材料的分类和选择

（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展开调查，观察各种材料，然后对其进行分类。学生将设计并搭建一个模型，用它来展示选择的材料在归类后可以具有哪些用途，这是一种充满乐趣的动手实践式体验。本课程提供了一个用途和模型示例：一个安全而舒适的鸡舍，方便学生从中获取灵感。鼓励他们设计并搭建一个富有创意的模型。
为了节省时间，可以让学生以小组为单位对材料进行分拣，然后再分享彼此的发现。确定好分拣、观察和分类在时间上的优先顺序。

• 科学背景 - 材料的分类和选择: 在本课程中，学生将制定方案，展开调查，并对材料进行分拣，从而实现特定的用途，即搭建鸡舍。在“拓展”部分，他们将再次进行调查，对材料进行分拣，为他们选择的动物
  搭建庇护所。
• 前期知识铺垫 - 材料的分类和选择: 利用常备科学材料以及提供的背景知识、共享信息、图片和定义。可以分享鸡舍的图片和各种手工材料。
  • 材料都具有某些属性（例如强度、弹性、硬度、质地或吸收性）。我们可以观察到其中的一些属性。
  • 鸡舍能够帮助鸡躲避恶劣的天气和凶猛的捕食者。鸡舍里面还要有一个舒适的窝，让鸡能够在里面安心地睡觉和下蛋。鸡舍能够让鸡自由出入，既能出去觅食（吃青草和虫子），又能回来睡觉。
  • 关键词汇: 属性、材料、鸡舍、庇护所
• **搭建和编程提示：**使用学习单元中的建议。针对本课程的建议：
  • 利用 SPIKE App 应用程序“开始”菜单中的“电机”和“颜色传感器”教程强化教学效果。
  • 利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“图标模块”菜单中的“事件模块”、“电机模块”和“颜色传感器模块”部分提供更多支持。
• 材料：
  • 收集各种具有不同属性（强度、弹性、硬度、质地和吸收性）的乐高^®组件和手工材料让学生进行测试，务必确保材料充足，让每个小组都能够测试 10 种材料（不同的小组可能会选择相同的材料）。可以准备的材料包括：用于制作屋顶的防水材料（例如乐高积木）、用于制作窗户或栅栏的透明材料，以及用于在鸡窝中充当干草的质地柔软的材料（例如棉球）。确定学生应该如何使用这些材料。
  • 查找鸡舍的图片，帮助学生了解鸡舍的共同特征，并制定分拣标准。
  • 为了让年幼的学生能够在调查中有所发现，可以展示一些带文字或图片的盒子、箱子或挂图，而且这些文字或图片所描绘的都是一些容易观察到的属性。
  • 在“拓展”部分，找到或提供关于其它动物对庇护所的需求信息，如鸟儿、兔子、马等。
  • 在“分层教学”部分，收集可回收材料的图片、信息或样品，例如废纸、纸杯、塑料吸管或瓶子，以及玻璃瓶等。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：丹尼尔弄来了一些鸡。快来帮他搭建一个安全舒适的鸡舍吧！

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论，可使用背景图片和收集到的材料/组件。

  • 观察这些鸡舍的图片。鸡对于鸡舍会有哪些需求？什么样的鸡舍才算得上是既安全又舒适？（可能的答案：一个干燥的睡觉场所，一个用来下蛋的窝，一个吃饭和喝水的地方，一个挡风遮雨的屋顶，用来防止其他动物侵入的栅栏和围墙，一个用来觅食和呼吸新鲜空气的户外场所；一个安全的鸡舍意味着：它能够帮助鸡躲避恶劣的天气和其他动物的伤害。一个舒适的鸡舍意味着：它能够给鸡提供一个温暖、干燥、柔软的窝，让它们能够休息或孵蛋，并且拥有一个很大的户外区域，能够给它们提供新鲜的空气和食物。）
  • 为了让鸡舍既安全又舒适，需要用到哪些类型的材料？（可能的答案：鸡窝和围墙需要使用牢固和坚硬的材料；屋顶需要使用坚固和防水的材料；栅栏需要使用坚韧的铁丝网；鸡窝里的干草需要使用柔软的材料；地面需要用土覆盖。）
  • 查看盒子里的材料。它们分别有什么特点？（可能的答案：牢固；有弹性；坚硬、柔软或凹凸不平；透明；吸收性。这些特点称为属性。）
  • 想办法更多地了解这些材料，然后利用这些信息寻找能够让你的鸡舍既安全又舒适的材料。

• 给每个小组分发一套 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，示例图片展示了对材料进行观察和分类的一个目的，以及利用这些材料的不同方案。学生可以选择自己的目的并设计属于自己的鸡舍，从而通过这些选择来推进自己的研究方案。

• 让学生：

  • 设计一种方法来测试盒子里的 10 种材料并将它们分拣出来。
  • 利用他们在“参与”环节从材料中观察到的一些特征，例如柔软性或强度。它们是软的还是硬的？是坚固的还是有弹性的？
  • 利用文字或图片来描述材料的特征。
  • 利用文字、图片或你分享的物理方法对材料进行分类（参见“课前准备”部分）。
  • 选择他们想要用于鸡舍的材料。哪些能够确保鸡舍的安全？哪些能够让鸡舍更舒适？为什么？
  • 用基础模型和挑选出的手工材料来搭建一个既安全又舒适的鸡舍。
  • 对模型进行编程，让鸡舍的门能够打开和关闭，从而确保鸡舍中鸡的安全。

• 在学生设计方案和进行测试的过程中，引导他们将观察到的属性与鸡舍的安全性和舒适性联系起来。回顾并阐明正确的分拣程序，参见“课前准备”部分。

• 鼓励学生开展头脑风暴，讨论如何完成下面的操作：

  • 测试材料，例如，可以通过用手指触摸材料或者将材料贴到脸上来判断哪种材料最温暖和最柔软，或者用天平称量不同的防水材料，看看哪种材料最轻，更适合用来制作屋顶。
  • 利用 SPIKE^™ 科创基础套装和各种手工材料来制作鸡舍。比如，可以用防水材料来制作屋顶、用透明材料来制作窗户或栅栏，以及用质地柔软的材料（例如棉球）来充当鸡窝中的干草。
  • 利用编程为鸡舍搭建一个自动门。

• 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想法，并利用在分享中获得的灵感进一步完善他们的模型。

创意示例

B 部分（45 分钟

• 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模型进行演示并解释：

  • 他们选择的材料。
  • 他们是如何对材料进行测试和分拣的。
  • 他们用来搭建鸡舍的三种具有不同属性的材料。
  • 他们为什么选择这些材料来搭建鸡舍。（例如，“棉球非常柔软，保暖性也很好。将这种材料铺在鸡舍的地板上，鸡就能很舒服地在上面休息或孵蛋。”）

• 鼓励学生分享他们为了提高模型的性能都进行了哪些改善。

• （5 分钟）分享背景知识，帮助学生更好地进行拓展：

  • 提供关于其它动物对庇护所的需求信息，如小鸟、兔子、马等。
  • 帮助学生列出他们可能需要的材料属性并进行分类，然后添加到他们的鸡舍分拣列表中。

• （20 分钟）让学生迭代并测试模型，完成 App 应用程序中的下一项挑战：

  • 选择另一种动物。它对庇护所有哪些需求？
  • 选择一些材料来搭建庇护所。（鼓励学生使用各自的分拣列表来选择合适的材料）
  • 对庇护所进行编程，让它既安全又舒适。

• （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：
  • 他们能够在描述中指出所提供的不同材料的相关属性。
  • 他们的测试计划包含一种根据所发现的属性对材料进行观察和分拣的方法。
  • 他们能够根据相关属性和类别对材料进行分拣。
  • 从他们的解释可以看出，他们能够根据属性，有逻辑性的选择适当的材料来制作鸡舍的不同部分。

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：

• 用“是...还是...”这样的句式提问（这是硬的还是软的？），帮助学生对鸡舍的材料进行分类和选择（这能保证鸡舍的安全吗？）。

可通过下列方式增加难度：

• 鼓励学生讨论哪些材料可以回收，是否可以用回收材料来搭建鸡舍。让他们用一些回收材料来测试他们的想法。

• 让学生制作一个鸡舍搭建说明，在上面画出示意图并做上标注，以展示鸡舍的搭建步骤和顺序。让他们列出材料清单，包括每种乐高^®组件的长度和数量。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟