李佩寧

豐富多彩的大千世界是由各種各樣的材料組合而成的。小到一根針、一張紙、一雙鞋子，大到飛機(jī)汽車、各類建筑、航天航空，處處都有材料的身影。可以說，材料關(guān)系到每一個(gè)人的生活，材料科學(xué)關(guān)系到每一個(gè)國(guó)家的發(fā)展。

一、課程重點(diǎn)

本課旨在通過讓學(xué)生從身邊最簡(jiǎn)單的材料出發(fā)，對(duì)靜力學(xué)中力的分解有初步認(rèn)識(shí)，提升總結(jié)歸納能力；理解材料的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而學(xué)會(huì)把這些力學(xué)性質(zhì)應(yīng)用到日常生活中。

【涉及領(lǐng)域】物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)

【建議年級(jí)】小學(xué)低年級(jí)

【建議時(shí)間】85分鐘

二、課程任務(wù)

學(xué)生通過直觀感受不同的材料，了解材料的一些性質(zhì)，尤其是部分力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而觀察和記錄不同材料的不同受力表現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)材料的受力情況進(jìn)行記錄，猜測(cè)各類力學(xué)性質(zhì)的用途。

三、課程步驟

1.導(dǎo)入（15分鐘）

第一步：了解身邊的材料。教師可以隨意說一件物品，讓學(xué)生立刻說出由什么材料構(gòu)成。物品舉例：水杯、校服、課桌等。

第二步：頭腦風(fēng)暴。讓學(xué)生分組就教室、家庭、校園、醫(yī)院中的各類物品的材料構(gòu)成進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，并將結(jié)果填到工作單小方框的空白處（見圖1）。常見材料舉例：木頭、塑料、各種金屬、玻璃等。教師可以讓各小組匯報(bào)頭腦風(fēng)暴的結(jié)果。

第三步：進(jìn)階提問。教師可以視學(xué)生表現(xiàn)，讓學(xué)生思考并回答以下進(jìn)階問題。

（1）教室、家庭、校園、醫(yī)院中，是否存在一個(gè)地方有而其他地方?jīng)]有的材料？（例如酒精在醫(yī)院里有，而教室里通常沒有。）

（2）哪些是天然材料？哪些是人造材料？（例如木頭是天然材料，而塑料是人造材料。有些材料則不那么明確，如陶土是人造材料，而陶土燒制成的陶瓷也是人造材料。）

（3）水是不是一種材料？（視情況而定，看用途，用來飲用的水不是材料，但是做冷凝劑的水就是一種材料，水凍成的冰也是冰燈的材料。）

2.實(shí)驗(yàn)與記錄（20分鐘）

教師拿出3種材料，讓學(xué)生測(cè)試并記錄材料受不同方向力時(shí)的表現(xiàn)。教師給每組1根橡皮筋、1支粉筆、1根木棍，讓學(xué)生分別嘗試?yán)?、壓縮、彎折這三種材料（這三項(xiàng)必選），同時(shí)從16個(gè)選做的測(cè)試項(xiàng)目中至少選3項(xiàng)作為補(bǔ)充，將6種測(cè)試結(jié)果仔細(xì)記錄到工作單（見表1，如果學(xué)生書寫能力不強(qiáng)，可以用√或×表示）。教師可以讓學(xué)生先拿出橡皮筋，教給學(xué)生必選測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試方法。

16個(gè)選做的測(cè)試項(xiàng)目：是否有光澤；是否透明；表面是否有紋路；是否容易加工；能不能浮在水上；延展性；導(dǎo)熱性；導(dǎo)電性；是否耐磨；是否上銹；是否容易腐蝕；是否容易變形；能否透光；能否隔音；是否有彈性；是否容易磨損。

學(xué)生要完成一個(gè)拼圖式合作學(xué)習(xí)模式（Jigsaw Like An Expert）來匯總、收集和完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果，操作方法如下。

第一步：每小組4名學(xué)生，1名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)監(jiān)督大家完成實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)每名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，監(jiān)督其余學(xué)生完成工作單，其余3名學(xué)生分別負(fù)責(zé)測(cè)試不同的材料，測(cè)試后填寫工作單。注意，每位學(xué)生使用不同顏色的筆。實(shí)驗(yàn)開始。

第二步：各組負(fù)責(zé)橡皮筋實(shí)驗(yàn)的學(xué)生組成橡皮筋研究專家組，粉筆研究專家組和木棍研究專家組的形成以此類推。各專家組組長(zhǎng)到各組觀摩，組內(nèi)要匯報(bào)收獲。

第三步：各位學(xué)生回到原始組，向組長(zhǎng)匯報(bào)并補(bǔ)充新獲得的信息，填入工作單內(nèi)。以原始組為單位，各組派人到教室前面匯報(bào)結(jié)果，教師可以隨機(jī)就學(xué)生的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行提問，例如：針對(duì)橡皮筋可以拉伸的性質(zhì)，舉一個(gè)生活中利用這項(xiàng)性質(zhì)的例子；針對(duì)粉筆容易磨損的性質(zhì)，舉一個(gè)生活中利用這項(xiàng)性質(zhì)的例子；針對(duì)木棍不易折斷的性質(zhì)，舉一個(gè)生活中利用這項(xiàng)性質(zhì)的例子。

3.挑戰(zhàn)（30分鐘）

第一步：教師宣布挑戰(zhàn)任務(wù)，要求學(xué)生思考并使用一張紙和膠帶制作一個(gè)立體造型，可以支撐住一本書離桌面5厘米至少10秒鐘。材料包括：5本書、A4打印紙、寬膠帶、剪刀、計(jì)時(shí)器、尺子。

第二步：在學(xué)生正式開始前，教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)真審題，給出關(guān)鍵詞，讓學(xué)生說說如何理解這些關(guān)鍵詞。選取的關(guān)鍵詞如下：

（1）立體造型：強(qiáng)調(diào)三維空間造型；

（2）支撐?。航褂眉?zhí)崂瓉硗瓿扇蝿?wù)；

（3）離桌面5厘米：重點(diǎn)教學(xué)生測(cè)量長(zhǎng)度；

（4）至少10秒鐘：重點(diǎn)教學(xué)生測(cè)量時(shí)間。

第三步：在學(xué)生動(dòng)手前，教師宣布課程評(píng)價(jià)量規(guī)（見表2），也可以由師生共同設(shè)定評(píng)價(jià)量規(guī)。每組同學(xué)將構(gòu)思并設(shè)計(jì)。在課程結(jié)束時(shí)，各組用表演或講解的形式向全班展示。

4.總結(jié)與反思（20分鐘）

總結(jié)與反思可以伴隨學(xué)生的展示，學(xué)生在展示時(shí)附帶回答以下其中一個(gè)問題：

（1）你們組在解決問題過程中誰(shuí)的貢獻(xiàn)最大，為什么？

（2）你們組成功完成了任務(wù)，請(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹一下你們的設(shè)計(jì)原理。

（3）你們組是否從其他組借鑒一些做法，借鑒了什么？為什么？

（4）你們組沒有完成挑戰(zhàn)的原因是什么？如果讓你們?cè)僮鲆淮?，?huì)有哪些改變？

（5）如果有8張A4紙，你們組如何把一位同學(xué)支撐起來離地3厘米？

（責(zé)任編輯 張慧籽）