资源简介

2023新苏教版六年级下册科学教材分析
第一单元 神奇的能量
单元设计意图
本单元主题的提出
能量，简称能，是物质运动的一种量度。一切物质都在运动，运动的形式多种多样，有机械运动、化学运动、分子运动、电磁运动、生命运动等。物质运动形式的多样性，决定了能量形式的多样性。对应于不同的运动形式，有各种不同形式的能量，如机械能、化学能、热能、电磁能、核能等。我们虽然看不见能量，但是它无处不在：热水冒出“白气”，喇叭发出声音，太阳发出光和热……事实上，任何物体只要有移动、发热、冷却、生长、发光或发声等现象，其中就有能量在起作用。可以说，能量驱动着宇宙万物的运行。现代公民认识世界和改造世界离不开能量知识。
通过之前《人的呼吸和消化》《物体的运动》《冷和热》《热传递》《物质的变化》等单元的进阶学习，为构建能量概念奠定了基础。
根据《义务教育小学科学课程标准(2017年版)》的要求和六年级学生的年龄特点，教材安排了一系列科学探究活动，这些活动体现了在“做”中体验、理解科学概念的思想。通过动手探究、科学阅读、观察实验、设计制作、交流研讨等方式，认识能量存在的客观性和普遍性，认识一切物体的活动都离不开能量，能量有多种表现形式，能量可以从一种形式转换成另一种形式——这是能量的一个重要特点。通过具体指导学生认识动能、势能，体验动能与势能、热能、电能等的相互转换，帮助学生辨别、分析能量的各种形式，描述、体会能量的转换，为今后学习物理学最普遍的定律之一——能量守恒定律打下基础。通过对搜集到的事实证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，帮助学生进一步体验科学探究的一般过程，发展科学论证能力，培养善于倾听、合作分享、质疑反思等科学态度。本单元的设计关注了难易程度的把控。教材对“能量”概念采用描述性定义，没有提及“能量守恒”这个概念，符合小学生的接受能力和课标要求。
本单元对《课程标准》的落实
(1)本单元通过一系列动手、动脑活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
知道不同能量之间的转换。
科学探究：
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。
能基于所学的知识，制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。
能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图表等方式记录整理信息，表述探究结果。
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，判断结论与假设是否一致。
能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。
能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。
能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。
能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，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：
了解科学技术可以减少自然灾害对人类生活的影响；了解在科学研究与技术应用中必须考虑伦理和道德的价值取向。
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。
(2)本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“物质科学领域”的高年段要求。
6.6.1自然界中存在多种能量的表现形式。
知道声、光、热、电、磁都是自然界中存在的能量形式。
6.6.2一种表现形式的能量可以转换为另一种表现形式。
调查和说明生活中哪些器材、设备或现象中存在动能(机械能)、声能、光能、热能、电能、磁能及其之间的转换。
本单元在整套教材中与其他单元的关系
本单元次级主题的构成及逻辑关系
本单元由《什么是能量》《各种各样的能量》《能量的转换》《电磁铁》四课组成。第一课从总体上认识能量；第二课了解各种各样的能量；第三、四课研究能量的转换，在总体认识能量的基础上，具体体验机械能、热能、电能、声能、光能、化学能、磁能等各种各样的能量在生活中客观存在的现象，并认识到这些能量之间是可以相互转换的，电磁铁就是把电能转换成磁能的装置。《什么是能量》指出了能量存在的客观性和普遍性，说明一切物体的活动都离不开能量，动能和势能是能量的两种基本形式。《各种各样的能量》通过观察和体验，指出生活中能量的存在形式多种多样，能量与我们的生活密切相关。《能量的转换》引领学生体验各种形式的能量之间是如何转换的，为学生今后学习能量守恒定律打下感性认识的基础。《电磁铁》通过一系列活动，认识电磁铁及其在生产生活中的广泛应用，突出了制作与探究技能的训练，体现了在“做”中体验、理解科学概念的思想。
单元教学目标
通过观察、体验、制作等活动，能描述能量的定义，意识到能量在生产生活中的重要性，能量能使物体工作或运动。
学会区分各种各样的能量，能举例说明能量可以转换与传递。
学会制作电磁铁，并能探究影响电磁铁磁力大小的因素，体会电磁铁在生活中的广泛应用。
愿意合作与交流，乐于把科学探究中获得的知识、方法运用于新的情境，用学到的科学知识改善生活。
单元活动框架
课时建议
序号 课题 课时
1 什么是能量 1
2 各种各样的能量 1
3 能量的转换 1
4 电磁铁 1
总课时 4
第1课 什么是能量
1.教学内容
能量客观存在，但由于看不见，所以小学生难以从直观的角度进行观察和认识。
本课教学内容包括三个活动。活动一，首先从一个问题引入——这些物体靠什么工作或运动？引导学生通过研讨、交流、分析、汇报等形式，归纳并明确能量的描述性定义：能使物体工作或运动的本领。活动二，通过做撞棋游戏，体验运动的物体具有动能，并交流泥石流、龙卷风、滚动的保龄球、钱塘江大潮等现象中动能的具体表现。活动三，通过做小球反弹实验，体验势能，并交流拉橡皮筋、跳板跳水运动员、拉弓、压缩弹簧等现象中势能的具体表现。
2.教学目标
能观察、分析生活中有关能量的具体事例，知道能量能使物体工作或运动。
能够探究、分析、描述具体情境中动能、势能的具体表现，知道动能和势能是能量的两种基本形式，初步感受能量的大小。
3.重点与难点
重点：认识能量的本领，描述生活中的动能和势能。
难点：理解能量能使物体工作或运动。
4.教学准备
教师材料：教学课件。
学生分组材料：棋子2枚；小球、米尺、橡皮筋、弹簧。
第2课 各种各样的能量
1.教学内容
本课在学生认识动能和势能的基础上，进一步丰富学生对能量形式的感知，使学生意识到如果没有能量，人类活动和自然界的一切活动都将停止。
本课教学内容包括四个活动。活动一，认识最直观、最常见的热能。通过观察冰融化时的状态，体验双手握住冰块时手逐渐变冷的感觉，理解热能在其中起的作用；通过回顾热传递的三种方式，进一步加深对热能的理解。
活动二，以交流、分析的方式认识电能和化学能。电能的形式和作用学生比较熟悉，而化学能则是一种隐蔽的能量，需要通过大量事例引导学生理解。
活动三，通过实验体验光具有能量，能使物体工作或运动，进而了解电磁能。活动四，通过阅读资料，认识核能及其应用。
2.教学目标
知道生活中能量有不同的表现形式，理解多种能量形式的作用。
能通过实验体验光具有能量。
懂得能量对于人类活动和自然界的活动有着重要作用。
3.重点与难点
重点：知道生活中能量有不同的表现形式，理解多种能量形式的作用。
难点：通过实验体验光具有能量，知道光与微波、X光都是电磁波，具有电磁能。
4.教学准备
教师材料：教学课件。
学生分组材料：冰块；辐射计、手电筒。
第3课 能量的转换
1.教学内容
本课通过观察、实验引领学生体验各种形式的能量之间是如何转换的，为今后学习物理学最普遍的定律之一——能量守恒定律打下基础。
本课教学内容包括两个活动。活动一，通过动手做动能与势能、热能、电能、化学能的转换实验，认识到一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。活动二，用火柴点燃酒精灯，体验能量可以多次转换，并针对一个具体的生活情境，了解能量可以多次连续转换，能量的转换在生活中很常见。
2.教学目标
通过体验活动，认识到能量可以从一种形式转换成另一种形式，而且可以多次转换。
能针对具体情境，说出能量形式发生的转换。
懂得看似平常的现象往往蕴含着科学道理。
3.重点与难点
重点：体验一种形式的能量可以转换成另一种形式的能量。
难点：能针对具体的生活情境，说明能量形式发生的转换，而且可以多次转换。
4.教学准备
教师材料：教学课件。
学生分组材料：牛顿摆、扣子、细线；瓶子、硬币、水杯、水；截面直径1厘米的有机玻璃管、漆包线、发光二极管、条形磁铁、橡皮塞；小苏打、白醋、瓶塞、锥形瓶；火柴、酒精灯。
第4课 电磁铁
1.教学内容
电磁铁是利用电流产生磁性的装置。本课引导学生制作电磁铁，认识电磁铁的特点，探究影响电磁铁磁力大小的因素，了解电磁铁的实际应用价值。
本课教学内容包括三个活动。活动一，学会制作电磁铁，比较电磁铁与磁铁的相同与不同之处。在这个过程中认识电磁铁的特点：通电后有磁性，断电后磁性消失；电磁铁磁力有大小，磁极可以改变。活动二，做探究电磁铁磁力大小与什么因素有关的实验，掌握探究实验的基本方法、程序和要求，知道如何改变电磁铁磁力的大小。活动三，通过阅读资料，了解电磁铁在生产生活中的应用。
2.教学目标
学会制作电磁铁，能说明电磁铁与磁铁的异同。
通过探究实验，能发现电磁铁磁力大小与电池数量、线圈匝数有关。
通过观察、分析，能举例说明电磁铁在生产生活中的应用。
3.重点与难点
重点：认识电磁铁的特点。
难点：探究影响电磁铁磁力大小的因素。
4.教学准备
教师材料：教学课件。
学生分组材料：铁钉、长导线、电池、电池盒、若干连接导线；回形针、条形磁铁等。
参考资料
能量
物理学中用能量对各种形式的运动进行量度。不同形式的运动，对应着不同形式的能量，如机械运动—机械能、热运动—热能、电磁运动—电磁能、化学变化(化学反应)—化学能、核反应—核能等。在运动形式转换过程中，能量也从一种形式转换为另一种形式。力学主要研究机械运动，量度机械运动的能量叫机械能。由于机械能与其他形式能量之间的转换，总是表现为一物体对另一物体做功，因此，有时也把能量定义为物体做功的本领。能量的单位和功的单位相同，在国际单位制中是焦耳。
动能
物体由于做机械运动而具有的能量叫作动能。生活常识告诉我们：奔跑中的大象所具有的动能大于以同样速度奔跑的人，这是因为大象的质量大；竞赛中的跑车动能大于一般的家用汽车，这是因为跑车的速度快。可见，物体的动能跟物体的质量和速度都有关。动能与质量、速度的关系如下：动能=质量×速度2。
速度和质量的变化对物体动能的影响是不同的。一个物体速度的变化对其动能的影响大于质量的变化对其动能的影响。假如物体的质量加倍，它的动能也随之加倍。但是，假如物体的速度加倍，它的动能将是原来的4倍。
势能
相互作用的物体在万有引力(包括重力)、弹性力等势场中，因所在的位置不同而具有的能量叫作势能，也叫位能。因势场的性质不同，分为引力势能(重力势能)、弹性势能。势能是储存中的能，有做功的潜力。
物体由于被举高而具有的能量叫作重力势能。它是由于物体和地球间的引力而产生的，所以本质上是引力势能。打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥桩打进地里，重锤具有重力势能。重锤的质量越大，被举得越高，它把水泥桩打进地里就越深。可见，重力势能与物体的质量和高度都有关。
发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫作弹性势能。拉弯的弓、拉伸或压缩的弹簧、支撑运动员上跳的撑竿等，都具有弹性势能。弹性势能与形变的大小有关，如弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸或压缩的长度有关，拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外做功就越多，弹簧的弹性势能就越大。
机械能
机械能是动能和势能(包括重力势能、弹性势能)的总和。决定动能的是质量和速度；决定重力势能的是质量和高度；决定弹性势能的是劲度系数和形变量。物体的动能和势能可以相互转换。在只有动能和势能相互转换的过程中，机械能保持不变，即机械能守恒。
能量守恒定律
能量守恒定律是物理学中最普遍的定律之一。其内容是：尽管各种不同形式的能量可以相互转换，但是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转换成其他形式，或是从一个物体传递给其他物体。对一个不受外界影响的系统来说，它所具有的各种形式的能量的总和是守恒的，即在能量转换过程中，一种形式的能量增加了多少，必有另一种或几种形式的能量减少了多少，而能量的总和不变。
能量守恒定律是自然界的一个基本规律，它适用于任何变化过程，包括机械、热、电磁、化学、原子和原子核以及生物变化过程。能量守恒定律是概括了无数的生产实践经验后总结出来的。历史上曾有许多人企图设计一种不消耗能量，但可连续对外做功的机器(第一类永动机)，结果都失败了，原因就是违背了能量守恒定律。
核能
原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它给人类提供了一种新的能源。核能是20世纪50年代开始利用的能源。它是靠核燃料在反应堆中“燃烧”而产生的，它的能量巨大。1千克铀-235发生裂变反应释放的能量相当于2500吨标准煤燃烧释放的能量；1千克氘氚混合物发生聚变反应释放的能量比1千克铀-235裂变释放的能量还要多4倍。核燃料能量密集，用它发电，燃料的运输量小。核电站的建设，地区适应性强，对于缺少煤、石油、天然气等燃料，水能资源不足，而又需要大量能源的地区很适合。建设核电站投资大，周期长，需要大量技术人员和设备，特别是需要防止放射性物质外逸的密封设备，并且要处理好核废料，以确保安全。核电站建成投产以后，运转费用低，收益大。
太阳能
太阳以光的形式向宇宙空间辐射的能量即为太阳能。太阳能是取之不尽又无污染的天然能源。每秒钟辐射到地球表面的太阳能，相当于燃烧6×106吨标准煤产生的热能。辐射到地球表面的太阳能绝大部分消耗于大气、水的循环和植物的生长中，被人类直接利用的极少。这是因为太阳能比较分散，不像常规能源的能量集中。而且，利用太阳能发电，投资大、效率低、占地广、储能难。目前直接利用太阳能的技术还没有圆满解决，一旦解决，太阳能利用的前景是非常广阔的。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”“未来能源结构的基础”，则是近年的事。
人们晾衣、晒谷、制盐以及利用平板式、聚光式和热管传导式等太阳能集热器，都是把太阳能直接转换成热能(即光—热转换方式)，应用于农业、养殖业、卫生保健及家庭生活。利用光电伏特效应将太阳能直接转换成电能(即光—电转换方式)的各种太阳能电池(或电池阵列)，因其稳定可靠、寿命长、灵活且清洁，已成为航天器、灯塔、航标灯、铁路信号灯、汽车、无线电中继站以及住宅、学校、工厂等所需的新型电源。通过光—化学转换方式可以生产有机燃料，分解水制取氢气等，绿色植物的光合作用也属此方式。
我国是太阳能资源较丰富的国家之一。目前，我国已成为世界太阳能发电的龙头，拥有全球最大光伏发电全产业链集群、最大应用市场、最大投资国、最多发明和应用专利、最大产品出口国等一系列桂冠。
乘火车或飞机经过中国的新疆、青海、甘肃、内蒙古、西藏等地区，可以看到在沙漠和草原上的大型太阳能发电系统犹如蓝色的海洋。而在中国的中东部和沿海地区，越来越多的企业在厂房屋顶建立起分布式太阳能发电系统。
随着碳达峰、碳中和工作的不断深入，太阳能作为取之不尽、用之不竭的自然资源，必将大有可为。
海洋能
通常指海洋中蕴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)、海水温差能和海水盐差能。广义的海洋能还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和海流能来源于太阳和月球对地球的引力变化，其他均来源于太阳辐射。海洋能按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。近年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，海洋能事业取得了很大发展，海洋能应用技术日趋成熟，为人类充分利用海洋能展示了美好的前景。
潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能与潮量和潮差成正比，或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13~15米，我国的最大值(杭州湾澉浦)为8.9米。一般说来，平均潮差在3米以上就有实际应用价值。潮汐能利用的主要方式是发电。在涨潮时将海水储存在储水库内，以势能的形式保存，在落潮时放出海水，利用高低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。
海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的海水流动，以及潮汐导致的有规律的海水流动。海流能与流速的平方和流量成正比。相对波浪能而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。一般说来，最大流速在2米/秒以上的水道，其海流能就有实际开发价值。海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍，且装置必须放于水下，故海流发电存在一系列关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。
温差能是指海洋表层海水和深层海水之间存在温差而蕴藏的热能。一方面，表层海水在太阳辐射下温度升高并储存在海洋的上层；另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1000米的深度从极地缓慢地流向赤道。这样就在许多热带或亚热带海域终年形成20°C以上的垂直海水温差，利用这一温差可以实现热力循环并发电。
生物质能
生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转换为化学能而储存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。在世界能耗中，生物质能约占14%，在不发达地区占60%以上。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤、石油和天然气而居世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
二次能源
二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“含能体能源”。电能是应用最广的过程性能源，柴油、汽油则是应用最广的含能体能源。作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，如化石能源、太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、核能等均可直接生产电能；而作为二次能源的柴油和汽油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石能源。由于目前过程性能源尚不能大量地直接储存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具无法直接使用从发电厂输出的电能，只能使用像柴油、汽油等含能体能源。可见，过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。随着时代的发展，人们将目光投向寻求新的含能体能源。
氢能
随着化石燃料消耗量的增加，其储量日益减少，终有一天这些资源会枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的二次能源。氢能是一种理想的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模商业应用还有一些关键问题有待解决。许多科学家认为，氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。
氢能是一种二次能源，它要通过一定的方法利用其他能源制取。在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电分解水制氢，显然是划不来的。现在看来，高效率制氢的基本途径是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成高度集中的清洁能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等。利用太阳能制氢具有重大的现实意义，但同时也是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，世界各国都十分重视，投入不少人力、财力、物力，并且已经取得多方面的进展。有理由相信，在不久的将来，用太阳能制得的氢能将成为人类普遍使用的一种优质、清洁的能源。
小实验：滚动的“魔罐”
实验用品：空易拉罐、锥子、橡皮筋(长约40厘米)、长铁丝、小重物(如螺帽)、剪刀、镊子等。
实验过程：用锥子在易拉罐的底部和盖上各钻两个小孔，用长铁丝“帮忙”穿上橡皮筋，并用剪刀、镊子等工具将小重物挂在橡皮筋的交叉处。把制好的“魔罐”放在水平桌面上向前推一下，罐向前滚动一段距离之后，就会慢慢地停下来，随后又会自动滚回来……如此在桌面上往返滚动。
原来，当“魔罐”向前滚动的时候，悬挂在橡皮筋上的小重物不会随着罐旋转，它使橡皮筋绞合起来，使“魔罐”滚动时动能转换为弹性势能储存起来。当“魔罐”停止滚动时，弹性势能达到最大值，随后弹性势能转换为动能，驱使“魔罐”向回滚动。如此反复多次，直到由于摩擦的存在使机械能都转换为热能为止。
2022新苏教版六年级下册科学教材分析
第二单元 生物和栖息地
单元设计意图
1.本单元主题的提出
在地球上，从高山到海洋，从路边小溪到校园大树，每个角落都有生命的踪迹，但生活在各个地方的生物却因地域、气候和食物的不同而大不一样。一种生物长期生活在它的栖息地，那里为它提供了生存、生长和繁殖所必需的食物、水、庇护所等条件。在栖息地，生物与环境之间相互影响、相互制约，在一定时期内处于相对稳定的动态平衡，就是生态平衡；生物与环境构成一个整体，就是生态系统。生态系统的范围可大可小，错综交织。例如，生物圈是地球上最大的生态系统；而校园花坛则是一个小的生态系统。在大大小小的生态系统中，生态平衡是生物维持正常生长发育、生殖繁衍的根本条件，也是人类生存的基本条件。维持生态平衡是人类的重要责任。
六年级学生已经具备一定的抽象思维能力，如比较、概括、分析、推理等；能够独立完成一些探究活动，如基于问题的观察、实验、记录、调查等。在前面的学习中，学生认识了生物体的基本特征，探究过生物生存与环境(主要是非生物环境)之间的关系。本单元将通过研究生物和栖息地的关系，生物之间的食物关系等，发展模型理解和模型建构能力；将继续使用图式(箭头图式等)表达复杂的关系；在制作生态瓶的活动中，还将进行动态观察和原因探究；在研究动物适应生存的本领时，通过对相关资料的分析，发展推理、解释、评估的高阶思维能力。
本单元的学习活动围绕“栖息地”“食物链(网)”“生态平衡”三个关键概念展开，按照“栖息地—栖息地中生物与非生物因素的关系—栖息地中生物之间的关系—生态平衡”的逻辑线索层层深入，选择不同环境中学生较为熟悉的典型生物作为探究对象，使学生获得对人、其他生命、环境之间关系的体验，建立生态平衡的认知模型。
2.本单元对《课程标准》的落实
(1)本单元通过观察、比较、调查、模拟、案例分析、评估、交流等活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
初步了解动物与植物之间的相互关系；了解生物的生存条件和生物的多样性。
科学探究：
能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析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，判断结论与假设是否一致。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
在进行多人合作时，愿意沟通交流，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：
认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关系，了解地球上的资源是有限的，人类活动会对环境产生正面和负面的影响，自觉采取行动，保护环境。
(2)本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“生命科学领域”的高年段要求。
8.1植物具有获取和制造养分的结构。
知道植物可以吸收阳光、空气和水分，并在绿色叶片中制造其生存所需的养分。
9.3动物的行为能够适应环境的变化。
举例说出动物在气候、食物、空气和水源等环境变化时的行为。
12.1动物和植物都有基本生存需要，如空气和水；动物还需要食物，植物还需要光。栖息地能满足生物的基本需要。
举例说出常见的栖息地为生物提供光、空气、水、适宜的温度和食物等基本需要。
12.2动物的生存依赖于植物，一些动物吃其他动物。
说出不同动物以植物或其他动物为食，动物维持生命需要消耗这些食物而获得能量。
说出常见植物和动物之间吃与被吃的链状关系。
12.4自然或人为干扰能引起生物栖息地的改变，这种改变对于生活在该地的植物和动物种类、数量可能产生影响。
认识到保护身边多种多样的生物非常重要。
3.本单元在整套教材中与其他单元的关系
4.本单元次级主题的构成及逻辑关系
本单元由《多样的栖息地》《有趣的食物链》《做个生态瓶》《适应生存的本领》四课组成。四课内容设计的逻辑关系是：由整体到部分，由外部组成到内部关系。即从整体认识栖息地开始，深入栖息地内部认识生物与生物、生物与非生物之间的关系，接着认识生物与环境之间建立的相对稳定的关系，最后认识环境变化后动物的适应性行为。从科学思维的角度看，引导学生分析各种不同的栖息地，归纳概括栖息地的一般特征；分析某几种生物之间的食物关系，再逐渐扩展，综合更多生物之间的食物关系，建立错综复杂的食物网；在建立联系的基础上，探究生态平衡得以保持的原因。从科学探究的角度看，主要采用了基于真实的栖息地情境，发现并提出问题，设计探究方案，进行分析讨论，获得相关结论的方法。学生围绕问题，利用案例资料进行分析、论证，从而发现生物行为变化的原因，认识生态平衡的重要意义。
第一课《多样的栖息地》引导学生认识地球上不同生物生存的环境，归纳概括生物栖息地的共同特征，建立栖息地多样性的观念；第二课《有趣的食物链》引导学生认识生物之间的食物关系，理解生物在食物网中的作用；第三课《做个生态瓶》通过动手做一个生态瓶，建立对生态系统和生态平衡的认知；第四课《适应生存的本领》通过对东非草原动物大迁徙等案例的研究分析，发现动物对环境变化的适应性行为。
单元教学目标
理解栖息地、食物链、生态平衡等概念，能举例说明生物与生物、生物与非生物之间的密切关系。
运用案例分析、比较、推理、建模的方法，发现生物与环境之间的关系。
合作探究人类活动对生态系统的影响，并尝试提出自己的解决方案。
感受生态平衡的重要性，树立人与自然可持续发展的科学观念。
单元活动框架
课时建议
序号 课题 课时
1 多样的栖息地 1
2 有趣的食物链 1
3 做个生态瓶 1
4 适应生存的本领 1-2
总课时 4-5
第5课多样的栖息地
1.教学内容
本课是单元起始课，目的在于帮助学生认识地球上多样的栖息地，理解栖息地为生物提供了生存、生长和繁殖所必需的食物、水、庇护所等条件。
本课教学内容包括三个活动。活动一，提供信息丰富的图文、视频资料，组织学生观察海洋、树林、草原、南极等不同环境中的生物，将环境特点和动植物的生活习性建立联系，研究它们生活在这里的原因。发现不同环境为生物提供了光、空气、水、适宜的温度、食物等基本需要，建立栖息地的概念。活动二，带领学生到校园里实地观察分析一个池塘、一棵大树、一片草地(根据实际条件灵活调整)分别能为哪些生物提供栖息地，发现栖息地多种多样。活动三，以四姑娘山、夹金山、卧龙保护区为探究案例，阅读资料，收集信息，分析这些地区成为大熊猫栖息地的原因，进一步理解栖息地对生物生存的重要意义，为下一课探究生物之间的食物关系做好铺垫。
2.教学目标
理解栖息地为生活在其中的生物提供了生存、生长和繁殖所必需的食物、水、庇护所等条件。
理解多样化的栖息地生活着多样化的生物。
能运用比较分析、归纳概括的方法，发现生物与其栖息地相适应。
丰富对自然事物的认知，发展对未知自然事物的探究兴趣。
3.重点与难点
重点：能运用比较分析、归纳概括的方法，发现栖息地为生物提供光、空气、水、适宜的温度、食物等基本需要。
难点：能对阅读资料进行整理和归纳，并梳理出有用信息。
4.教学准备
教师材料：课件，校园大树下、花坛里的动植物照片等。
学生分组材料：探究学习报告单。
第6课有趣的食物链
1.教学内容
本课是在研究了生物和栖息地之间的关系后，继续探究栖息地内部生物之间的食物关系。
本课教学内容包括四个活动。活动一，理解食物链，从学生熟悉的现象入手，如田野上草籽、田鼠、鹰之间的食物关系，引导学生分析，初步建立食物链的概念。活动二，按一定顺序用箭头表示“吃与被吃”的食物关系，画出海洋生物的食物链，进一步理解食物链的内涵。活动三，通过分析非洲热带草原动植物的食物关系，认识更为复杂的食物网，初步认识生物之间相互依存、相互作用、相互制约的关系，特别是认识到一种生物可能就是另一种生物生存所依赖的条件，进而形成“生物与生物之间是相互关联的一个整体”的认识，意识到食物网越复杂，抵抗外力干扰的能力就越强。活动四，认识生产者、消费者和分解者，了解其作用。
2.教学目标
理解生物之间的食物联系是食物链，多条食物链相互交叉形成食物网。
能够分析、综合一个栖息地内复杂的食物网。
意识到生物与生物之间是相互关联的一个整体，食物网越复杂，抵抗外力干扰的能力就越强，体会到自然界中的生物都是相互联系的。
认识生产者、消费者和分解者及其作用。
3.重点与难点
重点：探究生物之间的食物关系，建立食物链和食物网的概念。
难点：认识生产者、消费者和分解者及其作用。
4.教学准备
教师材料：课件、动植物图片、毛线、动植物标签或头饰。
学生分组材料：学习单。
第7课做个生态瓶
1.教学内容
本课是单元第三课，在认识生物栖息地和生物间食物关系的基础上，建立生态系统的概念，理解生态平衡的重要意义。
本课教学内容包括三个活动。活动一，认识生态系统。通过前两课的学习，学生对栖息地和食物链、食物网有了深入的了解，本课在此基础上，直接引出生态系统的概念，顺势提出生态平衡的概念，学生容易理解。活动二，探究生态系统的组成，理解生态平衡。通过制作生态瓶的活动，让学生亲身体会，深入了解生态系统，同时促使学生思考影响生态平衡的因素。活动三，理解并学习如何保护生态系统。通过举例，发现身边存在大量生态平衡遭到破坏的例子，分析原因，意识到保护生态平衡非常重要。三个活动层层递进，使学生通过学习达成多维目标。
2.教学目标
理解生态系统和生态平衡的概念。
制作生态瓶，能分析影响生态平衡的因素。
认识到保护身边多种多样的生物非常重要。
体会生态平衡的重要性，意识到人与自然要和谐相处。
3.重点与难点
重点：理解生态系统和生态平衡的概念。
难点：制作生态瓶，学会分析影响生态平衡的因素。
4.教学准备
教师材料：课件、小鱼、塑料瓶、水草、鱼缸底砂、自然水域的水、一次性杯子、塑料盒。
学生分组材料：学习单。
第8课适应生存的本领
1.教学内容
学生探究生物与其生活环境中的阳光、温度、水源、食物等因素之间的关系后，本课重点研究当动物生存条件发生改变后，它们有哪些适应生存的本领。本课学习指向“生物行为对环境的适应”这一大概念，旨在发展学生分析问题、寻找证据、作出推理、发现规律的科学素养。
本课教学内容包括四个活动。活动一，通过对三类动物——鸟类、鱼类、哺乳类迁徙和洄游行为的了解和分析，探究动物行为的变化是由季节变化或繁殖引起的适应现象。活动二，具体分析东非大草原上不同区域的气候数据，进一步理解动物迁徙的原因。活动三，指导学生发现当气候周期性变化引起食物、水源、气温等变化时，更多的动物具有应对环境变化的行为。活动四，以藏羚羊迁徙之谜为案例，引发学生的探究欲望，感受动物行为变化受到各种环境因素的影响，同时也存在一些不确定性。
2.教学目标
举例说出动物在气候周期性变化引起食物、水源、气温等变化时的行为。
理解动物的行为能够适应环境的变化。
能够分析相关事实资料，寻找证据，解释动物适应环境变化的行为。
意识到生物生存本领的神奇，激发探索生命奥秘的学习兴趣。
3.重点与难点
重点：举例说出动物在气候周期性变化引起食物、水源、气温等变化时的行为。
难点：通过分析事实资料，理解动物生存适应性行为的主要原因。
4.教学准备
教师材料：课件。
学生分组材料：学习单。
参考资料
地球不同地区的代表动物及其栖息环境和食物
多样的栖息地
多样的栖息地是多样的生物得以持续存活的空间与条件。地球生物多样性和栖息地，关系到地球生态系统服务的持续供给和人类福利的稳定维护。保护生物多样性和生物栖息地就是保护人类自己。
生物长期生存和繁衍的地方成为栖息地。通常动物们没有固定的居住场所。白天活动累了，夜幕降临，它们会找个宁静的、气候环境较好的地方休息。有的动物活动范围较小，就会有一个比较固定的栖息地。各种动物按照自己喜爱的环境条件来选择栖息地，从而形成不同的栖息地类型。
(一)陆域栖息地
1.雨林
雨林是雨量甚多的生物区系。
2.热带季风林
又称落叶季风林。热带季风林有明显的旱季，这时很少降雨或不降雨，乔木、灌木都会落叶，且树木不像雨林长得那么高大，热带季风林下层有光照，因而植物生长良好，雨季时所有植物都会开花。代表动物：懒熊、大象、老虎。
3.城市
也叫城市聚落，是以非农业产业和非农业人口集聚形成的较大居民点。
一般包括住宅区、工业区和商业区并且具备行政管辖功能。代表动物：麻雀、蟑螂、老鼠。
4.沙漠与半沙漠
沙漠是指地面完全被沙覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区。半沙漠是指气候干燥、降水极少、蒸发强烈、植被缺乏、物理风化强烈、风力作用强劲的流沙、泥滩、戈壁分布的地区。主要分布在南北纬15°~50°之间的地带。代表动物：响尾蛇、沙狐、骆驼。
5.高山及高原
高山高原地区的特征是气温随高度增加而降低，气候垂直变化显著。
例如中国的青藏高原、南美洲的安第斯山脉等。代表动物：驯鹿。
6.冻原
又叫苔原，主要指北极圈内以及温带、寒温带的高山树木线以上的一种以苔藓、地衣、多年生草类和耐寒小灌木构成的植被带。代表动物：美洲野牛、麝牛。
7.阔叶林
由阔叶树种组成的森林称阔叶林，有冬季落叶的落叶阔叶林(又称夏绿林)和四季常绿的常绿阔叶林(又称照叶林)两种类型。代表动物：棕熊。
8.洞穴
在土中、峭壁上或小丘里挖出来的空间，尤指有洞口通到地表的天然地下室。代表动物：高原鼠兔、跳鼠。
9.开阔性栖息地
顾名思义就是指宽广、一望无际的栖息地。例如：大草原，通常位于森林与沙漠之间，年降水量十分稀少，约在500~750毫米之间，使得树木无法快速生长，大型动物无法藏身，不过，草却是大型猫科动物追踪猎物的好地方。代表动物：马麝、狼、盘羊。
10.两极地区
北极地区：以北冰洋为中心，周围濒临亚洲、欧洲、北美洲三大洲。
代表动物：北极熊。
南极地区：以南极洲为中心，周围濒临太平洋、大西洋、印度洋三大洋。
代表动物：帝企鹅。
(二)水域栖息地
1.海洋
海洋是地球上最广阔的水体的总称，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一体。代表动物：珊瑚虫、隆头鹦嘴鱼、海葵。
2.珊瑚礁
顾名思义就是大片珊瑚所聚集的群体，珊瑚礁是海洋动物的汇集地区。
3.海岸地形栖息地
这类栖息地几乎囊括所有靠海的栖息地(海滩、海崖及沙丘等陆地形态)。代表动物：小军舰鸟、红喉潜鸟、海狗。
4.红树林
只有在亚热带及热带地区的出海口、河流三角洲等地才有红树林的踪迹，其主要功能是稳定海岸线。代表动物：牛鲨、鼬鲨。
5.湖泊与池塘
世界各地共有将近500万个湖泊以及为数更多的池塘。湖泊和池塘中的生物可分为三大类：生活于水面的浮游生物、游动于整个水域的自由生物，以及在整个湖泊或池塘生态中数量最多的底栖生物。代表动物：箭虫、磷虾。
非洲热带草原动物的食性
羚羊：植食动物，以草为食。
长颈鹿：植食动物，以树叶及小树枝为食。
斑马：植食动物，除了草，还吃灌木、树枝、树叶甚至树皮。
角马：以草、树叶及花蕾为食，尤喜食嫩草。
疣猪：以青草、苔草及块茎植物等为食，偶食腐肉。
黑犀牛：以树叶为食。
大象：以草、树叶、树皮、嫩枝等为食。
鸵鸟：食性很广，但以植物的茎、叶、果实等为主。
狒狒：食物包括各种小动物及植物。
貂獴：小型肉食动物。
地犀鸟：成小群在地上捕食昆虫、蠕虫、小型爬行类。
蜜獾：杂食动物，以小型哺乳动物、鸟、爬虫、蚂蚁、腐肉、野果、浆果、坚果等为食，可捕食剧毒蛇，尤喜食蜂蜜。
短尾雕：在开阔的田野间猎食小型哺乳类和爬虫类，也吃卵、蚱蜢和腐肉，似嗜食蛇。
眼镜蛇：食性很广，既吃蛇类、鱼类、蛙类，也吃鸟类、蛋类等。
巨蜥：能在水中捕食鱼类，也可爬到树上捕食鸟类、昆虫及鸟卵，此外也吃蛙、蛇、各种动物的卵、鼠等，偶尔也吃动物尸体。
尼罗鳄：捕食羚羊、斑马、水牛等，亦会捕捉年幼的河马和大象，也吃鱼和鸟类。
猎豹：肉食动物，主要食物为各种羚羊，在食物匮乏时，也会袭击斑马，另外鸵鸟也是猎豹经常捕食的对象。
狮子：常捕杀非洲水牛、瞪羚、长颈鹿，但它们更愿意猎食体形中等偏上的有蹄类动物，如斑马、羚羊。
秃鹫：以大型哺乳动物的尸体为食。
食物链和食物网
生态系统中贮存于有机物中的能量在生态系统中层层传导，通俗地讲，是各种生物通过一系列吃与被吃的关系(捕食关系)彼此联系起来的序列，在生态学上被称为食物链。按照生物与生物之间的关系可将食物链分为捕食食物链、腐食食物链(碎屑食物链)和寄生食物链。
在生态系统中的生物之间通过能量传递存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系像是一张无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着直接或间接的关系，这就是食物网的概念。
一般来说，食物网可以分为草食性食物网和腐食性食物网。前者始于绿色植物、藻类或有光合作用的浮游生物，并传递向植食性动物、肉食性动物；后者始于有机物碎屑(来自动植物)，传递向细菌、真菌等分解者，也可以传向腐食者及其肉食动物捕食者。
一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。假如在一个岛屿上只生活着草、鹿和狼，那么鹿一旦消失，狼就会饿死。如果除了鹿以外还有其他的植食动物(如牛或羚羊)，那么鹿一旦消失，对狼的影响就不会那么大。反过来说，如果狼首先灭绝，鹿的数量就会因失去控制而急剧增加，草就会遭到过度啃食，结果鹿和草的数量都会大大下降，甚至会同归于尽。如果除了狼以外还有另一种肉食动物存在，那么狼一旦灭绝，这种肉食动物就会增加对鹿的捕食压力而不致使鹿群发展得太大，从而就有可能防止生态系统的崩溃。
在一个具有复杂食物网的生态系统中，一般也不会由于一种生物的消失而引起整个生态系统的崩溃，但是任何一种生物的灭绝都会在不同程度上使生态系统的稳定性有所下降。当一个生态系统的食物网变得非常简单的时候，任何外力(环境的改变)都可能引起这个生态系统发生剧烈的波动。
生态平衡及其重要性
生态平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，相互之间达到高度适应、协调统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量、物质输入与输出动态平衡的相对稳定状态。
生态平衡是动态的。在生物进化和群落演替过程中就包含不断打破旧的平衡，建立新的平衡的过程。人类应从自然界中受到启示，不要消极地看待生态平衡，而是发挥主观能动性，去维护适合人类需要的生态平衡(如建立自然保护区)，或打破不符合自身要求的旧平衡，建立新平衡(如把沙漠改造成绿洲)，使生态系统的结构更合理，功能更完善，效益更高。
生态瓶的制作方法
(一)陆生环境生态瓶的制作
材料：塑料瓶、剪刀、石块、泥沙、土壤、水、pH试纸、熟石灰、植物、腐叶、小动物。
步骤：
1.将大容量的透明塑料瓶晒一段时间，去除异味，用剪刀在顶部扎几个洞，以保证通风良好，在底部铺上一层石块，石块大小不超过3厘米3。
2.铺上3~5厘米厚的泥沙，用少量水湿润，在瓶子底部扎几个洞，保证积水能从这里流出，在泥沙上面铺上约5厘米厚的土壤。
3.用pH试纸测出土壤的pH，若发现过酸，用适量熟石灰中和，至弱酸性即可。
4.在生态瓶中种植一些绿色植物，加入适量的腐叶，然后将生态瓶置于室外光照充足的地方。
5.在户外捕捉蚂蚁、蚯蚓、瓢虫等昆虫和软体动物，捕捉过程中不要伤害小动物，将小动物放到生态瓶中。
注意：生态瓶的自动调节能力有限，不可能长久维持。
(二)水生环境生态瓶的制作
材料：塑料瓶、水草泥、雨花石、树枝、蜈蚣草、培养水、鱼虾。
步骤：
1.向瓶中倒入水草泥，作为第一层。
2.在水草泥上面铺一些雨花石。
3.在瓶中插入一根树枝，要求固定。
4.截取适宜长度的蜈蚣草放置在瓶中。
5.加入适量的生态培养水和几只鱼虾即可。
东非野生动物大迁徙
东非大草原被坦桑尼亚与肯尼亚的国界线分成了两块：位于肯尼亚境内的马赛马拉草原，位于坦桑尼亚境内的塞伦盖蒂草原。马赛马拉草原的面积大约只有塞伦盖蒂草原的十分之一。
东非大草原属于热带草原性气候，没有四季之分，只有旱季和雨季。每年1月，降水带从塞伦盖蒂草原最南端开始，由南向北移动。最早从这里开始，也最早在这里结束。
角马是大迁徙的主角，它是一种植食动物，并且只喜欢吃很嫩的牧草。每年的1、2月是角马产仔的高峰期，它们在塞伦盖蒂草原生儿育女，繁育后代。从4月开始，膘肥体健的角马大军开始一路向北，越来越多的斑马、瞪羚也加入大部队，这三类植食动物加起来有200多万只。在迁徙途中，声势浩大的队伍要穿越有狮子、豹埋伏的草原，提防随时可能出没的非洲野犬，这些肉食动物正准备分享即将到来的盛宴。到了7、8月，迁徙大军会离开塞伦盖蒂草原，前往水草丰美的马赛马拉草原。不过，想去马赛马拉草原，它们首先要渡过横亘在面前的天堑：马拉河。马拉河河水汹涌，水里还埋伏着无数的鳄鱼，虎视眈眈盯着渡河的动物们，悲壮、惨烈的“天河之渡”就发生在这里。
短短两三个月之后，角马们会再次离开马赛马拉草原，向南折返，重新回到塞伦盖蒂草原。在这数以百万计的迁徙队伍中，只有30%多的幸运者能够回到出发地，而跟随它们一起回来的，还有几十万在惊险旅途中诞生的新生命。
动物适应生存的行为
1.迁徙
鸟类迁徙指一年中鸟类随着季节的变化，定期沿相对稳定的路线，在繁殖地和越冬地(或新的觅食地)之间作远距离移动的行为。鸟类迁徙的原因很复杂。一般认为，鸟类的迁徙是对环境因素周期性变化的一种适应性行为。气候的季节性变化是候鸟迁徙的主要原因。
迁徙并不是鸟类所特有的。某些无脊椎动物(如东亚飞蝗、蝴蝶等)、爬行类(如海龟等)、哺乳类(如蝙蝠、鲸、海豹、鹿类等)以及某些鱼类都有季节性的长距离更换住处的行为。动物的迁徙都是定期的、定向的，而且多是集成大群地进行。鱼类的迁徙有一个专有名称叫“洄游”。大多数的鱼类都是洄游鱼类，只有少数鱼类不表现出规律性的洄游。鱼类洄游按目的分为三种：生殖洄游、索饵洄游和越冬洄游。青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、大小黄鱼、大马哈鱼都进行生殖洄游。
2.冬眠和夏眠
冬眠也叫冬蛰，某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态，是动物对冬季不利的外界环境条件(如食物缺少、寒冷)的一种适应。蝙蝠、刺猬、极地松鼠等都有冬眠习惯。
夏眠也叫夏蛰，某些动物在夏季时生命活动处于极度降低的状态，是动物对炎热和干旱季节的一种适应。非洲肺鱼、沙蜥、草原龟、黄鼠等都有夏眠习惯。
3.储存食物
储存食物过冬的动物有很多，如松鼠、蚂蚁、老鼠、蜜蜂、狐狸、豹、喜鹊、熊、乌龟、蛇、青蛙、蝙蝠、刺猬、兔等。
4.扎堆取暖
扎堆取暖行为最典型的例子就是帝企鹅。在对帝企鹅群扎堆行为的研究中发现，低温和寒风是促使它们扎堆的最直接因素。堆是慢慢自己形成的，新来的会默默站到堆的外侧，它的身后很快也会站上新的企鹅。扎堆完之后，企鹅们依然会不断地运动，通过这种运动，外侧企鹅也能换到里边去。研究发现，每隔0.5~1分钟，整个堆就会动荡一下，而移动方向是完全随机的。有学者猜测，这可能是因为这些企鹅即便是在扎堆状态，也不愿意互相推搡，因为推搡会导致自己的外层羽毛被挤压，破坏保暖效果，所以当一只企鹅随意移动一步，它身边的企鹅也必须随之移动以保持距离，继而引发了整体的随机移动。企鹅的扎堆并不会形成一个完美的圆形，它们往往就是随意扎成一个不规则的堆，所以即便是朝着不是正中心的方向移动，也能换到里边去。
第三单元 自然资源
单元设计意图
1.本单元主题的提出
自然资源是孕育生命的摇篮，更是人类赖以生存和发展的物质基础，而且这种依赖性随着世界人口的增长及人民生活水平的提高日益加强。自然资源还是一个国家安全的保证。各类自然资源之间的自然、经济、社会及生态属性等相互关联并影响一个国家或地区的资源安全的总体态势。技术的发展使人们过度向自然索取，同时将资源转化为产品过程中产生的废气、废水、废渣排放到自然环境中，带来了自然资源短缺、生态环境恶化等一系列严重后果。自然资源是人类共有的，树立珍惜自然资源、保护自然资源的意识，是每一个地球公民的必备素养。学习资源科学，不仅是为了研究资源的形成、演化、质量特征与时空分布及其与人类社会发展之间的相互关系，更是为了更好地开发、利用、保护和管理资源，协调资源与人口、经济、环境之间的关系，实现人与自然和谐发展。
小学生天生具有好奇心和同理心，他们对自然资源的利用方式和利用过程充满好奇心和求知欲，对自然资源利用不当引发的社会问题感到忧虑。另外，通过前五年的学习，他们已经认识了许多常见的自然物质，因而具备开展自然资源教学的认知和心理基础。然而，小学生不是自然资源的开发者和利用者，只是各种产品的使用者。他们不熟悉生产制造所需的各种自然资源，因此对可供利用的自然资源的种类、数量、质量特征、分布缺乏了解。他们不知道自然资源是有限的，缺乏应有的忧患意识，甚至受到不良风气的影响出现肆意糟蹋和浪费人类共有的资源的现象。因此，让他们从小认识自然资源的有用性、有限性、整体性和社会性，有利于形成崇尚资源保护的价值观，养成资源节约型生活方式，以科学观念参与社会决策并解决资源安全问题。
本单元十分重视引导学生建立关于自然资源构成、用途、有限性等方面的整体认识，通过一系列模拟实验、探究实验、科普阅读、互动研讨，使学生初步具备识别身边各种自然资源的能力，能区分可再生资源与不可再生资源，并将“从我做起，善用自然资源”的新生活方式普及到每一个适龄儿童。通过查阅和分析资料，学生初步了解地球为人类生存提供必需的资源和能源，认识到我国是一个能源短缺的国家，我们需要节约能源，积极开发利用新能源。通过联系社会生活中出现的资源、能源和环境问题，调查日常生活中垃圾分类、资源回收、物品重复使用等情况，学生尝试运用科学知识解决生活中的实际问题，能增强珍爱生命、热爱自然、保护地球资源与环境的意识和社会责任感。本单元内容趣味性强，活动可操作性强，重视联系生活实际，课课有科学思维活动、实验探究活动，有精编的科普阅读材料支持学生学习，符合该年龄段学生认知水平。
2.本单元对《课程标准》的落实
(1)本单元通过观察、实验、阅读、交流等活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
认识人类与自然资源和能源的关系，知道地球是人类应当珍惜的家园。
科学探究：
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。
能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。
能基于所学的知识，制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。
能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图表等方式记录整理信息，表述探究结果。
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，判断结论与假设是否一致。
能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。
能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。
能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。
能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，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：
了解在科学研究与技术应用中必须考虑伦理和道德的价值取向。
认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关系，了解地球上的资源是有限的，人类活动会对环境产生正面和负面的影响，自觉采取行动，保护环境。
(2)本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“地球与宇宙科学领域”的高年段要求。
15.1地球为人类生存提供各种自然资源。
了解地球上的海洋为人类生存提供了生物、矿产、能源等多种资源。
知道一些自然资源是可再生的，一些自然资源是不可再生的，列举日常生活中一些可回收或可再利用的资源，树立回收或再利用资源的意识。
树立保护资源的意识，说出自己力所能及的保护资源的举措。
15.2人类生存需要不同形式的能源。
描述人类的生产生活离不开能源。
知道太阳能是生活中可利用的一种清洁、可再生能源。
描述煤炭、石油和天然气是目前人类利用规模最大的能源，知道它们的形成与太阳能有关。
树立节约能源的意识，了解开发利用新能源的一些举措。
3.本单元在整套教材中与其他单元的关系
4.本单元次级主题的构成及逻辑关系
本单元侧重认识自然资源的构成、多用性与有限性，由《多种多样的自然资源》《煤、石油和天然气》《开发新能源》《善用自然资源》四课组成。按照由点到面、由微观到宏观、先现象后本质、先观念后行动的逻辑顺序展开，从识别各种自然资源入手，聚焦到认识化石能源，延伸到认识人类对新能源的开发和利用，最后回到资源安全、善用自然资源的人地协调观念，符合学生认知特点，有利于建构起本主题的核心概念：“地球是人类生存的家园”“地球为人类生存提供各种自然资源”“地球上的资源是有限的”。
《多种多样的自然资源》引导学生辨识生产牛仔裤等物品用到的自然资源，根据资源的物质种类给身边的自然资源归类，并借助科普阅读进一步认识距离日常生活较远的热带雨林资源和海洋资源。《煤、石油和天然气》聚焦常见的化石能源，描述它们的外部特征，借助阅读认识化石能源的成因，模拟石油开采方法，最后查阅资料认识它们的更多用途和异同。《开发新能源》则指向新能源的开发利用，先向学生介绍新能源，认识利用太阳能的产品，再通过制作太阳能小车并探究太阳能小车速度的影响因素发现提高能效的一些措施，最后借助阅读资料初步认识风能、地热能、生物质能等常见的新能源。《善用自然资源》首先帮助学生发现自然资源的有限性，接着呈现日益严重的自然资源短缺问题，以实例让学生懂得应采用减少消耗、重复使用、回收利用的方法应对自然资源短缺问题。
单元教学目标
能举例说明地球为人类生存提供各种自然资源。
能详细说明煤、石油、天然气的成因和异同，举例说明新能源的构成和利用方式。
乐于探究石油开采装置、光电板、双层玻璃的应用效果。
能举例说明自然资源短缺现象，列举多个力所能及保护自然资源的举措。
单元活动框架
课时建议
序号 课题 课时
1 多种多样的自然资源 1
2 煤、石油和天然气 1
3 开发新能源 1-2
4 善用自然资源 1
总课时 4-5
第9课 多种多样的自然资源
1.教学内容
本课是单元起始课，意在指导学生科学描述自然资源的构成、类别和用途，初步认识人类生存离不开自然资源，持续提高学生的科学描述能力及辨识能力。
本课教学内容分为三个部分。第一部分为“分析用到的自然资源”，先以牛仔裤为例，从原材料、生产工艺、运输等方面展开分析，辨别用到的自然资源，再用类似的方法分析身边某个物品可能用到的自然资源。第二部分为“认识自然资源的构成”，引导学生阅读课文，了解自然资源的定义，再根据资源的物质种类给自然资源归类。第三部分为“重点认识两种复合型自然资源”，以图文并茂的形式分别呈现了热带雨林资源和海洋资源的功能与价值，引导学生分析资料，解释海洋资源成为21世纪资源开发与利用的重点的理由。
2.教学目标
能有条理地分析和描述生产某个物品可能用到的自然资源。
能说明自然资源的用途，学会给常见自然资源归类。
能说出热带雨林资源和海洋资源的功能与价值，并综合所学知识解释海洋资源的应用前景。
3.重点与难点
重点：能有条理地分析和描述生产某个物品可能用到的自然资源。
难点：学会给自然资源归类，并解释海洋资源的应用前景。
4.教学准备
教师材料：相关视频和PPT。
学生分组材料：分类卡片。
第10课 煤、石油和天然气
1.教学内容
本课聚焦化石能源——煤、石油、天然气。煤、石油、天然气是重要的化石燃料和化工原料，煤被誉为“工业的粮食”，石油被称为“工业的血液”。煤、石油、天然气和水能共同构成常规能源，与日新月异的新能源形成相对概念。本课意在帮助学生初步了解煤、石油、天然气的外部特征、成因和异同，使用模型模拟石油开采，查阅资料列举煤、石油、天然气的工业用途。学习本课，能为认识自然资源的有限性和树立保护自然资源的意识奠定认知基础。
本课教学内容分为四个部分。第一部分，描述煤、石油、天然气，借助图片和问题引导学生用科学语言描述煤、石油、天然气的样子。第二部分，阅读资料，帮助学生认识能源的特点，认识煤的形成过程和石油、天然气的形成过程及它们的可燃性。第三部分，模拟石油开采，借助模拟装置和开采示意图，帮助学生理解石油开采利用了油轻水重、油水不相溶的特点。第四部分，通过查阅资料、制作气泡图的方式认识煤、石油、天然气是重要的工业原料，并在此基础上比较它们的异同。
2.教学目标
通过观察、比较和阅读，学会描述煤、石油、天然气的特点。
乐于模拟石油开采，能解释石油开采的原理。
通过查阅资料，能列举煤、石油、天然气的多种用途。
通过互动交流，强化从结构、功能、变化及相互关系等角度提出科学问题的意识。
3.重点与难点
重点：认识煤、石油、天然气的特点和用途。
难点：理解煤、石油、天然气的形成原因和过程，强化问题意识。
4.教学准备
教师材料：教学PPT和相关视频。
学生分组材料：观察材料——煤、石油；模拟石油开采——广口瓶、双孔橡皮塞、长颈漏斗、橡皮管、烧杯、集气瓶、石子若干、食用油、染色水、直角玻璃导管、抹布。
第11课 开发新能源
1.教学内容
本课所学内容聚焦新能源，重点认识太阳能和其他三种当前应用较广的新能源，旨在帮助学生初步了解新能源的主要类型和判断依据，知道太阳能具有广泛的应用前景，引导学生通过探究实验认识提高太阳能光电板利用效率的方法，初步建立开发利用新能源的意识。
本课教学内容分为三个部分，按照先总后分的顺序展开。第一部分为“初识新能源”，直接为新能源下定义，开门见山地揭示了新能源的核心特征、类型和发展原因。第二部分为“探究太阳能的应用”，首先通过一组太阳能装置让学生识别太阳能的应用场景，接着让学生动手组装并玩一玩太阳能小车，然后设计实验探究影响太阳能小车速度的因素。第三部分为“认识更多常见新能源”，用阅读资料依次介绍了风能、地热能、生物质能这三种常见的新能源，并希望引导学生通过自主查阅资料用自己的方式介绍一种新能源，从而延伸认识更多常见新能源，以及未能成为主要能源的障碍所在。
2.教学目标
通过阅读和交流研讨，能简单说明新能源的主要特点和常见类型，能列举太阳能的利用方式。
通过制作太阳能小车和探究实验，能找到提高太阳能小车能效的合理方法，解释原理。
通过自主学习，能用自己的方式介绍一种新能源。
3.重点与难点
重点：制作太阳能小车，探究提高太阳能小车能效的合理方法。
难点：探究提高太阳能小车能效的合理方法，用自己的方式介绍一种新能源。
4.教学准备
教师材料：教学PPT与视频、新能源演示装置。
学生分组材料：太阳能小车套材。
第12课善用自然资源
1.教学内容
本课承接本单元前面三课，重在探讨自然资源的保护，起到指导生产生活的作用。学生将认识到自然资源都是有限的，有的可再生，有的不可再生；将意识到人类正面临自然资源短缺的问题，并结合具体事例理解三种守护自然资源的方法——减少消耗、重复使用、回收利用，树立资源保护意识，学会从现在做起，从自己做起，从每一件小事做起，自觉做一个保护自然资源、善用自然资源、负责任的公民。
本课教学内容分为三个部分。第一部分，通过课文直接告诉学生自然资源都是有限的，分为可再生资源和不可再生资源。第二部分，通过阅读材料认识人口增长带来更大资源需求，列举了水、粮食、能源等资源短缺的现象，强调人类只有一个地球，资源枯竭将难以补充，再运用前面所学知识深化对自然资源短缺带来的种种问题的认识。第三部分，认识守护自然资源的方法，共安排了四个小活动：一是给守护自然资源的做法分类，交流生活中的一些做法是如何减缓自然资源短缺的；二是分析一座现代建筑是如何充分、有效利用自然资源的；三是体验双层玻璃的保温效果，通过模拟实验感受善用自然资源的新材料、新技术；四是阅读资源回收利用资料，以纸、易拉罐、废塑料回收为例说明可减少消耗的资源，最后让学生交流更多的自己知道的善用自然资源的做法。
2.教学目标
通过阅读和交流，能按再生性给各种资源分类，能列举自然资源短缺的原因、现象、后果。
通过模拟装置，体验双层玻璃的保温效果，能说明低碳建筑采用双层玻璃的优势。
能举例说明保护自然资源、善用资源的种种方法和合理性。
树立保护自然资源、善用自然资源的意识并自觉践行。
3.重点与难点
重点：能列举自然资源短缺的原因、现象、后果，能举例说明保护自然资源、善用资源的种种方法和合理性。
难点：能说明低碳建筑采用双层玻璃的优势，初步解释现代建筑善用自然资源的方式方法。
4.教学准备
教师材料：教学PPT与相关视频资料、演示用品。
学生分组材料：体验双层玻璃保温效果的实验装置(2只小烧杯、1只大烧杯、热水、2支温度计、2个烧杯夹、2个带孔小烧杯杯盖)。
参考资料
资源科学与自然资源
资源科学是研究资源的形成、演化、质量特征与时空分布，及其与人类社会发展之间相互关系的一门科学。它的目的是为了更好地开发、利用、保护和管理资源，协调资源与人口、经济、环境之间的关系，促使其向有利于人类生存与发展的方向发展。
自然资源是指人类可以利用的、自然生成的物质与能量。它既包括过去进化阶段中无生命的物理成分，如矿物，又包括地球演化过程中的产物，如植物、动物、景观要素、地形、水、空气、土壤和化石燃料等。我们沐浴的阳光、呼吸的空气、洗漱用的水、脚下的土地、埋在地下的矿产、野外的森林以及化石燃料等，都是自然资源。自然条件中，目前尚不能利用的部分如地震、山崩、泥石流等，不属于自然资源范围。
自然资源具有六大共性：一是可用性，即可以被人类利用；二是整体性，即各类资源之间相互制约，触动其中一个要素，可能引起连锁反应；三是有限性，即在一定的时空范围内，无论是可再生资源还是不可再生资源，其数量都是有限的(空气、水、生物等可再生资源尽管可以循环再生，但每一时期的循环量是有限的，如不合理利用，就会使资源质量下降，使可利用的资源量越来越少)；四是分布的时空性，即资源种类特征、数量多寡、质量优劣都具有明显的区域差异，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、发电、灌溉、航运、旅游等多种功能；六是动态性，如树木经过加工成为家具，石油通过加工成为各种燃料。
科学划分自然资源类型，是自然资源科学治理的前提。自然资源有多种划分方法，按照资源的分布环境，可分为陆地资源、海洋资源、太空资源；按照资源的利用目的，可分为农业资源、药物资源、能源资源、旅游资源等；按照资源的自然属性，可分为气候资源(大气圈)、生物资源(生物圈)、土地资源(土圈)、水资源(水圈)和矿产资源(岩石圈)等；按照资源特征(主要包括自然资源的可更新性、耗竭性、可变性和重新使用性等)，可分为耗竭性资源和非耗竭性资源，其中耗竭性资源又分为可更新性资源和不可更新性资源，非耗竭性资源又分为恒定性资源和易误用及污染的资源。
自然资源综合分类系统
主要自然资源
(1)气候资源
气候资源是指广泛存在于大气圈中的光照热量、降水、风能等，可以为人们直接或间接利用，能够形成财富，具有使用价值的自然物质和能量，它是一种十分宝贵的可再生自然资源。气候资源作为可再生资源，是未来人们开发利用的丰富理想资源，只要保护好这种资源，就可以取之不尽，用之不竭。其中，太阳辐射是地球上一切生物代谢活动的能量源泉，也是气候发展变化的动力。降水是地球上水循环的核心环节，是生命活动和自然界水分消耗的补给源。空气运动不仅可以调节和输送水热资源，而且可将大气的各种组分不断输送扩散，供给生命物质的需要。气候资源几乎可以为各种产业活动开发利用，为农业、林业、牧业、渔业、建筑业、旅游业、军事等提供有利气象条件。
中国气候资源的主要特点：地带性强，南北差异大；垂直变化明显；季节分布不均，年际变化大；雨热同季。南、北热量资源随纬度差异大。西部多高原山地，热量资源随高度变化大。受季风气候和地形的影响，降水量的区域分布极不均衡，从东南沿海向西北内陆递减，东部季风区域夏半年降水量约占全年降水量的80%。
(2)土地资源
土地是由地形、土壤、植被、岩石、水文和气候等因素组成的一个独立的自然综合体。土地资源是指在一定的技术、经济条件下可以为人类利用的土地，数量有限，位置固定。土地资源按地形可分为山地、高原、丘陵、平原、盆地等；按利用类型分为12个一级类、73个二级类，如耕地、林地、草地等。下面简要介绍三种土地资源。
耕地资源
我国耕地资源“一多三少”，即总量多，人均耕地少，高质量的耕地少，可开发的后备土地资源少。人均土地面积仅相当于世界人均土地占有量的1/3，人均耕地面积仅相当于世界人均耕地占有量的40%。高产田只占总耕地面积的20%，多分布在湿润、半湿润的东南部地区。宜开发为耕地的后备土地资源只有1亿亩左右。不合理的耕作方式和植被破坏，导致中国耕地的土壤质量呈下降趋势，约有1/3的耕地受到水土流失的危害。
林地资源
我国林地资源呈现以下特点：人均资源占有量小，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，生产力低下，低于世界平均水平。
林地资源保护大致分为林地资源消耗量控制、林地生物多样性保护、林地景观资源保护及林地灾害防治等，旨在促进林地数量的增加、质量的改善或物种繁衍。据统计，目前中国濒危动植物种数已达4030~5030种之多。《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录所列的640个种中，中国占15%左右。为保护林地的生物多样性，应加强自然保护区建设，完善珍稀濒危野生物种的原地和迁地保护网，强化执法力度。
草地资源
我国是草地资源大国，拥有的各类天然草地约占国土面积的41%，居世界第二位。主要分布在年降水量400毫米以上的干旱、半干旱地区，南方和东部湿润、半湿润地区以及东部和南部海岸带等。在中国的草地资源中，除天然饲用植物外，还分布有丰富的药用植物、纤维植物、蜜源植物、淀粉植物、饮品和酿造植物、芳香植物、花卉、观赏植物、草坪绿化植物、防风固沙植物等。草地还出产蘑菇、发菜、冬虫夏草等名贵食用、药用菌。草地自然景观、牧区文化、民族风情是重要的旅游资源。
(3)生物资源
生物资源是指生物圈中对人类具有一定经济价值的动物、植物、微生物有机体以及由它们所组成的生物群落。
动物资源包括陆地、湖泊、海洋中的一般动物和一些珍稀濒危动物。动物资源是人类所需的优良蛋白质的来源，还能为人类提供皮毛、畜力、纤维素和特种药品，在人类生活、工业、农业和医药上具有广泛的用途。
植物资源包括栽培植物资源和野生植物资源，具有多种用途和功能，如森林资源既可提供木材等工业原料，又可保持水土、净化空气、防风等。一种植物从花果籽到根茎叶也可能有多种用途。根据其在自然界存在的不同形式分为植被资源、物种资源、种质资源；根据其在植物界所处的系统位置分为微生物、藻类、地衣、真菌、蕨类、种子植物资源。植物资源的再生能力是有限的，且只能在一定的条件下再生。当利用程度超过其再生量或其再生的生态环境遭到化学污染、气候变化、外来物种的破坏时，资源植物就会减弱甚至丧失其再生能力而趋于枯竭和灭绝。植物资源的保护就是要保护其再生能力，达到永续利用的目的。
(4)水资源
水资源包括气态水、液态水和固态水。地球上水的总储量很大，但淡水储量只占2.5%。
水是人类从事生产活动的重要资源，又是自然环境的重要因素。其独特的性质有：循环性和有限性，时空分布不均衡性，用途广泛性，两重性。我国水资源的基本状况也不容乐观，人均水资源量远低于世界平均线。而随着社会经济的发展和人口的增加，城市化工业发展加速，我国未来水资源的供需矛盾将更为突出，形势十分严峻。专家指出，根据我国水资源的现状，根本出路有三条：一是广泛开展节约用水，建立高效节水型社会；二是实施南水北调；三是开发利用洪水资源。
(5)海洋资源
海洋资源是指其来源、形成和存在方式都直接与海水相关的物质和能量。可分为海洋生物资源、海底矿产资源、海水化学资源、海洋空间资源和海洋能量资源。
21世纪是海洋的世纪。海洋是地球生物的发源地，是地球上最后一座生物宝库。开发海洋，可以解决由于人口增长而伴生的粮食问题。海洋是地球上最后的资源供应地，开发海洋，可以满足人类生活、生产对矿产的需求。海洋是世界上最后的能源基地，开发海底油气田和可燃冰，以及风能、潮汐能可以长久地满足人类对能源的需要。海洋是世界各大洲交通最经济的通道，海洋运输成本仅为公路运输的五分之一。世界上贸易运输的80%是靠海运完成的。海洋又是地球上最大的淡水资源生成地和储存地，海洋影响着大陆的风雨，海洋有巨大的冰山。
(6)矿产资源
矿产资源是指经过地质成矿作用形成的，具有利用价值的，呈固态、液态或气态的自然资源。它是人类赖以生存和发展的重要物质基础。矿产资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。随着科学技术的发展，过去一些不能被利用的物质，也可以成为重要的矿产资源。中国是世界上矿产种类较为齐全的少数几个国家之一。为满足现代化建设的需要，我国需要质量更高、储量更大的各种矿产，尤其是富铜、富铁、铬、金、铂、钾盐、金刚石、石油、天然气等矿产资源。
(7)能源资源
能源指能够提供某种形式能量的物质或物质的运动。大自然赋予我们多种多样的能源：一是来自太阳的辐射能，及其转换成的多种形式的能源；二是来自地球本身的热能和原子能；三是来自地球与其他天体相互作用所产生的潮汐能。
能源一般可分为常规能源和新能源。常规能源是指当前已被人类社会广泛利用的能源，如石油、煤、天然气、水能等；新能源是指在当前技术和经济条件下，尚未被人类社会广泛利用，但已经或即将被利用的能源，如太阳能、生物质能、核能、氢能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。随着常规能源的大量消耗以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
煤
煤是由地质历史时期堆积的植物遗体，经过复杂的生物化学作用和地质作用转变而成的。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。它的形成必须具备一些先决条件：植物的大量繁殖，适宜的气候条件和地理环境，以及有节奏的地壳运动。当这些条件配合在一起才能出现大规模的聚煤时期。植物残骸转化成煤，可分为泥炭、煤化、变质三个阶段。泥炭阶段：植物堆积在水下，被泥沙覆盖，与氧气隔绝，细菌参与作用，促使植物残骸中有机质分解，氢、氧成分逐渐减少，碳的成分逐渐增加，从而生成泥炭。煤化阶段：地壳下沉，泥炭不断堆积，经过成岩作用和细菌作用，在低温低压下变成褐煤。变质阶段：褐煤层逐渐埋藏在地下深处，受到温度和压力的影响，碳的含量继续增加，氧的含量逐渐减少，颜色逐渐变深，硬度和光泽度也逐渐增加，最终形成了烟煤。低等植物(如海藻)转化成油页岩、石煤，高等植物(如树木)生成的煤叫作腐植煤。腐植煤在中国分布广而多，是开采的主要对象。
石油
石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。石油的成分主要有：油质、胶质、沥青质、碳质。同煤相比，石油具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50%)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的管道煤气和液化气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，许多国家都把石油列为战略物资。
古代低等动植物同泥沙一起在低洼的浅海湾或湖泊中沉积下来，形成有机淤泥，在厌氧细菌、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中，并聚集在一定地质构造之中，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，它的成因和石油相似，由于它比石油轻，所以常位于石油的上部。
在实际生产中，油层物性好、压力高的油井，油气可自喷到地表，即自喷采油；油层物性差、压力低的油井，当地层能量不足以将油气举升到地表时，应人工补充能量，进行人工举升。抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要的举升设备。
天然气
天然气是天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。燃点为650°C，是较为安全的燃气之一，具有无色、无味、无毒等特性。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。天然气被压缩成液体进行储存和运输。它是优质燃料和化工原料。主要用作燃料，也用于制造乙醛、乙炔、氨、炭黑等化学品。
天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量，有助于改善环境质量。
太阳能
太阳是能源之母，人类使用的能源几乎都来自太阳。太阳辐射的总能量只有极小一部分能到达地球。每年地球接收的太阳能是全世界能耗的15000倍。在辐射到地球上的太阳能中，大约有22%耗费在海水的蒸发之中，被大气吸收的约有44%，真正被绿色植物利用起来进行光合作用的仅占0.4%。我国太阳能资源比较丰富地区的面积占国土面积的2/3以上。
人们利用太阳能晒干食物和衣服，直到近些年才发明了把太阳能转换为电能的技术。太阳能电池中的电力是一种可再生能源，而且没有污染，只要有阳光照在光电板上就会产生电力。在地球轨道上运行的所有卫星都是用太阳能电池供电。
风能
风能是空气流动所产生的动能，是太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。风能是一种可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低(只有水能的1/800)，并且不稳定。人类利用风能的历史可以追溯到公元前。通过风力机可以将风能转换成机械能、电能和热能等。如今，在适当地点，风力发电成本已低于其他发电方式。
地热能
地热能大部分来自地球深处，它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地球内部温度高达7000°C，而在80~100千米深度处，温度会降至650~1200°C，通过地下水或熔岩，热量被传送至更接近地面的地方。地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。按照储存形式，地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型五大类。目前开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型。一般把高于150°C的称为高温地热，主要用于发电；低于此温度的叫中低温地热，通常直接用于建筑采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。
生物质能
生物质是一切有生命的可以生长的有机物质，包括动植物和微生物。生物质能是由太阳能转换而来的，地球上的绿色植物、藻类和光合细菌通过光合作用储存化学能。生物质能潜力很大，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8%~15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。据理论推算，全世界每年通过光合作用固定下来的生物质能是全世界每年能源消耗总量的10倍。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种植方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等。
氢能
氢是宇宙中分布最广泛的物质，主要以化合物的形态储存于水中，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢具有燃烧热值高的特点，其热值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。氢的制取、储存、运输、应用技术将成为21世纪备受关注的焦点。
核能
核能分为核裂变能和核聚变能两种。迄今达到工业应用规模的核能只有核裂变能。当中子撞击铀原子核时，一个铀核吸收了一个中子而分裂成两个较轻的原子核，同时发生质能转换，放出很大的能量，新产生的中子会继续引起更多铀原子核裂变，释放出巨大的核能。1千克铀-235裂变释放出的能量，相当于2500吨标准煤燃烧产生的能量。核聚变能是由两个轻原子核结合在一起释放出的能量，又叫热核反应。据估计，全世界海水中所含的氘通过核聚变释放的能量，可供人类在很高的消费水平下使用50亿年。核能的和平利用是20世纪人类最伟大的成就之一。人类利用受控的核裂变反应将缓慢释放的核能用于发电、供热、推动船舰等，利用中子生产新的核燃料、进行基础科学和应用科学的研究。
核辐射是原子核结构或能量转变过程中释放出来的微观粒子流。核辐射存在于所有物质中，广泛用于工业、农业、医疗等各方面。例如，物质材料的辐照保鲜、辐射育种、辐照杀虫、X光、CT检查、放疗、考古和刑事侦查等。
核电安全、清洁、高效，不排放烟尘、二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物。一座100万千瓦的核电站，一年需要的核燃料仅25吨左右。发展核电是发展低碳经济、优化能源结构、减少环境污染、减轻交通运输压力和保证能源安全的需要。
可再生资源
可再生资源是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源，可通过自身繁殖、复原，得以年复一年不断推陈出新，而被持续利用。在不利环境下，这种能力会丧失。植物、微生物、水资源、地热资源、风能、太阳能等都是如此。
不同的可再生资源在更新速率上也存在着很大的差异。如微生物的更新速率大大快于高等动植物，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。土壤的更新也有类似特点，如要形成1厘米厚的土壤腐殖质层，通常需要经历300~500年。一旦某个物种的种源消失，该资源就不能再生了。
自然资源危机
资源短缺是指相对于人类需求的日益增长，生产资料(主要指能源)和生活资料(主要指粮食)等资源出现短缺。
(1)资源利用全面增长
人口的急剧增长给自然资源带来了巨大的压力，导致能源危机，并正在吞噬“绿色革命”所增产的粮食。我们对于自然资源的利用全面增长，包括金属矿、非金属矿、化石燃料、生物质、水和土地。
(2)自然资源危机
自然资源危机正向我们走来。自然资源危机一般包括：矿产资源危机、土地资源危机、水资源危机、生物资源危机、能源危机。
自然资源短缺情况必须引起足够的重视，要坚持可持续发展的经济增长模式，兼顾人口、资源、环境与社会协调发展。
建筑节能
据估计，建筑消耗的能源约占全球能源消耗总量的40%，建筑排放的二氧化碳约占全球二氧化碳排放总量的21%。
建筑节能指在建筑的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，增大室内外能量交换热阻，以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗。
减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容。一方面要善用自然资源，另一方面要积极采用节能措施。一般可从以下几方面实现：
(1)合理规划建筑地址，合理设计建筑形体和外部环境。
(2)改善外墙、门窗、屋顶等围护结构，提高围护结构的保温隔热性能和密闭性能，减少建筑冷、热消耗。
(3)提高空调、热水器、灯具、地板、马桶等设备效率。
(4)选用能源效率高的能源供应，提高总能源利用效率。
(5)充分利用太阳能、地热能、风能等新能源。
节能生活
节能就是节约能源。节能并不是指我们忍耐自己的需求、减少能源的消耗，而是指避免浪费，尽量用更少的资源得到更多的快捷和方便，生产更多的物资。
近40年间，工厂等生产物资的部门能源消耗量并没有增加。能源消耗增加的部门主要是家庭、写字楼和学校、商场、医院等跟社会运作、生活息息相关的环节以及运输部门。因此，我们特别需要在生活中做到节能。
在生活中节能有三点原则，出发点是用尽量少的能源，获得最舒适的生活。第一，将温度和亮度等调到够用的程度。第二，只在必要的时候使用。第三，只买必要的东西，不要扔掉还能用的东西。
尝试做到下面三点。首先，减少垃圾的产生——吃饭不剩食物；只点自己能吃完的分量；用抹布擦桌子；物品用到不能用为止。其次，回收后再次利用——让给有需要的人，用简易包装，用于别的用途。最后，作为资源物资再次利用——扔垃圾时先分类，将资源垃圾分类后扔到垃圾回收处，家电产品按照规定丢弃。
积极推广节能性能优秀的产品(包括建筑)，灵活运用节能和可再生能源。制定节能法，每年报告能源使用量和设备的状况，提出推进节能的计划书。
节能绝对不是一件特别的事情，只需要我们每天在生活中稍加努力和留意而已。大家一起节能，做好自己能做的事情，就会达到最好的效果。
地球超载日
7月29日是2021年“地球超载日”。意味着到这天为止，人类已经正式用完了地球本年度可再生的自然资源总量，在本年度剩下的日子里，地球进入“生态赤字”状态。也可以说，人类目前消耗自然资源的速度是地球再生速度的1.75倍，每年都在透支未来的资源。
地球超载日并不是一个固定的日期。它的提出，既是提醒人类要节约资源，保护环境，更是明确昭示了：地球是人类赖以生存的家园，只有团结一致，共同承担责任，人类才能与自己的地球家园可持续地繁荣共存下去。
自然资源浪费
我国自然资源总量较多，但人均拥有量少，资源禀赋整体不高。从矿产资源整体质量看，富矿少，难以开采和利用的贫矿多。
资源浪费现象比较普遍。我国的人均土地和矿产资源拥有量低于世界平均水平，但人均建设用地却远高于世界平均水平。能源消耗量位居世界第一，单位国内生产总值能耗是发达国家的3~4倍。矿产资源难以满足当前需求的增长，部分矿种已濒临枯竭。对外依存度不断提高，石油等大宗矿产对外依存度均超过50%的警戒线。矿产资源总回收率和共伴生矿产资源综合利用率比发达国家低约20个百分点。
生活垃圾的去处
生活垃圾可分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾和其他垃圾。经过分类的生活垃圾到哪儿去了 请看下图。
建设资源节约型社会
资源节约型社会是指在生产、流通、消费等领域，通过采取法律、经济和行政等综合性措施，提高资源利用效率，以最少的资源消耗获得最大的经济和社会收益，保障经济社会可持续发展的社会。资源节约型社会是一个复杂的系统，它包括资源节约观念、资源节约型主体、资源节约型制度、资源节约型体制、资源节约型机制、资源节约型体系等。
具体包括三个方面：第一，要确立节约资源的重要战略地位，将节约资源提升到基本国策的高度，将“控制人口，节约资源，保护环境”作为我国新时期的基本国策。

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