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第19课时教学设计
课题 海豚与声呐
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 本课是苏教版小学科学五年级上册第五单元“仿生”的第19课《海豚与声呐》。本课以海豚在水池中畅游、即使被蒙上眼睛也能避开障碍物并准确捕捉猎物的本领为切入点，引导学生通过“捉小鱼”游戏体验回声定位的过程，认识回声、回声定位的概念，了解地下小型鼠类、海洋虎鲸、蝙蝠等多种利用回声定位的动物，以及声呐、B超、雷达、地震波探矿等利用回声定位原理的发明创造，比较它们的相同之处和不同之处，体会动物的特殊本领给人类发明创造带来的启发，激发学生探究仿生学的兴趣。
2.学习者分析 五年级学生已具备一定的生活经验和科学探究能力，知道声音是由物体振动产生的，对“回声”现象有一定的感知，但对“回声定位”“声呐”等概念较为陌生。教学中应创设海豚畅游的生活情境引发兴趣，通过角色扮演游戏让学生在体验中直观理解概念，再借助声呐、B超、雷达、地震波探矿等生活化例子促进知识迁移，体会仿生学的价值。
3.学习目标确定 科学观念：知道回声和回声定位；了解声呐、B超、雷达、地震波探矿都利用回声定位的原理。 科学思维：能比较海豚探路与B超诊断、雷达探测、地震波探矿的不同之处和相同之处。 探究实践：通过蒙眼捉“小鱼”游戏体验回声定位；能根据海豚捕猎过程解说声呐的工作原理。 态度责任：体会动物的特殊本领给人类发明创造带来的启发，激发仿生学探究兴趣。
4.学习重点难点 重点：知道回声和回声定位的概念；了解声呐、B超、雷达、地震波探矿都利用回声定位的原理。 难点：理解回声定位“发声—传声—反射—接收—测距”的过程，比较海豚探路与B超诊断、雷达探测、地震波探矿的不同之处和相同之处，解说声呐的工作原理。
5.学习评价设计 评价内容评价指标表现程度自评互评师评☆☆☆☆☆☆科学观念能说出回声和回声定位的概念，知道声呐、B超、雷达、地震波探矿都利用回声定位的原理。能基本能不能科学思维能比较海豚探路与B超诊断、雷达探测、地震波探矿的不同之处和相同之处。能基本能不能探究实践能通过蒙眼捉“小鱼”游戏体验回声定位，并能解说声呐的工作原理。能基本能不能学习收获
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：情境导入，揭示课题1. 出示海豚在水池中畅游、即使被蒙上眼睛也能避开障碍物、准确捕捉猎物的情境，引导学生观察。 2. 提出问题：“海豚是如何避开障碍物，并准确捕捉猎物的呢？”启发学生联系回声或球碰墙反弹的现象进行猜想。 3. 相机揭示课题《海豚与声呐》。1. 认真观察海豚畅游的情景，思考海豚为什么不会碰到障碍物、还能准确捕捉猎物。 2. 联系已有经验，围绕“海豚如何避开障碍物、捕捉猎物”大胆猜想并交流表达。 3. 明确本课学习主题，进入学习状态。活动意图说明：以海豚“蒙眼畅游”的生活情境制造认知冲突，激发学生探究兴趣，唤起已有经验，为理解回声定位奠定基础。环节二：动手捉“小鱼”，体验回声定位1. 组织学生分组开展“捉小鱼”游戏，讲清规则：在空地上画一个大圈，4～5人一组，1人蒙上眼睛扮演海豚，其他人扮演小鱼；海豚一边快速移动一边喊“小鱼”，小鱼在圈内用脚跟碰脚尖的方式移动并回应“唉”。 2. 巡视指导游戏过程，提醒“海豚”发出声音、“小鱼”及时回应，提示注意安全；捉到“小鱼”后互换角色继续游戏。 3. 游戏结束后组织交流：海豚靠什么捉到小鱼？相机引出“靠嘴巴发出声音、靠耳朵接收回声”，并讲解“回声”“回声定位”的概念。1. 分组开展“捉小鱼”游戏，体验海豚蒙眼靠声音定位、捉到“小鱼”的过程。 2. 游戏中用嘴巴发声、用耳朵接收回声，感受声音在定位中的作用。 3. 汇报游戏体验，结合教材理解“回声”和“回声定位”的概念。活动意图说明：通过角色扮演游戏，让学生在亲身体验中直观感受“发声—反射—接收”的定位过程，理解回声与回声定位的概念，发展合作探究能力。环节三：认识利用回声定位的动物，了解声呐1. 引导学生交流其他利用回声定位的动物：地下小型鼠类发出吱吱声探测周围环境，海洋中的虎鲸发出高频咔嗒声确定方向、追踪猎物。 2. 讲解蝙蝠利用回声定位捕捉昆虫，灵活性和精确性令人惊叹，其精确性和抗干扰能力对人类研究提高雷达性能有重要参考价值。 3. 讲解声呐的发明：声波在水中比在空气中跑得远、传得稳，科学家利用回声定位原理发明了声呐，用于潜艇水下作业、海底测绘。 4. 出示声呐工作原理的五个环节，组织学生把①发声②传声③反射④接收⑤测距按顺序填入括号，解说声呐的工作原理。 1. 观察、交流鼠类、虎鲸、蝙蝠等动物利用回声定位的方式，感受动物特殊本领的多样。 2. 了解蝙蝠捕食的精确性与抗干扰能力，以及其对人类研究雷达的启示，体会仿生学的价值。 3. 理解声呐的发明原理与应用，完成“五个环节”排序填空，解说声呐的工作原理。活动意图说明：由海豚拓展到多种动物，帮助学生认识回声定位在动物界的普遍性，理解声呐的发明原理，渗透仿生学思想，发展科学思维。环节四：探究回声定位的应用，比较异同1. 引导学生了解B超诊断、雷达探测、人工地震（地震波探矿）等利用回声定位原理的应用。 2. 组织学生填写“比较四种回声定位”表格，比较海豚探路、B超诊断、雷达探测、地震波探矿的不同之处和相同之处。 3. 组织汇报交流，引导学生归纳共同原理：发出波→传声→碰到物体反射→接收回波→测距定位。1. 了解B超诊断仪、雷达、地震波探矿等回声定位的应用，能举例说明其原理。 2. 合作完成“比较四种回声定位”表格，分析比较对象的异同。 3. 汇报交流，归纳回声定位应用的共同原理，体会仿生学给人类带来的启发。活动意图说明：通过对多种应用的比较分析，帮助学生发现各种回声定位技术都遵循“发出波—反射—接收—测距”的共同原理，加深对仿生学的理解，实现知识迁移与应用。
7.板书设计 19 海豚与声呐 动物：海豚、鼠类、虎鲸、蝙蝠　靠回声定位运动、觅食 人类：声呐、B超、雷达、地震波探矿　仿生学应用 共同原理：发出波 → 传声 → 碰到物体反射 → 接收回波 → 测距定位
8.作业与拓展学习设计 课堂练习： 一、选择题 （1）海豚在水里躲避障碍物、寻找猎物依靠的是（ ） A. 眼睛 B. 回声定位 C. 嗅觉 （2）下列哪种动物不是利用回声定位来活动的（ ） A. 蝙蝠 B. 虎鲸 C. 鸽子 （3）声呐是模仿（ ）的回声定位原理发明的。 A. 海豚 B. 老鹰 C. 金鱼 （4）B 超检查身体，利用的是（ ）原理 A. 光的反射 B. 回声 C. 热传导 二、判断题 （1）海豚视力很好，在深海里靠眼睛看清物体。（ ） （2）声音遇到障碍物会反射回来，形成回声。（ ） （3）声呐可以帮助潜艇探测水下物体。（ ） （4）雷达是模仿海豚回声定位的原理，用来探测空中目标。（ ） 【参考答案】 一、BCAB 二、 √√√ 作业布置： 1. 搜集一个仿生学的例子（如蜻蜓→直升机、蛋壳→薄壳建筑、荷叶→防水面料），下节课分享它是模仿生物的什么特点发明的。 2. 观察生活中还有哪些地方用到了回声定位的原理，记录下来和同学交流。
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单元基本信息
单元主题 第五单元 仿生
课标要求 一、核心概念 (十二)技术、工程与社会 二、学习内容 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 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技术与工程改变了人们的生产和生活 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。 三、学业要求 能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置，能进行模拟演示并简要解释如何提高效率。
单元课时设计 第1课时：17 生物的启示——认识仿生 第2课时：18 蛋壳与薄壳结构——探究蛋壳的精妙 第3课时：19 海豚与声呐——认识海豚探路的方式 第4课时：20 我们来仿生——制作手臂模型
一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）
主题名称 仿生
单元设计意图 1.本单元主题的提出 生物在长期进化过程中形成了有利于生存的形态结构，人们从生物中获得启示，发明了许多有用的物品，这就是仿生。该主题贴近学生生活，便于开展观察、实验和制作活动，有助于培养学生的创新意识和工程思维。 2.本单元对《课程标准》的落实 本单元对应核心概念“技术、工程与社会”“生命的延续与进化”，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养，引导学生在“观察—探究—制作—应用”的完整过程中理解生物结构与功能的适应关系，体会仿生对改善人类生活的价值。 3.熟悉整套教材内容，明确该单元在整套教材中与其他单元的关系和作用 本单元是五年级上册的最后一个单元，承接此前对生物、材料及简单机械（杠杆、轮轴、滑轮、斜面）等“结构与功能”知识的学习，为六年级进一步学习“技术与工程”等内容奠定基础，凸显科学与技术、与生活的联系。 4.本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元由“生物的启示（认识仿生）—蛋壳与薄壳结构（结构仿生）—海豚与声呐（功能仿生）—我们来仿生（制作实践与分类整合）”四个次级主题构成，四个课时由浅入深、层层递进：先认识仿生概念，再从结构与功能两个角度深入探究，最后通过制作手臂模型进行综合实践并归纳仿生分类，形成“感知—探究—应用—创造”的完整认知链。
主题学情分析 五年级学生已经具备一定的观察、比较、实验和小组合作能力，对身边的生物和物品有较强的好奇心。学生对“仿生”大多只有模糊的感性认识（如“飞机像鸟”“雷达像蝙蝠”），缺乏系统的结构与功能分析意识，实验设计和动手制作能力仍需教师引导。教学中宜用直观材料激发兴趣，借助递进式任务帮助学生建立“生物—原理—发明物”的联系。
开放性学习环境 1.指导性预习：阅读+问题+检测； 2.大单元大概念大任务课堂学习：问题+探究+讲述+整合+实战； 3.现代教育新技术：PPTX+微视频+网络+师生互助
二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）
单元学习目标 科学观念： 知道仿生是模仿生物的形态、功能、结构进行发明创造；知道生物在长期进化中形成有利于生存的形态结构；认识拱与薄壳结构、回声定位等概念及其在生活中的应用。 科学思维： 能通过观察、比较，分析发明物与生物之间的相似之处；能基于实验证据对拱承重、蛋壳抗压等进行推理判断；能分析手臂的结构与功能，体会结构与功能的统一。 探究实践： 能设计并完成密铺图形、拱桥承重、蛋壳抗压等模拟实验；能制作活动自如的手臂模型；能通过游戏和图示理解回声定位原理。 态度责任： 对生物和发明创造保持好奇与探究兴趣；尊重事实、乐于合作；体会仿生对改善人类生活的价值，增强安全意识和创新意识。
三、学习活动/任务设计（指向学习目标，强调学生的活动与体验）
第1课时 任务1 名称：认识仿生——寻找发明物与生物的相似之处 设计意图：观察苍耳果实倒钩与尼龙搭扣、荆棘与铁丝网、章鱼与吸盘挂钩、蒲公英与降落伞等，找出发明物与生物的相似之处，初步建立“生物启示发明”的认识。
任务2 名称：探究蜂巢结构的奥秘（蜂窝猜想） 设计意图：分别用60根等长棉签密铺正方形和正六边形，比较密铺图形的面积大小；用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱测试抗压能力，了解金属蜂窝面板等应用，感受结构与功能的统一。
任务3 名称：鸟与飞机——人类的飞行梦 设计意图：了解风筝以及李林塔尔的滑翔机、达·芬奇的扑翼机、乔治·凯利的固定翼设想，知道人类通过研究鸟找到了飞行的关键，体会仿生在技术发明中的作用。
任务4 名称：归纳仿生的概念与价值 设计意图：结合实例总结“生物在长期进化中形成有利于生存的形态结构，人们从中获得启示发明物品”，明确什么是仿生，并通过实例分析仿生的价值。
第2课时 任务5 名称：认识拱结构 设计意图：在蛋壳上画一条线，从侧面观察这条线的形状，认识“外形为弧形的建筑结构称为拱”，了解赵州桥、重庆朝天门长江大桥等拱结构建筑。
任务6 名称：探究拱承重的秘密 设计意图：用两张A4纸分别做成平桥和拱桥的桥面，保持桥墩跨度相同，往桥面中间逐个加相同的木块，比较承重能力，并用箭头标出拱将压力分解的方向。
任务7 名称：探究蛋壳抗压的奥秘 设计意图：尝试用手握生鸡蛋、用瓶盖固定4枚鸡蛋并逐次加重、研究蛋壳哪种情况下不易被戳破，再经过蛋壳上某一点画拱，发现蛋壳承重的奥秘。
任务8 名称：认识薄壳结构 设计意图：观察国家大剧院、灯泡、石拱门等薄壳结构物品，知道工程师从蛋壳获得启示发明了轻薄抗压的薄壳结构，认识安全头盔等生活中的薄壳结构物品。
第3课时 任务9 名称：认识海豚探路 设计意图：了解海豚在有障碍物的水池里即使蒙上眼睛也能畅游、捕捉猎物，知道回声和回声定位的概念，理解海豚利用回声确定物体形状、大小和位置。
任务10 名称：模仿海豚捕“小鱼” 设计意图：通过“海豚”蒙眼喊话、“小鱼”发声回应并移动的游戏，用嘴巴和耳朵相配合体验回声定位，验证海豚避开障碍物并捕捉猎物的想法。
任务11 名称：认识利用回声定位的动物 设计意图：了解生活在地下的鼠类、海洋中的虎鲸、捕食的蝙蝠等动物利用回声定位运动觅食，知道蝙蝠回声定位的精确性对人类研究提高雷达性能的参考价值。
任务12 名称：回声定位原理的应用 设计意图：认识声呐的发明与海底测绘，比较海豚探路与B超诊断、雷达探测、地震波探矿的相同与不同之处，完成“发声—传声—反射—接收—测距”工作原理填空并解说声呐原理。
第4课时 任务13 名称：感受手臂的结构与功能 设计意图：做手臂伸直和弯曲的动作，感受肌肉、骨骼和关节是怎样配合工作的，并观察手臂假肢的结构。
任务14 名称：制作手臂模型 设计意图：用合适材料制作手臂模型，研究手臂是怎样工作的，探究怎样安装绳子才能使“手臂”活动自如。
任务15 名称：折叠现象的启示 设计意图：观察瓢虫膜翅展开与折叠、棕榈树的叶子、虞美人的花苞等折叠现象，学习“峰线谷线”的折叠方法，了解卫星的折叠式太阳能板、血管支架、折叠机器人等发明。
任务16 名称：归纳仿生分类与应用 设计意图：结合国家体育场“鸟巢”、蝙蝠与雷达、莲叶与防水透气面料等，归纳形态仿生、功能仿生、结构仿生，知道仿生学就这样诞生了，完成单元小结。
四、单元学习评价设计
评价要素 围绕科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度，考查学生对“生物—原理—发明物”关系的理解，评价其观察比较、实验探究、模型制作和应用表达的能力，关注学生能否举例说明仿生、分析结构与功能、完成探究与制作。
评价内容 第1课时：认识仿生，能举例说明生活中一些物品的发明受到生物的启示，通过实例分析仿生的价值。 第2课时：认识拱和薄壳结构，探究拱承重、蛋壳抗压的奥秘，举例分析薄壳结构与蛋壳的关系。 第3课时：认识海豚探路的原理，知道B超、雷达等的工作原理与海豚探路类似，能画原理示意图并作出合理解释。 第4课时：分析手臂的结构和功能，制作活动自如的手臂模型，了解仿生学的分类与应用。
评价指标 第1课时： 科学观念：知道什么是仿生，能说出生物形态结构对发明的启示。 科学思维：能比较分析发明物与生物的相似之处，推理仿生的价值。 探究实践：能参与观察、密铺与柱体抗压等探究活动。 态度责任：对生物与发明保持兴趣，乐于观察、善于合作。 第2课时： 科学观念：认识拱与薄壳结构及其承重抗压的特点。 科学思维：能基于实验证据分析拱承重、蛋壳抗压的奥秘。 探究实践：能完成平桥与拱桥承重、蛋壳抗压等模拟实验。 态度责任：尊重实验事实，注意安全，体会工程师的智慧。 第3课时： 科学观念：知道回声及回声定位原理，了解声呐等应用。 科学思维：能比较海豚探路与B超、雷达等的相同与不同。 探究实践：能通过游戏体验回声定位，画原理示意图。 态度责任：乐于观察与表达，体会科技造福人类。 第4课时： 科学观念：知道仿生可分为形态、功能、结构仿生。 科学思维：能分析手臂结构与功能的配合关系。 探究实践：能制作活动自如的手臂模型。 态度责任：认真完成制作，富有创见，乐于分享。
评价方法 课上评价 1.教师激励评价 2.学生自我反思评价 3.成果展示，学生互评：赞赏性评价和质疑性评价 5.使用评价量化表，延时评价 课后评价 1.课时作业 2.单元测试
五、单元作业设计
第五单元《仿生》单元测试卷 （满分100分，时间40分钟） 班级：____________　姓名：____________　得分：____________ 一、填空题（每空2分，共20分） 1.生物在长期进化过程中，形成了有利于（　　）的形态结构，人们从中获得（　　），发明了许多有用的物品。 2.外形为弧形的建筑结构称为（　　），我国现存年代最久远、跨度最大的石拱桥是（　　）。 3.海豚利用（　　）来确定物体的形状、大小和位置。 4.科学家利用回声定位的原理，发明了帮助人类探测水下世界的工具（　　）。 5.仿生可以分为（　　）仿生、（　　）仿生和（　　）仿生三种类型。 6.人类从鸟的飞行中获得启示，发明了（　　）。 二、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”，每题2分，共20分） 1.苍耳果实上的倒钩能帮助它附着在动物皮毛上。（　　） 2.赵州桥是一种薄壳结构建筑。（　　） 3.外形为弧形的建筑结构称为拱。（　　） 4.拱桥两侧如果没有坚实的基础，承重力就会减小。（　　） 5.海豚即使蒙上眼睛，也能在障碍物较多的水池里畅游无阻。（　　） 6.B超诊断仪利用的是光的反射原理。（　　） 7.蝙蝠利用回声定位来捕捉昆虫。（　　） 8.安全头盔是日常生活中常见的薄壳结构物品。（　　） 9.仿生只包括模仿生物的外形。（　　） 10.人类研究生物，将生物的一些特性应用于生产生活中，这就是仿生学。（　　） 三、选择题（每题2分，共20分） 1.下列物品中，是模仿苍耳果实发明的是（　　）。　A.降落伞　B.吸盘挂钩　C.尼龙搭扣　D.铁丝网 2.下列物品中，受到蒲公英的启发发明的是（　　）。　A.尼龙搭扣　B.降落伞　C.吸盘挂钩　D.铁丝网 3.我国现存年代最久远、跨度最大的单孔石拱桥是（　　）。　A.赵州桥　B.朝天门长江大桥　C.国家大剧院　D.南京无梁殿 4.薄壳结构的优点是（　　）。　A.用料多、抗压能力差　B.用料少、抗压能力弱　C.用料少、抗压能力强　D.没有优点 5.海豚在水中探路靠的是（　　）。　A.眼睛　B.回声定位　C.嗅觉　D.触觉 6.下列哪一项利用了回声定位的原理？（　　）　A.雷达　B.声呐　C.B超诊断　D.以上都是 7.国家体育场“鸟巢”主要属于（　　）仿生。　A.形态　B.结构　C.功能　D.以上都不是 8.蝙蝠的回声定位对人类研究（　　）有重要参考价值。　A.飞机　B.潜艇　C.雷达　D.声呐 9.瓢虫膜翅的折叠现象启发人们发明了（　　）。　A.血管支架　B.卫星的折叠式太阳能板　C.折叠机器人　D.以上都是 10.人类通过研究（　　）找到了飞行的关键，真正实现了飞行梦。　A.鸟　B.鱼　C.海豚　D.蜜蜂 四、连线题（把生物与其发明物连起来，每条线2分，共10分） 苍耳果实　——　尼龙搭扣 荆棘　　——　铁丝网 章鱼　　——　吸盘挂钩 蒲公英　　——　降落伞 蝙蝠　　——　雷达 五、简答题（每题10分，共30分） 1.什么是仿生？请举出两个生活中仿生的例子。 2.海豚是怎样避开障碍物并准确捕捉猎物的？ 3.工程师为什么能从蛋壳中得到启示，发明出轻薄抗压的薄壳结构？ 参考答案与评分标准 一、填空题：1.生存、启示　2.拱、赵州桥　3.回声定位　4.声呐　5.形态、功能、结构　6.飞机。 二、判断题：1.√　2.×　3.√　4.√　5.√　6.×　7.√　8.√　9.×　10.√。 三、选择题：1.C　2.B　3.A　4.C　5.B　6.D　7.B　8.C　9.D　10.A。 四、连线题：苍耳果实—尼龙搭扣；荆棘—铁丝网；章鱼—吸盘挂钩；蒲公英—降落伞；蝙蝠—雷达。 五、简答题： 1.仿生是指人类研究生物，把生物的形态、功能、结构等特性应用于生产生活中进行发明创造。例如：模仿鸟的飞行发明了飞机；模仿苍耳果实发明了尼龙搭扣；模仿蝙蝠的回声定位发明了雷达；模仿蛋壳发明了薄壳结构。（意思正确即可，举出两个例子得满分） 2.海豚能发出人耳听不见的声波，声波遇到障碍物或猎物发生反射，被海豚接收，海豚据此确定物体的形状、大小和位置，从而避开障碍物并准确捕捉猎物。这种方法叫回声定位。 3.蛋壳虽然很薄，却具有很好的抗压能力。工程师从蛋壳这样的天然壳体中受到启发，利用混凝土、钢筋等材料的可塑性，发明了用料少、抗压能力强的薄壳结构，并将其运用到大跨度建筑中，既节省材料又能承重。
六、单元教学结构图
单元主题：仿生 一、第1课时　生物的启示——认识仿生（观察比较→蜂巢探究→飞行启示→归纳概念） 二、第2课时　蛋壳与薄壳结构——结构仿生（认识拱→探究拱承重→探究蛋壳抗压→认识薄壳结构） 三、第3课时　海豚与声呐——功能仿生（认识海豚探路→游戏体验→认识回声定位动物→原理应用） 四、第4课时　我们来仿生——制作实践与整合（感受手臂→制作手臂模型→折叠现象启示→归纳分类应用） 素养落点：科学观念·科学思维·探究实践·态度责任
七、反思性教学改进（实施后填写）
实施后填写
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