物质

*（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。）

在本课程中，学生将从图片示例中获取灵感，搭建一台风扇。鼓励他们设计并搭建一台富有创意的风扇。

• 科学背景 - 物质：
  • 物质是指构成物体的基础要素。
  • 物质具有一定的质量，并以固体、液体或气体形式占据一定的空间。
• 前期知识铺垫 - 物质：利用常备科学材料、共享信息、图片和定义。
  • 风是流动的空气。空气和所有物质一样，是由看不见的微观粒子组成。（请注意，学生不需要了解分子的概念，以及空气中气体的种类。）
  • 关键词汇：物质、空气、粒子
• 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：
  • 利用 SPIKE App 应用程序“开始”菜单中的“电机”教程强化教学效果。
  • 利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“词语模块”菜单中的“事件模块”和“传感器模块”部分提供更多支持。
• 材料：按照下面的步骤制作纸塔：1）将每张复印纸纵向裁成三等份。2）将每等份的两个长边对折，形成支架的形状。3）确认纸张能够在无风条件下直立，在微风条件下倾倒（参见模板）。也可以让学生在课堂上按照自己的想法来制作纸塔。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：玛丽亚注意到，她一打开窗户，纸张就被风吹得满屋子都是。为什么会这样呢？

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论：

  • 什么是空气？它真的是里面什么都没有的空间吗？（不是的，空气是由小到看不见的粒子组成的。）
  • 你可以用日常生活中的哪些例子来证明，空气并不是里面什么都没有的空间？（例子可能会五花八门。学生可能会提到充气气球或轮胎、吸气和呼气、感受到风吹等。）

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

• 在学生搭建和编程的过程中，可以通过分享下面的示例来给他们提供协助。告诉学生，图片中展示了一种解决方案，他们需要根据此方案发挥创造力，设计并搭建自己的风扇。

• 让学生：

  • 用基础模型搭建一台风扇，让它产生的微风能够吹倒纸塔。
  • 对模型进行编程，让扇叶能够以 100% 的速度开始旋转。他们可以尝试将纸塔放置在不同的位置来测试和观察风扇的效果：1）风扇前方，2）风扇一侧，或者 3）与风扇保持不同的距离。
  • 测试模型能否将纸塔吹倒。
  • 不断修改设计，反复进行测试，直至达到满意的效果。

• 鼓励学生开展头脑风暴，讨论可以用哪些方式来搭建乐高组件，制作出能够将纸塔吹倒的扇叶。

• 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

• 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：

  • 风扇能否让空气粒子发生运动。
  • 风扇能否在不接触纸塔的情况下将它吹倒。

• 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。

• 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：用硬纸板或其他材料来制作扇叶可能会比乐高积木更有效，因为它们能够推动更多的空气。

• （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：用硬纸板或其他材料设计效果更好的扇叶。再次测试风扇。发生了什么？

• （5 分钟）鼓励学生分享：
  • 帮助他们完成挑战的方法，或者在搭建过程中学到的知识。
• 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

• 查看学习目标（_教师支持_部分）。
• 利用清单观察学生的进度：
  • 他们的风扇能够将不远处的纸塔吹倒。
  • 他们在解释过程中能够指出，风扇吹动小到无法看见的空气粒子，从而将纸张推倒。

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：

• 在第一项挑战结束后停止：搭建一个风扇模型，演示空气粒子能够将纸塔推倒。通过用“是/否”句询问结果来引导学生进行解释。
  可通过下列方式增加难度：
• 让学生研究和比较不同电机速度（例如，75% 默认值与 100% 最大值）下的效果。让他们画一张图并做上标记，用它来说明风扇对于空气和其他物质粒子的影响。

• 提供一些有关蒲福风级（用于测量风力）的学习材料。让学生制作一份关于蒲福风级的说明或广告，解释为什么要用风级来测量风力，而不是依靠人的主观印象。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟。