材料的透光性

（注意：本课程包含 A 和 B 两个部分，它们对于完全达到教学标准都至关重要。如果时间有限，请根据学生的需要从这两部分中选取一些内容进行讲解。）

本课程的主要学习内容是制定方案并研究不同材料的透光效果。学生将搭建一个光源模型，用它来测试不同的材料并观察它们的透光性，这是一种充满乐趣的动手实践式体验。可通过查看提供的示例获取灵感。鼓励学生发挥想象力，设计并搭建自己的光源模型。

• 科学背景 - 光:
  • 光沿直线传播，又称为光束。
  • 能够让光束中的大部分光线通过的材料（例如塑料或无色玻璃）称为透明材料。
  • 能够让部分光线通过的材料（例如薄纸）称为半透明材料。
  • 任何光线都无法通过的材料（例如一块木头）称为不透明材料。
  • 您也可以在“参与”部分，使用教室中的几个物品进行展示。
• 前期知识铺垫 - 光: 利用常备科学材料、共享信息、图片和定义。
  • 人类需要借助光才能看到物体。
  • 一些物体（太阳、闪电、灯泡）自身就能够发光，而另一些物体（椅子、树木、木桌）则不能。
  • 物体由各种各样的材料构成。每种材料对光束的影响也各不相同。
  • 关键词汇: 光源、光束、材料
• 搭建和编程提示: 请查看学习单元中的建议。针对本课程的建议：
  • 使利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“图标模块”菜单中的“事件模块”和“灯模块”部分提供更多支持。
• 材料:
  • 在教室内找一些由透光性不同的材料（例如金属、木材、塑料、玻璃、棉或其他半透明织物）制成且便于分类的物品。
  • 收集一些属性各异且便于分类的材料，包括透明材料（保鲜膜、玻璃纸）、半透明材料（蜡纸、羊皮纸、薄纸）和不透明材料（硬纸板、箔纸），并确定好学生观察这些材料的方式（在纸箱中，在工作台上，在观察桌上等）
  • 为了帮助年幼的学生进行分类，可以考虑用带灯泡图标的文字或图片在盒子、挂图或其它工具上预先做一些标记。也可以将标签贴在教室的各个角落，让学生在每个角落堆放与标签内容相匹配的材料。
  • 设计一种方案来调暗房间内的光线，以便能够更清晰地观察材料的透光效果。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：李欧想做一个遮阳棚。他应该使用什么材料？快来帮他找出最佳材料吧！

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论，期间可根据需要使用教室内的物品和故事图片。

  • 指着教室内的一些物品，然后问他们：它们是由什么材料制成的？（塑料、玻璃、棉花、金属、木材）
  • *当光束遇到这些不同的材料时会发生什么？*它能穿过这些材料吗？（当光束遇到塑料或玻璃等物品时，能够穿透过去，从而照亮它们之外的一些东西。当光束遇到织物或薄纸等物品时，只有部分光线能穿透过去，因此你无法看清除了这件物品之外的东西。当光线遇到金属或木头等物品时，则完全无法穿过，会在物品的另一侧形成一片阴影。）
  • *如何帮助李欧找到一种能够产生良好阴影效果的材料？可以用哪些方法来测试材料？*跟旁边的同学分享你的想法。（我们可以用光束照射不同的材料，看看哪种材料产生的阴影能够满足我们的需要。提出测试方案，其中应包括检查教室里的物品、预测透光性，以及借助光源来测试他们的预测。）
  • 介绍您收集的物品并让学生：选择一些由不同材料制成的物品。你认为当光线遇到这些物品时会发生什么情况？我们为这些物品贴上“全部光线”、“部分光线”或“没有光线”的标签。 （确认这些物品的摆放位置以及学生拿取它们的方式。）

• 给每个小组分发一套 LEGO^® Education SPIKE^™ 科创基础套装和一台设备。

• 在学生搭建或编程的过程中，可以通过分享下面的示例来给他们提供协助。

• 告诉学生，图片中展示了一些可能的解决方案，他们需要参照这些方案来搭建自己的光源。

• 让学生两人一组，共同完成下面的活动：

  • 用基础模型搭建光源，帮助李欧测试由不同材料制成的物品。
  • 对模型进行编程，让它能够亮起来。
  • 设计一种方案来测试手头物品的透光量。
  • 鼓励学生开展头脑风暴，讨论可以用哪些方式来使用矩阵灯。黄光或白光有助于学生更好地进行测试。可通过查看和分类来为研究方案提供支持（参见“课前准备”部分）。

• 将教室内的光线调暗，让矩阵灯的光束变得更加清晰。让学生按照制定的方案来独自测试他们选择的物品，包括：

  • 检查选择的物品。
  • 查看他们（在“参与”部分做出的）对光束遇到每件物品时会出现什么结果的预测。
  • 将每个物品放在光束的路径上。
  • 用“所有光线”、“部分光线”或“没有光线”来描述每个物品的透光量。

• 在活动进行到一半的时候，让学生按照他们习惯的方式交流测试想法，并利用在分享中获得的灵感进一步完善他们的方案。

创意示例

• 将学生召集到一起分享彼此的成果和创意。

• 让每个小组用他们的光源模型和测试方案进行演示并解释：

  • 他们测试了哪些物品，这些物品是用什么材料制成的？
  • 哪些材料能够让所有光线、部分光线通过，或者无法让光线通过？
  • 在骄阳似火的天气里，最适合用哪种材料来制造阴影。（部分光线或没有光线能够穿过的材料最适合用来遮阳。学生可能会提出质疑，如果一点光线都没有，阴影会让环境变得太暗。）
  • 测试方案是否取得成功，还是他们必须要调整方案。

如果要继续学习“B 部分 — 解释”，请让学生保留搭建好的模型，或者给他们一些时间重新进行搭建。

B 部分（45 分钟

• 重复“A 部分 — 解释”中的步骤，让其他小组演示并解释他们的学习成果。

• （5 分钟）分享背景知识，帮助学生更好地进行拓展：如何来确定制造阴影的材料，是选择部分光线能够通过的材料，还是选择所有光线都无法通过的材料？讨论可以通过哪些方式来使用模型。

• （20 分钟）让学生搭建一个沙盒模型，然后在上面放一个用来支撑材料的框架。让他们在阳光下（室外或窗台上）测试各种材料，并确定出是透明（全部光线都能够穿过）、半透明（部分光线能够穿过），还是不透明（没有光线能够穿过）的材料效果最好。

• （5 分钟）鼓励学生分享：

  • 帮助他们完成挑战的知识、想法或技能。
  • 在搭建过程中获得的知识、想法或技能。

• 让学生整理套装和工作区。

• 在学生构思、搭建和编程的过程中，利用引导性问题促使他们进行思考和做出决策。

教师观察清单

• 查看主要目标（教师支持部分）。
• 利用清单观察学生的进度：
  • 他们能够搭建一个照明设备，用它来测试不同材料的透光性。
  • 他们的研究方案中包含对材料检查、测试和归类的方法。
  • 他们能够利用测试结果，根据材料的透光性对它们进行正确分类。
  • 他们能够利用在研究中发现的证据来回答一个关于如何在骄阳似火的天气里制造阴影的问题。

自我评估

让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。

• 蓝色积木：我觉得自己能够按照说明创建程序。
• 黄色积木：我能够按照说明创建程序。
• 绿色积木：我能够按照说明创建程序，还能帮助同伴达到相同水平。

同伴反馈

让学生在各自小组内讨论他们的合作经验。
鼓励他们使用如下表达方式：

• 当你……我非常感兴趣
• 我想了解更多关于你如何……

可通过如下方式简化本节课：

• 减少测试材料的数量，并根据需要在学生进行分拣时提供必要的协助。

可通过下列方式增加难度：

• 让学生将智能集线器和传感器或电机添加到“拓展”部分的模型中，以展示并测试他们的模型在不同光照条件下（如阴天或雨天）的表现。

• 让学生制作一张插图，用它来讲述自己和家人是如何使用透明或半透明物品的。让全班学生利用这些插图来制作一本书，一起计算页数，并给每个插图写上页码。告诉学生，
  如果需要，他们还可以使用乐高^®小人仔。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟。