李佩宁

丰富多彩的大千世界是由各种各样的材料组合而成的。小到一根针、一张纸、一双鞋子，大到飞机汽车、各类建筑、航天航空，处处都有材料的身影。可以说，材料关系到每一个人的生活，材料科学关系到每一个国家的发展。

一、课程重点

本课旨在通过让学生从身边最简单的材料出发，对静力学中力的分解有初步认识，提升总结归纳能力；理解材料的力学性质，进而学会把这些力学性质应用到日常生活中。

【涉及领域】物理学、数学、工程学

【建议年级】小学低年级

【建议时间】85分钟

二、课程任务

学生通过直观感受不同的材料，了解材料的一些性质，尤其是部分力学性质，进而观察和记录不同材料的不同受力表现。在此基础上，对材料的受力情况进行记录，猜测各类力学性质的用途。

三、课程步骤

1.导入（15分钟）

第一步：了解身边的材料。教师可以随意说一件物品，让学生立刻说出由什么材料构成。物品举例：水杯、校服、课桌等。

第二步：头脑风暴。让学生分组就教室、家庭、校园、医院中的各类物品的材料构成进行头脑风暴，并将结果填到工作单小方框的空白处（见图1）。常见材料举例：木头、塑料、各种金属、玻璃等。教师可以让各小组汇报头脑风暴的结果。

第三步：进阶提问。教师可以视学生表现，让学生思考并回答以下进阶问题。

（1）教室、家庭、校园、医院中，是否存在一个地方有而其他地方没有的材料？（例如酒精在医院里有，而教室里通常没有。）

（2）哪些是天然材料？哪些是人造材料？（例如木头是天然材料，而塑料是人造材料。有些材料则不那么明确，如陶土是人造材料，而陶土烧制成的陶瓷也是人造材料。）

（3）水是不是一种材料？（视情况而定，看用途，用来饮用的水不是材料，但是做冷凝剂的水就是一种材料，水冻成的冰也是冰灯的材料。）

2.实验与记录（20分钟）

教师拿出3种材料，让学生测试并记录材料受不同方向力时的表现。教师给每组1根橡皮筋、1支粉笔、1根木棍，让学生分别尝试拉伸、压缩、弯折这三种材料（这三项必选），同时从16个选做的测试项目中至少选3项作为补充，将6种测试结果仔细记录到工作单（见表1，如果学生书写能力不强，可以用√或×表示）。教师可以让学生先拿出橡皮筋，教给学生必选测试项目的测试方法。

16个选做的测试项目：是否有光泽；是否透明；表面是否有纹路；是否容易加工；能不能浮在水上；延展性；导热性；导电性；是否耐磨；是否上锈；是否容易腐蚀；是否容易变形；能否透光；能否隔音；是否有弹性；是否容易磨损。

学生要完成一个拼图式合作学习模式（Jigsaw Like An Expert）来汇总、收集和完善实验结果，操作方法如下。

第一步：每小组4名学生，1名组长负责监督大家完成实验，检验每名学生的实验结果，监督其余学生完成工作单，其余3名学生分别负责测试不同的材料，测试后填写工作单。注意，每位学生使用不同颜色的笔。实验开始。

第二步：各组负责橡皮筋实验的学生组成橡皮筋研究專家组，粉笔研究专家组和木棍研究专家组的形成以此类推。各专家组组长到各组观摩，组内要汇报收获。

第三步：各位学生回到原始组，向组长汇报并补充新获得的信息，填入工作单内。以原始组为单位，各组派人到教室前面汇报结果，教师可以随机就学生的测试结果进行提问，例如：针对橡皮筋可以拉伸的性质，举一个生活中利用这项性质的例子；针对粉笔容易磨损的性质，举一个生活中利用这项性质的例子；针对木棍不易折断的性质，举一个生活中利用这项性质的例子。

3.挑战（30分钟）

第一步：教师宣布挑战任务，要求学生思考并使用一张纸和胶带制作一个立体造型，可以支撑住一本书离桌面5厘米至少10秒钟。材料包括：5本书、A4打印纸、宽胶带、剪刀、计时器、尺子。

第二步：在学生正式开始前，教师带领学生认真审题，给出关键词，让学生说说如何理解这些关键词。选取的关键词如下：

（1）立体造型：强调三维空间造型；

（2）支撑住：禁止用纸提拉来完成任务；

（3）离桌面5厘米：重点教学生测量长度；

（4）至少10秒钟：重点教学生测量时间。

第三步：在学生动手前，教师宣布课程评价量规（见表2），也可以由师生共同设定评价量规。每组同学将构思并设计。在课程结束时，各组用表演或讲解的形式向全班展示。

4.总结与反思（20分钟）

总结与反思可以伴随学生的展示，学生在展示时附带回答以下其中一个问题：

（1）你们组在解决问题过程中谁的贡献最大，为什么？

（2）你们组成功完成了任务，请详细介绍一下你们的设计原理。

（3）你们组是否从其他组借鉴一些做法，借鉴了什么？为什么？

（4）你们组没有完成挑战的原因是什么？如果让你们再做一次，会有哪些改变？

（5）如果有8张A4纸，你们组如何把一位同学支撑起来离地3厘米？

（责任编辑 张慧籽）