1、8 8我们来仿生我们来仿生 【课标落实】【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
2、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】【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
3、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】【学情分析】 学
4、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】【教学目标】 科学知
5、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。 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】【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
6、。 【教学难点】【教学难点】 设计仿生产品的。 【教学准备】【教学准备】 教师材料：课件和视频。 学生材料：硬纸板、绳子、铆钉、 “保护色”游戏道具。 【教学时间】【教学时间】 1 课时 【教学过程设计】【教学过程设计】 一、视频导入，制作模型一、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
7、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
8、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、二、游戏体验，初历仿生游戏体验，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
9、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. 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：
10、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，巩固仿生三、实例分析，巩固仿生 1讲述：随着科技的发
11、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
12、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
13、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
14、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！ 【板书设计】【板书设计】 8我们来仿生 保护色 迷彩服 竹节虫 六足机器人 仿生产品 河豚 仿生刷 【知识要点】【知识要点】 本课通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，从手臂模型模型的制作、迷彩服的设计结合六足机器人的分析、仿生刷的设计；引导学生学会从生物特性出发以及从解决问题出发，展开仿生设计。通过两种不同的思维方式，进一步强化学生的仿生意识，并为学生创建仿生设计的平台，在由浅入深的探索中学生的信心逐渐强化，对于仿生设计的兴趣进一步被激发。最终达到将本单元的知识吸收融合内化成自身的知识应用能力并运用于解决生活问题的教学目标。 【课堂流程图】【课堂流程图】 视频导入，制作模型 游戏体验，初历仿生实例分析，巩固仿生 联系生活，自主仿生 拓展延伸