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苏教版 五年级下册 《仿生》单元 3.海豚与声呐 教学设计及反思
单元 《仿生》 课题 3.海豚与声呐 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
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 光源：它们自己能发光。 物体在发光的过程中需要能量。能运用探究结果，针对具体情况说明防霉方法的依据。 探究实践 通过层层递进的模拟海豚听音辨位，从单个声源到发出声音并接收回声，探索并感受回声定位原理的作用。。 态度责任 专注细节，探索思考，在不断的思考与实践中探索和完善回声定位的原理。学会分工合作，提升团队合作的意识。主动融入表演角色，认识模拟游戏的真实性。了解回声定位原理应用于现代医学和国防技术的实例。认识仿生学对科学发明的重要价值。认识仿生学对社会与环境的促进作用。
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。
了解海豚探路和捕食的原理，建立起回声定位的原理模型。
教学 难点 学生难以掌握的东西，如：难理解什么？难操作什么？
通过学生的团队合作，顺利完成多项游戏，并切身感受听音辨位和回声定位的原理。
教学 准备 教师：课件（海豚生活视频，大山的回声介绍）。道具：木鱼1付，眼罩1个，响铃鼓1个，障碍物2个，定位卡片10张，头饰10个（1个海豚，1个小鱼，6个障碍物）。
学生：实验原理记录纸。
教学过程
教学环节 教学活动 设计思路 教学备注
上课仪式 同学们好！ …… 好，我们开始上课了。大家坐好。从今天开始，我们将要一起探索海豚与声呐。
一、导入 聚焦（预设3分钟）讨论分析海豚探路实验1和实验2。 实验1：人们在水池里插上金属棒，海豚游动时绝不会碰到。这说明了什么？ 预设：海豚的视力很好，很聪明能避开障碍物。 实验2：即使蒙上眼睛，照样畅游无阻，还能准确捕捉猎物。这说明了什么？ 预设：捕食和避障与眼睛（视力）无关，可能与听觉等有关。 【设计意图】通过讨论分析实验1和实验2，初步明白海豚探路和捕食捕食依靠眼睛，而是依靠其他感觉器官，很有可能是依靠听觉，听音辨位。由此开启海豚是否能听声音来辨位的探究活动。
二、探索 海豚回声定位原理（预设25分钟） 探究活动1：声音可以帮助海豚定位吗？我们用游戏的方式来模拟。 游戏1：蒙眼海豚听音辨位 蒙上眼睛的海豚能够依靠声音辨别方位吗？首先邀请两位主角：海豚和小鱼。扮演蒙眼海豚的同学此时只能怎么做？扮演小鱼的同学应该怎么做？其他同学应该怎么做？ 预设：蒙眼海豚只能认真听周围的声音。小鱼需要时不时发出声音。其他同学保持安静，观察探究活动的结果。 是的，蒙眼海豚：侧耳倾听，小鱼游动：发出声音，其他同学：安静观察。 为了让所有同学都参与进来，老师根据大家的想法设计了游戏规则，请大家仔细阅读。 “击鼓传花”规则： 1.海豚：扮演的同学蒙上双眼，立于教室前方。 2.小鱼：音乐响：全班“击鼓传花”，音乐停：传到者化身小鱼，并迅速摇晃响铃鼓，发出声音。 3.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。 规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。或者采访海豚，能否听出小鱼的游动轨迹。） 【设计意图】通过开展蒙眼海豚听音辨位的游戏，让学生体验听音辨位，充分感受通过声音辨别方位的可行性。 分析与讨论1：听觉/声音可以帮助海豚辨别物体方位吗？预设：确实可以。 现在老师扮演小鱼，你们扮演蒙眼海豚，你们能辨别老师的方位吗？ 每位同学化身蒙眼海豚，闭眼转身，老师变换位置，拍手发音，同学听音辨位，用手指出发音物体。 【设计意图】让每个学生都感受到听音辨位。 现在你能画一画听音辨位的原理示意图吗？声音是怎样传到海豚耳朵的？ 海豚（耳朵） 物体 【设计意图】通过开展对听音辨位的分析与讨论，让学生充分感受到声音与方位之间的关联性，认识声音确实可以帮助海豚辨别物体方位。 探究活动2：如何听到到金属棒等不发声的物体的声音并辨位？ 引入思考：但是金属棒不会发出声响，小鱼正常游动，也几乎不发出声音。海豚是怎么才能听到它们传来的声音呢？ 预设：敲击金属棒，使金属棒发声，水流使金属棒发声。 生活中你听过不发声物体传来的声音吗 大山会发出声音吗？ 预设：不会。 请你观看以下视频中的现象，想想大山为什么也发出声音了？ 预设：人发出的声音遇到大山返回了。 因此，海豚也可以怎样做，使得金属棒发出回声？ 预设：海豚主动发出声音，通过金属棒的回声来辨别。 游戏2：蒙眼海豚的传声定位。 蒙眼海豚主动呼叫障碍物，障碍物要发出回声，扮演障碍物的同学应该怎么做？ 预设：听到海豚的呼叫，立即发声回应海豚，模拟产生回声。 “击鼓传花”规则： 1.海豚：蒙眼，循环呼叫：在哪？ 2.音乐响：全班（安静）随机传输2个球，听到海豚呼叫，拿球者立刻发声回应：在这！ 3.音乐停：举球起立，听到海豚呼叫，发声回应：在这！ 4.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。 规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。） 【设计意图】通过引入不发出声音的障碍物，让学生进一步陷入思考：不发声的物体如何传来声音？顺势介绍日常生活中的回声现象，让学生意识到通过主动发声，可以让障碍物传来回声，并将其应用到游戏2中，通过游戏2的模拟，进一步感受海豚通过主动发声，接收回声，再辨别方位的过程。 分析与讨论2：海豚是怎样主动出击，判断位置的？（建立模型，请学生在黑板画一画原理图） 海豚 物体 物体不发出声音，海豚能不能探测到方位？能 现在，无论是小鱼还是障碍物，无论物体有没有发出声音，海豚都能通过主动发出声音，同时接收物体的回声来判断方位了。 【设计意图】通过讨论与分析，让学生能建立起海豚通过主动发声，接收回声来定位的原理模型，清晰的展现回声定位的原理图。 探究活动3：发出声音，接收回声能帮助海豚应对复杂的海洋环境吗？ 大海中还有很多障碍和杂音干扰。海豚能依靠这个原理模型，穿越障碍，夺取响铃鱼吗？ 游戏3：穿越障碍，夺取响铃！ 根据之前的原理，海豚应该怎么做？障碍物怎么做？响铃鱼应该怎么做？ 预设：海豚应该不断重复发出声音：在哪里？障碍物和响铃鱼都需要立即回复：在这里！ 规则： 1.海豚：频繁主动发出声音：在哪里？ 2.障碍物：立即回应海豚：在这里！（按老师放置在地上的定位卡片定点站立，静止不动） 3.响铃鱼：立即响铃回应海豚。（可小范围缓慢游动，但最终需要被捉到） 规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中的感受或可以改进的地方。） 分析与讨论3：海豚通过发出声音，接收回声，辨别众多的障碍物，从而能在障碍物之间自由穿梭，而不被撞到。 这告诉我们通过主动发出声音，接收回声 ，能不能帮助海豚定位？ 这个原理模型就是回声定位。 【设计意图】通过开展模拟真实海洋中，既有障碍物，又有猎物的游戏，让学生充分感受和运用回声定位原理，进一步加强对建立起的回声定位模型的感受和认识。 三、原理应用及分析：回声定位原理的应用及仿生（预设10分钟） 揭示原理：详细介绍海豚探路的原理及其应用。 海豚探路的启示： 海豚在水里能够发出一种人耳听不见的声波，声波遇到物体后会反射回来，被海豚的耳朵接收，海豚就能确定物体的形状、大小和位置。 根据海豚回声定位的原理，科学家发明了声呐，现在，声呐已被广泛应用于各种舰艇、水下作业和渔业勘测等。 潜艇的声呐系统也应用了回声定位原理。那么你能分析潜艇是如何探测并驶出海沟的吗？ 漆黑的深海，潜艇驶入了一道狭窄的海沟，两侧都是高耸的海底山脉。潜艇能依靠声呐驶出海沟吗？潜艇怎么做？海沟两侧怎么回应？ 预设：潜艇不断重复发出声波，海沟两侧立即发出回声。 【设计意图】通过分析潜艇声呐系统的探路，感受声呐定位和海豚定位的原理是相同的，为下一步回声定位原理的应用以及仿生的内涵做铺垫。 回声定位原理的应用及仿生学： 除了声呐，科学家还发明了B超和雷达，阅读资料，你能画出声呐，B超和雷达的原理图吗？ 画图并揭示都是同样的回声定位原理。 你们觉的声呐、B超和雷达等人造仪器都是仿照谁制成的？预设：海豚。 像这样通过仿照生物原理，应用于工程设计的学科就是什么？预设：仿生学。 【设计意图】通过资料介绍和画图，学生了解海豚与声呐、B超和雷达的原理是一样的，进一步认识到这些探测仪器都是基于对海豚的研究，仿照生物原理制成的，顺势引入仿生的概念。
三、研讨小结 回顾我们这节课，我和同学们一起经历了海豚探路的观察研究，经历了回声的原理探究，建立起了海豚探路回声定位的原理模型，还一起了解了回声定位原理的实践应用，而这样的四个过程，正是科学家开展仿生学研究的过程。 无数高科技产品就是通过仿生，设计发明出来的。希望同学们也能仔细观察身边的动植物，未来通过仿生制造出对人类有益的产品。 【设计意图】通过回顾总结一节课的探究历程，引入仿生学研究的四个过程，给学生呈现出一个清晰的脉络，有助于学生对仿生的内涵认知，感受仿生给人类生活带来的科技进步是巨大的，是有重大价值和意义的。
四、拓展 生活中还有哪些设备和技术是仿照自然界生物创造发明出来的？
五、练一练 一、 选择题 1、不是利用超声波回声定位的是（）。 A.声呐 B.雷达 C.海豚 D.手机 2、蒙上海豚的眼睛，海豚会（）。 A.照样畅游无阻，准确捕捉猎物 B.失去前进方向，到处乱撞 C.捕捉不到猎物 D.迷失方向 3、模仿蝙蝠寻找猎物的超声波定位原理而设计的定位设备是() 。 A.雷达 B.飞机 C.导航仪 D.电脑 4、声呐被广泛应用于()。 A.探测人体内部是否健康 B.飞机导航 C.各种舰艇、水下作业及渔业勘测 D.手机通讯 5、蝙蝠探测障碍物利用（） A.眼睛 B.超声波 C.嗅觉 D.触觉 二、 判断题 1、海豚、声呐、B 超、蝙蝠都属于回声定位的工作原理。（） 2、利用超声波可以诊断身体疾病。（） 3、超声波能被人耳听到。（） 4、海豚能利用超声波捕食，属于回声现象。（） 5、蝙蝠的回声定位是靠耳朵来进行的。（） 参考答案： 1、B 2、A 3、A 4、C 5、B 1、√2、√ 3、x 4、√ 5、X
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 海豚和声呐 回声定位 → 海豚（声呐） ← 物体 仿生
八、课堂反思
《仿生》这一单元是一个全新的内容，在以往的教材中没有过相同的课程内容。仿生一方面要让学生充分感受和了解来自于生物的科学原理，另一方面要和生产生活中的工具、设备建立起联系，期望学生能够通过观察和研究生物原理，发明创造出对人类有价值的产品。本节课就是完善的进行了一个微型的仿生学研究，从观察到原理探究，再到实践应用，学生能够深入的理解仿生，以及仿生的价值和意义。通过对本节课的教学，我有以下几点反思： 1.在模拟游戏中，教师的角色只是主持人。 新课标要求教师作为课堂的主导，学生作为课堂的主体，教师应该充分运用各种教学策略，引导学生积极参与课堂，从而促进学生的发展。本节课教师从一开始就是一个主持人的角色，如介绍海豚，让学生认识和了解海豚，提供科学家实验研究的问题，引发学生的思考，由学生的思考和猜想，再到学生提供想法并付诸于模拟游戏，此时的学生完完全全是课堂的主角了，他们在层层递进的模拟游戏中，充分的感受、体验，推动游戏的进一步完善，真真切切探索出了海豚探路的原理模型。 作为主持人角色的教师并不去刻意的教知识，而是组织，引导学生一步步深入模拟研究，体验感受，最终建立起回声定位的原理模型，而这样的一个原理模型必定是学生印象极深的。 2.以闯关游戏激发兴趣，以提高难度推动课堂纵深发展 本节课有3个游戏，首先是听音辨位：听小鱼发出的声音，分辨位置方向，这个难度不大，每个学生都能充分感受的到；再是通过发出声音，听取回声来辨位，这个就有一点难度了，因为要主动发出声音，而且障碍物是看不见，听不见的，需要听取持有者的声音，才能判断。这样的互动又增加了参与和体验的乐趣。最后是难度最大的，模拟真实复杂的海洋环境，很多的障碍物，游动的小鱼，加剧了海豚捕食的难度，更需要学生充分领会回声定位原理，只有深入理解回声定位，学生才能穿越障碍物，夺取响铃鱼。 这样的既有趣，又有难度梯度的挑战可以说，牢牢地抓住了学生，让他们深入的进行感受、体验，并且及时改进方法，学生在课堂中是乐此不疲的，是跃跃欲试的，课堂的气氛很高。 本节课还有一些地方，值得进一步商榷。比如海豚和障碍物的游戏中，海豚呼叫：在哪？障碍物回应：在这！有问有答符合常理，但是回声应当是和原声一样的，所以有同学认为海豚呼叫在哪？障碍物也回应在哪？ 也希望未来的教学中，更多的老师进行实践，探索出更加完善的教学设计。

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