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第四节《探索新材料》教学设计
一、核心素养目标
1. 物理观念：
了解材料发展的历史脉络
掌握常见新材料的特性与应用
理解材料科学与社会发展的关系
2. 科学思维：
运用历史唯物主义分析材料演变规律
通过案例对比建立特性应用的关联思维
培养可持续发展的辩证思维
3. 科学探究与实践：
完成材料演变的社会调查
设计新材料特性探究实验
制定环保材料使用方案
4. 科学态度与责任：
体会材料科学对人类文明的推动作用
树立合理使用材料的环保意识
增强科技创新的社会责任感
二、教学重难点
重点：新材料的特性及其社会应用
难点：材料发展与环境保护的辩证关系
三、教学准备
教具：多媒体课件、新材料实物（碳纤维布、柔性玻璃等）、环保案例视频
学具：社会调查表、实验记录单、环保倡议书设计模板
四、教学过程
1.新课导入（5分钟）
播放一段展示各种新材料在现代科技、生活、工业等场景中发挥神奇作用的短视频，如石墨烯在电子设备中的应用、气凝胶在航天服中的隔热效果等，迅速吸引学生的注意力，激发学生对新材料的好奇心和学习兴趣。
视频结束后，提问学生：“同学们，刚刚我们看到了一些神奇的材料，它们在各个领域都有广泛的应用。那么，随着科学技术的发展和人们生产生活需要的日益丰富，新材料不断被研发出来，并对我们的社会和生活产生了深远的影响。今天，就让我们一起走进新材料的世界，去探索它的奥秘吧！”
布置调查报告任务，围绕新材料的种类、特点、应用，以及新材料对社会发展的作用和对环境的影响展开调查，让学生对本节课的学习内容有一个初步的方向和目标。
2. 进行新课（30分钟）
任务一：认识材料对社会发展的作用（10分钟）
■ 以文字书写材料的演化为例，从最早的兽骨、龟甲等天然材料，到后来的竹简、木牍，再到纸质材料，直至现代的电子存储材料，通过图片展示和简要的文字描述，引导学生思考每一种材料的出现如何满足当时社会记录信息的需求，以及对文化传播、知识传承等方面产生的影响。组织学生分组讨论，每组推选一名代表发言，分享讨论结果，教师进行总结和补充，强调材料进步是社会发展的基础。
■ 开展实践活动，让学生以我国服饰材料的演化为例，自主调查不同时期服饰材料的变化。教师提前将学生分成若干小组，每组负责一个朝代或一个阶段的服饰材料调查。各小组通过查阅书籍、网络资料等方式，收集最早的衣服由兽皮简单缝制，到商代以丝、麻为主，汉代棉花传入后棉布逐渐普及，现代又出现化纤、混纺等材料的相关信息，并整理成表格，包括材料名称、特点、应用等。在课堂上，各小组展示调查成果，分享从调查中学到的知识和感受，教师进行点评和总结，进一步深化学生对材料对社会发展作用的理解。
任务二：认识新材料（12分钟）
■ 通过图片、视频、实物模型等多种形式，向学生介绍新材料的概念，强调其具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能。以石墨烯、气凝胶、泡沫金属等新材料为例，详细讲解它们的特性和应用领域。
■ 组织学生进行小组讨论，让学生结合生活经验，思考还有哪些新材料在生活中发挥着重要作用，以及它们具有哪些独特的特性。每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论的结果。教师对学生的回答进行总结和补充，进一步拓展学生对新材料的认知范围。
■ 开展实践活动，让学生调查生活和生产中的新材料。教师提前布置任务，让学生在课前以小组为单位，调查身边的物品或生产领域中所使用的新材料，如碳纤维自行车、折叠手机中的柔性玻璃等。在课堂上，各小组展示调查成果，分享调查过程中遇到的问题及解决方法。教师对学生的调查结果进行点评，引导学生分析这些新材料在性能、成本、环保等方面的优势和挑战，加深学生对新材料在实际应用中复杂性的理解。
任务三：认识材料发展对环境的影响（8分钟）
■ 展示饮料瓶、农用地膜、一次性餐具、塑料袋等塑料制品造成“白色污染”的图片、视频或实物，直观地让学生感受到这些难以降解的材料对土壤、水体、野生动植物以及人类生命安全带来的严重危害。引导学生思考这些危害是如何产生的，以及为什么会对环境造成如此长久的影响。
■ 组织学生讨论，如何在材料的研发和使用过程中实现环境保护。教师提供一些实际案例，如造纸行业的绿色发展之路，让学生分组讨论这些案例中采取了哪些措施来减少材料对环境的影响，以及还有哪些可以改进的地方。每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论的结果。教师对学生的回答进行总结和补充，强调通过研发更环保的材料、优化生产工艺等方式，绿色发展是可以实现的，培养学生的创新思维和环保意识。
3. 课堂小结（10分钟）
引导学生回顾本节课所学内容，包括材料对社会发展的重要作用、新材料的特性及应用、材料发展与环境保护的关系等。提问学生：“同学们，通过今天的学习，你们都有哪些收获呢？”让学生自由发言，分享自己在知识、技能、情感等方面的学习体会。
教师对学生的学习情况进行总结和评价，肯定学生在课堂讨论、小组活动中的积极参与和优秀表现，同时指出学生在学习过程中存在的不足之处，如对某些知识点的理解不够深入、调查报告的撰写格式不够规范等，并提出改进的建议和期望，鼓励学生在今后的学习中不断进步。
六、板书设计
第四节 探索新材料
一、材料发展脉络
自然材料→加工材料→新材料
二、新材料特性
轻质高强、智能响应、环境友好
三、可持续发展
开发绿色材料
优化生产工艺
践行垃圾分类
六、教学反思
在教学过程中，通过多种教学方法的综合运用，较好地激发了学生的学习兴趣和主动性。但在小组活动环节，部分小组的讨论不够深入，存在个别学生主导、其他学生参与度不高的现象。今后应加强对小组活动的组织和引导，明确每个小组成员的分工和职责，确保每个学生都能积极参与到讨论和探究中。同时，在讲解新材料特性和原理时，对于一些较为抽象的概念，如石墨烯的导电导热性能原理，讲解还不够透彻，部分学生理解存在困难。在后续教学中，应更加注重运用直观、形象的教学手段，如实验演示、动画模拟等，将抽象的知识转化为学生易于理解的形式，提高教学效果。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第四节 探索新材料讲课稿
同学们好！在开始今天的课程之前，老师想问问大家，随着科技的发展，咱们身边的东西是不是变得越来越新奇、越来越好用啦？这可都离不开新材料的功劳！今天，就让我们一起走进新材料的奇妙世界，探索一下它们的奥秘。
在开始深入了解新材料之前，老师给大家布置一个有趣的任务。现在科学技术发展得特别快，咱们的生活和生产对材料的要求也越来越高，所以新材料不断地被研发出来，在社会各个地方都有应用。请大家围绕新材料的种类、特点、应用，还有它对社会发展的作用和对环境的影响，完成一篇调查报告。这就像是一场小小的科学探索之旅，大家可以去查阅资料、问问身边的人，看看谁能发现最多有趣的新材料知识！
接下来，咱们先一起看看材料对社会发展都有哪些重要作用。就拿文字书写这件事来说吧，同学们能想象到古代人用什么写字吗？早在殷商时期，人们就开始用甲骨来作为书写材料啦。那时候，人们把文字刻在龟甲和兽骨上，记录下各种重要的信息，虽然看起来有点“原始”，但在当时可是非常了不起的发明呢！
后来呀，材料有了新的变化，人们开始使用竹简来记录文字信息。竹简造价比较低廉，制作起来也相对容易，在当时算是一种进步呢。可是，它也有个大缺点，就是太笨重啦！大家想想，如果让你背着一捆竹简去上学，那得多累呀，而且还不方便保存和传播。
再后来，到了春秋战国时期，出现了一种在绢帛上撰写文字的帛书。帛书可比竹简轻便多啦，拿在手里轻松多了。但是呢，它的造价特别昂贵，一般人根本用不起，所以也没办法广泛地使用。
直到东汉时期，蔡伦改进了造纸术，这可真是一个伟大的发明！从那以后，纸就开始被广泛地用于文字和图形信息的记录和传递。纸既轻便又便宜，还容易保存和传播，极大地促进了人类文明的发展。同学们可以想象一下，如果没有纸，我们现在看书、写字、学习得多不方便呀！
除了文字书写，咱们再来看看服饰材料的变化。最早的时候，人们的衣服是用兽皮简单缝制而成的，或者用树皮、树叶、草编织起来穿在身上，那时候的衣服主要就是为了遮体保暖。
到了商代，衣服的材料有了很大的改变，开始以丝、麻为主。丝就是我们常说的丝绸，它是由蚕丝纺织而成的，摸起来特别光滑柔软，穿上也很舒服；麻呢，就是麻布，是用麻类植物的纤维纺织成的，相对来说比较粗糙，但很透气。那个时候，人们穿上丝绸和麻布做的衣服，可比用兽皮、树叶做的衣服好看多啦！
后来，棉花在汉代传入我国，到了明代以后，棉布就成为了我国衣服制作的主要材料。棉布不仅价格实惠，而且穿着舒适、保暖，所以深受大家的喜爱。
到了现代，随着化工产业的兴起和加工工艺的发展，衣服的材料变得更加多样化啦！出现了化纤、混纺、仿皮毛、仿丝绸等各种各样的材料。这些新材料制作的衣服，不仅款式多样，而且功能也越来越强大，比如有的衣服防水、有的保暖性特别好，让我们的生活变得更加丰富多彩。
同学们，我们了解了材料在书写和服饰方面的发展变化，现在老师给大家布置一个实践活动。大家可以去调查某一物品或某一领域所用材料的演化变迁，比如咱们每天用的铅笔，从最早的石墨棒到现在的各种木质铅笔、自动铅笔，材料都发生了哪些变化呢？又或者是家里的锅具，从以前的铁锅到现在的不粘锅，材料又有什么不同呢？大家可以通过查阅资料、询问长辈等方式去了解，然后和同学们分享你的发现哦！
接下来，咱们认识一下什么是新材料。人类早期的时候，都是直接从自然界获取材料，然后进行简单加工，做成各种器具。比如说石铲，那时候人们把石头打磨一下，就变成了可以用来挖土的工具。
到了夏商时期，人们掌握了新的技术，通过炼制青铜材料制作出了青铜铲。青铜铲可比石铲厉害多啦，它更加坚硬、耐用，大大提高了人们的生产效率。
再到现代，科技越来越发达，人们使用高硬度合金钢材料制作出了合金铲。合金铲的性能又比青铜铲更上一层楼，它的硬度更高、更耐磨，能适应各种复杂的工作环境。
现在，在高科技领域，新材料制品已经被广泛使用啦！就像嫦娥五号的机械铲，它就是用了特殊的新材料制作的。这些新材料具有很多传统材料没有的优异性能和特殊功能，比如在密度、强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗辐照等方面，都表现得非常出色。
下面，老师给大家介绍几种有趣的新材料。先来说说气凝胶，它可是世界上最轻的固体之一哦，密度仅有0.2克每立方厘米，甚至更小，就像“冻结的烟”一样，看起来特别神奇！气凝胶不仅轻，还有很多厉害的特点，它耐压、熔化温度高、隔热性能好、对光的偏折能力低、绝缘性能也好，所以在航天探测中，它可是非常重要的材料呢！
还有一种微晶格材料，它是用镍金属通过3D打印制成的，也是世界上最轻的金属材料之一，密度约为0.9千克每立方米。这种材料具有超强的抗压缩和能量吸收能力，就像一个超级“减震器”，非常适用于抗压减振。比如在一些高端的汽车、飞机上，就可能会用到微晶格材料来提高安全性和舒适性。
同学们，现在我们来做一个实践活动，调查一下生活和生产中的新材料。大家可以看看身边的东西，像我们用的手机，有些手机屏幕是柔性玻璃做的，它柔韧性特别好，用在可折叠手机上，能给我们提供更大的屏幕空间，是不是很方便呢？还有碳纤维，它常常被用来制作碳纤维自行车、碳纤维钓鱼竿，因为它密度小、强度高，用它做出来的东西既轻便又结实耐用。大家也可以想一想，生活中还有哪些地方用到了新材料，它们都有什么特性和用途呢？把你发现的新材料记录在这个表格里（展示表格）。
虽然新材料给我们的生活带来了很多便利，但有些材料也会对环境造成污染。比如说我们常见的塑料袋、农用地膜、一次性餐具、饮料瓶等塑料制品，它们很难降解，会在土壤、水体中存在上百年，这就是我们常说的“白色污染”。这些塑料制品会对生态环境造成严重的破坏，给野生动植物和我们人类的生命安全都带来危险。有些动物可能会误食塑料袋，导致生病甚至死亡；塑料垃圾还会污染土壤和水源，影响农作物的生长和我们的健康。
不过，大家也别太担心，材料的研发和使用与环境保护并不是冲突的。就拿造纸来说吧，以前造纸行业产生的废水量特别大，曾经一度占工业废水总量的五分之一，对环境造成了很大的污染。但是现在，我国制浆造纸水污染全过程控制循环技术取得了突破，让造纸行业走上了清洁生产、循环经济的道路，既可以造纸，又能减少对环境的污染。
所以呀，为了减少材料的使用对环境造成的危害，我们要树立环保意识。在生活中，不要使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品。比如说，我们可以尽量少用一次性塑料袋，出门自带环保袋；做好日常生活垃圾分类，把可回收物、有害垃圾、厨余垃圾和其他垃圾分开投放，让垃圾得到合理的处理和利用。这样，我们就能为保护生态环境贡献自己的一份力量啦！
好啦，今天的课就快结束啦，同学们来想一想，通过这节课的学习，你都收获了什么呢？可以是学到的新材料知识，也可以是对环境保护的新认识。大家可以和身边的同学分享一下，然后老师请几位同学来和全班同学分享你的收获哦！
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第六章 质量和密度
6.4 探索新材料
新课导入
随着科学技术的发展和人们日益丰富的生产生活需要，新材料被不断研发出来，并广泛应用于社会的各个领域。请你围绕新材料的种类、特点、应用，以及新材料对社会发展的作用和对环境的影响，完成一篇调查报告。
进行新课
任务一 认识材料对社会发展的作用
以文字书写为例：
早在殷商时期，人们便开始用甲骨作为书写材料。
后经发展，开始使用竹简记录文字信息。竹简造价低廉且容易制作，但过于笨重，不利于保存和传播。
春秋战国时开始出现在绢帛上撰写文字的帛书。帛书轻但造价昂贵，不利于广泛应用。
东汉蔡伦改进了造纸术，之后纸开始被广泛用于文字、图形信息的记录和传递。纸的发明制造极大地促进了人类文明的发展。
以我国服饰所用材料为例：
最早的衣服由兽皮简单缝制而成，或用树皮、树叶、草编织而成
兽皮、树皮、树叶、草
实践活动：调查某一物品或某一领域所用材料的演化变迁
商代，衣服的材料开始以丝、麻为主，丝即丝绸，由蚕丝纺织而成，麻即麻布，由麻类植物的纤维纺织而成
丝、麻
丝绸衣服
麻布衣服
棉花在汉代传入我国，明代以后棉花纺织而成的棉布成为我国衣服制作的主要材料
棉花
棉布
棉布衣服
现代， 随着化工产业的兴起和加工工艺的发展，出现了化纤、混纺、仿皮毛、仿丝绸等材料，衣服的材料更加多样化
化纤、混纺等
化纤布料
仿皮毛衣服
任务二 认识新材料
人类早期直接从自然界获取材料，进行简单加工后制成各种器具。
石铲
青铜铲
夏商时期人们通过炼制青铜材料制作青铜铲。
到了现代，人们使用高硬度合金钢材料制作合金铲。
合金铲
如今，高科技领域已广泛使用新材料制品。
嫦娥五号的机械铲
新材料是指新出现的或正在发展中的材料，它具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能，如在密度、强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗辐照等某一方面或多个方面具有优异的性能。
石墨烯
气凝胶
泡沫金属
科学窗
轻质材料
1.气凝胶
气凝胶是世界上最轻的固体之一，密度仅有0.2kg/m3，甚至更小，被称为“冻结的烟”。
具有密度小、耐压、熔化温度高、隔热性能好、对光的偏折能力低、绝缘性能好等特点，是航天探测中的重要材料。
2.微晶格材料
用镍金属通过3D打印制成，是世界上最轻的金属材料之一，密度约为0.9kg/m3 。
具有超强的抗压缩和能量吸收能力，非常适用于抗压减振。
实践活动：调查生活和生产中的新材料
材料名称 用途 特性 便利
柔性玻璃
折叠手机
碳纤维布
碳纤维自行车
任务三 认识材料发展对环境的影响
某些材料很容易造成环境污染
塑料袋
农用地膜
一次性餐具
饮料瓶
这些塑料制品难以降解，会在土壤、水体中存在上百年，被称为“白色污染”，会对生态环境造成严重污染，给野生动植物和人类生命安全带来危险。
材料的研发和使用与环境保护并不冲突
通过不断研发更环保的材料，优化生产工艺，绿色发展是能够实现的。
以造纸为例，造纸行业产生的废水量。曾一度占工业废水总量的1/5，如今我国制浆造纸水污染全过程控制循环技术取得突破，让造纸行业走上了清洁生产、循环经济的道路。
树立环保意识，保护生态环境
为减少材料的使用对环境造成的危害，我们应树立环保意识，不使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品，做好日常生活垃圾分类，切实保护生态环境。
课堂小结
通过本节课的学习，你收获了什么？

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