7.海豚與聲吶【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)人類與自然資源的關(guān)系。了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法，是人類能力的延伸，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)。了解科學(xué)技術(shù)推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)程。科學(xué)探究：能基于所學(xué)的知識(shí)，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。能基于所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，判斷結(jié)論與假設(shè)是否一致。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本單元學(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”的高年級(jí)段要求。3知道很多發(fā)明可以在自然界找到原型，能夠說(shuō)出工程師利用科學(xué)原理創(chuàng)造的實(shí)例。并能利用文字與圖案、繪圖或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想。【教材分析】海豚與聲吶是蘇教版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第2單元仿生的第三課。通過(guò)前兩課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步建立了仿生的概念，了解仿生與仿生物品之間的聯(lián)系。在第二課蛋殼與拱形建筑中學(xué)生習(xí)得人類可以通過(guò)模仿自然界生物的結(jié)構(gòu)制造仿生物品。在此基礎(chǔ)上，本課是基于仿造自然界中生物原理的一個(gè)案例：海豚與聲吶，即人們從海豚在水中的游行和捕食的行為得到啟發(fā)，完善了聲吶系統(tǒng)。從而幫助學(xué)生進(jìn)一步了解仿生，建立仿生的概念。本課教學(xué)內(nèi)容分四個(gè)部分：第一部分，通過(guò)人們所做的海豚在水中游行和捕食的實(shí)驗(yàn)，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模擬海豚游行和捕食的游戲，感受海豚利用前額（鼻孔）發(fā)聲和耳朵接收聲音捕食的情況，了解海豚游行和捕食過(guò)程。第三部分，通過(guò)閱讀，了解海豚探路方式以及潛艇、B超、雷達(dá)的工作原理。說(shuō)明海豚、潛艇的聲納、B超的探測(cè)利用的是回聲定位，而雷達(dá)利用的是無(wú)線電波的反射來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)，它們的原理相似。【學(xué)情分析】（知識(shí)方面）五年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具備一定的知識(shí)儲(chǔ)備。他們經(jīng)過(guò)前課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步建立了仿生的概念，了解仿生與仿生物品之間的聯(lián)系，并了解人類可以通過(guò)模仿自然界生物的結(jié)構(gòu)而制造仿生物品。但對(duì)于我們進(jìn)行生物原理的仿生雖有了解，但并不清晰，需要進(jìn)行實(shí)例的具體分析加深印象。此外，對(duì)于海豚這種生物，學(xué)生對(duì)海豚回聲定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何進(jìn)行定位等。很大一部分學(xué)生認(rèn)為是依靠人類聽(tīng)得到的海豚“叫聲”進(jìn)行游行和捕食，而不知道海豚是用兩種頻率發(fā)聲：一種是人耳聽(tīng)不到的超聲波，這些超聲波用于獲知水中的魚(yú)餌或物體的存在；另一種是次聲波，是人們?cè)谒锌陕?tīng)見(jiàn)的海豚發(fā)出的低頻聲音，用于同伴間的交流。（技能方面）五年級(jí)的孩子已經(jīng)具備較好的交流、協(xié)作能力，能較好的展開(kāi)科學(xué)探究，并能運(yùn)用理性思維對(duì)收集到的證據(jù)進(jìn)行比較、分析、歸納、概括等整理加工，并在此基礎(chǔ)上形成種種解釋。（心理特征）高段的學(xué)生隨年齡增長(zhǎng)，已經(jīng)漸漸沉穩(wěn),也具有較強(qiáng)的規(guī)則意識(shí)，有意注意漸漸占優(yōu)勢(shì)，并具備一定的邏輯思維能力。但仍需同直接與感性經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系。因此，有趣的探究活動(dòng)仍比較容易引發(fā)他們較持久的關(guān)注和興趣。【教學(xué)目標(biāo)】1知道什么是超聲波，了解超聲波回聲定位和無(wú)線電波反射定位的原理。2通過(guò)閱讀和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)海豚、潛艇的聲納、B超、雷達(dá)相似的工作原理。3分工合作，提升團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。【教學(xué)重點(diǎn)】了解海豚游行以及捕食的原理。【教學(xué)難點(diǎn)】分工合作，提升團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。【教學(xué)準(zhǔn)備】教師材料：課件和視頻學(xué)生材料：水，實(shí)驗(yàn)盤(pán)，方形木塊，一次性塑料杯子、滴管，記錄單【教學(xué)時(shí)間】1課時(shí)【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】探究活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)探究意圖一、導(dǎo)入1（出示海豚圖片）認(rèn)識(shí)它嗎？2今天我們通過(guò)一段視頻來(lái)了解一下海豚的生活。3播放海豚在水中游行和捕食的視頻。4在視頻中你看到了什么？5為什么海豚能在水中這么靈活的游行捕食？這節(jié)課我們一起來(lái)探究一下。1學(xué)生互動(dòng)。2觀看視頻。3學(xué)生交流：海豚在水中靈活的游行，捕食。4學(xué)生交流：通過(guò)眼睛觀察周圍環(huán)境；發(fā)出的聲音進(jìn)行定位設(shè)計(jì)意圖：利用海豚圖片直接導(dǎo)入，再結(jié)合視頻引導(dǎo)學(xué)生聚焦到海豚靈活游行秘密上，通過(guò)充分的交流挖掘?qū)W生的前概念，為后續(xù)的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。二、認(rèn)識(shí)海豚的回聲定位1同學(xué)們的想法都不一樣。接下來(lái)，我們通過(guò)幾則資料的閱讀了解一下。2（出示閱讀資料）資料一：有人曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，在水池里插上36根金屬棒，每排6根，然后把海豚放進(jìn)去。只見(jiàn)海豚在棒中間游來(lái)游去，而絕不會(huì)碰到金屬棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照樣暢游無(wú)阻。如果偷偷地在水池里放進(jìn)一條小魚(yú)，它就會(huì)立刻游過(guò)去進(jìn)行捕捉。資料二：20世紀(jì)60年代，生物學(xué)家諾里斯發(fā)現(xiàn)，用橡皮蒙住海豚的雙眼，它的活動(dòng)絲毫不受影響，可把海豚的前額蒙住，它在水下就像瞎子一樣，到處亂撞。顯然，海豚是用前額發(fā)出聲波來(lái)測(cè)定方向的。資料三：海豚不同于須鯨，它只有一個(gè)鼻孔，另一個(gè)鼻孔是封閉的，埋于皮下。聲波就是靠這個(gè)封閉的鼻孔發(fā)生震動(dòng)產(chǎn)生的。發(fā)聲時(shí)，聲波通過(guò)頭部額隆，這個(gè)額隆就像凸透鏡一樣可以聚焦放大聲波。海豚接收聲波是通過(guò)下頜的骨骼組織，將分散的聲波集中傳送至位于下頜后部的內(nèi)部耳朵，從而感知聲波。3從資料中你獲得了什么信息？4交流：人們發(fā)現(xiàn)，海豚的音域比較寬廣，可以發(fā)出兩種聲音，一種是人耳可以聽(tīng)見(jiàn)的聲音，一種是人耳聽(tīng)不到的超聲波。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，海豚是利用超聲波獲知水中的魚(yú)餌或物體的存在。（超聲波：超過(guò)人能聽(tīng)到的最高頻(20000赫茲)的聲波，是人耳不能聽(tīng)到的聲音。）5海豚是怎么利用超聲波在水中靈活游行和捕食呢？6請(qǐng)你畫(huà)出海豚能自如游行的工作原理圖。7交流學(xué)生的原理示意圖，學(xué)生講解聚焦到超聲波以什么形式傳播。8超聲波到底以什么樣形式傳播呢？因?yàn)槌暡床灰?jiàn)，所以我們用水波來(lái)模擬超聲波。模擬超聲波活動(dòng)用水波模擬超聲波。將實(shí)驗(yàn)盤(pán)裝水，保持水面平靜。 將水滴到實(shí)驗(yàn)盤(pán)中，觀察水波的變化的情況。在水中放入不同的物體（ ， ），再滴水，觀察水波遇到物體時(shí)的情況。畫(huà)出示意圖，交流發(fā)現(xiàn)。9交流發(fā)現(xiàn)：水波遇到物體會(huì)返回來(lái)。物體離波源的距離不一樣，水波返回來(lái)的時(shí)間也不一樣。遇到不同的物體后水波返回來(lái)的波形不一樣。10小結(jié)：海豚的前額（鼻孔）發(fā)出超聲波，超聲波遇到物體返回，進(jìn)入到海豚的耳朵，海豚通過(guò)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，從而知道前方有無(wú)物體，物體的大小、形狀和位置，就能靈活的游行和捕食了。這樣的探路方式稱為回聲定位。1學(xué)生閱讀資料。2學(xué)生分析資料并交流：海豚那么靈活和眼睛無(wú)關(guān)；是由前額的鼻孔里發(fā)出聲波；鼻孔發(fā)出了聲波，耳朵接收1. 學(xué)生交流：前額（鼻孔）發(fā)出超聲波，超聲波遇到物體返回，耳朵接收。2. 學(xué)生畫(huà)原理示意圖。3. 學(xué)生分組開(kāi)模擬活動(dòng)。4. 學(xué)生交流發(fā)現(xiàn)。設(shè)計(jì)意圖：因?qū)W生對(duì)海豚回聲定位的本領(lǐng)并不清晰，因此結(jié)合幾則資料讓學(xué)生通過(guò)資料閱讀進(jìn)行分析從而了解海豚。此外，借助可視的水波模擬超聲波的活動(dòng)，將看不見(jiàn)的海豚利用超聲波反射定位的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為直觀現(xiàn)象，讓學(xué)生在活動(dòng)中形象化地感受過(guò)程和原理。同時(shí)，增進(jìn)了學(xué)生的研究興趣。三、搭建海豚探路與仿生物品工作原理上的關(guān)系1我們已經(jīng)知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其實(shí)人類是很擅于向大自然學(xué)習(xí)的。人類利用海豚的這項(xiàng)本領(lǐng)做了什么？2聲吶系統(tǒng)被應(yīng)用在哪些地方？它的原理是什么？ 你能嘗試畫(huà)出來(lái)嗎？3你還知道人類的發(fā)明與我們今天介紹的海豚的回聲定位原理相似的？4介紹B超診斷儀和雷達(dá)，學(xué)生交流原理。B超診斷儀：利用回聲定位原理，將超聲波射入人體，通過(guò)分析體內(nèi)組織產(chǎn)生的回聲，探測(cè)人體內(nèi)部是否健康。雷達(dá)：發(fā)出電磁波遇到目標(biāo)時(shí)會(huì)返回，從而測(cè)定目標(biāo)位置、速度等，為飛機(jī)導(dǎo)航。1學(xué)生交流：完善了聲吶系統(tǒng)。2學(xué)生畫(huà)聲吶系統(tǒng)的原理圖。3小組討論，交流發(fā)現(xiàn)。設(shè)計(jì)意圖：切入仿生話題，將雷達(dá)、聲納、B超、海豚探路等零散的認(rèn)知，通過(guò)比較分析，找出相似之處，進(jìn)一步加深對(duì)仿生事例兩者之間關(guān)系的認(rèn)知。四、拓展我是小小設(shè)計(jì)師1我們知道海豚的回聲定位本領(lǐng)已經(jīng)運(yùn)用到許多領(lǐng)域，人們也還在做各種嘗試。今天，讓我們也做個(gè)小小設(shè)計(jì)師，運(yùn)用海豚的本領(lǐng)嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)物品，解決我們生活遇到的一些問(wèn)題。1小組討論，交流想法。2學(xué)生畫(huà)設(shè)計(jì)圖并展示交流。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生根據(jù)回聲定位原理自行設(shè)計(jì)物品，一方面加強(qiáng)了對(duì)仿生認(rèn)識(shí)與應(yīng)用，另一方面也滲透了工程設(shè)計(jì)意識(shí)。這個(gè)環(huán)節(jié)只要學(xué)生設(shè)計(jì)及解釋合理即可【板書(shū)設(shè)計(jì)】7.海豚與聲吶回聲定位物體耳朵前額(鼻孔)海 豚 【知識(shí)要點(diǎn)】1.海豚從前額（鼻孔）發(fā)出超聲波，遇到物體返回，進(jìn)入到耳朵進(jìn)行分析，從而知道前方有無(wú)物體，物體的大小、形狀和位置，即回聲定位。2.B超診斷儀利用回聲定位原理，雷達(dá)利用電磁波定位。導(dǎo)入新課【課堂流程圖】認(rèn)識(shí)海豚的回聲定位搭建海豚探路與仿生物品工作原理上的關(guān)系拓展我是小小設(shè)計(jì)師蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè) 第2單元仿生