课程背景与目标：纳米材料是一种由直径1~50纳米(1纳米=10°米)的极小微粒所构成的固体新型材料。许多材料达到纳米级时，会产生意想不到的光、电、磁、热等方面的性质，通常具有高强度、高韧性、高比热、高膨胀率、高电导率等特性，有极强的电磁波吸收能力。

　　事实上，21世纪可以说是材料，尤其是新材料的世纪。并不仅仅是纳米材料，各种材料在不同状态下性能方面的不同表现可以决定一项工程、一项发明的成尊龙凯时官方入口败，从而影响整个人类文明的发展。因此，了解材料的性能，恰当地使用材料就成为非常重要的课题。材料性能学指出，分析材料性能可以从表征(规律)、机制、影响因素和测试四个方面进行。阐述每一种材料的性能时，要注重基本理论和工程应用的结合，并注意不同材料的共性和个性，这样才能完整地表现一种特定的材料。测试是其中重要的一环。

　　本课程通过让三年级学生了解材料性能的概念，熟悉科学家进行科学实验的方法，培养学生对运用工具、记录数据，并最终得出科学结论的完整过程的认识。同时，鼓励学生在动手实践中深入感受和理解有关概念。

　　建议时间：145分钟课程任务：学习科学家进行实验的基本方法，引发学习科学的兴趣，尝试运用文字记录实验数据和实验现象，并做出分析。

　　一类是特征性能，属于材料本身固有的性质，常见的性能包括热学性能(热容、热导率、熔点、沸点等)、力学性能(拉伸强度、抗冲强度等)、电学性能(电导率、电阻率、击穿电压等)、磁学性能(铁磁性)、光学性能(光的反射、折射、吸收、透射以及发光、荧光等)、化学性能(如耐腐蚀性等)。

　　另一类是功能物性，指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，材料将这种作用转化为另一形式功能的性质，包括热-电转换性能、光-热转换性能、光-电转换性能、力-电转换性能、磁-光转换性能、电-光转换性能、声-光转换性能等，它们主要用于能量转换。

　　透性也叫通透性，是指某形态的物质或结构具有允许某些物质的分子、离子透过的性质或程度。透性的好坏取决于物体的致密程度是否允许分子或离子在短时间内穿透过去。

　　以水分子为例，水分子彼此之间有很强的氢键作用，使得其具有一定的黏性和张力作用，这使得水并不容易通过细小的孔洞。

　　需要强调的是，许多物体只是短时间内透性不好，在一定的时间内，其他分子或离子能穿透过去。所以判断物体的透性需要实验验证。

　　(1)任务：测定给定的几种很薄的物质材料的透性，学生设计实验，制定评价标准，完成实验，并列出结果。

　　(2)材料：水、移液器、会图纸、报纸、各种材料的织物(如丝绸、棉布、人造纤维布等)、蜡纸、塑料薄膜、毛莨、手工棒、剪刀、胶水、胶带。

　　只有不到一半的组员制订了实验计划，并且讨论后得出的实验设计内容过于简单，缺乏可操作性或不合逻辑

　　绝大多数组员有自己制订的实验计划，但讨论后得出的实验设计有漏洞，表现了步骤的先后顺序，但是存在错误步骤

　　所有的组员均按照要求制订了自己的实验计划，并通过讨论得出了最佳方案。最终的实验设计内容步骤清晰、逻辑严谨、考虑周到，拥有较高的可操作性

　　在展示中,小组对实验从设计到结论的过程描述缺乏逻辑,不能总结出结果或无结果

　　小组对测试材料要进行什么准备?例如，是否需要进行必要的形变或者其他处理？

　　哪些变量是需要严格控制以保证实验结果的可靠性的?例如，温度以及其他因素？

　　大家觉得怎样用图表来表示实验结果?哪些数据是必须要记录的?你觉得是否还需要其他测量工具以使测量更加准确?

　　提问后，给少量时间让各小组进行沟通和准备。每个人都要写出自己的想法和实验计划，然后小组讨论执行什么样的实验计划。

　　你们认为观察到的结果该如何列入图表?是否在实验前就设计了这样的表格和图的框架?你们的框架包括了哪些内容?为何如此设计?

　　如果要制作雨伞或者其他雨具，透性最差的那种材料是否是最佳的选择?为什么?除了透性，还有什么因素是应当考虑的?

　　(1)任务：要求学生选择透性最佳材料制作一把雨伞，在制作之后写一句广告词来介绍雨伞的性能。

　　(2)材料：水、移液器、绘图纸、报纸、各种材料的织物、蜡纸、塑料薄膜、毛莨、手工棒、剪刀、胶水、胶带。

　　文字及图画设计缺少文字和图画设计设计了文字和图画说明，但是说明较混乱、缺少条理，没有对选取材料的原因进行说明或者无关键性的箭头指示等合理地设计了文字和图画说明，对设计结构的表述条理清晰，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍，也说明了为什么要选取该种材料分工合作分工不明确，每个成员不清楚自己的角色有基本的分工，但是分工不系统，或执行分工不彻底，或出现没有承担任务的成员有明确的分工且贯彻实施，每个成员都安排了相应的任务，并且每个人都明确自己的任务，有组织地执行对雨伞性能的说明(广告词)广告词空泛，没有强调任何实际的特点广告词包含了对雨伞性能的说明，但是不够详细广告词生动而具体地说明了雨伞的选材、做工、性能，还具有一定的广告效应作品展示在展示中，小组对设计和制作过程的描述缺乏逻辑，不能说明结果或无结果小组进行了部分环节的展示，但是展示不具体，部分显得混乱和无意义展示清晰明确，有效地体现了设计的意图和特点，整体逻辑清晰

　　雨伞的伞骨有什么特点?雨伞是如何保证张开之后伞骨和伞骨之间的距离相等的?这些特点我们是否容易借鉴?

　　你们设计的雨伞是否能经受较大的雨水从上向下的冲击?如果不能，怎样解决这个问题?

　　提问后，给少量时间让各小组进行沟通和准备。每个人都要写出自己的想法和设计，然后小组讨论使用哪种设计、如何撰写说明书，以及以什么样的形式呈现说明书。

　　除了透性，你们还对哪些问题进行了思考?得出了什么结论或者遇到了什么问题?

　　如果要制作可重复利用的雨衣，你觉得哪种材料合适?需要从几个方面进行考虑?为什么?(例如，可从透水性、透气性、弯折疲劳性、材料强度等方面进行考虑。)

　　如果有一天我们要成立公司，通过制作雨伞来赢利，你觉得还有哪些方面是需要继续调查和实验的?为什么?

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