一、引言：材料與生活的親密對話——為何要研究“材料”？演講人CONTENTS引言：材料與生活的親密對話——為何要研究“材料”？材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)認(rèn)知——從“是什么”到“為什么”材料的科學(xué)研究方法——從“觀察”到“驗證”的探究之路從課堂到生活：材料研究的延伸思考——科學(xué)的溫度與責(zé)任總結(jié)：材料研究，是探索更是成長目錄2025四年級科學(xué)上冊材料的科學(xué)研究課件01引言：材料與生活的親密對話——為何要研究“材料”？引言：材料與生活的親密對話——為何要研究“材料”？作為一線科學(xué)教師，我常觀察到四年級學(xué)生對身邊事物充滿好奇：他們會蹲在操場邊研究落葉的紋理，會用鉛筆戳一戳課桌面的木質(zhì)紋路，甚至悄悄比較同桌的保溫杯是金屬還是塑料材質(zhì)。這些看似“孩子氣”的行為，恰恰是科學(xué)探究的萌芽——而“材料”，正是打開這扇科學(xué)之門的第一把鑰匙。材料是什么？它是構(gòu)成我們生活中所有物品的“基石”。從清晨推開的木門，到早餐使用的陶瓷碗；從上學(xué)背的尼龍書包，到課堂上書寫的紙和筆，材料以最直觀的方式與我們對話。2025年新版四年級科學(xué)教材將“材料的科學(xué)研究”作為重點單元，正是希望引導(dǎo)學(xué)生從“熟悉”走向“理解”，從“觀察”走向“探究”，用科學(xué)的方法解碼身邊的物質(zhì)世界。02材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)認(rèn)知——從“是什么”到“為什么”材料的定義與分類：給身邊的“老朋友”貼標(biāo)簽要研究材料，首先需要明確“材料”的科學(xué)定義：材料是能用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品的物質(zhì)。這個定義看似抽象，卻能通過生活實例輕松理解——當(dāng)學(xué)生舉起自己的鉛筆，筆桿的木頭、筆芯的石墨、外層的油漆，都是不同的材料；當(dāng)他們觀察教室的窗戶，玻璃、鋁合金框架、密封橡膠條，同樣是材料的組合。根據(jù)材料的來源，我們可以將其分為兩大類：天然材料：直接來自自然界，未經(jīng)加工或僅經(jīng)簡單加工的材料。例如木材（來自樹木）、棉花（來自植物）、羊毛（來自動物）、石頭（來自礦物）。四年級學(xué)生對天然材料并不陌生，他們可能在科學(xué)課中接觸過“木材的特性”實驗，也可能在美術(shù)課上用棉花制作過手工作品。材料的定義與分類：給身邊的“老朋友”貼標(biāo)簽人工材料：通過化學(xué)或物理方法對天然材料進行加工改造得到的材料。例如塑料（由石油提煉的高分子化合物制成）、玻璃（由石英砂、純堿等高溫熔融制成）、不銹鋼（鐵與鉻、鎳等金屬融合的合金）。人工材料的出現(xiàn)是人類文明的重要標(biāo)志，教師可以結(jié)合“古代陶器→現(xiàn)代瓷器”的演變史，讓學(xué)生體會材料技術(shù)的進步。材料的特性：揭開“功能背后的密碼”材料的特性決定了它的用途。例如，為什么保溫杯多用不銹鋼？因為金屬導(dǎo)熱性好（能快速傳遞熱量），但經(jīng)過真空層設(shè)計后又能阻隔熱量散失；為什么書包帶多用尼龍？因為尼龍韌性強（不易斷裂）、重量輕（減輕背負(fù)壓力）。要讓四年級學(xué)生理解這些“特性”，需要從可感知的維度切入：|特性維度|具體表現(xiàn)與實驗設(shè)計|生活實例||----------------|----------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------|材料的特性：揭開“功能背后的密碼”|硬度|用指甲、鑰匙、小刀輕劃材料表面，觀察是否留下劃痕（硬度等級：軟→較軟→較硬→硬）|木頭（較軟）、塑料（較硬）、金屬（硬）|01|吸水性|將材料剪成相同大小的條片，一端浸入水中，觀察3分鐘內(nèi)水爬升的高度（用尺子測量）|紙巾（吸水性強）、棉布（中等）、塑料（弱）|02|導(dǎo)電性|連接簡單電路（電池、小燈泡、導(dǎo)線），將材料接入電路，觀察燈泡是否發(fā)光（導(dǎo)電/不導(dǎo)電）|鐵絲（導(dǎo)電）、橡膠（不導(dǎo)電）、干木頭（不導(dǎo)電）|03|韌性|將材料條片兩端固定，中間懸掛重物（如回形針），觀察是否斷裂（斷裂時的重量）|尼龍繩（韌性強）、棉線（中等）、毛線（弱）|04材料的特性：揭開“功能背后的密碼”在一次課堂實驗中，我曾帶領(lǐng)學(xué)生用不同材料的“吸管”搭建“橋梁”——紙吸管、塑料吸管、金屬吸管，分別測試它們能承重多少個回形針。當(dāng)金屬吸管輕松托起50個回形針，而紙吸管在第8個就彎折時，學(xué)生們發(fā)出的驚嘆聲讓我深刻意識到：直觀的實驗比單純的講解更能激發(fā)探究欲。材料的選擇與應(yīng)用：科學(xué)與需求的“雙向奔赴”人們選擇材料時，往往需要綜合考慮多種因素。例如，制作椅子時，為什么傳統(tǒng)木椅多用硬木（如橡木）？因為硬木硬度高、承重性好；而現(xiàn)代辦公椅的扶手常用塑料，因為塑料輕便、易成型、成本低。教師可以設(shè)計“材料設(shè)計師”角色扮演活動：假設(shè)要為山區(qū)兒童設(shè)計一款“耐用的水杯”，需要考慮哪些因素？學(xué)生可能會提出：功能性：是否保溫？是否防摔？安全性：材料是否有毒（如劣質(zhì)塑料可能釋放有害物質(zhì)）？經(jīng)濟性：成本是否適合山區(qū)家庭？環(huán)保性：是否可回收？廢棄后是否污染環(huán)境？通過這樣的討論，學(xué)生能體會到：材料的選擇不是“非此即彼”，而是在多重需求中尋找平衡點。03材料的科學(xué)研究方法——從“觀察”到“驗證”的探究之路科學(xué)研究的基本步驟：像科學(xué)家一樣思考四年級學(xué)生需要初步掌握科學(xué)探究的流程。結(jié)合“材料研究”主題，我們可以將步驟簡化為：提出問題：觀察生活中的材料現(xiàn)象，提出可探究的問題。例如：“為什么有的塑料瓶容易變形，有的卻很硬？”“棉布和化纖布哪個更吸汗？”作出假設(shè)：根據(jù)已有經(jīng)驗或知識，對問題作出推測。例如：“可能是塑料的厚度不同”“可能是棉布的纖維結(jié)構(gòu)更疏松”。設(shè)計實驗：控制變量（只改變一個因素，其他因素相同），設(shè)計對比實驗。例如研究“塑料厚度對硬度的影響”時，需選擇相同材質(zhì)、不同厚度的塑料片，用同一工具測試劃痕。收集數(shù)據(jù)：通過測量、記錄、拍照等方式記錄實驗現(xiàn)象。例如用表格記錄“不同厚度塑料片的劃痕深度”。得出結(jié)論：分析數(shù)據(jù)，驗證假設(shè)是否成立。例如“厚度越大，塑料片硬度越高”。觀察與記錄：科學(xué)研究的“眼睛”和“筆”觀察是材料研究的起點。教師需要引導(dǎo)學(xué)生從“粗略觀察”轉(zhuǎn)向“細(xì)致觀察”，例如：1視覺觀察：顏色、紋理、透明度（如玻璃透明，陶瓷不透明）。2觸覺觀察：粗糙/光滑（如砂紙粗糙，絲綢光滑）、冷熱（金屬摸起來更涼，因為導(dǎo)熱快）。3聽覺觀察：敲擊時的聲音（如木頭聲音沉悶，玻璃聲音清脆）。4記錄則是將觀察結(jié)果“可視化”的關(guān)鍵。四年級學(xué)生可以使用：5文字記錄：簡單描述現(xiàn)象（如“棉布吸水后顏色變深，重量增加”）。6圖表記錄：用柱狀圖對比不同材料的吸水量（橫坐標(biāo)：材料類型，縱坐標(biāo)：吸水量/毫升）。7圖畫記錄：畫出材料的微觀結(jié)構(gòu)（如用簡單線條表示纖維的排列方式）。8觀察與記錄：科學(xué)研究的“眼睛”和“筆”記得有位學(xué)生在記錄“木材紋理”時，不僅畫了樹的橫切面（年輪）和縱切面（直線紋理），還標(biāo)注了“爸爸說老樹根的紋理更密，所以更硬”——這種將生活經(jīng)驗與科學(xué)觀察結(jié)合的記錄，正是我們希望培養(yǎng)的“科學(xué)思維”。實驗中的變量控制：確保結(jié)論的可靠性變量控制是科學(xué)實驗的核心原則。在“材料吸水性”實驗中，我曾見過學(xué)生因未控制變量得出錯誤結(jié)論：一組用大張紙巾，另一組用小張棉布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“紙巾吸水量更多”，但實際上是因為面積不同。為避免此類問題，教師需強調(diào)：自變量（改變的因素）：如材料類型（紙巾、棉布、塑料）。因變量（觀察的結(jié)果）：如吸水量、承重能力?？刂谱兞浚ū３植蛔兊囊蛩兀翰牧系拇笮?、形狀、浸入水中的時間、測試的環(huán)境溫度等。通過反復(fù)練習(xí)，學(xué)生逐漸理解：只有控制變量，才能確定“是材料本身的特性導(dǎo)致了差異，而不是其他無關(guān)因素”。04從課堂到生活：材料研究的延伸思考——科學(xué)的溫度與責(zé)任材料與環(huán)保：從“使用”到“可持續(xù)”當(dāng)學(xué)生了解了材料的“來龍去脈”，我們需要引導(dǎo)他們思考：**材料的生產(chǎn)和廢棄會對環(huán)境產(chǎn)生什么影響？**例如：塑料的優(yōu)點是輕便、耐用，但廢棄塑料難以降解，會形成“白色污染”。紙張的原料是木材，過度砍伐會破壞森林生態(tài)。金屬的開采需要消耗大量能源，廢棄金屬可能污染土壤和水源。在一次“調(diào)查家庭材料使用”的實踐作業(yè)中，有位學(xué)生發(fā)現(xiàn)：媽媽每天用7個塑料袋，奶奶用布口袋，爺爺收集廢舊紙箱賣廢品。通過計算，他得出“一個月家庭塑料袋使用量相當(dāng)于1棵小樹苗的體積”，并向全家發(fā)起“布口袋計劃”。這種從“知識”到“行動”的轉(zhuǎn)化，正是科學(xué)教育的終極目標(biāo)。材料創(chuàng)新：未來在孩子的“奇思妙想”中材料科學(xué)是一門不斷發(fā)展的學(xué)科。教師可以通過案例激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識：可降解塑料：用玉米淀粉等天然材料制成，廢棄后可被微生物分解。氣凝膠：最輕的固體材料之一，隔熱性能是玻璃的39倍，未來可能用于制作超輕保溫服。自修復(fù)材料：被劃傷后能“自愈”，可能應(yīng)用于手機屏幕、汽車外殼。鼓勵學(xué)生設(shè)計“未來材料”時，有個孩子畫出了“會呼吸的墻面材料”——能根據(jù)濕度自動調(diào)節(jié)室內(nèi)水分，原料是回收的樹葉和蛋殼。這樣的想象或許不完美，但其中蘊含的“用科學(xué)改善生活”的熱情，正是我們需要保護的“科學(xué)種子”。05總結(jié)：材料研究，是探索更是成長總結(jié)：材料研究，是探索更是成長回顧這一單元的學(xué)習(xí)，我們沿著“認(rèn)識材料→研究特性→實踐應(yīng)用→延伸思考”的路徑，完成了一次從生活到科學(xué)的奇妙旅程。材料不僅是“物品的組成部分”，更是打開科學(xué)