一、實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要模擬泥石流？演講人01實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要模擬泥石流？02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料到安全，細(xì)節(jié)決定成敗03實(shí)驗(yàn)操作：從單一變量到對比實(shí)驗(yàn)，逐步揭示規(guī)律04現(xiàn)象解析與知識(shí)遷移：從實(shí)驗(yàn)到自然的邏輯鏈05總結(jié)與延伸：讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為理解自然的窗口目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊泥石流形成模擬實(shí)驗(yàn)操作課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：讓抽象的自然現(xiàn)象“看得見、摸得著”，是打開學(xué)生科學(xué)思維的關(guān)鍵鑰匙。今天要和大家分享的“泥石流形成模擬實(shí)驗(yàn)”，正是基于這一理念設(shè)計(jì)的——通過具象化的操作，幫助四年級學(xué)生理解泥石流這一自然災(zāi)害的形成條件與過程，同時(shí)培養(yǎng)他們的觀察能力、科學(xué)探究意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。01實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要模擬泥石流？1課程定位與現(xiàn)實(shí)意義《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在“地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域”中明確要求，四年級學(xué)生需“認(rèn)識(shí)常見的自然災(zāi)害及其對人類的影響”。泥石流作為我國山區(qū)最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，其形成機(jī)制涉及地形、物源、水源三個(gè)核心要素，與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)（如暴雨后的山體滑坡新聞）緊密相關(guān)。通過模擬實(shí)驗(yàn)，不僅能落實(shí)課標(biāo)要求，更能引導(dǎo)學(xué)生從“被動(dòng)接收知識(shí)”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)探究規(guī)律”。我曾帶學(xué)生實(shí)地考察過某山區(qū)的泥石流遺跡，孩子們站在堆積著碎石和樹根的溝谷中問：“這些石頭怎么會(huì)像水一樣流下來？”那一刻我深刻意識(shí)到：抽象的文字描述遠(yuǎn)不如親手操作的實(shí)驗(yàn)，能讓他們真正理解“松散物質(zhì)+陡峭地形+強(qiáng)降雨”如何共同作用，最終引發(fā)災(zāi)害。2實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)分層設(shè)計(jì)010203知識(shí)目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)觀察，總結(jié)泥石流形成的三個(gè)必要條件（陡峭坡度、松散堆積物、充足水源）；理解“水流沖刷”在泥石流啟動(dòng)中的關(guān)鍵作用。能力目標(biāo)：掌握控制變量法（如改變坡度、降雨量、植被覆蓋度）設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)的方法；提升觀察記錄能力（能準(zhǔn)確描述“土壤流失-碎屑滑動(dòng)-整體流動(dòng)”的演變過程）。情感目標(biāo)：感受自然力量的復(fù)雜性與破壞性，萌發(fā)“保護(hù)植被、減少人類活動(dòng)對山體破壞”的環(huán)保意識(shí)；體會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)對解釋自然現(xiàn)象的重要價(jià)值。02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料到安全，細(xì)節(jié)決定成敗1實(shí)驗(yàn)材料清單（按功能分類）|類別|具體材料|選擇依據(jù)||--------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||地形模擬工具|透明塑料槽（長60cm×寬20cm×高15cm）、木板（可調(diào)節(jié)坡度）、量角器|透明材質(zhì)便于觀察內(nèi)部變化；木板可靈活調(diào)整坡度（15、30、45），量角器確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確|1實(shí)驗(yàn)材料清單（按功能分類）|物源材料|黏土（模擬山體表層土壤）、粗砂（模擬碎石）、小石塊（模擬較大巖塊）|混合不同粒徑的材料，更接近真實(shí)山體的松散堆積物組成|01|水源模擬工具|噴壺（帶細(xì)孔噴頭）、量筒（100mL）、計(jì)時(shí)器|噴壺模擬“降雨”，細(xì)孔噴頭確保水流均勻；量筒控制降雨量（如50mL、100mL、150mL）|02|輔助材料|植被模型（草皮貼紙/塑料草）、托盤（接流出物）、記錄表格、相機(jī)（記錄過程）|植被模型用于對比實(shí)驗(yàn)；托盤防止實(shí)驗(yàn)臺(tái)污染；記錄表格規(guī)范數(shù)據(jù)采集|032安全預(yù)案與操作規(guī)范噴壺使用時(shí)保持與“山體”30cm以上距離，避免水流沖擊力過大導(dǎo)致材料飛濺；02實(shí)驗(yàn)后清理材料時(shí)，黏土與砂石需分類倒入指定容器（避免堵塞下水道）；04考慮到四年級學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)前需強(qiáng)調(diào)以下安全要點(diǎn)：01調(diào)整坡度時(shí)雙手扶持木板，防止滑落砸傷；03觀察時(shí)身體保持與實(shí)驗(yàn)裝置30cm外，防止噴壺漏水或材料溢出。0503實(shí)驗(yàn)操作：從單一變量到對比實(shí)驗(yàn)，逐步揭示規(guī)律1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)條件下的泥石流形成過程（演示實(shí)驗(yàn)）操作步驟（教師示范，學(xué)生同步觀察記錄）：搭建“山體”：將塑料槽傾斜固定在木板上，調(diào)整坡度至30（用量角器確認(rèn)）；槽內(nèi)自下而上鋪設(shè)黏土（厚3cm）、粗砂（厚2cm）、小石塊（厚1cm），模擬自然山體的松散堆積層。模擬“降雨”：用噴壺裝入100mL水，保持噴頭與“山體”頂部15cm高度，勻速噴灑（約2秒/次按壓，持續(xù)30秒），模擬短時(shí)間強(qiáng)降雨。觀察記錄：重點(diǎn)記錄三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象：0-10秒：水流在“山體”表面形成細(xì)流，黏土開始被沖刷，出現(xiàn)小溝（面蝕階段）；10-20秒：細(xì)流匯聚成股流，攜帶粗砂和小石塊向下滑動(dòng)，形成“泥流”（溝蝕階段）；1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)條件下的泥石流形成過程（演示實(shí)驗(yàn)）20-30秒：泥流體積增大，速度加快，大量混合物質(zhì)從“山體”底部涌出，形成明顯的“泥石流”（整體流動(dòng)階段）。關(guān)鍵現(xiàn)象總結(jié)（教師引導(dǎo)學(xué)生歸納）：當(dāng)水流持續(xù)沖刷松散堆積物時(shí)，土壤顆粒間的摩擦力減小，原本穩(wěn)定的“山體”失去平衡，最終形成流動(dòng)的混合體——這就是泥石流。2對比實(shí)驗(yàn)：探究不同因素對泥石流的影響（分組實(shí)驗(yàn)）為了更深入理解泥石流的形成條件，學(xué)生以4人小組為單位，選擇以下任一變量進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)（教師提供“變量選擇卡”供小組抽簽決定）：2對比實(shí)驗(yàn)：探究不同因素對泥石流的影響（分組實(shí)驗(yàn)）2.1變量一：坡度（15vs45）在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容操作：兩組實(shí)驗(yàn)其他條件相同（100mL降雨、相同物源），分別設(shè)置15和45坡度。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容預(yù)期現(xiàn)象：15坡度下，水流速度較慢，僅發(fā)生少量土壤流失；45坡度下，水流加速?zèng)_刷，15秒內(nèi)即出現(xiàn)明顯泥流。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容結(jié)論：坡度越陡，重力作用越強(qiáng)，泥石流越容易形成。操作：兩組實(shí)驗(yàn)其他條件相同（30坡度、相同物源），分別噴灑50mL和150mL水。預(yù)期現(xiàn)象：50mL降雨時(shí)，僅表層黏土被沖刷；150mL降雨時(shí)，水流滲透更深，導(dǎo)致底層粗砂和石塊被帶動(dòng)，形成更大量的泥石流。結(jié)論：降雨量越大（水源越充足），水流的搬運(yùn)能力越強(qiáng)，泥石流規(guī)模越大。3.2.2變量二：降雨量（50mLvs150mL）2對比實(shí)驗(yàn)：探究不同因素對泥石流的影響（分組實(shí)驗(yàn)）2.3變量三：植被覆蓋（無植被vs有植被）A操作：兩組實(shí)驗(yàn)其他條件相同（30坡度、100mL降雨），一組“山體”表面鋪設(shè)草皮貼紙（模擬植被），另一組無。B預(yù)期現(xiàn)象：無植被組出現(xiàn)明顯泥石流；有植被組僅表層少量黏土被沖刷，無泥流形成。C結(jié)論：植被的根系能固定土壤，減少水流沖刷，是天然的“泥石流防護(hù)網(wǎng)”。3實(shí)驗(yàn)記錄與數(shù)據(jù)整理每組發(fā)放《泥石流模擬實(shí)驗(yàn)記錄表》（見表1），要求學(xué)生用文字、簡圖、數(shù)據(jù)（如“泥石流形成時(shí)間”“流出物重量”）多維度記錄。教師巡回指導(dǎo)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生是否準(zhǔn)確區(qū)分“面蝕-溝蝕-流動(dòng)”階段，是否注意到不同變量下的現(xiàn)象差異。表1泥石流模擬實(shí)驗(yàn)記錄表（示例）|實(shí)驗(yàn)小組|探究變量|實(shí)驗(yàn)組條件|對比組條件|現(xiàn)象描述（分階段）|結(jié)論||----------|----------|------------|------------|-----------------------------|------------------------||第三組|植被覆蓋|無植被|有植被|無植被組20秒出現(xiàn)泥流；有植被組無泥流|植被能有效防止泥石流形成|04現(xiàn)象解析與知識(shí)遷移：從實(shí)驗(yàn)到自然的邏輯鏈1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與自然規(guī)律的對應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)觀察，學(xué)生已直觀看到“水流沖刷松散堆積物→物質(zhì)失去穩(wěn)定→沿陡坡滑動(dòng)”的過程。此時(shí)需引導(dǎo)他們將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與真實(shí)泥石流形成條件一一對應(yīng)：陡峭的地形（實(shí)驗(yàn)中的30/45坡度）→自然中多發(fā)生在山谷、陡坡（坡度＞25的區(qū)域）；松散的堆積物（實(shí)驗(yàn)中的黏土、粗砂、石塊）→自然中包括風(fēng)化的巖石、土壤、人類工程棄土等；充足的水源（實(shí)驗(yàn)中的噴壺降雨）→自然中主要是暴雨（1小時(shí)降雨量＞30mm）、冰雪融水或水庫潰決。2生活中的“警報(bào)信號(hào)”結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果你在山區(qū)游玩時(shí)，遇到哪些現(xiàn)象需要警惕泥石流？”通過討論總結(jié)：上游傳來類似火車轟鳴的聲音（泥石流移動(dòng)時(shí)的摩擦聲）；溪水突然斷流或變渾濁（可能是泥石流堵塞河道）；山坡上出現(xiàn)新的裂縫或樹木傾斜（山體已開始滑動(dòng)）。030402013人類活動(dòng)與泥石流的關(guān)系播放一段“某山區(qū)因過度開墾導(dǎo)致泥石流”的新聞視頻后提問：“實(shí)驗(yàn)中‘無植被組’的現(xiàn)象，和視頻里的災(zāi)害有什么聯(lián)系？”學(xué)生通過對比不難發(fā)現(xiàn)：砍伐森林、開墾坡地、隨意堆放棄土（相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)中移除植被、增加松散物）會(huì)顯著提高泥石流風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)可順勢引出“水土保持”的重要性，如“植樹造林”“修建攔沙壩”等預(yù)防措施。05總結(jié)與延伸：讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為理解自然的窗口1核心知識(shí)回顧泥石流的形成需要陡峭坡度、松散堆積物、充足水源三個(gè)必要條件；植被覆蓋能有效減少泥石流發(fā)生（樹根就像“天然釘子”固定土壤）；人類不合理活動(dòng)（如破壞植被、亂堆棄土）會(huì)加劇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。通過今天的實(shí)驗(yàn)，我們用“小裝置”模擬了“大災(zāi)害”，得出三個(gè)關(guān)鍵結(jié)論：2課后延伸任務(wù)為了讓知識(shí)“活起來”，布置兩項(xiàng)實(shí)踐作業(yè)：家庭小實(shí)驗(yàn)：用沙盤、泥土、噴壺在家模擬“有/無植被”的泥石流實(shí)驗(yàn)，拍攝30秒視頻記錄現(xiàn)象，下節(jié)課分享；社會(huì)調(diào)查：查閱本地氣象資料，統(tǒng)計(jì)“近5年暴雨天數(shù)”與“泥石流災(zāi)害次數(shù)”，嘗試分析