2025 四年级科学上册小台灯的材料选择课件

一、教学背景与目标定位演讲人1.教学背景与目标定位2.小台灯的功能拆解与材料分类3.导线材料的选择4.材料选择的核心原则：功能、安全与环保5.实践活动：设计并优化小台灯材料方案6.总结与升华：从材料选择到工程思维的启蒙目录2025四年级科学上册小台灯的材料选择课件01教学背景与目标定位教学背景与目标定位作为一线科学教师，我在长期教学实践中发现，四年级学生正处于从“观察现象”向“探究原理”过渡的关键阶段。他们对生活中的常见物品（如台灯）充满好奇，但往往停留在“能用”的表层认知，缺乏对“为何选择这些材料”的深度思考。基于《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“材料与结构”“工程与技术”等核心概念的要求，本课件以“小台灯的材料选择”为载体，引导学生从“认识材料”到“分析属性”，最终实现“基于需求选择材料”的能力进阶，同时渗透“安全、环保、功能适配”的工程思维启蒙。教学目标21知识目标：认识常见的自然材料（如木材、黏土）与人工材料（如塑料、金属），理解材料的物理属性（导电性、隔热性、承重性）与功能的关联。素养目标：培养“需求导向—属性分析—方案验证”的工程思维，增强安全意识与环保意识，感受科学与技术的紧密联系。能力目标：能根据小台灯的功能需求（发光、支撑、固定、导电），分析不同材料的适用性，尝试设计并优化材料组合方案。302小台灯的功能拆解与材料分类小台灯的功能拆解与材料分类要完成“材料选择”的任务，首先需明确小台灯的核心功能。通过观察实物（我常用自己制作的简易小台灯作为教具），学生能直观拆解出四大功能模块：光源模块（发光）、支架模块（支撑）、底座模块（固定）、电路模块（导电）。每个模块对材料的要求不同，需逐一分析。光源模块：从“发光需求”看材料选择光源是小台灯的核心，其材料选择直接影响亮度、能耗与安全性。四年级学生对“发光材料”的认知多停留在“灯泡”“LED灯”等成品，需引导其关注“发光材料的本质”。光源模块：从“发光需求”看材料选择传统白炽灯与LED灯的对比我曾带学生拆解过废旧台灯，发现白炽灯的灯丝多为钨丝（金属材料），利用电流热效应发光，但存在发热量大（易烫手）、能耗高的缺点；而LED灯的核心是半导体芯片（人工合成材料），通过电子跃迁发光，具有低能耗、寿命长、温度低的优势。结合四年级学生的生活经验（如家庭常用LED台灯），可提问：“为什么现在很少用白炽灯做台灯？”引导学生从“安全（防烫）”“节能”角度思考材料选择的合理性。其他发光材料的探索为拓展思维，可引入“荧光材料”（如荧光棒中的化学物质）与“冷光材料”（如萤火虫的生物发光），但需强调：小台灯需持续稳定发光，因此更适合选择电能驱动的材料（如LED灯珠），而荧光材料因时效性（仅能维持数小时）不适用于长期使用场景。支架模块：从“支撑需求”看材料选择支架需满足“可弯曲/固定”“承重”“绝缘”三大要求。我曾让学生用不同材料（木条、塑料条、金属丝）制作支架，通过实验对比发现：|材料类型|承重性|可弯曲性|绝缘性|适用性分析||----------------|--------|----------|--------|----------------------------||木条（自然材料）|较强|差（易折断）|好|适合固定角度的简单支架，但缺乏调节性||塑料条（人工材料）|中等|较好（可小幅度弯曲）|好|轻便且绝缘，适合需要微调角度的支架|支架模块：从“支撑需求”看材料选择|金属丝（人工材料）|强|好（可任意塑形）|差（需包裹绝缘层）|承重与塑形优势明显，但需额外处理绝缘问题|通过表格对比，学生能直观理解：若需制作可调节角度的支架，塑料条或包裹绝缘皮的金属丝更合适；若追求低成本与安全性（避免金属导电风险），塑料条是首选。底座模块：从“稳定需求”看材料选择1底座的核心功能是“固定整体，防止倾倒”，因此需关注材料的“重量”“接触面摩擦力”“加工难度”。我曾组织学生用不同材料（黏土、木块、塑料盒）制作底座，实验数据如下：2黏土底座：可任意塑形（适合个性化设计），但干燥后易开裂，且重量较轻（需增加石子等配重）；3木块底座：重量适中，天然纹理增加摩擦力（与桌面接触更稳），但需工具切割（对四年级学生操作难度较高）；4塑料盒底座：轻便易获取（如酸奶盒），可填充沙子/硬币增加重量，加工简单（仅需打孔固定支架），是最适合学生实践的材料。5通过实际操作，学生能总结出：底座材料的选择需平衡“重量”与“可加工性”，塑料盒因“易获取、易改造、可配重”成为推荐方案。电路模块：从“导电需求”看材料选择电路模块是小台灯的“神经”，需连接电源（电池）、开关与光源，因此材料需满足“导电性”“安全性”“易连接”三大要求。03导线材料的选择导线材料的选择常见导线为铜芯（外层包裹塑料绝缘皮），因铜的导电性仅次于银（成本更低），且延展性好（易弯曲连接）。我曾让学生用铝丝、铁丝替代铜丝实验，发现铝丝易氧化（接触不良）、铁丝电阻大（发热明显），均不如铜丝稳定。需强调：导线必须选择导电性强的金属材料，且外层绝缘皮不可破损（防触电）。开关材料的选择开关需“导电连通”与“绝缘断开”，因此需同时使用导电材料（如金属片）与绝缘材料（如塑料外壳）。学生自制开关时，可用回形针（金属，导电）与塑料片（绝缘）组合，通过“按压回形针接触导线”实现通断，直观理解“材料组合”的必要性。04材料选择的核心原则：功能、安全与环保材料选择的核心原则：功能、安全与环保通过前两部分的拆解，学生已能从单一模块分析材料属性，但需进一步提炼“材料选择的通用原则”，帮助其建立系统思维。功能适配原则：材料属性与需求精准匹配每个功能模块对材料的核心需求不同，需“按需选材”。例如：光源模块需“发光稳定、低发热”→选LED灯珠（半导体材料）；支架模块需“承重、绝缘”→选塑料条（人工高分子材料）；底座模块需“稳定、易加工”→选塑料盒（可回收人工材料）；电路模块需“导电、安全”→选带绝缘皮的铜导线（金属+高分子复合材料）。我常以“如果用玻璃做支架会怎样？”提问，引导学生思考：玻璃虽透明美观，但易碎且承重差，不符合支架的“支撑”需求，从而强化“功能优先”的意识。安全优先原则：规避潜在风险四年级学生动手实践时，安全是首要前提。材料选择需满足：无毒性：避免使用含甲醛的劣质塑料、易挥发的化学黏合剂（推荐白胶或双面胶）；无尖锐边角：金属材料需打磨边缘，木块需选择边角圆润的（可用旧家具的边角料）；低能量风险：使用5号/7号电池（1.5V）而非插座（220V），避免触电；LED灯珠温度低（≤40℃），避免烫伤。我曾目睹学生用铁钉固定支架时划伤手指，此后特别强调：优先选择“钝头工具”（如塑料扎带）和“软质固定材料”（如泡沫胶），将安全意识融入材料选择的每一步。环保节约原则：践行可持续发展2025年的科学教育需渗透“双碳”理念，材料选择应体现“节约资源、循环利用”。例如：优先使用废旧材料（如塑料瓶改造成底座、快递盒裁剪成装饰片）；避免一次性材料（如丢弃的吸管可替代新塑料条）；选择可回收材料（如金属、塑料均属可回收物，实验后分类处理）。我带学生收集班级废旧物品制作小台灯时，有学生用奶茶杯（洗净）做底座，用旧电线（剥取铜芯）做导线，既完成了作品，又践行了环保，这种“变废为宝”的成就感比单纯使用新材料更深刻。05实践活动：设计并优化小台灯材料方案实践活动：设计并优化小台灯材料方案理论分析后，需通过实践验证所学。我通常将课堂分为“方案设计—材料采购—组装调试—优化改进”四步，以下是具体流程：方案设计（20分钟）以4人小组为单位，根据小台灯功能模块，填写《材料选择记录表》（如表1），要求每组至少列出2种备选材料并说明理由。表1小台灯材料选择记录表|功能模块|需求描述|备选材料1|选择理由|备选材料2|选择理由||----------|----------------|-----------|-------------------------|-----------|-------------------------||光源|稳定发光、低发热|LED灯珠|能耗低、温度低|小电珠|易获取但发热较高|方案设计（20分钟）|支架|承重、可调节|塑料条|轻便、绝缘|包胶铁丝|可塑形但需检查绝缘层|01|底座|稳定、易加工|塑料盒|易获取、可填充配重|木块|天然材料但需切割工具|02|电路|导电、安全|铜导线|导电性好、有绝缘皮|铝导线|易氧化、需频繁检查接触|03材料采购与组装（30分钟）提供“材料超市”（包含LED灯珠、塑料条、塑料盒、铜导线、电池盒、开关等），学生根据方案领取材料，用白胶、扎带等工具组装。过程中需提醒：导线连接时剥线长度不超过1cm（避免短路）；支架与底座固定时需测试承重（悬挂小砝码模拟灯头重量）；电路组装后先不通电检查（避免正负极接反）。调试与优化（25分钟）通电测试后，各组汇报问题并优化。常见问题及解决策略：01支架倾倒：底座填充沙子/硬币增加重量，或扩大底座接触面积（用塑料盘替代塑料盒）；02电路接触不良：检查导线剥线处是否氧化（用砂纸打磨），开关金属片是否压紧；03光源过暗：更换更高功率的LED灯珠，或增加电池数量（串联2节电池，总电压3V）。04展示与评价（15分钟）每组展示作品，从“功能实现度”（能否稳定发光）、“材料合理性”（是否符合安全/环保原则）、“创新性”（是否使用废旧材料）三方面互评。我曾看到一组学生用竹编筐做底座（自然材料），既美观又稳定，这种“跨材料”的创新正是工程思维的体现。06总结与升华：从材料选择到工程思维的启蒙总结与升华：从材料选择到工程思维的启蒙04030102回顾整节课，我们围绕“小台灯的材料选择”展开了从“功能拆解—属性分析—方案设计—实践验证”的完整探究过程。核心结论可总结为三点：材料选择是“需求导向”的决策过程：需先明确功能需求，再匹配材料属性（如发光选LED、支撑选塑料条）；安全与环保是底线与责任：无论是选择无毒材料还是利用废旧物品，都体现了对生命安全与可持续发展的重视；工程思维的本质是“解决问题”：从发现问题（如支架不稳）到提出方案（增加底座配重），再到验证改进，这是科学探究与技术实践的深度融合。