7-8岁美式少儿工程课教案：材料特性.docx

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1、坚如磐石：复制古代岩画Lesson 1 ：娜塔莎的岩石大冒险.故事引入（5min）老师阅读故事。今天的课程我们将带着孩子们走进俄罗斯（地图看下位置）。故事的主人公是盖亚和娜塔莎 这对双胞胎，这对双胞胎和他们的母亲住在圣彼得堡，但是夏天在俄罗斯西北部的卡累利阿 度过。位于卡累利阿的奥涅戈湖周围环绕着洞穴，这些洞穴包含描绘动物，人类和天体的古 老岩画（岩石雕刻）。这些文物已有5,000多年的历史，其含义和目的仍在学者之间争论。 每年都有许多游客前往Onego湖，以欣赏史前人类创作的这些作品。盖亚和娜塔莎在参观 了这些古老岩画后，对这些古代岩画很是着迷，她们产生了大胆想法一一复制古代岩画，但 她们不

2、知道哪一种岩石适合制作古代岩画。加工程师利亚和娜塔莎的妈妈是一名材料工程师, 她们准备去寻求妈妈的帮助。娜塔莎的妈妈说道：“材料工程师的工作是研究材料有关的问 题以及提升材料和优化材料性质，选择合适的材料并按照工程设计流程工作很重要。”小朋 友们，你们可以帮助盖亚和娜塔莎这对双胞胎找到合适的复制古代岩画的岩石材料吗？二 .材料工程师（5min）这就是的盖亚和娜塔莎的故事。听完故事，我们需要去了解材料工程师的工作领域和内 容。首先我们需要去了解一下材料工程师。材料工程师致力于了解不同材料（例如金属，陶 瓷和聚合物）的特性、修改和改善天然材料、开发全新的材料。在了解不同材料的特性方面， 他们会去研

3、究材料硬度、导电性、导热性、弹性等等。在修改和改善天然材料方面，材料工 程首可以将天然存在的铁加工成钢，这种钢比铁坚固而且坚硬。在开发全新的材料方面，他 们会从不同的材料中获得理想的性能，然后将它们组合以形成“超级”材.料。例如玻璃纤维 增强聚合物（玻璃纤维）。玻璃纤维通过塑料和坚固的玻璃纤维的组合获得了抗冲击性。它 是船体的绝佳建筑材料。混凝土是世界上最简单但最常用的复合材料之一。混凝土是骨料（岩 石），沙子，水和水泥粘合剂的混合物。这种混合物产生了一种坚固且具有本钱效益的建筑 材料，有时也称为“液态石材二（记笔记）.材料特性（30min）了解不同材料的特性特性是材料工程师的工作内容之一，下

4、面我们来了解一些材料的 性质。教师拿出分别拿出纸、塑料碗、木头、棉花四种不同的材料，提问棉花怎么制成做衣 服的布呢？教师拿出两种布-蓝色斜纹布和白色毛圈布让学生利用放大镜和手持观察描述性 质，提问这两种布是之前展示的哪一种材料做的？它们有什么相同点和不同点？ （T型图） 然后教师在黑板上带孩子梳理并记录材料工程三角学，材料工程三角学包括：材料性质、材 料加工过程、材料结构这三个维度。材程三角学材料性质材料加工湃材料加工湃下面我们将对斜纹布和毛圈布进行耐久性测试和吸水性测试,看一看哪一种布适合做裤 子，哪一种布适合做浴巾。首先我们先开始耐久性测试，学生利用砂纸分别去打磨摩擦斜纹 布和毛圈布，观察

5、两种布的磨损程度得出哪一种布的耐久性较好，并提问耐久性好的布适合 做什么？耐久性测试结束后，下面我们将进行吸水性测试。学生分别将两种布放入水中按压5 秒，然后在一个空的塑料碗中挤压布料三下，观察比照两种布的吸水性强弱，并提问吸水性 好的布适合做什么？两种测试结束之后，我们发现两种布料的特性是不一样的。那是什么原因导致的呢？我 们来观察讨论下这两种布的结构特点。布料的结构决定了它的性质。最后带着学生再次描述 一下材料工程师的工作。三 .讨论适合复刻岩画的材料（30min）下面我们要回到我们的故事帮助盖亚和娜塔莎寻找适合制作岩画的材料。教师发放石蜡、 花岗岩、泡沫、大理石、雪花石膏、石灰石、浮石7

6、种方形材料，学生进行观察并尝试描述 材料性质，教师进行补充。学生完成材料性质记录单记录前两列。下面我们要去对这些材料 进行硬度测试，请学生观看并讲解硬度测试指南。L戴上护目镜。2.把钉子像铅笔一样抓在 手里。3.在材料一面刻上三条直线，每条线3cm。4不要用太大的力推材料，用中等压力。 5.雕刻第一行1次，雕刻第二行三次，雕刻第三行5次。6.你看到材料上的线条了吗？ 7.记 录你对材料硬度测试对的观察。8.对所有以上次材料重复以上步骤。学生完成硬度测试记录 并得出哪一种材料硬度较好。学生完成记录单硬度测试记录后，下面开始对材料进行耐久性测试，学生用砂纸去打磨 摩擦材料上雕刻上去的线条，观察线条被打磨后的清晰度情况并完成记录单上的清晰度记录。 学生得出哪一种材料耐久性较好。最后进行总结，学生尝试找出适合制作雕刻岩画的材料并解释为什么。