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8我们来仿生 教学设计
课题 我们来仿生 单元 仿生 学科 科学 年级 五下
学习目标 1、探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系。目标解读：通过制作假肢活动，体验、了解仿生物品的产生过程，并且知道骨骼位置的变化产生运动，但是骨骼本身不能运动，骨骼的运动要靠肌肉牵引和关节转动。2、知道保护色对于昆虫的意义。目标解读：通过学习知道部分昆虫具有保护色，使它能与环境融为一体，有效地将自己隐藏于环境中而不被天敌发现，对自己的生存有重要意义。3、了解迷彩服并知道它的作用。目标解读：知道迷彩服是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则的保护色图案用于伪装的服装。4、知道仿生学设计的物品在人类生活中的应用。
重点 1、探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系。2、知道仿生学设计的物品在人类生活中的应用。
难点 1、探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系。2、知道仿生学设计的物品在人类生活中的应用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 复习导入：雷达的工作原理是什么？小结：雷达设备发射电磁波信号后，电磁波信号遇到目标物体就会反射回来，雷达接收器就会接收到回波信号，回波信号包含了目标物体的距离、方向和速度信息，雷达天线接收反射波后送至分析设备进行处理。板书课题 思考并回答相关问题 激趣导入
讲授新课 活动一：模仿手臂的结构和功能1.我们的手臂 手臂指人的上肢。上肢通过肩部与颈、胸和背相接。上肢可分为肩、上臂、肘、前臂、腕和手部。上臂肌肉有肱三头肌、肱二头肌、肱肌、三角股等。骨与骨之间的活动连接叫关节，它能帮助我们做出各种动作。 人体上肢骨骼结构最顶端的就是人体的锁骨，锁骨位于人体胸部顶端，与颈部和肩部相连接，能增加上肢的活动范围和提高劳动效能，还能让力量在躯干与上肢之间相互传导。2.探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系实验目的：探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系。实验步骤：（1）模拟“抬哑铃”运动：右手握住拳头，慢慢地移到胸前，体会在这个运动过程中，右上肢是怎样运动的。（2）右上肢反复做这个动作，用左手触摸右上肢的不同位置，感受骨骼、关节和肌肉是怎样运动和变化的。（3）以手臂伸直为参照，观察手臂弯曲时，肌肉的变化情况。实验分析：当弯曲手臂的时候，上侧的肌肉（收缩）了，下侧的肌肉（舒张）了。实验结论：骨骼位置的变化产生运动，但是骨骼本身是不能运动的，骨骼的运动是要靠肌肉的牵引和关节的转动共同协调完成的。3.观察假肢手臂的结构。 假肢就是用工程技术的手段和方法制作的上肢或下肢，供肢体有残疾的人使用，又称“义肢”。它的主要作用是代替失去的肢体的部分功能，让使用者恢复一定的生活自理能力和工作能力。 为了方便运动，上臂假肢与前臂假肢、前臂假肢与工具手连接处都按照人体的构造，用关节进行连接。4.做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。实验目的：研究手臂是怎样工作的。实验材料：多块硬纸板、铆钉若干、绳子两根。实验步骤：（1）剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆，如图1。（2）把剪圆的纸板夹在对折纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧，如图2（3）用胶带将两根等长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上，如图3。（4）拉动绳子，带动整个“手臂”运动，如图4。活动二：做“保护色”游戏1.保护色 保护色是指动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色。其特点是与环境色彩相似，不易识别。因此保护色对于躲避敌害或猎捕其他动物都是有利的。如生活在绿色草地和池塘中的青蛙，其背部都是绿色的。2.做“保护色”游戏制作材料：彩笔、蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片。制作步骤：（1）分组给蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片涂上颜色，并剪下来。（2）选一条树丛边的小路，各组将小动物卡片沿途放在其中。（3）以正常速度走过这条小路，比一比哪个小组做的卡片被发现得最少。（4）重走一遍这条小路，你能发现更多的小动物卡片吗？活动三：迷彩服的应用 迷彩服是利用保护色这一原理制作而成的，它是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则的图案用于伪装的服装。迷彩服的反射光波与周围景物的反射光波大致相同，使其不仅能迷惑敌人的目力侦察，还能应对红外侦察。 1.丛林迷彩（通用迷彩）是由绿、褐、黄等颜色组成不规则的图案用于伪装的服装。在森林草地等植被环境下有较好的隐蔽效果。2.沙漠迷彩的颜色黄、棕、淡绿为主，有时会加入少量黑色、红色、绿色。具有沙漠色和斑点色块，近距离隐蔽效果非常好。3.海洋迷彩通常以蓝、草绿、白等颜色为主，在海军陆战队处于海岛及滩涂水际环境中起到较好的防目视侦察作用，可以提升士兵在浅海水域环境的伪装。4.城市迷彩的颜色多为黑、蓝、灰、白，其中以灰色为主色调，城市迷彩主要起到在城市中的某一区域隐蔽的作用。活动四：六足机器人与昆虫 科学家发现，像蚂蚁、竹节虫等昆虫都有三对足，在爬行时总是以三条足为一组，以三角形支架结构交替前行。它们可以轻松跨过障碍物，也可以随时随地停下来。工程师借鉴昆虫的三角步态在稳定性、机动性等方面的优势，设计并制造了六足仿生机器人。这种机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等特殊路面，能够从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等难度较大或具有危险性的工作。 由于六足机器人可以通过三条腿保持静态稳定，因此六足机器人在移动方式上具有很大的灵活性。即使有一条腿变得残疾，六足机器人仍可行走。 许多六足机器人都是受到六足动物运动的启发而发明的，因此六足机器人有时也可用于测试有关昆虫运动、运动控制和神经生物学的生物学理论。因为六足机器人有时也很像蜘蛛，所以也被称为蜘蛛机器人。活动五：河鲀的启示 我们发现，在一些实验中通常会有种种玻璃容器以及用来洗刷这些容器的刷子，这些刷子或大或小、或长或短、或粗或细，正是这些刷子才保证了玻璃容器的整洁。那能不能用一个刷子清洗所有容器呢？ 河鲀充气刷子，刷子的毛被固定在一个可膨胀的橡胶管上，刷子把手则是一个充气筒，不管刷多粗、多圆的试管或瓶子，只需给头部橡胶管充气或放气，刷子就会变成适合洗刷该容器的形状。一个这样的刷子就可以清洗许多不同形状的容器了。活动六：生物的仿生学设计1.仿生设计学 仿生设计学，是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，主要涉及数学、生物学、电子学、物理学、信息论、材料学、机械学、动力学、工程学、美学等相关学科。仿生设计学研究的范围非常广泛，研究的内容丰富。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物的各种各样本领吸引着人们去想象和模仿。人们运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动制造出工具，增强了自己的本领。2.设计一种仿生产品 对教师所提问题展开回答。分组实验并记录 温故知新勤思考，聚集焦点解新疑。科学探索求真知，名师点拨解疑难。
课堂练习 幻灯呈现
课堂小结 通过本课的学习你有哪些收获？
板书
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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复习导入
雷达的工作原理是什么？
雷达设备发射电磁波信号后，电磁波信号遇到目标物体就会反射回来，雷达接收器就会接收到回波信号，回波信号包含了目标物体的距离、方向和速度信息，雷达天线接收反射波后送至分析设备进行处理。
我们来仿生
苏教版 五年级下
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
1.我们的手臂
手臂指人的上肢。上肢通过肩部与颈、胸和背相接。上肢可分为肩、上臂、肘、前臂、腕和手部。上臂肌肉有肱三头肌、肱二头肌、肱肌、三角股等。骨与骨之间的活动连接叫关节，它能帮助我们做出各种动作。
人体上肢骨骼结构最顶端的就是人体的锁骨，锁骨位于人体胸部顶端，与颈部和肩部相连接，能增加上肢的活动范围和提高劳动效能，还能让力量在躯干与上肢之间相互传导。
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
2.探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系
实验目的：探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系。
实验步骤：
（1）模拟“抬哑铃”运动：右手握住拳头，慢慢地移到胸前，体会在这个运动过程中，右上肢是怎样运动的。
（2）右上肢反复做这个动作，用左手触摸右上肢的不同位置，感受骨骼、关节和肌肉是怎样运动和变化的。
（3）以手臂伸直为参照，观察手臂弯曲时，肌肉的变化情况。
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
2.探究骨骼、关节、肌肉之间的相互协调关系
实验分析：
当弯曲手臂的时候，上侧的肌肉（ ）了，下侧的肌肉（ ）了。
收缩
舒张
实验结论：
骨骼位置的变化产生运动，但是骨骼本身是不能运动的，骨骼的运动是要靠肌肉的牵引和关节的转动共同协调完成的。
点拨：附着在骨头上的肌肉（骨骼肌）总是成对在一起工作的，一个收缩，另一个就舒张。收缩的肌肉摸上去又紧又硬，还会变短。当骨骼肌收缩时，两块骨头就会相互靠近。人体的各种动作都是由骨骼肌收缩和舒张带动骨头、关节运动而实现的。
事物档案馆
骨骼肌
骨骼肌属于横纹肌，绝大部分附着在骨骼上。每块肌肉都是具有一定形态、结构和功能的器官，有丰富的血管、淋巴管，骨骼肌在躯体神经的支配下可收缩或舒张。骨骼肌具有一定的弹性，它的弹性可以减弱外力对人体的冲击。
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
3.观察假肢手臂的结构。
假肢就是用工程技术的手段和方法制作的上肢或下肢，供肢体有残疾的人使用，又称“义肢”。它的主要作用是代替失去的肢体的部分功能，让使用者恢复一定的生活自理能力和工作能力。
为了方便运动，上臂假肢与前臂假肢、前臂假肢与工具手连接处都按照人体的构造，用关节进行连接。
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
4.做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
实验目的：研究手臂是怎样工作的。
实验材料：多块硬纸板、铆钉若干、绳子两根。
实验步骤：（1）剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆，如图1。
（2）把剪圆的纸板夹在对折纸板的一侧，用铆钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧，如图2
（3）用胶带将两根等长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上，如图3。
（4）拉动绳子，带动整个“手臂”运动，如图4。
图1
图2
图3
图4
新知讲解
一
活动
模仿手臂的结构和功能
4.做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。
实验现象：
实验结论：
图1
图2
图3
图4
当我们拉动绳子，可以带动整个“手臂”运动。前臂可以绕着“关节”处运动。“骨骼”的位置变化产生运动，但是“骨骼”本身不能运动，“骨骼”的运动要靠“肌肉”牵引和“关节”的转动。
人的上臂以肩关节为枢纽，可做伸屈、旋转、环转等各种动作。人上臂的运动是以骨为杠杆，关节为支点，骨骼肌的收缩为动力形成的。
新知讲解
二
活动
做“保护色”游戏
1.保护色
保护色是指动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色。其特点是与环境色彩相似，不易识别。因此保护色对于躲避敌害或猎捕其他动物都是有利的。如生活在绿色草地和池塘中的青蛙，其背部都是绿色的。
新知讲解
二
活动
做“保护色”游戏
2.做“保护色”游戏
制作材料：彩笔、蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片。
制作步骤：（1）分组给蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片涂上颜色，并剪下来。
（2）选一条树丛边的小路，各组将小动物卡片沿途放在其中。
（3）以正常速度走过这条小路，比一比哪个小组做的卡片被发现得最少。
（4）重走一遍这条小路，你能发现更多的小动物卡片吗？
观察发现：
在绿荫环境中绿色的小动物，不仔细观察很难被发现。在颜色艳丽的花丛中，像蝴蝶这样颜色鲜艳的小动物很难被发现。
新知讲解
三
活动
迷彩服的应用
迷彩服是利用保护色这一原理制作而成的，它是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则的图案用于伪装的服装。迷彩服的反射光波与周围景物的反射光波大致相同，使其不仅能迷惑敌人的目力侦察，还能应对红外侦察。
这三种迷彩服分别在什么环境中不易被发现？
新知讲解
三
活动
迷彩服的应用
1.丛林迷彩（通用迷彩）是由绿、褐、黄等颜色组成不规则的图案用于伪装的服装。在森林草地等植被环境下有较好的隐蔽效果。
2.沙漠迷彩的颜色黄、棕、淡绿为主，有时会加入少量黑色、红色、绿色。具有沙漠色和斑点色块，近距离隐蔽效果非常好。
3.海洋迷彩通常以蓝、草绿、白等颜色为主，在海军陆战队处于海岛及滩涂水际环境中起到较好的防目视侦察作用，可以提升士兵在浅海水域环境的伪装。
4.城市迷彩的颜色多为黑、蓝、灰、白，其中以灰色为主色调，城市迷彩主要起到在城市中的某一区域隐蔽的作用。
科学零距离
迷彩伪装
迷彩伪装是用涂料、颜料等直接涂覆或粘贴在目标表面以实施的伪装，主要目的是降低目标的显著性。可分为保护迷彩伪装、变形迷彩伪装和仿造迷彩伪装。保护迷彩装主要用于草原、沙漠或雪地等单调背景的目标伪装。变形迷彩伪装是由与背景颜色相似的不规则斑点构成的多色迷彩，主要用于坦克、火炮等机动目标在多色背景下的伪装。仿造迷彩伪装是仿制周围背景斑点的颜色、形状等特征的多色迷彩，主要用于阵地、洞库、营房等固定目标伪装。
迷彩的发展
新知讲解
四
活动
六足机器人与昆虫
科学家发现，像蚂蚁、竹节虫等昆虫都有三对足，在爬行时总是以三条足为一组，以三角形支架结构交替前行。它们可以轻松跨过障碍物，也可以随时随地停下来。工程师借鉴昆虫的三角步态在稳定性、机动性等方面的优势，设计并制造了六足仿生机器人。这种机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等特殊路面，能够从事工程勘测、反恐防暴、军事侦察等难度较大或具有危险性的工作。
新知讲解
四
活动
六足机器人与昆虫
由于六足机器人可以通过三条腿保持静态稳定，因此六足机器人在移动方式上具有很大的灵活性。即使有一条腿变得残疾，六足机器人仍可行走。
许多六足机器人都是受到六足动物运动的启发而发明的，因此六足机器人有时也可用于测试有关昆虫运动、运动控制和神经生物学的生物学理论。因为六足机器人有时也很像蜘蛛，所以也被称为蜘蛛机器人。
蜘蛛虽然不是昆虫，但它也具有灵活的足。
新知讲解
五
活动
河鲀的启示
我们发现，在一些实验中通常会有种种玻璃容器以及用来洗刷这些容器的刷子，这些刷子或大或小、或长或短、或粗或细，正是这些刷子才保证了玻璃容器的整洁。那能不能用一个刷子清洗所有容器呢？
河鲀充气刷子，刷子的毛被固定在一个可膨胀的橡胶管上，刷子把手则是一个充气筒，不管刷多粗、多圆的试管或瓶子，只需给头部橡胶管充气或放气，刷子就会变成适合洗刷该容器的形状。一个这样的刷子就可以清洗许多不同形状的容器了。
科学零距离
河鲀自卫机制
河鲀的体型浑圆，游动时主要依靠胸鳍推进，这种体型虽然可以灵活旋转，但速度却不快，是个容易被猎取的目标。因此，河鲀演化出了异于一般鱼类的自卫机制。河鲀受到威胁时，能够快速地将水或空气吸入极具弹性的胃中，在短时间内膨胀成数倍大小，吓退掠食者。棘鲀科的刺河鲀膨胀时全身的刺琮会竖起，令掠食者难以吞食。
新知讲解
六
活动
生物的仿生学设计
1.仿生设计学
仿生设计学，是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，主要涉及数学、生物学、电子学、物理学、信息论、材料学、机械学、动力学、工程学、美学等相关学科。仿生设计学研究的范围非常广泛，研究的内容丰富。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物的各种各样本领吸引着人们去想象和模仿。人们运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动制造出工具，增强了自己的本领。
新知讲解
六
活动
生物的仿生学设计
2.设计一种仿生产品
设计案例
课堂练习
1、工程师借鉴昆虫的三角步态稳定性、机动性等方面的优势，
设计并制作了（ ）。
一、填空
2、动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色，这种
体色叫（ ）。
六足仿生机器人
保护色
课堂练习
1、充气刷的设计灵感来自河鲀。（ ）
二、判断对错
2、骨骼位置的变化产生运动，骨骼的运动只依靠肌肉的牵引就可以完成。（ ）
√
×
课堂练习
三、选择题
1、在绿荫环境中，很难被发现的小动物是（ ）。
A.菜青虫
B.七星瓢虫
C.蜜蜂
A
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
我们来仿生
手臂仿生
保护色仿生
主要生物
本课思维导图
手臂的结构和功能
应用
手臂仿生
假肢
骨骼
肌肉
关节
蚂蚱
蝴蝶
菜青虫
青蛙
迷彩服
其他仿生
昆虫：六足机器人
河鲀：河鲀刷
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8我们来仿生
一、填空题
1、工程师借鉴昆虫的三角步态在（ ）性、（ ）性等方面的优势，设计并制造了六足仿生机器人。
2、像蝗虫、甲虫这样，具有与其生活的环境颜色一致或近似的体色，叫（ ）。
3、（ ）又叫气鼓鱼，它有个本领：一遇到惊吓，身体会迅速胀大好几倍，以吓退天敌。技术人员受到启发，发明了一种便于清洁（ ）的刷子。
二、判断题
1、军人使用的迷彩服就是在动物保护自己的方法启示下发明的。（ ）
2、学会了模仿动物的自我保护方法后就可以想干什么就干什么。（ ）
3、变色龙可以改变身体的颜色来适应不同的环境。（ ）
4、不同的迷彩服适合的环境也不同。（ ）
三、选择题
1、在做“保护色”游戏时，下列做法中正确的是（ ）。
A．为了不让其他同学发现，应该把卡片用树叶遮盖起来
B．把青蛙的卡片放在草丛中
C．把七星瓢虫的卡片放在树叶上
2、下列动物的行为中，属于保护色的是（ ）。
A．北极熊长着白色的毛
B．下雨时小白猫弄了一身黑泥
C．蝎子经常用毒刺赶走敌人
3、下列说法中错误的是（ ）。
A．迷彩服是一种保护色
B．人类利用仿生学做出来的装置一定比仿照的生物器官更先进
C．假肢手臂的结构借鉴了人体手臂的工作特点
4、柳雷鸟的羽毛会随着季节变换颜色，冬天在冰天雪地的世界中，它的羽毛会变成（ ）。
A．泥土的颜色 B．红色 C．白色
四、连线题
请将下列发明与对应的仿生生物连线。
车轮 萤火虫
人造热眼 飞蓬草
电子鼻 响尾蛇
新型日光灯 狗的鼻子
薄壳结构屋顶 鸡蛋
吸盘 章鱼
五、实验探究
如图所示，意涵用纸板、柳钉、胶带和绳子做了一个手臂活动模型。
1、请将模型的各部分与模拟的人体部位连线。
纸板 关节
绳子 骨骼
柳钉 肌肉
2、图1表示的是手臂伸直的状态，此时手臂上侧的肌肉是（ ）的，手臂下侧的肌肉是（ ）的；图2表示的是手臂弯曲的状态，此时手臂上侧的肌肉是（ ）的，手臂下侧的肌肉是（ ）的。
3、从实验中我们可以看出，（ ）。
A．手臂上的肌肉总是单独工作的
B．手臂上的肌肉总是成对工作的
C．手臂上的肌肉总是同时收缩或放松的
8我们来仿生
答案及解析
一、填空题
1、稳定 机动 2、保护色 3、河鲀 试管
二、判断题
1、√ 2、× 3、√ 4、√
三、选择题
1、C 2、A 3、B 4、C
四、连线题
请将下列发明与对应的仿生生物连线。
车轮 萤火虫
人造热眼 飞蓬草
电子鼻 响尾蛇
新型日光灯 狗的鼻子
薄壳结构屋顶 鸡蛋
吸盘 章鱼
五、实验探究
1、请将模型的各部分与模拟的人体部位连线。
纸板 关节
绳子 骨骼
柳钉 肌肉
2、放松 收缩 收缩 放松
3、B
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