第二单元仿生1.生物的启示【教材分析】《生物的启示》是新版苏教版小学科学五年级下册第二单元“仿生”的第一课。本单元由四节课组成，第一课让学生了解仿生，然后是第二三课从具体案例探究中体会仿生的方法和价值，最后在第四课为学生创建仿生设计的平台，本课在生物和仿生制品之间建立关联，按照学生认知的逻辑顺序逐渐深入地安排了三部分内容。第一部分是找形态的相似之处，主要让学生对比几组图片，了解生活中见过的许多物品都是人们受到动植物形态的启示设计出来的，并启发学生关注身边更多的这样的关联。第二部分是对蜂巢形状特征的研究，其中包括三个活动。一是阅读资料，了解蜂巢结构的特点；二是通过几种巢房形状的对比，让学生意识到正六边形蜂巢结构的优势所在，并从平面拓展到不同立体结构承重力的认识；三是交流生活中更多具有这种结构的物体，以及它们的优点。第三部分是关注仿生产品与仿生对象的关系，即船舶的设计从鱼身上获得的启示。通过观察和交流，找出鱼和船各部分存在的一一对应关系，分析它们在构造和功能上的相似，加深对仿生学概念的理解。拓展学习内容是鼓励学生调查了解：人们在设计飞机时从鸟身上获得了哪些发明创造的启示。【学情分析】五年级的学生对于生活中的仿生现象并不陌生，但他们大多对仿生的概念不怎么了解，让他们直接说出仿生物的原理还有点困难。因此从他们熟悉的实际事例出发，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。五年级的学生有了自己的科学思维方式,对科学探究过程有所了解，并能运用这一方法解决问题，因此可让学生自己设计验证实验，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】认识不同的仿生现象，意识到人类的很多发明可以在自然界里找到原型；能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；对仿生设计产生探究的兴趣。【重点与难点】[重点]认识不同的仿生现象。[难点]多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】各种蜂巢结构、鱼身体的图片和视频，A4纸，记录用的纸和笔。【教学过程】（一）导入新课（2min）播放视频交流：生物在长期进化过程中，形成了许许有利于生存的形态结构和生理特征，人们从中获得很多启示。接下来让我们看看生物给我们带来了什么启示？板贴课题《生物的启示》（二）活动一：仿生（2min）1.我们从蒲公英身上模仿出了什么？章鱼呢？那我们鞋子上魔术贴的设计灵感又是来自于谁？有点难？给个提示。这幅图呢?2.在日常生活中，我们还经常看见这样一种图形，它是？那除了我们人类在用，还有谁也在用呢？[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，通过出示一组组的图片，让学生将动植物与仿生品的形状关联起来，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。（三）活动二：蜂巢猜想（25min）11 1.在公元4世纪的时候也有一个数学家进行了这方面的研究并提出了一个猜想，请以小组为单位进行讨论，你们组认同它的猜想吗？不认同的话是哪个部分有问题呢?上台用不同图形铺蜂巢你发现了什么问题？（圆形、五边形....会留缝隙、浪费材料.....）2.那为什么蜜蜂只选择了六边形呢？四边形、三角形也可以密铺呀。接下来，老师将相同数量的蜂蜡发给你们，请你们小组自行选择上面的图形进行密铺，看看你能发现什么。板书：三角形0.43正方形1六边形2.6学生实验汇报3.看来这个猜想是正确的，那蜜蜂选择正六边形来建造只有密铺和省材料的原因吗？还可能是？嗯，老师将相同的A4纸分别折成高度相同的三棱柱、四棱柱、六棱柱，请你们用实验桌下的书本来当重物，检测一下，谁的抗压能力是最强的。学生实验汇报还有你看，吸管困扎，这是什么形状？所以大自然不会无缘无故选择六边形，看它有这么多的优点。蜂巢六边形结构的优势是，用最少量的蜂蜡造出空间最大、结构稳定、抗压能力强的结构。[设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类的创造发明提供了很好的借鉴。蜂巢结构有独特的优势，它可以运用到生活中许多物品的设计中。通过交流，不仅可以考察学生对蜂巢结构的理解程度，同时也扩展了他们的知识面。（四）活动三：鱼的仿生（4min）刚刚我们了解了六边形这一种结构的启示，那我们在设计船时能不能从鱼身上获得多种启示呢？仔细看！出示鱼的动图。学生上台来连线。找的真准，这个奥运冠军身上也有样物品来自鱼的启示，猜一猜。（鱼皮）[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。（五）拓展（7min）那我们又从鸟身上获得了什么？请欣赏鸟类飞行视频，在看完后别忘记将你的发现和组员分享，并记录在学习单上。（先播放一次，等学生讨论记录的时候再播放一次）交流你的发现。除了我们今天认识到的生物启示，自然界还有什么生物带给我们启示吗？播放视频神奇的大自然真的还有很多值得我们去学习的地方，期待大家未来有更多的发现。[设计意图]这是一个拓展活动。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】2.蛋壳与薄壳结构【教材分析】《蛋壳与薄壳结构》是新版苏教版小学科学五年级下册第二单元“仿生”的第二课。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。11 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。【学情分析】五年级学生有一定的生活经验，对鸡蛋非常熟悉了解，但是并没有过多的关注过鸡蛋蛋壳的形状及其特点。因此让学生先观察鸡蛋，然后从生活实际的现象中引发思考，帮助学生一步一步揭开蛋壳外形特点的奥秘。在探究蛋壳承重能力的活动中，让学生尝试脚踩鸡蛋，这样探究方式能在孩子们的心中留下深刻印象，符合学生的年龄特点。引导学生从蛋壳的形状特点得到启发，制作设计拱形，从而认识薄壳结构，并且从生活中的建筑、物品当中发现拱形与薄壳结构的应用，由此带领学生像科学家一样经历仿生这一过程，体会仿生学的思维方式，提升了学生的探究能力，发展了学生的创新思维。【教学目标】1.观察蛋壳，发现蛋壳的特点。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.对比蛋壳和拱形，找出两者之间的关系，从而认识薄壳结构。4.通过拱形承重实验，知道拱桥的称重能力大于平桥。【重点与难点】[重点]探究蛋壳和拱形的承重能力。[难点]探究拱形的承重能力。【教学准备】完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，铅笔、吸管瓶盖、相关拱形建筑的视频或图片等。【教学过程】一、观察鸡蛋壳，描述其特点1.交流：鸡蛋大家都熟悉都了解，仔细观察鸡蛋的蛋壳形状有什么特点？2.为什么不是球形的呢？（播放视频）现在你们知道了吗？3.除了鸡蛋以外，还有很多动物的蛋，它们的形状都类似，这不是偶然的巧合，里面蕴含着科学道理，它有什么特点呢？[设计意图]鸡蛋对学生来说再熟悉不过了，但蛋壳的形状是什么样的，它有什么样的特点，学生也许从来没有思考过。所以引导学生仔细观察，并学会描述是进入本话题研究的基础。二、探究蛋壳结构的精妙1.鸡蛋vs大力士我请班里的大力士上来和鸡蛋比试一下，请你用手包裹住鸡蛋，均匀用力，不能用手掐哦。（生展示握鸡蛋）鸡蛋真的那么厉害吗？我们再去自然界中去看看更多动物的蛋。（播放视频）2.鸡蛋从外面握不碎，但是从里面轻轻一啄就破了，这是怎么回事？活动一：研究蛋壳的抗击打能力1.假如要研究这个问题的话，你觉得可以怎么做？（模拟实验）用什么模拟小鸡的嘴呢？（铅笔尖）2.实验步骤：①吸管平的一头紧贴蛋壳②铅笔尖在三处高度进行自由下落③记录在哪个高度被戳破注意事项：不能借助外力3.学生实验，将实验结果记录汇总到黑板上4.观察全班记录表，你有什么发现？（开口向下的蛋壳不容易戳破），那么你觉得蛋壳的外部有怎样的特点？（抗击打）活动二：研究蛋壳的承重能力11 1.老师这还有4枚鸡蛋，现在往上面放这本书，可以吗？继续放这么多书会怎样（破，不破）放上去，没问题。2.可以继续放吗？（可以）放一个人可以吗？（不行，有点难）老师准备了一盒鸡蛋，可以了吗？谁愿意来试试（学生拖鞋带鞋套踩在鸡蛋上）哇，成功了，看来蛋壳还有什么特点？（能承重）[设计意图]学生的已有经验是蛋壳很容易敲碎，可是它在什么情况下很不容易碎呢？，大多数学生是猜不出结果的，这个活动里的几个环节，将逐步把学生引向对拱形结构的蛋壳不宜碎的研究。三、思考蛋壳与拱形的相似之处，了解薄壳结构1.蛋壳这么薄，却能承重又能抗击打，这里有什么科学道理呢？我们继续来研究，老师这有一张白纸，将它平放在两个木块上，一块橡皮都不能承受，（边说边演示）你能根据蛋壳的形状特点得到一些启发，想办法改造一下这张白纸，让它的承重能力提高吗？（将纸拱起来）请你上来试一试。2.这种形状我们科学上称为拱形结构，请三位同学和老师一起利用白纸制作拱形，我和你组合下，你们一起来组合，下面的同学，仔细观察，有什么发现？（组合成了半个蛋壳）3.那你知道蛋壳和拱形之间有什么关系了吗？（多个拱形组成了蛋壳）是啊，蛋壳是由多个拱形组合成的薄壳结构。[设计意图]从蛋壳到拱形，再从拱形认识薄壳结构，就是从蛋壳的构造过渡到对薄壳结构的认识，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。四、研讨：拱与薄壳结构在生活中的运用1.同种材料制作成拱形后，承重能力变强了，而且由于它的形状特点——薄，所以还很节省材料。因此很久以前，古人就从蛋壳的形状特点得到启发，将这种结构运用于建筑中。2.中外古代拱形、薄壳结构建筑欣赏出示古代西方建筑：古罗马万神殿，西班牙引水渠，古罗马斗兽场，巴黎凯旋门出示中国古代建筑：陕西窑洞、长城、北京永定门城楼3.智慧的中国古人利用拱形还设计制作了一种特别的建筑——无梁殿，等会我们通过视频一起涨知识，观看前我想请一位同学用ipad拍下视频中出现的拱形结构。投屏：你们找到了吗？4.中国的桥：赵州桥拱形建筑不仅用于房屋建筑，还应用于桥梁建筑当中，我们中国有一座闻名世界的拱桥，它历经千年屹立不倒，谁知道是哪座桥？（赵州桥）仔细观察，你会发现它由大大小小的拱形组成，这些敞开的小拱在减轻桥身的重量同时，又起到减少流水冲力的作用。5.张家港的桥：青龙桥，富明桥这是北方的桥，我们张家港作为江南水乡有没有这样的拱桥呢？（有）6.欣赏了那么多，可以发现拱和薄壳结构一直是世界各地建筑上面的关键元素，不仅在古代，其实在现代应用更为广发，还玩出了新花样，老师给大家准备了资料卡，请大家阅读资料，划出关键词，找一找图片中的薄壳结构，还可以用笔画一画。（生活动）7.薄壳结构是不是只用在建筑中呢？其实我们生活中随处可见，教室里找。（举起灯泡）你看这上面有吗？8.出示各种头盔：这是什么？（头盔）无论是古代还是现代，国外还是我们中国，虽然头盔的材料造型各不相同，但它们的共同点都是采用了薄壳结构的设计。9.出示一辆现代汽车：我们再来看这里汽车，这上面有拱形吗？10.可乐瓶中有吗？每小组观察可乐瓶中的薄壳结构。[设计意图]更多地了解拱形与薄壳结构，需要去发现生活中的拱形、薄壳结构建筑和物品，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。五、总结拓展1.回家用你的眼睛继续找拱形，用拍照或者画图的方式记录。2.刚才我们从蛋壳身上，得到些启发，模仿蛋壳外形或特点，制作了拱形，这个过程就是上节课我们所学习的“仿生学”。神奇的仿生学还有哪些？下节课我们继续研究。【教学后记】11 3.海豚和声呐【教材分析】本课是苏教版小学科学五年级第2单元《仿生》的第三课，关注的是仿生学中的一个典型案例：海豚和声呐，即人们从海豚探路和捕食的行为得到启发，发明了声呐装置。如果说蛋壳与拱形研究的是两者在结构上的相似，那么海豚和声呐则是在原理上的相似，因此建立起原理模型是本节课的重点。而海豚和声呐都不是可以真实出现在课堂的研究对象，因此，本节课主要通过模拟海豚探路和捕食来研究海豚回声定位的原理，通过阅读资料，了解回声定位原理的应用。本课主要由三部分组成：通过了解科学家所做的海豚探路和捕食的实验，猜测分析海豚探路和捕食时依靠什么感觉，结果指向海豚探路不需要眼睛，而是可能依赖听觉，进而延伸到探究“声音能帮助海豚定位”的主要问题上来。第二部分，做模拟海豚探路和捕食的游戏，充分感受海豚捕食的情况，第一次为仅依靠听声音来辨别方位，第二次进一步提高难度，不发声的物体，如何实现听音辨位，同时引入回声概念，第三次将大海中的真实情况模拟出来，在既有障碍物，又有猎物的复杂环境中，回声定位原理是否还能奏效。通过切身体会感受，了解海豚的探路和捕食过程，建立起回声定位的原理模型。第三部分，通过阅读资料，了解海豚探路以及潜水艇、B超、雷达的工作原理，画一画他们的原理图。借此说明海豚、潜水艇的声呐、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，它们的原理相同。【学情分析】五年级的学生对于海豚和声呐是比较陌生的，海豚可能在动物园见过，电视上看过，可能会知道海豚的可爱，但是对于海豚的习性，海豚的探路和捕食几乎没有了解。而声呐更是远离日常生活，学生一点也不了解。故本课需要给予学生一些关于海豚的生活习性的图片和视频资源，进行提前熟悉和了解。进而引导学生通过模拟海豚探路和捕食的实验，感受听音辨位和回声定位，建立起回声定位的原理模型，通过阅读分析声呐、B超和雷达等图片、文字等资料，进一步了解回声定位原理的应用，了解他们的原理相似性，从而知道仿生的步骤和意义。【教学目标】[科学知识]知道海豚是依靠回声定位原理来探路和捕食的。了解回声定位需要发出声音，并接收回声，通过回声的特点来进行方位判断。[科学探究]通过层层递进的模拟海豚听音辨位，从单个声源到发出声音并接收回声，探索并感受回声定位原理的作用。[科学态度]专注细节，探索思考，在不断的思考与实践中探索和完善回声定位的原理。学会分工合作，提升团队合作的意识。主动融入表演角色，认识模拟游戏的真实性。[科学、社会、技术与环境]了解回声定位原理应用于现代医学和国防技术的实例。认识仿生学对科学发明的重要价值。认识仿生学对社会与环境的促进作用。【教学重难点】[重点]了解海豚探路和捕食的原理，建立起回声定位的原理模型。[难点]通过学生的团队合作，顺利完成多项游戏，并切身感受听音辨位和回声定位的原理。【教学准备】[教师]课件（海豚生活视频，大山的回声介绍）。道具：木鱼1付，眼罩1个，响铃鼓1个，障碍物2个，定位卡片10张，头饰10个（1个海豚，1个小鱼，6个障碍物）。[小组]实验原理记录纸。【教学过程】课前：播放海豚生活短片2-3分钟，了解海豚及其水生生活。与学生交流：关于海豚你还知道哪些？一、聚焦（预设3分钟）讨论分析海豚探路实验1和实验2。实验1：人们在水池里插上金属棒，海豚游动时绝不会碰到。这说明了什么？预设：海豚的视力很好，很聪明能避开障碍物。11 实验2：即使蒙上眼睛，照样畅游无阻，还能准确捕捉猎物。这说明了什么？预设：捕食和避障与眼睛（视力）无关，可能与听觉等有关。[设计意图]通过讨论分析实验1和实验2，初步明白海豚探路和捕食捕食依靠眼睛，而是依靠其他感觉器官，很有可能是依靠听觉，听音辨位。由此开启海豚是否能听声音来辨位的探究活动。二、探索和研讨：海豚回声定位原理（预设25分钟）探究活动1：声音可以帮助海豚定位吗？我们用游戏的方式来模拟。游戏1：蒙眼海豚听音辨位蒙上眼睛的海豚能够依靠声音辨别方位吗？首先邀请两位主角：海豚和小鱼。扮演蒙眼海豚的同学此时只能怎么做？扮演小鱼的同学应该怎么做？其他同学应该怎么做？预设：蒙眼海豚只能认真听周围的声音。小鱼需要时不时发出声音。其他同学保持安静，观察探究活动的结果。是的，蒙眼海豚：侧耳倾听，小鱼游动：发出声音，其他同学：安静观察。为了让所有同学都参与进来，老师根据大家的想法设计了游戏规则，请大家仔细阅读。“击鼓传花”规则：1.海豚：扮演的同学蒙上双眼，立于教室前方。2.小鱼：音乐响：全班“击鼓传花”，音乐停：传到者化身小鱼，并迅速摇晃响铃鼓，发出声音。3.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。或者采访海豚，能否听出小鱼的游动轨迹。）[设计意图]通过开展蒙眼海豚听音辨位的游戏，让学生体验听音辨位，充分感受通过声音辨别方位的可行性。分析与讨论1：听觉/声音可以帮助海豚辨别物体方位吗？预设：确实可以。现在老师扮演小鱼，你们扮演蒙眼海豚，你们能辨别老师的方位吗？每位同学化身蒙眼海豚，闭眼转身，老师变换位置，拍手发音，同学听音辨位，用手指出发音物体。[设计意图]让每个学生都感受到听音辨位。现在你能画一画听音辨位的原理示意图吗？声音是怎样传到海豚耳朵的？海豚（耳朵）物体[设计意图]通过开展对听音辨位的分析与讨论，让学生充分感受到声音与方位之间的关联性，认识声音确实可以帮助海豚辨别物体方位。探究活动2：如何听到到金属棒等不发声的物体的声音并辨位？引入思考：但是金属棒不会发出声响，小鱼正常游动，也几乎不发出声音。海豚是怎么才能听到它们传来的声音呢？预设：敲击金属棒，使金属棒发声，水流使金属棒发声。生活中你听过不发声物体传来的声音吗?大山会发出声音吗？预设：不会。请你观看以下视频中的现象，想想大山为什么也发出声音了？预设：人发出的声音遇到大山返回了。因此，海豚也可以怎样做，使得金属棒发出回声？预设：海豚主动发出声音，通过金属棒的回声来辨别。游戏2：蒙眼海豚的传声定位。蒙眼海豚主动呼叫障碍物，障碍物要发出回声，扮演障碍物的同学应该怎么做？预设：听到海豚的呼叫，立即发声回应海豚，模拟产生回声。“击鼓传花”规则：11 1.海豚：蒙眼，循环呼叫：在哪？2.音乐响：全班（安静）随机传输2个球，听到海豚呼叫，拿球者立刻发声回应：在这！3.音乐停：举球起立，听到海豚呼叫，发声回应：在这！4.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。）[设计意图]通过引入不发出声音的障碍物，让学生进一步陷入思考：不发声的物体如何传来声音？顺势介绍日常生活中的回声现象，让学生意识到通过主动发声，可以让障碍物传来回声，并将其应用到游戏2中，通过游戏2的模拟，进一步感受海豚通过主动发声，接收回声，再辨别方位的过程。分析与讨论2：海豚是怎样主动出击，判断位置的？（建立模型，请学生在黑板画一画原理图）物体不发出声音，海豚能不能探测到方位？能现在，无论是小鱼还是障碍物，无论物体有没有发出声音，海豚都能通过主动发出声音，同时接收物体的回声来判断方位了。[设计意图]通过讨论与分析，让学生能建立起海豚通过主动发声，接收回声来定位的原理模型，清晰的展现回声定位的原理图。探究活动3：发出声音，接收回声能帮助海豚应对复杂的海洋环境吗？大海中还有很多障碍和杂音干扰。海豚能依靠这个原理模型，穿越障碍，夺取响铃鱼吗？游戏3：穿越障碍，夺取响铃！根据之前的原理，海豚应该怎么做？障碍物怎么做？响铃鱼应该怎么做？预设：海豚应该不断重复发出声音：在哪里？障碍物和响铃鱼都需要立即回复：在这里！规则：1.海豚：频繁主动发出声音：在哪里？2.障碍物：立即回应海豚：在这里！（按老师放置在地上的定位卡片定点站立，静止不动）3.响铃鱼：立即响铃回应海豚。（可小范围缓慢游动，但最终需要被捉到）规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中的感受或可以改进的地方。）分析与讨论3：海豚通过发出声音，接收回声，辨别众多的障碍物，从而能在障碍物之间自由穿梭，而不被撞到。这告诉我们通过主动发出声音，接收回声，能不能帮助海豚定位？这个原理模型就是回声定位。[设计意图]通过开展模拟真实海洋中，既有障碍物，又有猎物的游戏，让学生充分感受和运用回声定位原理，进一步加强对建立起的回声定位模型的感受和认识。三、原理应用及分析：回声定位原理的应用及仿生（预设10分钟）揭示原理：详细介绍海豚探路的原理及其应用。海豚探路的启示：海豚在水里能够发出一种人耳听不见的声波，声波遇到物体后会反射回来，被海豚的耳朵接收，海豚就能确定物体的形状、大小和位置。根据海豚回声定位的原理，科学家发明了声呐，现在，声呐已被广泛应用于各种舰艇、水下作业和渔业勘测等。潜艇的声呐系统也应用了回声定位原理。那么你能分析潜艇是如何探测并驶出海沟的吗？漆黑的深海，潜艇驶入了一道狭窄的海沟，两侧都是高耸的海底山脉。潜艇能依靠声呐驶出海沟吗？潜艇怎么做？海沟两侧怎么回应？预设：潜艇不断重复发出声波，海沟两侧立即发出回声。[设计意图]通过分析潜艇声呐系统的探路，感受声呐定位和海豚定位的原理是相同的，为下一步回声定位原理的应用以及仿生的内涵做铺垫。回声定位原理的应用及仿生学：除了声呐，科学家还发明了B超和雷达，阅读资料，你能画出声呐，B超和雷达的原理图吗？11 画图并揭示都是同样的回声定位原理。你们觉的声呐、B超和雷达等人造仪器都是仿照谁制成的？预设：海豚。像这样通过仿照生物原理，应用于工程设计的学科就是什么？预设：仿生学。[设计意图]通过资料介绍和画图，学生了解海豚与声呐、B超和雷达的原理是一样的，进一步认识到这些探测仪器都是基于对海豚的研究，仿照生物原理制成的，顺势引入仿生的概念。三、课堂小结（预2分钟）回顾我们这节课，我和同学们一起经历了海豚探路的观察研究，经历了回声的原理探究，建立起了海豚探路回声定位的原理模型，还一起了解了回声定位原理的实践应用，而这样的四个过程，正是科学家开展仿生学研究的过程。无数高科技产品就是通过仿生，设计发明出来的。希望同学们也能仔细观察身边的动植物，未来通过仿生制造出对人类有益的产品。[设计意图]通过回顾总结一节课的探究历程，引入仿生学研究的四个过程，给学生呈现出一个清晰的脉络，有助于学生对仿生的内涵认知，感受仿生给人类生活带来的科技进步是巨大的，是有重大价值和意义的。【教学后记】4.我们来仿生【教材分析】《我们来仿生》是新版苏教版小学科学五年级下册第二单元“仿生”的第四课。本单元由四节课组成，第一课向学生介绍仿生的概念，第二三课从具体案例探究中体会仿生的方法和价值，本课为学生创建仿生设计的平台，让学生将本单元的知识进行吸收融合内化成自身的知识应用能力。本课教学内容主要有七个部分组成：1、通过啄木鸟脑部结构的防震特点引出仿生设计产品安全头盔。2、对课前做的“保护色”游戏的结果分析。让学生发现自然界的有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而理解各种迷彩服的设计是为了与环境融为一体，避免被发现。3、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。4、提出锥形瓶与烧瓶清洗问题，介绍了一种有创意的仿生设计。5、了解六足机器人的仿生案例。6、介绍生活中的其他仿生产品，亲自动手设计仿生物品。在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试设计仿生用品。【学情分析】五年级学生具有丰富地生活经验，他们对仿生产品在生活中的应用了解较多，并能说出一些仿生产品的作用和模仿的对象。学生的对于设计产品方面接触的较少，很少有相关的设计产品经历，让他们通过某种生物的结构特点去设计制造一个仿生物品对于学生来说是有困难的。通过引导学生观察发现生物的特点、动手制作模型、思考设计产品的递进教学，让学生知道该如何着手设计制作。【教学目标】1、能按要求制作手臂的结构模型。2、通过视频介绍和分析，了解一些生活中的仿生产品。3、发挥团队合作意识，共同完成游戏任务。11 4、尝试进行仿生设计。【重点与难点】[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；[难点]设计仿生产品的。【教学准备】制作手臂的宽窄卡纸、工字钉、线、胶带、泡沫、小动物卡片【教学过程】一、活动导入，感受生物的特点（5min）1、挑战：同学们我们先来做一个挑战。试一试，用一秒钟点10次头？我说1开始，我说2结束。准备1、2，有同学点满了10次吗？（不能）2、但是有一只小动物一秒钟可以点20次左右，你知道是谁吗？（啄木鸟）3、讲述：啄木鸟每次撞击树干时，它的头部要承受1200克的冲击力。而人类脑部受到80克的冲击力就极有可能发生脑震荡，啄木鸟的脑部怎么没有损伤呢？4、科学家通过研究发现了啄木鸟这样的特点。播放录音。5、啄木鸟的这个特点真厉害，如果我们也有这个特点会有什么好处呢？（防止头部的脑震荡）6、讲述：所以人们设计出了安全头盔。头盔的这三种结构模仿了啄木鸟的特点起到减震防震的作用。7、谈话：这种头盔的设计就是一种仿生。（板书：仿生）那什么是仿生学呢？我们一起来看一下。（播放视频）8、提问：你能说说仿生模仿的对象是什么？（生物）模仿生物的哪一方面呢？（特殊本领）仿生设计的产品有什么好处？（用于学习生活）9、过渡：你觉得要设计制作一个仿生产品首先要怎样做？（发现生物的本领）我们来找找生物的特殊本领。[设计意图]通过点头的活动，给学生创设情景，通过啄木鸟脑部的特殊结构认识到自然界的生物之所以能生存下来都有自己适应生活环境的本领。二、分析讨论“保护色”游戏（5min）1、提问：课前我们寻找了大家涂的小动物卡片，红色的找到了几只？蓝色的呢？绿色？褐色？为什么绿色褐色的小动物你们找到的比较少呢？预设：它们身体的颜色和周围的环境颜色类似，不容易被发现。2、自然界中很多动物都不容易被发现。它们有保护色保护自己。在生活中人们有没有根据小动物们的这个本领，设计制造出什么仿生物品呢？预设：迷彩服（出示图片）3、军人们穿着迷彩服就能很好地隐藏起来。这三种迷彩服在什么环境下不易被发现？预设：丛林迷彩适合在树林中、荒漠迷彩适合在荒漠地带、海洋迷彩适合在海军。4、是的，这位同学回答的很棒，丛林迷彩用于陆军夏作训服；荒漠迷彩用于陆军冬作训服；海洋迷彩用于海军陆战队。5、火眼金睛大PK规则：我们来试试迷彩服的效果好不好？请同学们用10秒钟的时间来找一找隐藏起来的军人？请一个同学上来用笔圈一圈？师：这里一共有10个人，所以说迷彩服的效果好不好？（好）谈话：刚才我们一起寻找了生物的本领，今天我们还要模仿一名仿生学家来学习设计仿生产品。（板书：我们来）[设计意图]本活动用趣味性强、学生乐于接受和参与的形式，引导学生在体验中感受利用保护色的仿生设计。三、探索：做一做“模仿手臂的结构和功能”（16min）1、请同学们动一动自己的手臂，观察一下，哪些结构在协同运动？（骨骼、肌肉、关节）2、当手臂弯曲时，上边的肌肉有什么变化？（上面的变硬）这叫肌肉收缩。下面的呢？（拉伸）这叫肌肉舒张。11 3、手臂伸直时上面和下面的肌肉又是怎样的？（伸直时上边是舒张的，下边是收缩的）4、手臂弯曲和伸直时骨骼、肌肉、关节怎样配合工作的？谁带动了骨的运动？（肌肉的收缩）关节有什么作用呢？（让骨的运动更加灵活）5、讲述：手臂可以灵活运动做各种各样的动作。生活中有些人因为缺少手臂无法正常的活动，人们就模仿了人的手臂制造出了假肢手臂。6、提问：假肢手臂为了能做各种动作，也设计了关节、肌肉和骨骼，谁来找一找？出示：绳子起到固定和牵引的动作，模仿的是手臂肌肉。7、过渡：今天我们要来仿照自己的手臂制作一个手臂模型，模拟手臂的运动。8、材料：老师给大家准备了这些材料，谁能说说些材料分别模拟了什么结构？预设：两块硬纸板模拟骨骼、绳子模拟肌肉、钉子模拟关节。9、讲述：大家一起来看看制作过程。播放视频提示：我们要用到钉子、剪刀，使用时要注意安全。请同学们根据提示完成手臂模型的制作。10、请一个小组上台来展示一下你们的手臂模型，拉动绳子让手臂运动起来。11、分析比较假肢与手臂模型根据手臂的模型的运动，能不能说说假肢是如何运动的？预设：假肢也是靠骨骼、肌肉、关节相互配合而完成运动的。[设计意图]本活动从学生最熟悉的人体手臂入手，了解手臂的结构和功能，学习制作手臂模型，调动学生的学习积极性。四、清洗锥形瓶、烧瓶（3min）1、通过上面的学习我要考考大家。能否利用仿生的知识帮老师解决一个小麻烦。实验室里有一些锥形瓶和烧瓶，使用之后要清洗它们，可是我找了各种各样的刷子都不是特别的满意。2、提问：什么样的刷子能刷干净呢？预设：设计出可以变大缩小的刷子。3、同学们在大自然中就有一种生物具有这样的本领。出示河豚遇险视频。这个刷子就是模仿河豚的特点来设计的。[设计意图]本活动提出生活中的实际问题，让学生知道问题来源于生活，以便学生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、“介绍六足机器人”（3min）1、善于观察和发现生物体的结构和功能是设计出仿生物品的关键。科学家发现了昆虫六足行走的特点设计出了六足机器人。我们来看看。（播放视频）2、六足机器人模仿了竹节虫足的什么特点？（三角步态）有什么优点？[设计意图]本活动介绍一个仿生的案例，并借此说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生活动打下基础。六：设计一种产品（7min）1、生活中还有很多的仿生物品比如根据翠鸟仿生出了高速列车，模仿了翠鸟的什么结构？（锥形的喙）这个形状有什么作用?（减少阻力）ppt同步出示。2、根据野猪仿生了防毒面具。模仿了野猪的什么特点？（在鼻子中塞泥土）这样做有什么作用？（过滤有毒气体）ppt同步出示。3、这里是一名仿生学家设计制作的产品——脚蹼，他模仿的是什么？（鸭蹼的形态和功能）像鸭子这样有脚蹼的动物，有什么作用呢？（游泳提供动力）4、让我们像这位设计师一样，来做一名小仿生学家。请同学们回忆一下身边的生物有什么特殊独特的本领，根据它们的结构和功能来设计一种新的产品。可以小组内讨论一下，快速写下来。5、交流：请一个同学上台来介绍一下他的设计，其他同学可以提出你的疑问，请我们的小仿生学家来解答。[设计意图]引导学生将所学的仿生学初步知识运用于实际生活，鼓励其关注生活，提高解决问题和创新实践的能力。七、拓展（1min）11 师：针对同学们的疑问，可以完善你们的设计，并且尝试利用身边的材料把你设计的物品制作出来。期待大家课后能将我们的作品制作出来。【教学后记】11