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苏教版 五年级下册 《仿生》单元 2.蛋壳与薄壳结构 教学设计及反思
单元 《仿生》 课题 2.蛋壳与薄壳结构 课时 1
核心 概念 12.技术、工程与社会 13.工程设计与物化
学习内容及要求 12.1；技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造 13.2工程的关键是设计 5～6年级①知道技术包括方法、程序和产品等；知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一定的科学原理，很多发明可以在自然界找到原型；5～6年级②利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意。
教学目标 科学观念（对客观事物的总体认识） 科学思维（对客观事物的认识方式） 探究实践（科学探究能力 技术与工程实践能力 自主学习能力） 态度责任（科学态度 社会责任）
科学观念 1.外形为弧形的建筑结构称为拱。 2.薄壳结构具有优越的受力性能，且轻便省料 科学思维 对比蛋壳和拱形，找出两者之间的关系，从而认识薄壳结构。 探究实践 观察蛋壳，发现蛋壳的特点；尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固；通过拱形承重实验，知道拱桥的称重能力大于平桥。 态度责任 产生对工程设计的兴趣。
教学 重点 本课必须掌握的东西，如：科学原理需要掌握的，动手操作中需要掌握的等等。
探究蛋壳和拱形的承重能力。
教学 难点 学生难以掌握的东西，如：难理解什么？难操作什么？
探究拱形的承重能力。
教学 准备 教师：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。
学生：记录册。
教学过程
教学环节 教学活动 设计思路 教学备注
上课仪式 教师自我介绍： 同学们好！ …… 好，我们开始上课了。大家坐好。从今天开始，我们将要一起探索蛋壳与薄壳结构。 1.和学生简单互动拉近距离。2.让学生意识到进入上课状态。
一、导入 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。 复习引入，过渡自然，拉开新课学习的序幕，激发学生的学习兴趣。
二、探索 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 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。
三、研讨小结 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。
四、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。
五、练一练 一、 选择题 1、下列说法正确的是（）。 A.人不可能站在鸡蛋上 B.一张 A4 纸不可能托起一块红砖 C.蛋壳具有较大的承重力 D.一张A4纸可能托起一块红砖 2、蛋壳很薄，但用于使劲捏压一个完整的鸡蛋，鸡蛋却能保持不破，这是因为鸡蛋的形状近似于（）。 A.圆顶形 B.球形 C.拱形 D.方形 3、拱形能承载很大的重量是因为() 。 A.拱形比较厚 B.受到的压力向下和向外传递给相邻的部分 C.拱形的形状好看 D.拱形比较重 4、人们根据()的结构，发明了薄壳结构屋顶，既坚固又节省材料。 A.鸟 B.蛋壳 C.植物的叶子 D.鱼 5、从一定高度落下铅笔，哪种蛋壳容易戳破 （） A.凹面朝上的 B.凸面朝上的 C.面朝上的或凸面朝上的 D.凹面朝下的 二、判断题 1、鸡蛋呈椭球形，外表粗糙。（） 2、蛋壳曲血可看成由无数的拱形拼接而成。（） 3、拱桥的承重能力大于平桥。（） 4、薄壳结构是仿生学的具体应用。（） 5、建筑物没有横梁一定不安全。（） 参考答案： 1、X 2、√ 3、√ 4、√ 5、X 1、C 2、B 3、B 4、B 5、A
六、整理 老师指导学生进行材料的整理。 培养学生使用材料的好习惯。
七、板书设计 蛋壳与薄壳结构 形状 特点 启发 椭球体 抗击打 拱形 薄 能承重
八、课堂反思
《蛋壳与薄壳结构》是《仿生》单元的第二课，作为单元的具体案例探究，通过让学生充分经历从蛋壳形状特点得到启发，从而设计薄壳结构这一仿生过程，提高了学生的探究能力，促进了学生的思维能力，体会到了仿生的方法和价值。通过对本节课的教学，我有以下几点反思： 1.创设多样活动，点燃探究火花 多样的趣味活动可以激发学生的学习兴趣，增添科学课堂的趣味性。因此在导入环节设计了“鸡蛋VS大力士”这一游戏活动，让学生在手握鸡蛋的过程中发现，原以为很脆弱的蛋壳居然战胜了班里的大力士，一下子就点燃了探究氛围，学生主动积极地想要一探究竟，让科学学习从被动转变为主动。 2.敢于放手探究，感悟科学魅力 相信科学的力量，将会打开不一样的世界。人能站在鸡蛋上吗？这个问题很多人其实是不太相信的，虽然电视上看过，但现实中并没有这样的经历。教学时，先从4枚鸡蛋能承受多少重量，学生在惊讶于4枚鸡蛋的承重力后，引发能继续承受一个人的重量吗？其实4枚鸡蛋足以承受一个人的重量，但是考虑到操作难度，所以选择了一盒鸡蛋，让一位学生站在鸡蛋上，当成功的那一刻，相信在每一位学生的心中都留下了科学的种子，在情不自禁地惊叹中，也感悟到了科学的无限魅力。 3.提供大量资料，激活思维亮度 学生在探究蛋壳形状特点后，通过蛋壳的结构特征得到启示，从而认识与之相似的薄壳结构，并通过探究薄壳结构的精妙之处，了解薄壳结构在仿生学在建筑、物品上的应用。这个环节提供了古今中外大量的拱形、薄壳结构建筑和物品的图文资料，学生在欣赏这些精妙建筑的同时，拓宽学生的视野，培养学生的发散思维。

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