氣象條件。
中國氣候資源的主要特點：地帶性強，南北差異大；垂直變化明顯；季節(jié)分布不均，年際變化大；雨熱同季。南、北熱量資源隨緯度差異大。西部多高原山地，熱量資源隨高度變化大。受季風氣候和地形的影響，降水量的區(qū)域分布極不均衡，從東南沿海向西北內陸遞減，東部季風區(qū)域夏半年降水量約占全年降水量的80%。
(2)土地資源
土地是由地形、土壤、植被、巖石、水文和氣候等因素組成的一個獨立的自然綜合體。土地資源是指在一定的技術、經濟條件下可以為人類利用的土地，數(shù)量有限，位置固定。土地資源按地形可分為山地、高原、丘陵、平原、盆地等；按利用類型分為12個一級類、73個二級類，如耕地、林地、草地等。下面簡要介紹三種土地資源。
耕地資源
我國耕地資源“一多三少”，即總量多，人均耕地少，高質量的耕地少，可開發(fā)的后備土地資源少。人均土地面積僅相當于世界人均土地占有量的1/3，人均耕地面積僅相當于世界人均耕地占有量的40%。高產田只占總耕地面積的20%，多分布在濕潤、半濕潤的東南部地區(qū)。宜開發(fā)為耕地的后備土地資源只有1億畝左右。不合理的耕作方式和植被破壞，導致中國耕地的土壤質量呈下降趨勢，約有1/3的耕地受到水土流失的危害。
林地資源
我國林地資源呈現(xiàn)以下特點：人均資源占有量小，不及世界人均的1/10；林地分布不均衡，利用率不高；林地管理粗放，生產力低下，低于世界平均水平。
林地資源保護大致分為林地資源消耗量控制、林地生物多樣性保護、林地景觀資源保護及林地災害防治等，旨在促進林地數(shù)量的增加、質量的改善或物種繁衍。據(jù)統(tǒng)計，目前中國瀕危動植物種數(shù)已達4030~5030種之多。《瀕危野生動植物種國際貿易公約》附錄所列的640個種中，中國占15%左右。為保護林地的生物多樣性，應加強自然保護區(qū)建設，完善珍稀瀕危野生物種的原地和遷地保護網，強化執(zhí)法力度。
草地資源
我國是草地資源大國，擁有的各類天然草地約占國土面積的41%，居世界第二位。主要分布在年降水量400毫米以上的干旱、半干旱地區(qū)，南方和東部濕潤、半濕潤地區(qū)以及東部和南部海岸帶等。在中國的草地資源中，除天然飼用植物外，還分布有豐富的藥用植物、纖維植物、蜜源植物、淀粉植物、飲品和釀造植物、芳香植物、花卉、觀賞植物、草坪綠化植物、防風固沙植物等。草地還出產蘑菇、發(fā)菜、冬蟲夏草等名貴食用、藥用菌。草地自然景觀、牧區(qū)文化、民族風情是重要的旅游資源。
(3)生物資源
生物資源是指生物圈中對人類具有一定經濟價值的動物、植物、微生物有機體以及由它們所組成的生物群落。
動物資源包括陸地、湖泊、海洋中的一般動物和一些珍稀瀕危動物。動物資源是人類所需的優(yōu)良蛋白質的來源，還能為人類提供皮毛、畜力、纖維素和特種藥品，在人類生活、工業(yè)、農業(yè)和醫(yī)藥上具有廣泛的用途。
植物資源包括栽培植物資源和野生植物資源，具有多種用途和功能，如森林資源既可提供木材等工業(yè)原料，又可保持水土、凈化空氣、防風等。一種植物從花果籽到根莖葉也可能有多種用途。根據(jù)其在自然界存在的不同形式分為植被資源、物種資源、種質資源；根據(jù)其在植物界所處的系統(tǒng)位置分為微生物、藻類、地衣、真菌、蕨類、種子植物資源。植物資源的再生能力是有限的，且只能在一定的條件下再生。當利用程度超過其再生量或其再生的生態(tài)環(huán)境遭到化學污染、氣候變化、外來物種的破壞時，資源植物就會減弱甚至喪失其再生能力而趨于枯竭和滅絕。植物資源的保護就是要保護其再生能力，達到永續(xù)利用的目的。
(4)水資源
水資源包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水。地球上水的總儲量很大，但淡水儲量只占2.5%。
水是人類從事生產活動的重要資源，又是自然環(huán)境的重要因素。其獨特的性質有：循環(huán)性和有限性，時空分布不均衡性，用途廣泛性，兩重性。我國水資源的基本狀況也不容樂觀，人均水資源量遠低于世界平均線。而隨著社會經濟的發(fā)展和人口的增加，城市化工業(yè)發(fā)展加速，我國未來水資源的供需矛盾將更為突出，形勢十分嚴峻。專家指出，根據(jù)我國水資源的現(xiàn)狀，根本出路有三條：一是廣泛開展節(jié)約用水，建立高效節(jié)水型社會；二是實施南水北調；三是開發(fā)利用洪水資源。
(5)海洋資源
海洋資源是指其來源、形成和存在方式都直接與海水相關的物質和能量。可分為海洋生物資源、海底礦產資源、海水化學資源、海洋空間資源和海洋能量資源。
21世紀是海洋的世紀。海洋是地球生物的發(fā)源地，是地球上最后一座生物寶庫。開發(fā)海洋，可以解決由于人口增長而伴生的糧食問題。海洋是地球上最后的資源供應地，開發(fā)海洋，可以滿足人類生活、生產對礦產的需求。海洋是世界上最后的能源基地，開發(fā)海底油氣田和可燃冰，以及風能、潮汐能可以長久地滿足人類對能源的需要。海洋是世界各大洲交通最經濟的通道，海洋運輸成本僅為公路運輸?shù)奈宸种弧Ｊ澜缟腺Q易運輸?shù)?0%是靠海運完成的。海洋又是地球上最大的淡水資源生成地和儲存地，海洋影響著大陸的風雨，海洋有巨大的冰山。
(6)礦產資源
礦產資源是指經過地質成礦作用形成的，具有利用價值的，呈固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的自然資源。它是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎。礦產資源具有分布不均衡性、不可再生性，它是有限的、稀缺的和可耗竭的。隨著科學技術的發(fā)展，過去一些不能被利用的物質，也可以成為重要的礦產資源。中國是世界上礦產種類較為齊全的少數(shù)幾個國家之一。為滿足現(xiàn)代化建設的需要，我國需要質量更高、儲量更大的各種礦產，尤其是富銅、富鐵、鉻、金、鉑、鉀鹽、金剛石、石油、天然氣等礦產資源。
(7)能源資源
能源指能夠提供某種形式能量的物質或物質的運動。大自然賦予我們多種多樣的能源：一是來自太陽的輻射能，及其轉換成的多種形式的能源；二是來自地球本身的熱能和原子能；三是來自地球與其他天體相互作用所產生的潮汐能。
能源一般可分為常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源是指當前已被人類社會廣泛利用的能源，如石油、煤、天然氣、水能等；新能源是指在當前技術和經濟條件下，尚未被人類社會廣泛利用，但已經或即將被利用的能源，如太陽能、生物質能、核能、氫能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能等。隨著常規(guī)能源的大量消耗以及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特質的新能源越來越得到各國的重視。
煤
煤是由地質歷史時期堆積的植物遺體，經過復雜的生物化學作用和地質作用轉變而成的。煤的化學成分主要為碳、氫、氧、氮、硫等元素。它的形成必須具備一些先決條件：植物的大量繁殖，適宜的氣候條件和地理環(huán)境，以及有節(jié)奏的地殼運動。當這些條件配合在一起才能出現(xiàn)大規(guī)模的聚煤時期。植物殘骸轉化成煤，可分為泥炭、煤化、變質三個階段。泥炭階段：植物堆積在水下，被泥沙覆蓋，與氧氣隔絕，細菌參與作用，促使植物殘骸中有機質分解，氫、氧成分逐漸減少，碳的成分逐漸增加，從而生成泥炭。煤化階段：地殼下沉，泥炭不斷堆積，經過成巖作用和細菌作用，在低溫低壓下變成褐煤。變質階段：褐煤層逐漸埋藏在地下深處，受到溫度和壓力的影響，碳的含量繼續(xù)增加，氧的含量逐漸減少，顏色逐漸變深，硬度和光澤度也逐漸增加，最終形成了煙煤。低等植物(如海藻)轉化成油頁巖、石煤，高等植物(如樹木)生成的煤叫作腐植煤。腐植煤在中國分布廣而多，是開采的主要對象。
石油
石油是包括自然界中存在的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)烴類化合物以及少量雜質組成的復雜混合物。石油的成分主要有：油質、膠質、瀝青質、碳質。同煤相比，石油具有能量密度大(等重的石油燃燒熱比標準煤高50%)、運輸儲存方便、燃燒后對大氣的污染程度較小等優(yōu)點。從石油中提煉的燃料油是運輸工具、電站鍋爐、冶金工業(yè)和建筑材料工業(yè)各種窯爐的主要燃料。以石油為原料的管道煤氣和液化氣是城市居民生活應用的優(yōu)質燃料。飛機、坦克、艦艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，許多國家都把石油列為戰(zhàn)略物資。
古代低等動植物同泥沙一起在低洼的淺海灣或湖泊中沉積下來，形成有機淤泥，在厭氧細菌、溫度、壓力等因素的作用下，逐漸變成分散的油滴，這些油滴在壓力作用下逐漸移到多孔隙的儲油巖層中，并聚集在一定地質構造之中，這就形成了油田。天然氣是儲存于地下多孔巖石或石油中的可燃氣體，它的成因和石油相似，由于它比石油輕，所以常位于石油的上部。
在實際生產中，油層物性好、壓力高的油井，油氣可自噴到地表，即自噴采油；油層物性差、壓力低的油井，當?shù)貙幽芰坎蛔阋詫⒂蜌馀e升到地表時，應人工補充能量，進行人工舉升。抽油機是開采石油的一種機器設備，俗稱“磕頭機”。抽油機是有桿抽油系統(tǒng)中最主要的舉升設備。
天然氣
天然氣是天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。燃點為650°C，是較為安全的燃氣之一，具有無色、無味、無毒等特性。天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中，包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等，也有少量出于煤層。天然氣被壓縮成液體進行儲存和運輸。它是優(yōu)質燃料和化工原料。主要用作燃料，也用于制造乙醛、乙炔、氨、炭黑等化學品。
天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量，有助于改善環(huán)境質量。
太陽能
太陽是能源之母，人類使用的能源幾乎都來自太陽。太陽輻射的總能量只有極小一部分能到達地球。每年地球接收的太陽能是全世界能耗的15000倍。在輻射到地球上的太陽能中，大約有22%耗費在海水的蒸發(fā)之中，被大氣吸收的約有44%，真正被綠色植物利用起來進行光合作用的僅占0.4%。我國太陽能資源比較豐富地區(qū)的面積占國土面積的2/3以上。
人們利用太陽能曬干食物和衣服，直到近些年才發(fā)明了把太陽能轉換為電能的技術。太陽能電池中的電力是一種可再生能源，而且沒有污染，只要有陽光照在光電板上就會產生電力。在地球軌道上運行的所有衛(wèi)星都是用太陽能電池供電。
風能
風能是空氣流動所產生的動能，是太陽能的一種轉化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運動形成風。風能是一種可再生的清潔能源，儲量大、分布廣，但它的能量密度低(只有水能的1/800)，并且不穩(wěn)定。人類利用風能的歷史可以追溯到公元前。通過風力機可以將風能轉換成機械能、電能和熱能等。如今，在適當?shù)攸c，風力發(fā)電成本已低于其他發(fā)電方式。
地熱能
地熱能大部分來自地球深處，它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地球內部溫度高達7000°C，而在80~100千米深度處，溫度會降至650~1200°C，通過地下水或熔巖，熱量被傳送至更接近地面的地方。地熱來源主要是地球內部長壽命放射性同位素熱核反應產生的熱能。按照儲存形式，地熱資源可分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和熔巖型五大類。目前開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型。一般把高于150°C的稱為高溫地熱，主要用于發(fā)電；低于此溫度的叫中低溫地熱，通常直接用于建筑采暖、工農業(yè)加溫、水產養(yǎng)殖及醫(yī)療和洗浴等。
生物質能
生物質是一切有生命的可以生長的有機物質，包括動植物和微生物。生物質能是由太陽能轉換而來的，地球上的綠色植物、藻類和光合細菌通過光合作用儲存化學能。生物質能潛力很大，在提供理想的環(huán)境與條件下，光合作用的最高效率可達8%~15%，一般情況下平均效率為0.5%左右。據(jù)理論推算，全世界每年通過光合作用固定下來的生物質能是全世界每年能源消耗總量的10倍。生物質所含能量的多少與下列諸因素有密切的關系：品種、生長周期、繁殖與種植方法、收獲方法、抗病抗災性能、日照的時間與強度、環(huán)境的溫度與濕度、雨量、土壤條件等。
氫能
氫是宇宙中分布最廣泛的物質，主要以化合物的形態(tài)儲存于水中，它構成了宇宙質量的75%，是二次能源。氫具有燃燒熱值高的特點，其熱值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。氫能利用形式多，既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發(fā)動機中產生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態(tài)氫用作結構材料。氫的制取、儲存、運輸、應用技術將成為21世紀備受關注的焦點。
核能
核能分為核裂變能和核聚變能兩種。迄今達到工業(yè)應用規(guī)模的核能只有核裂變能。當中子撞擊鈾原子核時，一個鈾核吸收了一個中子而分裂成兩個較輕的原子核，同時發(fā)生質能轉換，放出很大的能量，新產生的中子會繼續(xù)引起更多鈾原子核裂變，釋放出巨大的核能。1千克鈾-235裂變釋放出的能量，相當于2500噸標準煤燃燒產生的能量。核聚變能是由兩個輕原子核結合在一起釋放出的能量，又叫熱核反應。據(jù)估計，全世界海水中所含的氘通過核聚變釋放的能量，可供人類在很高的消費水平下使用50億年。核能的和平利用是20世紀人類最偉大的成就之一。人類利用受控的核裂變反應將緩慢釋放的核能用于發(fā)電、供熱、推動船艦等，利用中子生產新的核燃料、進行基礎科學和應用科學的研究。
核輻射是原子核結構或能量轉變過程中釋放出來的微觀粒子流。核輻射存在于所有物質中，廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療等各方面。例如，物質材料的輻照保鮮、輻射育種、輻照殺蟲、X光、CT檢查、放療、考古和刑事偵查等。
核電安全、清潔、高效，不排放煙塵、二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物。一座100萬千瓦的核電站，一年需要的核燃料僅25噸左右。發(fā)展核電是發(fā)展低碳經濟、優(yōu)化能源結構、減少環(huán)境污染、減輕交通運輸壓力和保證能源安全的需要。
可再生資源
可再生資源是指能夠通過自然力以某一增長率保持或增加蘊藏量的自然資源，可通過自身繁殖、復原，得以年復一年不斷推陳出新，而被持續(xù)利用。在不利環(huán)境下，這種能力會喪失。植物、微生物、水資源、地熱資源、風能、太陽能等都是如此。
不同的可再生資源在更新速率上也存在著很大的差異。如微生物的更新速率大大快于高等動植物，一年生草本植物的更新速率快于多年生草本植物，高等木本植物的更新速率一般慢于草本植物。土壤的更新也有類似特點，如要形成1厘米厚的土壤腐殖質層，通常需要經歷300~500年。一旦某個物種的種源消失，該資源就不能再生了。
自然資源危機
資源短缺是指相對于人類需求的日益增長，生產資料(主要指能源)和生活資料(主要指糧食)等資源出現(xiàn)短缺。
(1)資源利用全面增長
人口的急劇增長給自然資源帶來了巨大的壓力，導致能源危機，并正在吞噬“綠色革命”所增產的糧食。我們對于自然資源的利用全面增長，包括金屬礦、非金屬礦、化石燃料、生物質、水和土地。
(2)自然資源危機
自然資源危機正向我們走來。自然資源危機一般包括：礦產資源危機、土地資源危機、水資源危機、生物資源危機、能源危機。
自然資源短缺情況必須引起足夠的重視，要堅持可持續(xù)發(fā)展的經濟增長模式，兼顧人口、資源、環(huán)境與社會協(xié)調發(fā)展。
建筑節(jié)能
據(jù)估計，建筑消耗的能源約占全球能源消耗總量的40%，建筑排放的二氧化碳約占全球二氧化碳排放總量的21%。
建筑節(jié)能指在建筑的規(guī)劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中，執(zhí)行節(jié)能標準，采用節(jié)能型的技術、工藝、設備、材料和產品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統(tǒng)效率，加強建筑用能系統(tǒng)的運行管理，利用可再生能源，在保證室內熱環(huán)境質量的前提下，增大室內外能量交換熱阻，以減少供熱系統(tǒng)、空調制冷制熱、照明、熱水供應因大量熱消耗而產生的能耗。
減少建筑的冷、熱及照明能耗是降低建筑能耗總量的重要內容。一方面要善用自然資源，另一方面要積極采用節(jié)能措施。一般可從以下幾方面實現(xiàn)：
(1)合理規(guī)劃建筑地址，合理設計建筑形體和外部環(huán)境。
(2)改善外墻、門窗、屋頂?shù)葒o結構，提高圍護結構的保溫隔熱性能和密閉性能，減少建筑冷、熱消耗。
(3)提高空調、熱水器、燈具、地板、馬桶等設備效率。
(4)選用能源效率高的能源供應，提高總能源利用效率。
(5)充分利用太陽能、地熱能、風能等新能源。
節(jié)能生活
節(jié)能就是節(jié)約能源。節(jié)能并不是指我們忍耐自己的需求、減少能源的消耗，而是指避免浪費，盡量用更少的資源得到更多的快捷和方便，生產更多的物資。
近40年間，工廠等生產物資的部門能源消耗量并沒有增加。能源消耗增加的部門主要是家庭、寫字樓和學校、商場、醫(yī)院等跟社會運作、生活息息相關的環(huán)節(jié)以及運輸部門。因此，我們特別需要在生活中做到節(jié)能。
在生活中節(jié)能有三點原則，出發(fā)點是用盡量少的能源，獲得最舒適的生活。第一，將溫度和亮度等調到夠用的程度。第二，只在必要的時候使用。第三，只買必要的東西，不要扔掉還能用的東西。
嘗試做到下面三點。首先，減少垃圾的產生——吃飯不剩食物；只點自己能吃完的分量；用抹布擦桌子；物品用到不能用為止。其次，回收后再次利用——讓給有需要的人，用簡易包裝，用于別的用途。最后，作為資源物資再次利用——扔垃圾時先分類，將資源垃圾分類后扔到垃圾回收處，家電產品按照規(guī)定丟棄。
積極推廣節(jié)能性能優(yōu)秀的產品(包括建筑)，靈活運用節(jié)能和可再生能源。制定節(jié)能法，每年報告能源使用量和設備的狀況，提出推進節(jié)能的計劃書。
節(jié)能絕對不是一件特別的事情，只需要我們每天在生活中稍加努力和留意而已。大家一起節(jié)能，做好自己能做的事情，就會達到最好的效果。
地球超載日
7月29日是2021年“地球超載日”。意味著到這天為止，人類已經正式用完了地球本年度可再生的自然資源總量，在本年度剩下的日子里，地球進入“生態(tài)赤字”狀態(tài)。也可以說，人類目前消耗自然資源的速度是地球再生速度的1.75倍，每年都在透支未來的資源。
地球超載日并不是一個固定的日期。它的提出，既是提醒人類要節(jié)約資源，保護環(huán)境，更是明確昭示了：地球是人類賴以生存的家園，只有團結一致，共同承擔責任，人類才能與自己的地球家園可持續(xù)地繁榮共存下去。
自然資源浪費
我國自然資源總量較多，但人均擁有量少，資源稟賦整體不高。從礦產資源整體質量看，富礦少，難以開采和利用的貧礦多。
資源浪費現(xiàn)象比較普遍。我國的人均土地和礦產資源擁有量低于世界平均水平，但人均建設用地卻遠高于世界平均水平。能源消耗量位居世界第一，單位國內生產總值能耗是發(fā)達國家的3~4倍。礦產資源難以滿足當前需求的增長，部分礦種已瀕臨枯竭。對外依存度不斷提高，石油等大宗礦產對外依存度均超過50%的警戒線。礦產資源總回收率和共伴生礦產資源綜合利用率比發(fā)達國家低約20個百分點。
生活垃圾的去處
生活垃圾可分為廚余垃圾、可回收物、有害垃圾和其他垃圾。經過分類的生活垃圾到哪兒去了 請看下圖。
建設資源節(jié)約型社會
資源節(jié)約型社會是指在生產、流通、消費等領域，通過采取法律、經濟和行政等綜合性措施，提高資源利用效率，以最少的資源消耗獲得最大的經濟和社會收益，保障經濟社會可持續(xù)發(fā)展的社會。資源節(jié)約型社會是一個復雜的系統(tǒng)，它包括資源節(jié)約觀念、資源節(jié)約型主體、資源節(jié)約型制度、資源節(jié)約型體制、資源節(jié)約型機制、資源節(jié)約型體系等。
具體包括三個方面：第一，要確立節(jié)約資源的重要戰(zhàn)略地位，將節(jié)約資源提升到基本國策的高度，將“控制人口，節(jié)約資源，保護環(huán)境”作為我國新時期的基本國策。

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