紙的立體造型

李佩寧

豐富多彩的大千世界是由各種各樣的材料組合而成的。小到一根針、一張紙、一雙鞋子，大到飛機汽車、各類建筑、航天航空，處處都有材料的身影。可以說，材料關系到每一個人的生活，材料科學關系到每一個國家的發展。

一、課程重點

本課旨在通過讓學生從身邊最簡單的材料出發，對靜力學中力的分解有初步認識，提升總結歸納能力；理解材料的力學性質，進而學會把這些力學性質應用到日常生活中。

【涉及領域】物理學、數學、工程學

【建議年級】小學低年級

【建議時間】85分鐘

二、課程任務

學生通過直觀感受不同的材料，了解材料的一些性質，尤其是部分力學性質，進而觀察和記錄不同材料的不同受力表現。在此基礎上，對材料的受力情況進行記錄，猜測各類力學性質的用途。

三、課程步驟

1.導入（15分鐘）

第一步：了解身邊的材料。教師可以隨意說一件物品，讓學生立刻說出由什么材料構成。物品舉例：水杯、校服、課桌等。

第二步：頭腦風暴。讓學生分組就教室、家庭、校園、醫院中的各類物品的材料構成進行頭腦風暴，并將結果填到工作單小方框的空白處（見圖1）。常見材料舉例：木頭、塑料、各種金屬、玻璃等。教師可以讓各小組匯報頭腦風暴的結果。

第三步：進階提問。教師可以視學生表現，讓學生思考并回答以下進階問題。

（1）教室、家庭、校園、醫院中，是否存在一個地方有而其他地方沒有的材料？（例如酒精在醫院里有，而教室里通常沒有。）

（2）哪些是天然材料？哪些是人造材料？（例如木頭是天然材料，而塑料是人造材料。有些材料則不那么明確，如陶土是人造材料，而陶土燒制成的陶瓷也是人造材料。）

（3）水是不是一種材料？（視情況而定，看用途，用來飲用的水不是材料，但是做冷凝劑的水就是一種材料，水凍成的冰也是冰燈的材料。）

2.實驗與記錄（20分鐘）

教師拿出3種材料，讓學生測試并記錄材料受不同方向力時的表現。教師給每組1根橡皮筋、1支粉筆、1根木棍，讓學生分別嘗試拉伸、壓縮、彎折這三種材料（這三項必選），同時從16個選做的測試項目中至少選3項作為補充，將6種測試結果仔細記錄到工作單（見表1，如果學生書寫能力不強，可以用√或×表示）。教師可以讓學生先拿出橡皮筋，教給學生必選測試項目的測試方法。

16個選做的測試項目：是否有光澤；是否透明；表面是否有紋路；是否容易加工；能不能浮在水上；延展性；導熱性；導電性；是否耐磨；是否上銹；是否容易腐蝕；是否容易變形；能否透光；能否隔音；是否有彈性；是否容易磨損。

學生要完成一個拼圖式合作學習模式（Jigsaw Like An Expert）來匯總、收集和完善實驗結果，操作方法如下。

第一步：每小組4名學生，1名組長負責監督大家完成實驗，檢驗每名學生的實驗結果，監督其余學生完成工作單，其余3名學生分別負責測試不同的材料，測試后填寫工作單。注意，每位學生使用不同顏色的筆。實驗開始。

第二步：各組負責橡皮筋實驗的學生組成橡皮筋研究專家組，粉筆研究專家組和木棍研究專家組的形成以此類推。各專家組組長到各組觀摩，組內要匯報收獲。

第三步：各位學生回到原始組，向組長匯報并補充新獲得的信息，填入工作單內。以原始組為單位，各組派人到教室前面匯報結果，教師可以隨機就學生的測試結果進行提問，例如：針對橡皮筋可以拉伸的性質，舉一個生活中利用這項性質的例子；針對粉筆容易磨損的性質，舉一個生活中利用這項性質的例子；針對木棍不易折斷的性質，舉一個生活中利用這項性質的例子。

3.挑戰（30分鐘）

第一步：教師宣布挑戰任務，要求學生思考并使用一張紙和膠帶制作一個立體造型，可以支撐住一本書離桌面5厘米至少10秒鐘。材料包括：5本書、A4打印紙、寬膠帶、剪刀、計時器、尺子。

第二步：在學生正式開始前，教師帶領學生認真審題，給出關鍵詞，讓學生說說如何理解這些關鍵詞。選取的關鍵詞如下：

（1）立體造型：強調三維空間造型；

（2）支撐住：禁止用紙提拉來完成任務；

（3）離桌面5厘米：重點教學生測量長度；

（4）至少10秒鐘：重點教學生測量時間。

第三步：在學生動手前，教師宣布課程評價量規（見表2），也可以由師生共同設定評價量規。每組同學將構思并設計。在課程結束時，各組用表演或講解的形式向全班展示。

4.總結與反思（20分鐘）

總結與反思可以伴隨學生的展示，學生在展示時附帶回答以下其中一個問題：

（1）你們組在解決問題過程中誰的貢獻最大，為什么？

（2）你們組成功完成了任務，請詳細介紹一下你們的設計原理。

（3）你們組是否從其他組借鑒一些做法，借鑒了什么？為什么？

（4）你們組沒有完成挑戰的原因是什么？如果讓你們再做一次，會有哪些改變？

（5）如果有8張A4紙，你們組如何把一位同學支撐起來離地3厘米？

（責任編輯 張慧籽）