8.我們來(lái)仿生【課標(biāo)落實(shí)】1.本單元通過(guò)一系列觀察、探究、設(shè)計(jì)等活動(dòng)，落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》高年級(jí)的課程目標(biāo)。[科學(xué)知識(shí)]認(rèn)識(shí)人類與自然資源的緊密關(guān)系。工程是依據(jù)科學(xué)原理設(shè)計(jì)和制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列活動(dòng)。[科學(xué)探究]通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事物的信息。[科學(xué)態(tài)度]表現(xiàn)出對(duì)事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系進(jìn)行研究的興趣。能大膽質(zhì)疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神[科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境]了解人類的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)發(fā)展。2.本課學(xué)習(xí)內(nèi)容基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》課程內(nèi)容中“技術(shù)與工程領(lǐng)域”的高年段要求。3.知道很多發(fā)明可以在自然界找到原型，能夠在自然界生物與仿生物品間建立聯(lián)系。能夠從生物特性中獲得啟示或根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)。【教材分析】《我們來(lái)仿生》是蘇教版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第2單元《仿生》的第四課時(shí)。通過(guò)本單元前三課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步建立仿生學(xué)的概念，并通過(guò)對(duì)具體案例的分析，了解生物和仿生物品之間的聯(lián)系，體會(huì)仿生學(xué)的思維和方法。在此基礎(chǔ)上，本課旨在為學(xué)生創(chuàng)建仿生設(shè)計(jì)的平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生從生物結(jié)構(gòu)、功能等特征或從實(shí)際生活需要入手，運(yùn)用仿生學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單器具、生產(chǎn)物品。引導(dǎo)學(xué)生將本單元的知識(shí)進(jìn)行吸收融合并內(nèi)化成自身的知識(shí)應(yīng)用能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)于仿生設(shè)計(jì)的興趣。本課教學(xué)內(nèi)容分四個(gè)部分：第一部分是通過(guò)用眼觀察、動(dòng)腦思考、動(dòng)手制作等多種形式，研究手臂的結(jié)構(gòu)和功能，再動(dòng)手自制手臂模型。第二部分通過(guò)動(dòng)物“保護(hù)色”游戲，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然界中有些小動(dòng)物，用其自身與周圍環(huán)境融為一體的顏色來(lái)保護(hù)自己，從而能舉一反三理解迷彩服的設(shè)計(jì)原理。第三部分是借助六足機(jī)器人的仿生案例，通過(guò)找尋所仿生物的活動(dòng)，強(qiáng)化學(xué)生的仿生意識(shí)。第四部分通過(guò)真實(shí)情境：器皿的清洗困難，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)仿生設(shè)計(jì)。第五部分在前面的鋪墊和模擬練習(xí)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試自主設(shè)計(jì)仿生用品。【學(xué)情分析】學(xué)習(xí)本課之前，學(xué)生已經(jīng)逐步建立起仿生的概念。對(duì)于生物與仿生物品在結(jié)構(gòu)、原理上的聯(lián)系都有所掌握，但又都還停留在了解層面，未能結(jié)合仿生學(xué)展開(kāi)具體的實(shí)踐，嘗試將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成仿生產(chǎn)品。通過(guò)仿生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)工程和機(jī)械設(shè)計(jì)的體驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程和機(jī)械領(lǐng)域的認(rèn)知和應(yīng)用能力。從學(xué)生的年齡結(jié)構(gòu)和心理特征來(lái)看，五年級(jí)的學(xué)生對(duì)于感興趣的事物充滿好奇心，有較強(qiáng)的探究欲望，他們總希望能有更多自主思考和實(shí)踐的機(jī)會(huì)。因此，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)盡可能以游戲、活動(dòng)為主線開(kāi)展教學(xué)，盡可能提供學(xué)生自主研究的時(shí)、空間，讓學(xué)生在自主體驗(yàn)中，促進(jìn)其[科學(xué)知識(shí)]、探究能力、科學(xué)思維的生長(zhǎng)。【教學(xué)目標(biāo)】[科學(xué)知識(shí)]1.知道人體手臂的結(jié)構(gòu)和功能。2.知道仿生物品具有廣泛的用途。[科學(xué)探究]1.能按要求制作手臂的結(jié)構(gòu)模型。2.能通過(guò)閱讀資料和分析，了解一些生活中的仿生產(chǎn)品。3.能通過(guò)對(duì)仿生產(chǎn)品的了解和分析，嘗試進(jìn)行仿生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。[科學(xué)態(tài)度]1.在科學(xué)探究中，能意識(shí)到要用實(shí)驗(yàn)證明自己的猜想。2.在科學(xué)探究中，能從不同視角提出研究思路，完成探究、設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。[科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境]1.認(rèn)識(shí)到仿生學(xué)給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)的便利。2.根據(jù)生活需要進(jìn)行研究，并結(jié)合仿生學(xué)展開(kāi)思考是否可以改進(jìn)或生產(chǎn)出仿生學(xué)產(chǎn)品。【教學(xué)重點(diǎn)】通過(guò)對(duì)仿生產(chǎn)品的了解和分析，嘗試進(jìn)行仿生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。【教學(xué)難點(diǎn)】設(shè)計(jì)仿生產(chǎn)品的。【教學(xué)準(zhǔn)備】[教師]課件和視頻。[學(xué)生]硬紙板、繩子、鉚釘、“保護(hù)色”游戲道具。【教學(xué)時(shí)間】1課時(shí)【教學(xué)過(guò)程】一、視頻導(dǎo)入，制作模型1.音樂(lè)具有強(qiáng)大的魔力，往往讓人陶醉其中。下面想邀請(qǐng)大家一起來(lái)欣賞一場(chǎng)有些許不同的小提琴演奏。（視頻內(nèi)容：殘疾音樂(lè)家的演奏視頻。）2.提問(wèn)：悅耳的樂(lè)聲戛然而止，這場(chǎng)表演的特殊之處在哪？3.師生交流。4.提問(wèn)：小提琴家依然能演奏出如此優(yōu)美的音樂(lè)，依靠的是什么？假肢的作用是什么？5.學(xué)生回答：代替真實(shí)的手臂進(jìn)行演奏。6.追問(wèn)：那么要想做出一個(gè)仿真度高的假肢你認(rèn)為第一步要做什么？7.學(xué)生回答：了解手臂的結(jié)構(gòu)和功能。8.講述：下面我們兩人一組，通過(guò)伸直和彎曲手臂的動(dòng)作感受并認(rèn)真觀察我們的手臂吧！9.同桌合作探究。10.學(xué)生匯報(bào)：曲臂時(shí)，手臂在關(guān)節(jié)處彎曲；曲臂時(shí)上側(cè)的肌肉有一點(diǎn)鼓起......11.講述：我們一起觀察手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖，驗(yàn)證一下你們的發(fā)現(xiàn)。（連接骨骼的肌肉稱為骨骼肌，骨骼肌的兩端分別連接兩塊骨骼，它們成對(duì)存在。曲臂時(shí)，上方的骨骼肌收縮、鼓起而下方的骨骼肌伸長(zhǎng)、緊繃；伸臂時(shí)則相反。）12.講述：通過(guò)一系列的觀察，大家對(duì)于手臂已有細(xì)致的了解?，F(xiàn)在你能做出一個(gè)仿真的手臂模型嗎？事不宜遲，我們馬上開(kāi)始！13.小組合作展開(kāi)制作。14.提問(wèn)：哪個(gè)組愿意展示并講解一下你們的模型。15.學(xué)生介紹模型。16.小結(jié)：了解手臂的結(jié)構(gòu)與特征，從而模仿制作出一個(gè)十分相似的假肢來(lái)代替缺失的手臂，這就是一個(gè)仿生物品的產(chǎn)生過(guò)程。［設(shè)計(jì)意圖]利用視頻讓學(xué)生直觀感受假肢的仿真效果，激發(fā)起學(xué)生自制手臂模型的興趣。以此為驅(qū)動(dòng)力，有針對(duì)性的進(jìn)行曲伸臂的活動(dòng)，掌握手臂的結(jié)構(gòu)和功能。通過(guò)手臂模型的制作，讓學(xué)生經(jīng)歷仿生的探究過(guò)程，初步體驗(yàn)仿生學(xué)的思維和方法。二、游戲體驗(yàn)，初歷仿生1.講述：在此過(guò)程中，要善于觀察并歸納出生物的特征，首先考驗(yàn)的就是大家的眼力。下面我們就來(lái)一場(chǎng)眼力競(jìng)技，看看誰(shuí)最火眼金睛！游戲介紹：每組都會(huì)拿到一張圖紙，找出隱藏其中的全部動(dòng)物，比一比哪個(gè)組找的又快又準(zhǔn)。(全班共叢林、荒漠、海洋三種不同的圖紙)2.小組展開(kāi)游戲比拼。3.提問(wèn)：現(xiàn)在12張圖紙已經(jīng)按各小組的完成順序排列在黑板上，你有什么發(fā)現(xiàn)嗎？4.學(xué)生回答：圖紙上動(dòng)物顏色越繽紛的組越快；最慢的都是那些動(dòng)物顏色和背景相似的小組......5.追問(wèn)：那么你覺(jué)得哪種外形更有利于動(dòng)物呢？6.學(xué)生回答7.提問(wèn)：你覺(jué)得動(dòng)物的這個(gè)特征能被我們利用嗎？能啟發(fā)我們制成什么樣的仿生產(chǎn)品呢？8.學(xué)生大膽猜想。9.講述:那么，如果要讓自己隱藏在剛剛的場(chǎng)景中，你會(huì)為自己設(shè)計(jì)一件怎么的外衣呢？請(qǐng)各小組根據(jù)各自的圖紙開(kāi)始你們的繪制。10.小組討論并設(shè)計(jì)。11.提問(wèn)：看完各組的設(shè)計(jì)，你發(fā)現(xiàn)什么共同點(diǎn)嗎？這種衣服你有沒(méi)有似曾相識(shí)的感覺(jué)?12.小結(jié)：是的，迷彩服的設(shè)計(jì)靈感就是來(lái)自于此，利用與周圍環(huán)境相近的配色幫助軍人更好的隱藏自己，不被敵人發(fā)現(xiàn)。仿生產(chǎn)品的制作可以從發(fā)現(xiàn)生物特征入手，再思考可以如何被我們利用，從而開(kāi)展仿生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。［設(shè)計(jì)意圖]在趣味性強(qiáng)、學(xué)生樂(lè)于參與的“保護(hù)色”游戲中融入仿生活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在游戲中自主感受并總結(jié)“保護(hù)色”的重要作用，再嘗試聯(lián)系生活進(jìn)行思考，最終完成迷彩服的設(shè)計(jì)。在輕松、愉悅的氛圍中，親歷一次仿生物品的產(chǎn)生過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)于仿生學(xué)的認(rèn)識(shí)，建立自制仿生產(chǎn)品的信心。三、實(shí)例分析，鞏固仿生1.講述：隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人愈加頻繁的出現(xiàn)在我們的視野中，你都見(jiàn)過(guò)什么樣的機(jī)器人呢？長(zhǎng)這樣的機(jī)器人你見(jiàn)過(guò)嗎？它有什么與眾不同之處呢？我們一起通過(guò)視頻來(lái)了解一下吧！2.全班觀看六足機(jī)器人視頻介紹。3.提問(wèn)：六足機(jī)器人有什么與眾不同之處？4.學(xué)生回答：外形長(zhǎng)的像動(dòng)物；行走是以三條腿為一組進(jìn)行的，形成了一個(gè)三角形支架結(jié)構(gòu)；能在峭壁和陡坡、崎嶇地形等特殊環(huán)境中穩(wěn)定前行。5.提問(wèn)：那么它模仿的是哪種生物呢？請(qǐng)認(rèn)真閱讀四張介紹卡片上的信息，找出這種生物。6.學(xué)生閱讀信息卡，完成匹配。7.提問(wèn)：你是從哪些信息中成功完成六足機(jī)器人和竹節(jié)蟲(chóng)的配對(duì)的呢？8.學(xué)生匯報(bào)：外形十分相似；都有六足；都是以三條腿為一組進(jìn)行行走；都能在特殊地理環(huán)境中穩(wěn)定前行……9.小結(jié)：為了應(yīng)對(duì)森林、沙地、沼澤等特殊路面，我們需要機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性更強(qiáng)的機(jī)器人；結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)師們?cè)俅螌⒛抗饩劢棺匀唤缰械闹窆?jié)蟲(chóng)，最終在它身上獲得了啟示。從生活中遇到的問(wèn)題或?qū)嶋H需求出發(fā)，帶著困惑在生物身上找解決之道，再展開(kāi)仿生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也是一種途徑。［設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)視頻和閱讀卡，幫助學(xué)生進(jìn)一步在生物與仿生物品間建立聯(lián)系，通過(guò)從仿生物品到生物的逆向分析，強(qiáng)化學(xué)生的仿生思維。聯(lián)系生活實(shí)際，說(shuō)明仿生物品具有廣泛的用途，為后續(xù)的學(xué)生仿生設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。四、聯(lián)系生活，自主仿生1.講述：剛好最近老師在打掃實(shí)驗(yàn)室時(shí)就遇到了這樣一個(gè)小麻煩：在清洗各自瓶瓶罐罐時(shí)，像燒瓶這樣口小體大的器皿用刷子清洗起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力還常常洗不干凈。你能帶著這個(gè)問(wèn)題從生物中找尋靈感設(shè)計(jì)個(gè)新型工具解決這個(gè)難題嗎？2.師生交流：目前刷子的弊端是什么？我們希望達(dá)到的效果是什么？3.學(xué)生小組討論并展開(kāi)設(shè)計(jì)。4.提示：如果毫無(wú)頭緒可以找老師拿個(gè)錦囊找找靈感哦！(錦囊內(nèi)有河豚的介紹卡片)5.各小組分享各自的仿生設(shè)計(jì)方案。［設(shè)計(jì)意圖]創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境，讓學(xué)生嘗試以解決實(shí)際問(wèn)題入手，展開(kāi)仿生設(shè)計(jì)，了解仿生的現(xiàn)實(shí)真正意義：仿生設(shè)計(jì)為生活服務(wù)，并引發(fā)學(xué)生思考和創(chuàng)新。五、拓展延伸1.講述：通過(guò)本課的學(xué)習(xí)，大家嘗試從生物的特征入手思考如何運(yùn)用于生活，設(shè)計(jì)出了迷彩服；又試著從生活問(wèn)題入手在生物身上找尋靈感，完成燒瓶刷的改良。選擇你喜歡的方式，試著自主設(shè)計(jì)一個(gè)仿生產(chǎn)品吧！【教學(xué)后記】

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8 我們來(lái)仿生

版本： 蘇教版 (2017)

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