小学科学苏教版五年级下册第二单元第6课《蛋壳与拱形建筑》教案（2022新版）
中小学校新冠肺炎疫情防控技术方案（第四版）发布为指导中小学校加强新冠肺炎疫情防控工作，压实中小学校疫情防控工作责任，坚持人、物、环境同防和多病共防，落实《教育部等五部门关于全面加强和改进新时代学校卫生与健康教育工作的意见》《教育部办公厅国家
6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
简介：第二单元仿生5.生物的启示【课标落实】1.本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实《课程标准》高年段的课程目标。[科学知识]知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的5～6年段要求。【教材分析】《生物的启示》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】《仿生》是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】[科学知识]1.知道物品和动植物形态之间的相似之处。2.比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3.比较鱼和船，知道两者之间的关联。4.了解鸟与发明创造的关联。[科学探究]1.多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2.对仿生设计产生探究的兴趣。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2.在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。[科学、技术、社会与环境]1.认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。13 2.结合生活中常见的应用仿生的实例进行研究，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1.同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2.思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3.我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？［设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1.生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如——问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？——问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？——问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2.问题1：蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3.同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4.问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）13 5.总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）［设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1.蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2.那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎——船身支架鱼鳍——船桨、脚蹼鱼尾——船尾螺旋桨鱼鳔——气囊、潜水艇排水器［设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1.就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科——仿生学（板书）。2.仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。［设计意图]学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【教学后记】6.蛋壳与拱形建筑【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]13 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】[科学知识]1.知道蛋壳的特点。2.认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3.了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。[科学探究]1.能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。[科学态度]1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。[科学、技术、社会与环境]1.了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2.师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实?生：因为鸡蛋是“易碎品”,纸盒可以避免鸡蛋破碎。3.师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧——《蛋壳与拱形建筑》。13 ［设计意图]出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1.师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打碎的蛋壳从侧面观察，看起来很薄，并且用手轻轻一掰就碎了……生：敲击桌子边缘，蛋壳就开裂了。2.小结：通过刚刚的观察，我们不难发现鸡蛋的形状是椭球形的；且蛋壳很薄；用手掰或者敲击坚固的物体时容易碎。（板书：鸡蛋，椭球形，薄，敲和掰的时候易碎）［设计意图]引导学生观察蛋壳的特点，主要是关注它的形状，初步感知鸡蛋壳的形状是椭球形的。（二）探究蛋壳结构的精妙1.师：我们知道母鸡孵蛋时，整个身子都压在蛋上。为什么母鸡不会害怕自身重量压碎鸡蛋呢？2.师：这样薄薄的蛋壳，结构上究竟有什么精妙之处？接下来通过三个小实验一探究竟：【实验一】3.师：用手紧紧握住蛋壳，蛋壳这么薄，能禁得住这样的挤压吗？蛋壳会碎吗？要注意：握鸡蛋时，要均匀用力握，不能掐、磕。）（学生以小组为单位体验握鸡蛋实验）生：我紧紧握住鸡蛋，但是蛋壳居然没有碎！小结：刚刚同学们尝试从外面施加均匀的握力，鸡蛋没有碎。【实验二】1.师：如果多几个鸡蛋，是否能承受更大的压力呢？2.师：接下来我们测试四枚鸡蛋的承重能力。我们可以怎样进行测试？生：可以把四枚鸡蛋立起来，在上面放上重物，观察它是否能够承受压力。3.师：是的，我们可以将四枚鸡蛋放在塑料瓶盖上，上面盖上同样的瓶盖；放上一块平板，在平板上放重物（书），测试四枚鸡蛋能够支撑多重的物体（书本）。4.师：你认为这个实验要注意什么？生：书本要轻轻放，要居中放不能倾斜一侧。生：要慢慢放，每放一本要观察鸡蛋是否有开裂的痕迹。（四人小组为单位，开展实验，时间控制在5分钟）5.师：你有什么发现？生：我们小组的承受了十五本书的重量，但是蛋壳还没有任何要裂开的预兆，可能还能承受更多重量。6.师：这个实验现象，说明了什么？生：说明蛋壳能承受较大的压力。7.小结：鸡蛋壳在承受均匀的外力时，能承受很大的压力。【实验三】1.师：同学们，请看这幅图，小鸡在做什么？生：小鸡在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋壳！2.师：蛋壳能承受很大的外力，但是为什么弱小的雏鸡只需要用小嘴轻轻啄几下就能摆脱天然的“牢笼”？生：可能从里面用力和从外面用力是不一样的。3.师：接下来我们用笔尖来模拟一下小鸡啄蛋壳的过程吧。每组准备两只尖头铅笔，将铅笔笔尖悬空相同高度，分别坠落在蛋壳外侧和内侧同一位置，哪种情况蛋壳不容易被戳破？要注意：半个蛋壳的断裂面要尽可能地平整一些且不能有裂纹哦。13 生：笔尖落在蛋壳内侧（凹面）时，蛋壳裂开了被戳破了。但是笔尖落在蛋壳外侧（凸面）时，蛋壳没有碎、没有破。4.师：这个实验说明了什么？生：说明鸡蛋壳能承受较大的外力，但却很承受从内部施加的压力。［设计意图]通过两个实验探究蛋壳的独特之处，试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。三、了解拱形结构1.师：蛋壳为什么有如此大的承受能力？和它的结构是否有关系？生：可能是因为蛋壳的形状是拱形的。2.师：蛋壳每个部分都是拱形吗？如果我们把蛋壳切碎，碎蛋壳是不是拱形呢？生：蛋壳两端拱形弧度比较大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3.师：我们怎样判断蛋壳每个部分都是拱形结构？生：我们可以把蛋壳切碎，用尺子和碎蛋壳碎片作比较，就可以判断蛋壳的各个部分是否都是拱形的。（学生利用尺子和碎蛋壳进行比较）4.小结：通过将蛋壳碎片和尺子作比较，我们能发现整个蛋壳都是拱形结构，拱形结构有什么特点？我们通过下面这个实验来验证一下。【实验四：拱形承重】1.师：用两张A4卡纸分别做成平桥和拱桥的桥面，在桥面上放置重物，比较两者的承重能力。你有什么发现？生：重物放上平桥，平桥很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，说明拱形结构能承受更大的力。2.小结：拱形结构有和蛋壳相同的特征：坚固、能承重。3.讨论：为什么拱形结构具有坚固、能承重的特性呢？4.总结：拱形受压时会把这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形所能承受的力量更重。［设计意图]从蛋壳到拱形，就是从蛋壳的构造过渡到对拱形结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。四、生活中拱形结构的应用1.出示图片：国家大剧院、台北小巨蛋、东京巨蛋、欧洲广场建筑、意大利悉尼歌剧院2.师：请你找出图片中的拱形结构。3.师：请同学上台在白板上画出你找到的拱形结构。4.师：你还见过哪些拱形建筑或建筑物上的拱形结构？生：拱门、电灯泡……【知识加油站】电灯泡：一个直径十厘米的灯泡两面可承受一个成人重量的压力。无梁殿：南京紫金山下灵谷寺景区内有一座国内现存最大的无梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用砖垒砌，没有木梁、木柱，全殿用砖石砌成大大小小的拱券结构，其中正殿东西向并列成三个拱券，中间的拱券跨度达11.5米，高14米，两侧的拱券稍小，跨度为5米，高7.4米。全国各地的无梁殿的结构和建筑原理都与此相似。［设计意图]更多地了解拱形结构，需要去发现生活中的拱形建筑，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学后记】13 7.海豚与雷达【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。[科学探究]能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《海豚与声呐》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课《蛋壳与拱形建筑》中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。13 （心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1.知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2.通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3.分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】[教师]课件和视频[学生]水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程】一、导入1.（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2.今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3.播放海豚在水中游行和捕食的视频。4.在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5.为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位……［设计意图]利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1.同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2.（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3.从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收……4.交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。13 （超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5.海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6.请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7.学生画原理示意图。8.交流学生的原理示意图，学生讲解——聚焦到超声波以什么形式传播。9.超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动①用水波模拟超声波。②将实验盘装水，保持水面平静。③将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。④在水中放入不同的物体（，），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。⑤画出示意图，交流发现。10.交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。［设计意图]因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11.小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1.我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2.声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？你能尝试画出来吗？3.学生画声呐系统的原理图4.你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5.学生交流。6.介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。［设计意图]切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展——我是小小设计师1.我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2.学生交流。3.学生画设计图并展示交流。［设计意图]通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【教学后记】13 8.我们来仿生【课标落实】1.本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。[科学知识]认识人类与自然资源的紧密关系。工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。[科学探究]通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。[科学态度]表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神[科学、技术、社会与环境]了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2.本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。3.知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生从生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。【学情分析】学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其[科学知识]、探究能力、科学思维的生长。【教学目标】[科学知识]1.知道人体手臂的结构和功能。2.知道仿生物品具有广泛的用途。[科学探究]1.能按要求制作手臂的结构模型。2.能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。13 3.能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。[科学态度]1.在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。2.在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。[科学、技术、社会与环境]1.认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。2.根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。【教学重点】通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。【教学难点】设计仿生产品的。【教学准备】[教师]课件和视频。[学生]硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。【教学时间】1课时【教学过程】一、视频导入，制作模型1.音乐具有强大的魔力，往往让人陶醉其中。下面想邀请大家一起来欣赏一场有些许不同的小提琴演奏。（视频内容：残疾音乐家的演奏视频。）2.提问：悦耳的乐声戛然而止，这场表演的特殊之处在哪？3.师生交流。4.提问：小提琴家依然能演奏出如此优美的音乐，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.学生回答：代替真实的手臂进行演奏。6.追问：那么要想做出一个仿真度高的假肢你认为第一步要做什么？7.学生回答：了解手臂的结构和功能。8.讲述：下面我们两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作感受并认真观察我们的手臂吧！9.同桌合作探究。10.学生汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲；曲臂时上侧的肌肉有一点鼓起……11.讲述：我们一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。（连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则相反。）12.讲述：通过一系列的观察，大家对于手臂已有细致的了解。现在你能做出一个仿真的手臂模型吗？事不宜迟，我们马上开始！13.小组合作展开制作。14.提问：哪个组愿意展示并讲解一下你们的模型。15.学生介绍模型。16.小结：了解手臂的结构与特征，从而模仿制作出一个十分相似的假肢来代替缺失的手臂，这就是一个仿生物品的产生过程。［设计意图]利用视频让学生直观感受假肢的仿真效果，激发起学生自制手臂模型的兴趣。以此为驱动力，有针对性的进行曲伸臂的活动，掌握手臂的结构和功能。通过手臂模型的制作，让学生经历仿生的探究过程，初步体验仿生学的思维和方法。二、游戏体验，初历仿生1.讲述：在此过程中，要善于观察并归纳出生物的特征，首先考验的就是大家的眼力。下面我们就来一场眼力竞技，看看谁最火眼金睛！游戏介绍：每组都会拿到一张图纸，找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找的又快又准。(全班共丛林、荒漠、海洋三种不同的图纸)2.小组展开游戏比拼。3.提问：现在12张图纸已经按各小组的完成顺序排列在黑板上，你有什么发现吗？4.学生回答：图纸上动物颜色越缤纷的组越快；最慢的都是那些动物颜色和背景相似的小组……13 5.追问：那么你觉得哪种外形更有利于动物呢？6.学生回答7.提问：你觉得动物的这个特征能被我们利用吗？能启发我们制成什么样的仿生产品呢？8.学生大胆猜想。9.讲述:那么，如果要让自己隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件怎么的外衣呢？请各小组根据各自的图纸开始你们的绘制。10.小组讨论并设计。11.提问：看完各组的设计，你发现什么共同点吗？这种衣服你有没有似曾相识的感觉?12.小结：是的，迷彩服的设计灵感就是来自于此，利用与周围环境相近的配色帮助军人更好的隐藏自己，不被敌人发现。仿生产品的制作可以从发现生物特征入手，再思考可以如何被我们利用，从而开展仿生产品的设计。［设计意图]在趣味性强、学生乐于参与的“保护色”游戏中融入仿生活动，引导学生在游戏中自主感受并总结“保护色”的重要作用，再尝试联系生活进行思考，最终完成迷彩服的设计。在轻松、愉悦的氛围中，亲历一次仿生物品的产生过程，加深学生对于仿生学的认识，建立自制仿生产品的信心。三、实例分析，巩固仿生1.讲述：随着科技的发展，机器人愈加频繁的出现在我们的视野中，你都见过什么样的机器人呢？长这样的机器人你见过吗？它有什么与众不同之处呢？我们一起通过视频来了解一下吧！2.全班观看六足机器人视频介绍。3.提问：六足机器人有什么与众不同之处？4.学生回答：外形长的像动物；行走是以三条腿为一组进行的，形成了一个三角形支架结构；能在峭壁和陡坡、崎岖地形等特殊环境中稳定前行。5.提问：那么它模仿的是哪种生物呢？请认真阅读四张介绍卡片上的信息，找出这种生物。6.学生阅读信息卡，完成匹配。7.提问：你是从哪些信息中成功完成六足机器人和竹节虫的配对的呢？8.学生汇报：外形十分相似；都有六足；都是以三条腿为一组进行行走；都能在特殊地理环境中稳定前行……9.小结：为了应对森林、沙地、沼泽等特殊路面，我们需要机动性、稳定性更强的机器人；结合实际需求设计师们再次将目光聚焦自然界中的竹节虫，最终在它身上获得了启示。从生活中遇到的问题或实际需求出发，带着困惑在生物身上找解决之道，再展开仿生产品的设计也是一种途径。［设计意图]通过视频和阅读卡，帮助学生进一步在生物与仿生物品间建立联系，通过从仿生物品到生物的逆向分析，强化学生的仿生思维。联系生活实际，说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生设计打下基础。四、联系生活，自主仿生1.讲述：刚好最近老师在打扫实验室时就遇到了这样一个小麻烦：在清洗各自瓶瓶罐罐时，像烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力还常常洗不干净。你能带着这个问题从生物中找寻灵感设计个新型工具解决这个难题吗？2.师生交流：目前刷子的弊端是什么？我们希望达到的效果是什么？3.学生小组讨论并展开设计。4.提示：如果毫无头绪可以找老师拿个锦囊找找灵感哦！(锦囊内有河豚的介绍卡片)5.各小组分享各自的仿生设计方案。［设计意图]创设真实的生活情境，让学生尝试以解决实际问题入手，展开仿生设计，了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。五、拓展延伸1.讲述：通过本课的学习，大家尝试从生物的特征入手思考如何运用于生活，设计出了迷彩服；又试着从生活问题入手在生物身上找寻灵感，完成烧瓶刷的改良。选择你喜欢的方式，试着自主设计一个仿生产品吧！13 【教学后记】13
