资源简介

20.《我们来仿生》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：
本课是第五单元《仿生》的最后一课，是整个单元的总结与升华。新教材本课内容分为三部分：第一部分是“模仿手臂的结构和功能”——通过做手臂屈伸动作感受肌肉、骨骼、关节的配合，再制作手臂模型，亲历“观察生物→制作模型”的仿生实践过程；第二部分是“折叠现象的启示”——观察瓢虫折叠膜翅、棕榈叶折叠等自然现象，了解卫星折叠式太阳能板、血管支架、折叠机器人等发明，拓展对仿生类型的认识；第三部分通过“人们在发明船时，从鱼的身上得到了哪些启示？”这一问题，引导学生综合运用仿生思维进行分析。本课还蕴含了对仿生类型的归纳与总结——通过回顾前几课和本课实例，引导学生区分形态仿生、结构仿生、功能仿生等不同类型。
学情分析：
经过前三课的学习，学生已经对仿生有了较为丰富的认识，能举例说出多种仿生实例并说明其原理。学生对“自己来设计仿生产品”抱有较高期待，但同时也存在一定畏难情绪。在手臂模型制作环节，学生动手能力存在差异，需要小组互助；在“折叠现象的启示”环节，学生可能难以自发地将瓢虫折叠膜翅与卫星太阳能板建立联系，需要教师通过对比图片搭建思维桥梁；在“鱼的启示”环节，学生已具备一定的类比分析能力，可尝试独立完成对应关系的梳理。对于“仿生类型”的归纳，学生在前几课已有大量感性认识，本课应帮助他们将这些认识进行系统化分类，建立“形态仿生—结构仿生—功能仿生”的认知框架。
学习目标：
科学观念：
（1）知道人体手臂由骨骼、关节、肌肉组成，三者相互配合完成运动。理解手臂模型的各部分（硬纸板、铆钉、绳子）分别对应手臂的骨骼、关节、肌肉。
（2）了解折叠现象在自然界中普遍存在，人们从中获得启示发明了多种可折叠物品。
（3）知道人们在发明船时从鱼的身上获得了多方面启示。
（4）能够区分仿生的三种主要类型：形态仿生、结构仿生、功能仿生，并能对所学实例进行正确归类。
2. 科学思维：
（1）能通过观察手臂的屈伸动作，分析骨骼、关节、肌肉三者的配合关系。
（2）能运用类比思维，分析鱼的身体结构与船的各部分之间的对应关系。
（3）能运用分类思维，将本单元所学仿生实例按形态、结构、功能三种类型进行归类。
3. 探究实践：
（1）能按步骤制作手臂模型，用硬纸板做骨骼、铆钉做关节、绳子做肌肉，测试模型是否灵活运动。
（2）能用纸尝试折叠实验，体验折叠与展开的快速转换。
（3）能基于对一种生物的观察，提出一个仿生创意设想，并用图文表达。
（4）能对本单元所学仿生实例进行分类整理，完成分类表。
4. 态度责任：
（1）在小组合作中分工协作、互相帮助，共同完成任务。
（2）感受仿生设计的乐趣，树立“我也能仿生”的信心。
重点与难点：
重点：制作手臂模型，了解仿生产品的设计过程；能对本单元仿生实例进行分类
难点：能将生物特点与仿生产品进行类比分析，尝试提出自己的仿生创意。
教法与学法：
教法：任务驱动法、模型制作法、类比分析法、分类归纳法。
学法：观察模仿、动手制作、类比迁移、创意设计、分类整理。
教学准备：
教师材料：多媒体课件、手臂模型成品示范1个、仿生类型分类卡片。
学生材料：硬纸板（宽窄各2张）、铆钉（或图钉）2个、细绳（长短各2根）、剪刀、胶带、A4纸（折叠实验用）
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.回顾单元：学生交流前三课内容——生物的启示（仿生概念）、蛋壳与薄壳结构、海豚与声呐。2.大自然生物拥有各种各样生存本领。今天我们一起观察生物特点，动手尝试仿生实践。板书课题：20 我们来仿生。 以概念图回顾前三课，帮助学生建立单元整体认知。
探究活动发展思维 活动一：手臂模型1.观察手臂：学生做手臂伸直和弯曲动作，用另一只手摸上臂肌肉，感受肱二头肌和肱三头肌的松紧变化。讨论：“手臂屈伸时，骨骼、关节、肌肉分别怎样配合？”（屈肘时上方肌肉收缩变硬、下方肌肉舒张；伸肘时相反。）2.观察假肢图片：假肢模仿人类手臂结构，帮助肢体残缺人群活动。3.对应关系。“如果用硬纸板、铆钉、绳子分别代表骨骼、关节、肌肉，你会怎么安排它们的位置和连接方式？”4.制作模型：学生按课本第79页步骤制作：①剪两块硬纸板，一块为另一块两倍宽，宽纸板沿长边对折；②将窄纸板一端剪圆，夹在对折纸板一侧，用铆钉连接；③把“手”固定在对折纸板另一侧；④用胶带将两根等长绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。5.展示交流：每组展示模型，说明各部分的对应关系，演示屈伸动作。6.小结：人体依靠骨骼、关节、肌肉相互配合完成运动；人造假肢模仿手臂结构，属于结构仿生。活动二：折叠启示1.观察现象：课件出示课本第80页瓢虫图片——展开膜翅飞行和收起膜翅降落。提问：“瓢虫的膜翅有什么特点？”（展开时比折叠后大得多。）2.拓展实例：出示棕榈叶折叠、虞美人花苞折叠图片，引导学生发现折叠现象在自然界中普遍存在。3.人类发明：课件依次展示卫星折叠式太阳能板、血管支架、折叠机器人图片，提问：“这些发明分别模仿了什么？它们有什么共同特点？”（都模仿了生物的折叠原理，实现了节省空间、便于携带和快速展开的功能。）。4.体验活动：学生用一张纸尝试快速折叠和展开，体验“折叠—展开”的快速转换，感受折叠结构“省空间、易携带、快展开”的优势。活动三：鱼的启示1.提出问题：出示课本第81页图片，提问：“人们在发明船时，从鱼的身上得到了哪些启示？找一找鱼和船的对应关系。”2.小组讨论：每组分析鱼的结构与船的各部分之间的对应关系，完成连线3.全班交流：各组汇报讨论结果，教师引导归纳：人们从鱼的形态、结构、功能等多个角度获得了造船的启示。 从观察人体到制作模型，经历完整的“认识生物→提取原理→制作模型”的过程。模型各部分与人体各部分的对应关系是关键知识点。从生物折叠现象到人类发明，拓展学生对仿生类型的认识
应用新知提升思维 活动四：仿生类型1.回顾梳理：引导学生回顾本单元学过的所有仿生实例，提问：“这些仿生实例分别模仿了生物的什么？我们可以怎样给它们分类？”2.分类卡片活动：每组一套分类卡片（包含本单元所有仿生实例），小组合作按“形态仿生”“结构仿生”“功能仿生”三种类型进行分类摆放，并说明分类理由。3.全班交流：各组展示分类结果，讨论有争议的实例，达成共识。 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、全单元总结。学生交流补充，畅谈收获。2.布置作业：寻找生活中的仿生产品，判断属于哪一类仿生。 整合单元全部仿生知识，形成系统化知识框架
课堂练习 一、选择题1.制作手臂模型时，用铆钉来模拟（　）。
A. 骨骼　B. 关节　C. 肌肉　D. 皮肤
答案：B2.下列物品中，受到“折叠现象”启示而发明的是（　）。
A. 尼龙搭扣　B. 卫星折叠式太阳能板　C. 声呐　 D. 薄壳建筑
答案：B3.人们在发明船时，从鱼的身上得到了多方面启示。鱼的鳍对应船的（　）。A. 龙骨　B. 桨和橹　C. 外壳　D. 船舱
答案：B4.下列仿生实例中，属于功能仿生的是（　）。
A. 尼龙搭扣模仿苍耳倒钩　B. 薄壳建筑模仿蛋壳C. 声呐模仿海豚回声定位　D. 铁丝网模仿荆棘尖刺
答案：C二、连线题（仿生类型归类）将下列仿生实例与其所属类型连线：① 尼龙搭扣（苍耳）　　　A. 形态仿生
② 薄壳建筑（蛋壳）　　　B. 结构仿生
③ 声呐（海豚）　　　 　C. 功能仿生
④ 降落伞（蒲公英）　　 　A. 形态仿生
⑤ 蜂巢板材（蜂巢）　　 　B. 结构仿生
⑥ B超诊断仪（回声定位） C. 功能仿生答案：①—A　②—B　③—C　④—A　⑤—B　⑥—C
板书设计 20 我们来仿生形态仿生 结构仿生 功能仿生
教学反思

展开更多......

收起↑