一、課程背景與實(shí)驗(yàn)意義演講人04/四年級(jí)（3）班純棉與滌綸透氣性對(duì)比實(shí)驗(yàn)匯總表03/實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象觀察（分階段操作）02/實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)鋪墊與材料準(zhǔn)備01/課程背景與實(shí)驗(yàn)意義06/實(shí)驗(yàn)延伸與科學(xué)思維培養(yǎng)05/數(shù)據(jù)解讀與科學(xué)原理目錄07/總結(jié)：從實(shí)驗(yàn)到生活的科學(xué)視角2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)純棉與滌綸透氣性對(duì)比實(shí)驗(yàn)課件01課程背景與實(shí)驗(yàn)意義課程背景與實(shí)驗(yàn)意義作為一線科學(xué)教師，我常觀察到四年級(jí)學(xué)生對(duì)日常生活中的材料充滿好奇：“為什么夏天穿棉T恤更涼快？”“運(yùn)動(dòng)服的‘速干’面料和普通衣服有什么不同？”這些問(wèn)題指向一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)概念——材料的透氣性。本學(xué)期《常見(jiàn)材料的特性》單元中，“透氣性”是核心探究點(diǎn)，而純棉（天然纖維）與滌綸（合成纖維）作為學(xué)生最熟悉的兩類布料，正是對(duì)比實(shí)驗(yàn)的最佳素材。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能直觀理解“透氣性”的科學(xué)定義（氣體或水蒸氣通過(guò)材料的能力），更能體會(huì)“控制變量法”這一科學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心思維，同時(shí)建立“材料特性決定用途”的認(rèn)知——這正是小學(xué)科學(xué)“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”的重要目標(biāo)。我曾在課前調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，85%的學(xué)生能說(shuō)出“棉衣服吸汗”，但僅12%能解釋“吸汗”與“透氣”的關(guān)系，這更堅(jiān)定了我設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)的必要性：用看得見(jiàn)的現(xiàn)象串起生活經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)原理。02實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)鋪墊與材料準(zhǔn)備概念前置：什么是“透氣性”？為避免學(xué)生將“吸水性”與“透氣性”混淆，我會(huì)先引導(dǎo)觀察兩個(gè)對(duì)比小實(shí)驗(yàn)：滴水實(shí)驗(yàn)：將水滴在純棉和滌綸布料上，記錄水?dāng)U散的速度（吸水性）；吹氣實(shí)驗(yàn)：用嘴對(duì)著布料吹氣，感受另一側(cè)的氣流強(qiáng)度（透氣性）。通過(guò)觸摸、體驗(yàn)，學(xué)生能初步感知：吸水性是“吸住水”，透氣性是“讓氣體（包括水蒸氣）通過(guò)”。此時(shí)再給出科學(xué)定義：透氣性是指材料允許空氣或水蒸氣穿過(guò)其結(jié)構(gòu)的能力，結(jié)構(gòu)越疏松、空隙越多，透氣性越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)材料的選擇與變量控制科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性始于材料準(zhǔn)備。為確保對(duì)比公平，我提前兩周與實(shí)驗(yàn)室老師共同篩選材料：01布料樣本：選取同一廠家生產(chǎn)的純棉（100%棉）與滌綸（100%聚酯纖維）布料，裁剪為5cm×5cm的正方形，厚度均為0.3mm（用千分尺測(cè)量）；02實(shí)驗(yàn)裝置：500ml透明塑料瓶（瓶口直徑3cm）、40℃溫水（模擬人體出汗的溫度）、保鮮膜（密封瓶口）、計(jì)時(shí)器（精度1秒）、記號(hào)筆（標(biāo)記觀察點(diǎn)）；03輔助工具：電子秤（確認(rèn)兩瓶水量均為200ml）、干濕溫度計(jì)（監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度25%±2%，溫度20℃±1℃）。04實(shí)驗(yàn)材料的選擇與變量控制這里需重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“控制變量法”：除了布料材質(zhì)不同，其他如布料面積、水溫、環(huán)境溫濕度、瓶口大小等條件必須完全一致。我會(huì)舉生活中的例子：“如果比較兩個(gè)同學(xué)跑步快慢，能讓一個(gè)在平路、一個(gè)在山坡跑嗎？不能！實(shí)驗(yàn)也一樣，只有‘其他條件都公平’，結(jié)果才可信?！?3實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象觀察（分階段操作）裝置組裝：模擬“人體出汗-布料透氣”場(chǎng)景為讓實(shí)驗(yàn)更貼近生活，我設(shè)計(jì)了“模擬皮膚排汗”的情境：想象塑料瓶是“小身體”，溫水是“身體排出的汗液”，布料是“穿在身上的衣服”。具體組裝步驟如下：向兩個(gè)塑料瓶中各倒入200ml40℃溫水，用電子秤確認(rèn)重量一致；將純棉布料覆蓋在第一個(gè)瓶口，用橡皮筋固定（確保布料平整無(wú)褶皺）；滌綸布料以同樣方式覆蓋第二個(gè)瓶口；在兩組布料上方各覆蓋一層保鮮膜（松弛態(tài)，便于觀察鼓起或水霧），邊緣用橡皮筋密封。組裝時(shí)，我會(huì)讓學(xué)生輪流檢查：“請(qǐng)小明看看，兩個(gè)瓶口的布料有沒(méi)有松緊不一樣？”“小紅，幫老師確認(rèn)水溫是不是都是40℃？”通過(guò)動(dòng)手參與，學(xué)生能更深刻理解“控制變量”的重要性。分時(shí)段觀察：記錄“氣體穿過(guò)布料”的證據(jù)實(shí)驗(yàn)需持續(xù)30分鐘，分5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)（5min、10min、15min、20min、30min）觀察，重點(diǎn)記錄3類現(xiàn)象：|時(shí)間節(jié)點(diǎn)|觀察項(xiàng)目|純棉布料組|滌綸布料組||----------|----------|------------|------------||5min|保鮮膜內(nèi)側(cè)水霧量（少/中/多）|少量分散|無(wú)||10min|布料表面是否濕潤(rùn)（是/否）|邊緣微濕|干燥||15min|保鮮膜鼓起高度（用直尺量）|0.5cm|0cm||20min|瓶?jī)?nèi)水溫下降值（℃）|3℃|1℃|分時(shí)段觀察：記錄“氣體穿過(guò)布料”的證據(jù)|30min|布料取下后瓶?jī)?nèi)剩余水量（ml）|182ml|195ml|觀察時(shí)，我會(huì)提醒學(xué)生用“對(duì)比法”描述現(xiàn)象：“純棉組的保鮮膜已經(jīng)有小水珠了，滌綸組還是透亮的，這說(shuō)明什么？”“瓶?jī)?nèi)水溫下降更多，可能是因?yàn)樗魵鈳ё吡藷崃?，這和透氣性有什么關(guān)系？”通過(guò)追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生將現(xiàn)象與“氣體（水蒸氣）穿過(guò)布料”的本質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)：減少偶然誤差科學(xué)結(jié)論需經(jīng)得起重復(fù)驗(yàn)證。我會(huì)將學(xué)生分為6組，每組完成一次實(shí)驗(yàn)，然后匯總?cè)鄶?shù)據(jù)（如下表）。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某組“滌綸組10min出現(xiàn)水霧”的異常數(shù)據(jù)時(shí)，我們會(huì)一起排查原因：“是不是布料有破洞？”“水溫是不是沒(méi)控制好？”最終確認(rèn)是某組操作時(shí)布料褶皺導(dǎo)致局部空隙變大，這反而成了“誤差分析”的生動(dòng)案例。04四年級(jí)（3）班純棉與滌綸透氣性對(duì)比實(shí)驗(yàn)匯總表四年級(jí)（3）班純棉與滌綸透氣性對(duì)比實(shí)驗(yàn)匯總表|實(shí)驗(yàn)組別|純棉組30min剩余水量（ml）|滌綸組30min剩余水量（ml）|純棉組水霧出現(xiàn)時(shí)間（min）|滌綸組水霧出現(xiàn)時(shí)間（min）||----------|---------------------------|---------------------------|---------------------------|---------------------------||1|181|194|8|22||2|183|196|7|25||3|180|195|9|23||4|182|193|8|24|四年級(jí)（3）班純棉與滌綸透氣性對(duì)比實(shí)驗(yàn)匯總表|5|184|197|7|26|01|6|181|195|8|23|02|平均值|181.8|195.0|8|23.8|0305數(shù)據(jù)解讀與科學(xué)原理現(xiàn)象背后的規(guī)律：純棉透氣性顯著優(yōu)于滌綸水蒸氣透過(guò)速度：純棉組保鮮膜在8分鐘左右出現(xiàn)水霧，滌綸組則需23.8分鐘；熱量散失：純棉組水溫下降更多（平均3.2℃），說(shuō)明更多水蒸氣帶走了熱量。通過(guò)匯總數(shù)據(jù)可得出明確結(jié)論：水分蒸發(fā)量：30分鐘內(nèi)，純棉組瓶?jī)?nèi)減少18.2ml水（蒸發(fā)+透過(guò)布料），滌綸組僅減少5.0ml；這些現(xiàn)象共同指向一個(gè)結(jié)論：在相同條件下，純棉布料的透氣性遠(yuǎn)優(yōu)于滌綸布料。微觀結(jié)構(gòu)決定宏觀特性：從纖維看透氣原理為幫助學(xué)生理解“為什么”，我會(huì)展示電子顯微鏡下的纖維圖片：純棉纖維：天然卷曲的管狀結(jié)構(gòu)，纖維間有大量不規(guī)則空隙（類似互相纏繞的吸管），水蒸氣可通過(guò)空隙擴(kuò)散；滌綸纖維：人工拉伸的直線型結(jié)構(gòu)，表面光滑，纖維排列緊密（類似捆扎整齊的電線），空隙少且小，水蒸氣難以穿過(guò)。我常比喻：“純棉就像媽媽織的松松的毛衣，風(fēng)可以從針腳縫里鉆過(guò)；滌綸像爸爸的雨傘布，織得密密的，雨水都漏不下去。”這種生活化的類比，能讓抽象的“纖維結(jié)構(gòu)”變得可感知。生活中的應(yīng)用：為什么運(yùn)動(dòng)服多用滌綸，內(nèi)衣卻用純棉？實(shí)驗(yàn)結(jié)論與生活現(xiàn)象似乎存在矛盾：既然純棉更透氣，為什么超市里的運(yùn)動(dòng)服大多是滌綸？這時(shí)需要拓展“透氣性”與“吸濕性”“速干性”的關(guān)系：純棉：透氣性好，但吸濕性強(qiáng)（會(huì)吸收汗液并儲(chǔ)存），運(yùn)動(dòng)后濕嗒嗒貼在身上反而悶熱；滌綸：透氣性稍差，但吸濕性弱（不吸水），汗液會(huì)在表面擴(kuò)散并快速蒸發(fā)（速干），適合劇烈運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景。通過(guò)討論，學(xué)生能更全面理解：材料的選擇需綜合考慮多種特性，沒(méi)有“絕對(duì)好”的材料，只有“更適合”的場(chǎng)景。06實(shí)驗(yàn)延伸與科學(xué)思維培養(yǎng)家庭小實(shí)驗(yàn)：測(cè)試其他布料的透氣性課后，我會(huì)布置“家庭材料小偵探”任務(wù)：用同樣的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)試絲綢、羊毛、亞麻等布料的透氣性，并記錄“水霧出現(xiàn)時(shí)間”。有學(xué)生用爸爸的真絲領(lǐng)帶做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)“絲綢的透氣性比純棉還好”，進(jìn)而追問(wèn)“絲綢的纖維結(jié)構(gòu)是不是更疏松？”這正是科學(xué)探究的萌芽。批判性思維訓(xùn)練：實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我會(huì)引導(dǎo)學(xué)生反思：“我們的實(shí)驗(yàn)有什么不足？”有學(xué)生提出：“用塑料瓶模擬人體是否準(zhǔn)確？人體出汗是持續(xù)的，而瓶里的水會(huì)逐漸冷卻?！薄氨ｕr膜的松緊會(huì)不會(huì)影響水霧觀察？”這些問(wèn)題推動(dòng)實(shí)驗(yàn)升級(jí)——后續(xù)我們用恒溫加熱裝置維持水溫，用濕度傳感器替代保鮮膜，讓實(shí)驗(yàn)更接近真實(shí)場(chǎng)景。07總結(jié)：從實(shí)驗(yàn)到生活的科學(xué)視角總結(jié)：從實(shí)驗(yàn)到生活的科學(xué)視角回顧整個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們不僅得出了“純棉透氣性優(yōu)于滌綸”的結(jié)論，更重要的是經(jīng)歷了“提出問(wèn)題-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-觀察記錄-分析結(jié)論-聯(lián)系生活”的完整科學(xué)探究過(guò)程。正如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)日記中寫(xiě)的：“原來(lái)媽媽說(shuō)‘棉衣服透氣’不是隨便說(shuō)的，是因?yàn)槊蘩w維有好多小空隙！