资源简介

苏教版科学五年级下册第二单元
《海豚与声呐》教学设计
1、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。在第一课《生物的启示》和第二课《蛋壳与薄壳结构》中，学生们已经初步建立了仿生学的概念，认识到了不同的仿生现象，意识到很多的发明可以在大自然界中找到原型。
本课是基于仿造自然界中生物原理的一个另一个案例：海豚与声呐。人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，进一步了解仿生，建立仿生的概念，体会仿生的方法和价值，为最后一节《我们来仿生》创建了仿生的设计平台和知识基础。
本课教学内容分三个部分：
第一部分，通过阅读人们所做的海豚在水中游动和捕食的实验，发现海豚的游动和捕食即使在没有眼睛的情况下也能进行。
第二部分，模拟超声波，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。
第三部分，了解海豚探路方式以及潜艇的声呐系统、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳系统、B超的探测利用的是回声定位原理，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。
2、学情分析
五年级的学生具备一定的知识储备和生活经验，在生活中，他们知道并使用过多种仿生物品，仿生的应用对他们来说并不陌生，但是却不清楚物品到底仿生的是谁，为什么要仿生，通过实例的具体分析可以加深学生的印象。
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障碍物的存在；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，属于海豚的“语言”。
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。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。
3、教学目标
科学知识：
1、知道海豚是利用发出超声波的回声定位原理来进行捕食的。
2、知道超声波的传播方式，由于不同物体的大小、形状和位置不同，接收到的超声波信号也不同。
3、知道声呐系统的发明是来源于海豚捕食的回声定位原理，进一步了解B超和雷达的工作原理。
科学探究：
1、通过用水波模拟超声波的实验，能运用感官观察并描述水波的不同特点及现象。
2、在教师引导下能正确讲述自己的探究过程与结论能倾听别人的意见并与之交流。
科学态度：
1、表现出对海豚捕食方式的科学探究的兴趣
2、能接受别人的批评意见反思调整自己的探究在进行多人合作时愿意沟通 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、了解仿生学给人类生产、生活带来了便利。
2、了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力。
4、教学重点与难点
教学重点：知道海豚是利用回声定位原理来进行捕食的，知道潜艇的声呐系统、B超、雷达的工作原理
教学难点：通过模拟超声波的实验，知道超声波的传播方式和特点。
教学准备
教师材料：课件和视频
学生材料：水，实验盘，方形和圆形木块，一次性塑料杯子、滴管，红墨水
5、教学时间
1课时
6、教学过程
（1） 新课导入
谈话：同学们，我们知道海洋中有很多的生物，其中有一种水生哺乳动物非常聪明，尖尖的嘴巴总是保持微笑，对待人类十分友好，它曾被人类誉为“保持微笑的海水救生员”，同学们，你们猜出来它是哪种动物了吗？
学生尝试回答。
教师播放视频：海豚在海洋中快速捕食的视频
谈话：你在视频中看到了什么景象？
学生尝试回答：成群结队的海豚在海中准确捕食。
谈话：那你知道海豚为什么能够准确捕食呢？
学生尝试回答：具有敏锐的眼睛，强健的身躯等
教师讲述：其实科学家做过一个实验，即使蒙住海豚的眼睛，他也能准确的捕食，那到底是什么原因呢？今天，我们就来探究一下海豚的奥秘。
【设计意图】通过一个小小的猜谜，让学生对海豚这种生物产生兴趣。提前给出实验的内容，与学生的前概念产生冲突，激发学生探究海豚在海中灵活游动的秘密。
（2） 阅读资料，了解海豚的奥秘
过渡：同学们对海豚都充满了兴趣，现在我们让几位同学来讲一讲海豚的故事吧！
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。如果把水搅浑，偷偷地在水池里放进一条小鱼，它们也能迅速、准确的追到扔给它的食物。
资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯偶然发现，将双眼被橡皮蒙住的海豚放进水中，它们的生活丝毫不受影响，但是将它们的前额蒙住时，它们就会像瞎子一样在水中乱撞。显而易见，海豚是靠前额发出声波来辨别方向的 。
资料三：科学家研究发现海豚发声器官是气囊群，位于海豚鼻孔内部下方；声信号经由额隆向外界发送；声信号在传播过程中遇到鱼群（或其他物体）会反射回来；由下颌骨接收返回的声信号，传递至大脑做分析处理，大脑发出指令。有了这套系统，海豚自然能在水里“横行霸道”，不用担心捉不到小鱼。
资料四：海豚可用两种频率发声：一种是频率超过200~300千赫的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或障碍物的存在；另一种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。
谈话：读完了三则资料你有什么发现呢？小组之间相互交流分享
学生1汇报：当海豚的眼睛被蒙住时，海豚依然可以捕捉猎物，但如果将它的前额蒙住，海豚它就没有了方向，由此可见，靠前额发出声波来辨别方向的。
学生2汇报：我们认为海豚是这么捕猎的，海豚首先从发声器官发出的声信号，经由额隆向外界发送，当声信号在传播过程中遇到障碍物便会反射回来，这样即使被蒙住眼睛的海豚也能够顺利捕捉小鱼。
学生3汇报：海豚发出的声信号其实是一种我们人类听不到的超声波，超声波用于获知水中的鱼饵或障碍物的存在。
教师总结：同学们阅读的非常认真，总结的也很全面。海豚通过自身发出的超声波，超声波遇到物体后会被反射回来，被海豚的耳朵吸收，从而判物体的形状、大小和位置，这样的探路方式称为回声定位。
【设计意图】通过让学生自己阅读相关资料，并且通过小组交流，能够很好地培养学生的自学和阅读能力和总结交流能力。
（3） 模拟超声波实验
过渡：海豚发出的超声波到底以什么样形式传播呢？为什么海豚通过分析反射回来的超声波就可以判断物体的特点呢？虽然超声波看不见我们也听不见，但是我们可以用水波来模拟超声波。
模拟海豚超声波的传播，用水波模拟超声波。
步骤一：将实验盘装水，保持水面平静，在水中加入红墨水，为了方便观察。
步骤二：用胶头滴管将水滴到实验盘中，模拟海豚发出的超声波，观察水波的变化的情况。
步骤三：在水中依次放入不同形状的物体，模拟海中的障碍物。滴水，观察水波遇到不同物体时的水波的情况。
步骤四：在水中先后放置相同的障碍物，但离波源的距离一个近一个远，滴水，观察水波的情况。
步骤五：交流发现。
生交流发现：水波遇到物体会返回来。障碍物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。
师总结：海豚的前额发出超声波，就和水滴一样，超声波遇到物体返回进入到海豚的耳朵，由于不同物体的大小、形状和位置不同，接收到的超声波信号也不同，因此海豚通过对信号的分析就能够判断前方是否有物体，并且能够灵活的游行和捕食了。
【设计意图】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。
（4） 海豚探路的启示
过渡：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？
学生回答
教师讲述：声呐在潜水艇，舰艇，水下作业，渔业勘测等都发挥出了很大的用途。
教师出示B超和雷达的资料，提问：你能知道他们的原理吗
学生总结回答：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。
师提问：你能画出声呐，B超和雷达的工作原理示意图吗？动手画一画，小组之间交流。
［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。]
（5） 总结
教师总结：同学们，聪明的人类通过研究海豚的回声定位本领，已经将其原理运用到了许多领域。大自然就是一个宝库，是大自然给了人类发明创造的灵感，希望同学们也能够在生活中认真观察，仔细思考，也许你就是一个小小发明家！
7、板书设计
海豚与声呐
发出
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海豚 物体
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九、教学反思(共19张PPT)
苏教版 五年级下
第二单元 仿生
2.7 海豚与声呐
海豚的奥秘
模拟超声波
海豚探路的启示
PART 01
PART 02
PART 03
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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。如果把水搅浑，偷偷地在水池里放进一条小鱼，它们也能迅速、准确的追到扔给它的食物。
资料二
20世纪60年代，生物学家诺里斯偶然发现，将双眼被橡皮蒙住的海豚放进水中，它们的生活丝毫不受影响，但是将它们的前额蒙住时，它们就会像瞎子一样在水中乱撞。显而易见，海豚是靠前额发出声波来辨别方向的 。
资料三
科学家研究发现海豚发声器官是气囊群，位于海豚鼻孔内部下方；声信号经由额隆向外界发送；声信号在传播过程中遇到鱼群（或其他物体）会反射回来；由下颌骨接收返回的声信号，传递至大脑做分析处理，大脑发出指令。有了这套系统，海豚自然能在水里“横行霸道”，不用担心捉不到小鱼。
资料四
海豚可用两种频率发声：一种是频率超过200~300千赫的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或障碍物的存在；另一种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。
你发现了海豚有什么奥秘呢？
海豚通过自身发出的超声波，超声波遇到物体后会被反射回来，被海豚的耳朵吸收，从而判物体的形状、大小和位置。
方形木块
滴管
杯子
1.将实验盘装水，保持水面平静，为了方便观察，在水中加入红墨水。
2.用胶头滴管将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。
3.放入不同形状的物体。滴水，观察水波遇到不同物体时的水波的情况。
4.在水中先后放置相同的障碍物，但距离不同，滴水，观察水波的情况。
水滴
不同形状的物体
水波
海豚发出的超声波
海洋中的障碍物
超声波的传播轨迹
模拟
模拟
模拟
水波遇到物体会返回来。障碍物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。
你的发现
03海豚探路的启示
海豚利用超声波确定物体的大小、形状和位置。
潜水艇的声呐系统利用声波对水下目标进行探测、识别等。
03海豚探路的启示
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。
03海豚探路的启示
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。
气象雷达
雷达
声呐
B超诊断仪
发射超声波
障 碍 物
超声波反射
雷达
发射无线电波
无线电波反射
画出声呐，B超和雷达的工作原理示意图
·苏教版小学科学五年级下册课件系列·
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