资源简介

2．8 我们来仿生
【课标落实】
1．本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实《课程标准》高年级的课程目标。
科学知识：
认识人类与自然资源的紧密关系。
工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。
科学探究：
通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。
能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神
科学、技术、社会与环境：
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
2．本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求。
3．知道很多发明可以在自然界找到原型，能够在自然界生物与仿生物品间建立联系。能够从生物特性中获得启示或根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。
【教材分析】
《我们来仿生》是苏教版科学五年级下册第2单元《仿生》的第四课时。通过本单元前三课的学习，学生已经初步建立仿生学的概念，并通过对具体案例的分析，了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法。在此基础上，本课旨在为学生创建仿生设计的平台，引导学生根据生物结构、功能等特征或从实际生活需要入手，运用仿生学设计简单器具、生产物品。引导学生将本单元的知识进行吸收融合并内化成自身的知识应用能力，进一步激发学生对于仿生设计的兴趣。
本课教学内容分四个部分：第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能，再动手自制手臂模型。第二部分通过动物“保护色”游戏，让学生发现自然界中有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而能举一反三理解迷彩服的设计原理。第三部分是借助六足机器人的仿生案例，通过找寻所仿生物的活动，强化学生的仿生意识。第四部分通过真实情境：器皿的清洗困难，引导学生展开仿生设计。第五部分在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试自主设计仿生用品。
【学情分析】
学习本课之前，学生已经逐步建立起仿生的概念。对于生物与仿生物品在结构、原理上的联系都有所掌握，但又都还停留在了解层面，未能结合仿生学展开具体的实践，尝试将自己的创意转化成仿生产品。通过仿生产品设计的全过程，加深学生对工程和机械设计的体验，加强学生对工程和机械领域的认知和应用能力。
从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的学生对于感兴趣的事物充满好奇心，有较强的探究欲望，他们总希望能有更多自主思考和实践的机会。因此，本节课的教学设计尽可能以游戏、活动为主线开展教学，尽可能提供学生自主研究的时、空间，让学生在自主体验中，促进其科学知识、探究能力、科学思维的生长。
【教学目标】
科学知识：
1．知道人体手臂的结构和功能。
2．知道仿生物品具有广泛的用途。
科学探究：
1．能按要求制作手臂的结构模型。
2．能通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。
3．能通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。
科学态度：
1．在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。
2．在科学探究中，能从不同视角提出研究思路，完成探究、设计与制作，培养创新精神。
科学、技术、社会与环境：
1．认识到仿生学给人们的生产、生活带来的便利。
2．根据生活需要进行研究，并结合仿生学展开思考是否可以改进或生产出仿生学产品。
【教学重点】
通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。
【教学难点】
设计仿生产品的。
【教学准备】
教师材料：课件和视频。
学生材料：硬纸板、绳子、铆钉、“保护色”游戏道具。
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
导入新课
人类模仿生物的结构和功能，创造岀各种人造物，如新干线列车、直升机、尼龙搭扣、雷达、安全帽、国家大剧院等。
你还知道哪些仿生物品呢？
预测：
1. 苍蝇—小型气体分析仪
2. 萤火虫—人工冷光
3. 蚊子—无痛针头
4. 水母—水母耳风暴预测仪
5. 蛙眼—电子蛙眼
6. 蝙蝠—盲人用的超声探路仪
7. 蓝藻的不完全光合器—光解水装置
8.动物的爪子—起重机的挂钩
9. 章鱼—烟幕弹
10. 鸭蹼—船桨
11. 螳螂臂或锯齿草—锯子
12. 苍耳果实—尼龙搭扣
13. 龙虾—气味探测仪
14. 蝴蝶上的鳞片—变色衣服
15. 荷叶—防水衣服
16. 树叶的排列—悉尼大剧院
17. 鱼的沉浮—潜艇
18. 响尾蛇—空对空响尾蛇导弹
我们能不能也像科学家那样来仿生？
新课讲授
（一）模仿手臂的结构和功能
1.跟老师一起做重复运动：伸直手臂，弯曲手臂；……
体会：肌肉、骨骼和关节是怎样配合工作的？
明确：
手臂运动是肌肉、关节、骨骼共同作用的结果。曲臂时，手臂上侧的骨骼肌收缩、鼓起，与此同时下侧的骨骼肌伸长、紧绷。伸臂时，手臂下侧的骨骼肌收缩、舒展，上侧的骨骼肌伸长、紧绷，与曲臂时正好相反。
2.观察假肢手臂的结构和功能
假肢，也称“义肢”，是供截肢者使用以代偿缺损肢体部分功能的人 造肢体，有上肢假肢和下肢假肢。多用铝板、木材、皮革、塑料等材料制作，其关节采用金属部件，现在假肢界主流是钛合金和碳素纤维材料。
结构如下：
假肢能和正常肢体一样自由活动吗？播放视频。
3.讨论：假肢手臂是怎么制造出来的？
明确：假肢手臂是模仿人的手臂外形、结构和功能制造出来的。
4.做一只手臂模型
（1）活动材料：制作手臂的宽窄卡纸、铆钉、线、胶带、剪刀等。
（2）制作演示：播放视频。
（3）动手制作：
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。
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。
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。
④拉动绳子，带动整个“手臂”运动。
（4）温馨提示：
硬纸板——长骨（肱骨）
对折的硬纸板——前臂的桡骨和尺骨
铆钉——关节
绳子——连接上臂与前臂的肌肉
（5）实验现象：
当我们拉动绳子,可以带动整个“手臂”运动。前臂可以绕着铆钉“关节”处上下运动。
（6）实验结论：
（二）做“保护色”游戏
1、找一找，图片中的小动物？它们的体色与周围环境有什么特点？
明确：动物具有与其生活的环境颜色一致或近似的体色，这种颜色叫保护色。自然界里有许多生物就是靠保护色避过敌人，在生存竞争中保存自己。
（1）材料准备：各种小动物、彩笔、剪刀。
（2）游戏规则：
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？
（3）讨论：游戏中的各种行为代表什么？
明确：
小动物卡片——生活在树丛中的小动物
以正常速度走过这条小路——不经意的观察状态
重走一遍小路——仔细的观察状态
（4）游戏提示：
◆卡片可不能被其他物体遮盖。
◆做好游戏分工：A组放置卡片，B组和C组搜寻；B组放置卡片，A组和C组搜寻；……
◆在指定活动区域活动，听从指挥，遵守纪律。
（5）游戏记录
（6）游戏结论：
动物的保护色能帮助动物躲避敌人，保存自己。
2、迷彩服是作训服的一种基本类型。“迷彩”是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则图案的一种新式保护色。黄绿色的迷彩服是丛林迷彩，用于陆军夏作训服。荒漠迷彩，用于陆军冬作训服。蓝色的迷彩服是海洋迷彩，用于海军陆战队。
（1）这三种迷彩服分别在什么环境中不易被发现？请连线。
（2）迷彩服是模仿什么制成的？
明确：动物的保护色原理。
（三）科学阅读：六足机器人
1.六足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。这跟什么有关？
明确：六足。
2.观看视频，观察机器人行路有什么特点？
明确：六足机器人总是以三条足为一组，以三角形支架结构交替前行。
3.阅读短文回答：六足机器人是模仿什么发明的？
明确：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。
4.介绍竹节虫：
竹节虫，形状细长似竹节，绿色或褐色。有3对足， 在爬行时总是以三条腿为一组，以三角形支架结构交替前行，可以轻松跨过障碍物，可以随时随地停息下来。
（四）观察锥形瓶与烧瓶
1.观察锥形瓶与烧瓶有什么特点？
明确：内大口小。
2.用普通刷子清洗它们时会有什么不方便？
明确：普通刷子无法将其内部清洗干净。
3.根据锥形瓶与烧瓶特点，你能从生物中找寻灵感设计个仿生工具解决这个难题吗？
预测：
河鲀又叫气鼓鱼，它有个本领：一遇到惊吓，身体就会迅速胀大好几倍，以吓退天敌。技术人员从中受到启示，发明了一种像河鲀那样形状可变的试管刷子：挤压手柄， 使刷头膨大。
（五）设计一种仿生产品
仔细观察周围的生物，思考它们能给你什么启示。试着模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。
1.设计流程
（1）选择一种你熟悉的生物；
（2）说出该生物的形态、结构或功能特点；
（3）由某一点出发，思考可以应用在何处。
2.活动手册
仿照示例，观察身边的生物，设想仿生两件物品。
课堂小结
本节课，我们在前几课学习的基础上，通过仿生学习和仿生实践，学以致用，尝试模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。发挥团队合作意识，共同完成游戏任务。
【板书设计】
8．我们来仿生
保护色 迷彩服
竹节虫 六足机器人 仿生产品
河豚 仿生刷

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