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STEM活动教案|岩石大家族

2026-06-19 13:36:11

STEM活动教案|岩石大家族

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教学目标

1. 初步了解岩石的分类：沉积岩、岩浆岩、变质岩。

2. 知道沉积岩是堆积下来的沉积物经过固结成岩作用所形成的岩石。

3. 知道变质岩是原已存在的各类岩石经过变质作用所形成的一类新的岩石。

4. 在地质作用的影响下，三大类岩经历了形成、破碎、沉积、变质和重熔的循环过程。

5. 在实地考察的基础上分析资料，开展实验，推断岩石的成因。

探究问题

三大类岩石是如何形成和循环的？

学习成果评价

探究能力

层次1

对阅读资料无兴趣，不能分析岩浆岩、沉积岩和变质岩的基本成因和循环过程。

层次2

能阅读资料，但不能分析岩浆岩、沉积岩和变质岩的基本成因和循环过程。

层次3

能认真阅读资料，并能分析岩浆岩、沉积岩和变质岩的基本成因和循环过程。

教学背景

到前课为止，学生多次接触了一定品种和数量的岩石，已经知道岩石品种丰富。本课将引导他们发现岩石品种虽多，但从岩石的形成分类，他们不外乎三种渠道，一种是因为火山喷发形成，另一种是长年历史堆积形成，还有一种是前两种在高温高压条件下变质形成。

教学准备

材料：

试管、泥沙、水、搅拌棒、记录单等。

准备：

教师提前准备好火山视频或图片资料、沉积岩剖面视频或图片资料、利用试管或量筒制作的泥沙沉积样本、变质岩视频或图片资料、面包片压迫后密度比较样本。

教学过程

集中话题

回顾岩浆岩的形成。

Ø 岩浆岩是怎样形成的？

Ø 岩浆岩有哪些特征？

Ø 都有哪些岩石属于岩浆岩？

展示更多的岩石标本，向学生介绍岩石的分类。

Ø 除了你们了解的岩浆岩，岩石还有哪些种类？

世界上关于岩石的名称很多，地质学家对他们进行了分类——岩浆岩、沉积岩和变质岩。

Ø 通过三大类岩石的名称，你们知道地质学家是根据什么进行分类的呢？

交流讨论。

探索与调查

探究活动（一）

展示山坡剖面照片，并讨论。

Ø 我们看见山体剖面的岩石，发现它的结构有什么特征？

Ø 结合我们前一课进行的沙盘流水实验，想想这种层状结构可能是怎样形成的？

小组讨论预测、记录。（记录单）

教师引导全班交流，讨论制造出层状结构的方法。

把混合的泥沙放在有水的烧杯里进行搅拌，然后静置一段时间，观察会有什么结果。

学生领取材料分组实验、观察讨论和记录。（记录单）

教师引导学生进行交流。

Ø 山体里的层状结构可能是怎样形成的？

小结：在地质大循环中，堆积下来的沉积物经过固结成岩作用所形成的岩石称为沉积岩。

探究活动（二）

引导学生针对岩石层状结构的紧密程度展开讨论。

Ø 地表的层状结构紧密程度和地层深处一样吗？

Ø 它的紧密程度可能和什么条件有关？

组织学生观察课前准备的面包切片：一种是经过一叠书本压迫过的面包剖面；一种是经过一两书本压迫过的面包剖面，并进行讨论。

Ø 这两种面包剖面有什么差别？

Ø 是什么条件造成了这样的差别？

Ø 地球越往深处，沉积岩的岩层紧密度会怎样？

利用沉积岩图片和实验现象，引导学生归纳沉积岩的形成，告诉学生除岩浆岩外，沉积岩是岩石的另一大类。

利用资料和图片，简单介绍岩浆岩和沉积岩，在地下的高温高压作用下，变成为另一种岩石，称为变质岩，以及变质岩的主要种类。

回顾与解释

回顾讨论。

Ø 我们现在知道岩石分几大类？分别叫什么名称？

Ø 科学家依据什么对岩石进行的分类？

Ø 这些岩石是一成不变的，还是不断变化的？为什么？

Ø 这种变化是快速的还是缓慢的？

教学建议

1．如果当地有火山喷发遗址，在教学前，带领他们先前往参观则更为生动直观。

2．泥沙沉积的观察样本，教师可以事先做好，以便在课堂上给学生观察的更为仔细。学生可利用试管进行沉积实验，纹理会更为清楚。

3．面包片挤压试验可在课前由教师做好，以便学生在课堂上观察分析，集中精力推断挤压条件不一样和岩层密度的关系。

4．为了便于观察比较不同压力下面包片的密度，可以用锋利刀片裁切小块剖面，让学生用颜色笔涂抹，通过色点分布比较出不同压力下面包片的密度状况。

教师参考资料

1．岩石大家族

岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，是构成地壳及地幔的主要物质。岩石是地质作用的产物，又是地质作用的对象，所以岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础。根据成因，岩石可分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。在整个地壳的岩石组成中，岩浆岩约占95%，而沉积岩只占到约5%，但沉积岩却覆盖了整个地球表面约75%，因此很多地方都可以看到沉积岩。岩浆岩却只覆盖了地球表面约25%。

2．沉积岩

在地质大循环中，堆积下来的沉积物经过固结成岩作用所形成的岩石称为沉积岩。地壳中沉积岩的比例不是太高，大约只占地壳总体积的5%，但由于它主要位于地壳的表层，所以在地表出露非常广泛，是地壳表层的主要岩石，其面积约占陆地面积的75%。

由于沉积岩是形成于地表附近的一种历史自然体，其特征与当时的地表自然环境特征密切相关，而且岩层中常含有一些生物化石，因此，对研究古地理环境和地史具有十分重要的意义。

常见的沉积岩有砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和页岩、石灰岩和白云岩等，此外，煤和石油也属于沉积岩。煤是地质时期的植物遗体被埋藏在地下，经过复杂的物理化学反应转化而成的一种可燃性固体沉积岩，其化学成分主要是C，此外还有一定数量的H、O、N、S等元素。石油是产于地层中的可燃性油质液体，是由C和H等元素构成的多种有机化合物的混合物。

3．几种常见的沉积岩

按照沉积岩的成因及成分的差别可将其分为碎屑岩类、化学岩类两大类。碎屑岩类又包括沉积碎屑岩和火山碎屑岩两大类型，化学岩类又包括化学岩和生物化学岩两大类型。根据岩石的结构和成分可分为各种不同的岩石类型。

（1）砾岩

砾岩由粒径在2mm以上的碎屑（砾石）经胶结而成。碎屑成分主要是石英、长石、岩屑等，胶结物成分有钙质、硅质、铁质、泥质等。若颗粒多为棱角状，则称为角砾岩。砾岩为碎屑结构，层理构造不明显。

（2）砂岩

砂岩是由粒径为0.05-2mm的碎屑物经胶结而成。碎屑成分主要是石英、长石、岩屑等，胶结物成分有钙质、硅质和铁质等。按砂岩中砂粒的大小可将其分为粗砂岩（粒径0.5-2mm）、中砂岩（0.5-0.25mm）、细砂岩（0.25-0.05mm）。纯净石英砂岩可用作玻璃工业原料，胶结不好的砂岩可成为含水层或含油层。

（3）页岩

页岩是由50%以上的粒径小于0.005mm的黏土质点所形成的岩石，所以又有粘土岩类之称。其特点是具有泥质结构，质地均匀细腻，断口光滑，硬度较小，具有薄片状的页理构造。

（4）石灰岩

石灰岩属于碳酸盐岩类，主要是在较深水环境中由化学或生物化学沉积而成。石灰岩主要由方解石矿物组成，多为青灰色，如含杂质可呈现多种颜色。由于其主要化学成分是碳酸钙，所以它遇到稀盐酸有强烈气泡放出。石灰岩的结构多变，常见的有晶粒结构、鲕状结构等，其构造常为层理构造。含硅质多的石灰岩称硅质石灰岩，含泥质多的石灰岩称泥质石灰岩。石灰岩是烧石灰、制水泥的原料，也可直接作为建筑材料使用。

（5）煤和石油

煤和石油都属于可燃有机岩。其中煤是地质时期的植物遗体被埋藏在地下，经过复杂的物理化学反应转化而成的一种可燃性固体沉积岩。其化学成分主要是C，此外还有一定数量的H、O、N、S等元素。在煤层中可发现植物化石，在显微镜下可发现有植物细胞组织、孢子和花粉等。石油是产于地层中的可燃性油质液体，是由C和H等元素构成的多种有机化合物的混合物。它存在于其它岩石的孔隙中，不能形成独立的地层。

4．变质岩

地壳中原已存在的各类岩石（岩浆岩、沉积岩或先成的变质岩）由于受构造运动、岩浆活动或地壳内部热流变化等地球内动力因素的影响，其矿物成分结构和构造等发生一系列不同程度的变化，形成一类新的岩石统称为变质岩。

常见的变质岩有大理岩、石英岩、片岩、板岩等。

5．几种常见的变质岩

（1）大理岩

大理岩是由石灰岩和白云岩重结晶后变质而成的，具有等粒变晶结构，块状构造，呈白、浅灰、浅红、浅蓝等多种颜色。纯白而致密的大理岩称为汉白玉。

（2）石英岩

石英岩是由石英砂岩重结晶变质而成的。

（3）板岩

板岩是泥质岩、粉砂岩等在地壳浅处变质而成的低级变质岩，细粒或隐晶质结构，板状构造，易劈开，呈薄板状。

（4）千枚岩

千枚岩具有千枚构造，片里面上有丝绢光泽，呈显微鳞片状变晶结构，主要矿物成分是绢云母、石英、绿泥石等。

（5）片岩

片岩具有片状构造，显晶质变晶结构，主要由云母、绿泥石、角闪石等片状矿物或柱状矿物组成

（6）片麻岩

片麻岩具有明显的片麻结构，显晶质变晶结构，主要矿物有长石、石英、黑云母和角闪石等。

6．岩石大循环

构成地壳的岩石有不同的类型，根据它们成因的不同，可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。地壳中不同类型岩石的形成经历了不同的过程：岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石；沉积岩是由原来已形成的岩石，受到风化作用后变为碎屑，或由生物的遗迹等，再经过侵蚀、沉积、及石化等作用而造成的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，经过温度、压力或化学反应发生成分或结构的变化，就形成了变质岩。