资源简介

《仿生与建筑》教学设计
【教学内容】?
感知仿生与建筑的关系，探究拱形结构、薄壳结构、蜂巢结构的优点。?
学习运用仿生知识，引发思考，进行科学创想。?
【教学目标】?
1.引导学生初步感知建筑与仿生的关系，认识仿生为人类生存提供的帮助。?
2.带领学生探究拱形结构、薄壳结构、蜂巢结构在建筑中的应用价值。?
3.帮助学生学习运用仿生知识，解决生活中的实际问题，将科技教育植根生活。?
4.培养学生在实践中掌握技能、提高能力，引发科学思维，提升科学素养。?
【教学重点】?
探究不同形状物体的特点，通过比较分析学会如何进行优化选择。?
【教学难点】?
运用学到的仿生知识进行运动场馆的构思与设计。?
【教学准备】?
【教学过程】?
一、激趣导入，初步感知建筑与仿生的关系?
同学们，仿生学是一门既古老又年轻的学科，人们模仿生物的特殊本领，来发明各种机械或新技术。作为科技特色学校敏锐地抓住了“仿生学”这一实施科技教育的生发点，带领同学们进行了对自然奥秘的探究，大家还记得我们开展过哪些活动吗？?
通过课件，带领学生回顾学校开展的科技实践活动。
?(一)播放微视频，感受神奇的仿生建筑?
1.教师放微视频，学生谈感受（微视频内容为十大仿生建筑图片加解说）?
看完视频你想说些什么吗？（你受到了哪些启发——建筑外形方面））?
2.小结并过渡：竹子、莲花、鹦鹉螺、鸟巢等各具特色的造型带给我们很多启发，也让我们身边的建筑变得多姿多彩。但建筑中的仿生，不光是外形的模仿，更重要的是通过探寻科学合理的建造规律和处理方式，使建筑的形体结构、功能布局等更趋高效和合理。?
二、了解拱形、薄壳、蜂巢结构的特点?
1.初步感知拱形、薄壳、蜂巢结构?
播放课件?
（1）谁来说说你看到了哪些结构的建筑？?
（2）学生结合结构特点进行分类（教师相机板书：拱形结构、薄壳结构、蜂巢结构）?
（3）各小组确定探究对象，领取资料包，以小组为单位确定实验目标，设计实验方法及步骤。?
（4）小组代表介绍设计的实验。?
2.学生动手实践，深入探究拱形、薄壳、蜂巢结构的特点?课件出示步骤（温馨提示）：?
（1）在组长带领下，分工明确，人人参与；?
（2）边实验边记录?
（3）实验完毕将物品整理好，做好汇报准备?
（4）音乐停，实验停止?
第一组：拱形结构?
材料准备：迎春花枝、线绳、托盘、砝码、桥墩（字典）??
学生实验1：在两侧桥墩上摆放竹签直桥，悬挂钩码，测量承重?????
实验2：利用两侧桥墩将竹签弯成拱桥，悬挂钩码，测量承重?
实验3：学生可自行设计其他内容的测试?
教师小结：
拱形结构又叫推力结构，是所有结构中唯一产生外推力的结构。它的特点是把受到的压力均匀分解成一个向下的力和两个水平向两端的推力（板贴：均匀散力），而且水平力与拱形的弧度有关，弧度越大，水平力也越大，因此拱形跨越度大也是它独有的特点（板贴：跨越度大），但是因为拱形受压时会把这个力传给拱形结构的两端，抵住拱足散发的力就可以承受更大的压力，所以拱形两端要做的牢固。外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。?
第二组：薄壳结构?
材料准备：鸡蛋、鸡蛋壳、两块木板、铅笔、表格?
学生实验1：单手用力捏鸡蛋?
实验2：双手用力捏鸡蛋?
实验3：用铅笔从不同的角度戳鸡蛋壳。?
实验:4：学生可自行设计其他内容的测试?
结论：薄壳结构表面虽然薄，但非常耐压。节省原材料。（外壳轻薄、省原料、耐压力强）?
举例（图片）：国家大剧院造型就是典型的薄壳结构的建筑，虽然看似一个简单的“蛋壳”，但它的壳体结构由一根根弧形钢梁组成，东西向长轴跨度212.2米，?这个世界上最大的穹顶没有使用一根柱子支撑，大大节省了原料。?
第三组：蜂巢结构?
材料准备：圆形、正方形、三角形和六边形、外环（纸条）、表格（强调：不能变形）?
学生实验1：向同一个外环内放置以上四种形状，看看哪种形状放置数量最多。（结论三角形最多、六边形第二?说说为什么圆形和正方形放置数量少）?
实验2：为什么三角形占地少，蜜蜂还会选择六边形结构蜂巢呢？（六边形具备三角形的特质，而且密合度最高、所需材料最少、可使用的空间最大。也可谈美观）?
实验3：学生可自行设计其他内容的测试?
结论：经过实验我们可以看出，小蜜蜂建造六边形的蜂巢虽是一种本能，但其中却蕴含着丰富的科学道理。?
教师小结：
科学家们研究发现，蜂巢正六角形的建筑结构，使相邻的房孔共用一堵墙和一个孔底,非常节省材料；房孔是正六边形使蜜蜂在房孔内既不会有多余的空间又不感到拥挤，因此蜂巢结构具有密合度最高、所需材料最简、可使用空间最大的优点，?
目前，这种蜂巢结构广泛应用在航天飞机、人造卫星、宇宙飞船的内部构造和卫星的外壳，这些航天器又统称为蜂窝式航天器。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞?机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。?
三、结合实际，激发兴趣，进行创造?
1.联系实际，了解不同结构特点在日常生活中的应用（课件展示）?
2.学生运用所学知识进行科技创想（可结合小组讨论）?
3.补充小发明故事?
安德鲁·戈登在两年前参加BBC商业台“龙之巢穴”节目时，首次将这一发明公之于众。?
桌子防摇器是一种8片塑料制成的小装置，能根据桌子摇晃程度进行调整，对桌脚起到固定作用。虽然名为“桌子防摇器”，但其实这个小装置同样可以用来固定洗衣机、书柜、花架等家具或器具。当戈登向节目嘉宾介绍完毕，迎来的却是一片嘲笑之声，他的发明甚至被某些专家戏谑地称为“史上最可笑之发明”。?
但桌子防摇器至今已为他赚取500万英镑的收入。戈登的客户群甚广，业务甚至拓展到了海外，特易购、宜家和百安居等大型家居产品零售商均已向戈登下了订单。英国王室也对这种小装置产生了兴趣。本月，英国考试协会也订购了20万个桌子防摇器。?
解析：戈登的发明非常简单，但他能把简单的创意转化为商品，这种想法才让专家们觉得“荒诞”，不可能。?
四、总结激情，创想未来，激发科学探究欲??
板书设计：?
仿生与建筑?
拱形结构??????耐压力强??均匀散力??跨越度大???
薄壳结构??????耐压力强??外壳轻薄??节省原料???
蜂巢结构??????空间最大??用材最少??密合度高

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