资源简介

19.《海豚与声呐》教学设计
核心概念：12.技术、工程与社会
跨学科概念：结构与功能、系统与模型
内容要求:
12.1 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。
12.2 ③知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。
教材分析：
本课是单元第3课，在前两课“形态仿生”和“结构仿生”的基础上，引入“功能仿生”——即模仿生物的工作机制进行发明创造。教材以海豚在水中的行为为研究对象，首先呈现科学家的实验（海豚蒙眼仍能畅游），引发认知冲突；然后通过“海豚捉小鱼”游戏让学生亲身体验回声定位的过程；接着通过分析声呐的工作原理，引导学生归纳出它的“发声—传声—反射—接收—测距”模式，建立“功能相似”的认知框架；最后以回声定位的现代科技应用收尾，展示了B超诊断仪、雷达、地震波探矿的内容，引导学生发现它们与海豚探路的相似之处。本课教学内容相对抽象，涉及超声波、电磁波等学生难以直接感知的概念，需要借助类比、模拟游戏等方式将抽象原理具象化。
学情分析：
学生在生活中对海豚有一定了解（海豚聪明、会表演等），但对“回声定位”这一核心概念普遍缺乏认识，多数学生认为海豚靠眼睛或“叫声”来探路。在游戏中，学生对“扮演海豚”有较高热情，但可能只关注游戏本身而忽略对原理的体悟，需要教师在游戏前明确任务、游戏后及时复盘，将游戏体验与科学原理建立联系。对于“声呐、B超、雷达”等应用，学生可能有所耳闻但不太了解具体原理，需要借助示意图和类比讲解帮助学生理解。本课适合采用“游戏体验→原理建构→对比迁移”的教学路径。
学习目标：
1.科学观念：
（1）知道海豚利用回声定位来探路和捕食——从鼻孔发出超声波，遇到物体反射回来被耳朵接收。
（2）理解回声定位的基本原理：发声→传声→反射→接收→判断。知道声呐、B超诊断仪、雷达等设备的工作原理与海豚回声定位相似。
2. 科学思维：
（1）能通过分析科学家实验资料，推理海豚探路不依靠视觉而依靠听觉。
（2）能运用“发射—反射—接收—判断”的模型，解释海豚、声呐、B超、雷达的工作过程。
（3）能比较海豚探路与声呐、B超、雷达的不同之处和相同之处。
3. 探究实践：
（1）能积极参与“海豚捉小鱼”模拟游戏，在游戏中体验“发声—反射—接收”的全过程。
（2）能画出海豚回声定位、声呐、B超、雷达的工作原理示意图。
4. 态度责任：
（1）对海豚等动物的特殊本领产生好奇和探究兴趣，乐于通过游戏和阅读获取知识。
（2）感受仿生学在医疗、军事、探测等领域的重要应用价值。
重点与难点：
重点：了解海豚回声定位的原理；知道声呐、B超、雷达与海豚探路原理相似。
难点：能画出并解说海豚回声定位和声呐的工作原理示意图。
教法与学法：
教法：情境导入法、游戏体验法、类比分析法
学法：资料阅读、角色扮演、画图建模、对比归纳。
教学准备：
教师材料：多媒体课件（含海豚实验视频、声呐工作动画、B超原理示意）、海豚回声定位示意图模板。
学生材料：海豚头饰1个、“小鱼”卡片若干、记录单。
教学课时：1课时（40分钟）
教学过程：
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境发现思维 1.呈现实验：课件展示科学家实验——水池中插满金属棒，海豚自由穿梭不碰棒；蒙上眼睛后仍然畅游无阻。提问：“这个实验说明了什么？”（海豚探路不靠眼睛。）2.聚焦问题：“蒙上眼睛的海豚是靠什么避开金属棒并捕捉小鱼的？”揭示课题《海豚与声呐》。 用科学实验引发认知冲突，激发探究海豚探路秘密的兴趣。
探究活动发展思维 活动一：模拟海豚游戏体验1.游戏介绍：画一个大圈，一人蒙眼当“海豚”喊“小鱼”，“小鱼”们用脚跟碰脚尖移动并回应“唉”。“海豚”根据回应声捕捉“小鱼”。2.分组游戏：每组4—5人轮流扮演海豚，体验2轮。教师巡视，提示“海豚”注意听不同方向“小鱼”回应声的区别。3.体验分享：提问：“‘海豚’是怎样找到‘小鱼’的？什么情况下容易抓到？什么情况下不容易？”4.研讨交流：①蒙眼的“海豚”依靠什么找到小鱼？（依靠对方传回来的声音）②类比真实海豚：海豚发出声音，声音碰到物体反弹回来，海豚听到反弹的声音，判断位置。5.小结：声波碰到物体反弹形成回声，海豚依靠回声定位。引出概念：回声、回声定位。6.阅读资料：学生阅读课本“海豚探路”文字，了解海豚发出超声波、超声波遇到物体反射、接收的完整过程。活动二：回声定位动物1.阅读导入：课件展示课本第76页三幅图片——小型鼠类、虎鲸、蝙蝠。提问：“除了海豚，还有哪些动物也利用回声定位？它们是怎么做的？”2.分组阅读：每组领取一张动物阅读卡（A组：小型鼠类，B组：虎鲸，C组：蝙蝠），阅读课本第76页对应文字，准备向全班介绍。3.归纳总结：提问：“这些动物利用回声定位有什么共同之处？”引导学生发现：都是“发出声波→遇到物体反射→接收回声→判断目标”。 角色扮演将抽象的回声定位过程具象化。游戏后的复盘是认知深化的关键环节，帮助学生将游戏环节对应到科学原理。
应用新知提升思维 活动三：声呐的奥秘1.聚焦问题：人类从海豚身上获得了什么启示？发明了什么？引出“声呐”。2.认识声呐：课件展示潜艇、海底测绘图片，讲解声呐利用声波探测水下目标。学生画出声呐工作原理图。3.展示讲解：2~3组展示原理图，用自己的话讲解声呐的工作原理。4.拓展认识：分组阅读资料卡（B超诊断仪、雷达、地震波探矿），每组一种，画出原理图并准备讲解。5.全班交流：各组展示B超、雷达或者地震波探矿的原理图。教师引导学生比较四种装置（海豚、B超、雷达、地震波探矿）的异同。 将海豚原理迁移到人类发明，通过对比找出共同模式，培养类比推理能力。
课堂总结 布置作业 1.全课总结，学生交流补充。2.搜集生活中利用回声定位原理的设备，下节课分享。 帮助学生把游戏体验、原理知识、仿生应用串联，构建完整知识框架。
课堂练习 一、选择题1.海豚探路主要依靠（　）。
A. 眼睛　B. 回声定位　C. 嗅觉　D. 鱼鳍
答案：B2.海豚发出的用于探测目标的声波属于（　）。
A. 次声波　B. 超声波（人耳听不到）　C. 可听声波　D. 电磁波
答案：B3.下列设备中，利用回声定位原理工作的是（　）。
A. 雷达　B. 声呐　C. 望远镜　D. 放大镜
答案：B二、连线题将装置与其主要发射的波连起来：① 海豚　　 　A. 电磁波
② 声呐　　 　B. 超声波
③ 雷达　　 　C. 声波
④ B超　　 　D. 超声波答案：①—B　②—C　③—A　④—B
板书设计 19 海豚与声呐海豚的奥秘：回声定位 声呐 → 发出声波探测水下目标B超 → 发出超声波检查人体雷达 → 发出电磁波探测目标地震波探矿 → 人工地震发出声波探测油矿共同模式：发射→ 反射 → 接收 → 判断
教学反思

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