5.生物的啟示 【課標落實】1本單元通過一系列案例分析，借助閱讀、討論、探究、游戲等多種方式，了解仿生的含義，落實課程標準高年段的課程目標。科學知識：知道很多發明可以在自然界找到原型，能夠說出工程師利用科學原理發明創造的實例。科學探究：能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。科學態度：在尊重證據的前提下，堅持正確的觀點，以事實為依據作出判斷。能大膽質疑，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、設計與制作，培養創新精神。科學、技術、社會與環境：了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。2本課學習內容基于課程標準課程內容中“技術與工程領域”的56年段要求。【教材分析】生物的啟示是蘇教版科學五年級下冊第2單元仿生的第一課時。通過蜂巢、魚、鳥等常見案例分析仿生現象，了解仿生的含義，認識常見的仿生制品。借助閱讀、討論、探究、游戲等多種方式，解釋生物的形態、結構、功能、活動方式的特點。本課教學內容分四個部分：第一部分，這是一個導入活動，讓學生通過鐵絲網、吸盤、降落傘、鞋面等常見物品，勾連與自然界生物的聯系，引發仿生概念鏈接。第二部分，通過蜂巢模型的觀察、分析，探究蜂巢六邊形結構的成因，體會自然界的鬼斧神工。第三部分，通過魚類與船的對比，逐步建構仿生概念。最后通過鳥類動物的范例，激發學生體會仿生學的博大精深，引發對仿生學的學習熱情。【學情分析】仿生是全新的一個單元。絕大多數學生并不了解仿生的概念，但對于仿生的應用并不陌生，他們在生活中知道和使用過多種仿生物品，對這一領域充滿學習的興趣。本課的設計就是從實際事例出發，幫助學生了解生物和仿生物品之間的聯系，體會仿生學的思維和方法，從而激發學生的學習興趣，發展學生的創造性思維，同時幫助學生理解仿生概念，提升知識應用能力。【教學目標】科學知識：1知道物品和動植物形態之間的相似之處。2比較巢房，知道正六邊形巢房結構的優點。3比較魚和船，知道兩者之間的關聯。4. 了解鳥與發明創造的關聯。科學探究：1. 多角度地探究蜂巢的結構特點，知道蜂巢結構在生活中的應用。2對仿生設計產生探究的興趣。科學態度：1在科學探究中，能意識到要用實驗、計算、推演驗證。2在科學探究中，樂于嘗試，通過資料查詢、案例分析來得出結論。科學、技術、社會與環境：1認識到科技的發展給人們的生產、生活帶來的便利。2結合生活中常見的應用仿生的實例進行研究，尋找其中的原理，并思考是否可以進行改進。【教學重點】認識不同的仿生現象。【教學難點】多角度探究蜂巢結構的特點。【教學準備】教師材料：課件和視頻。學生材料：鐵絲網局部、塑料吸盤、小降落傘、魔術貼、正三角形、四邊形、五邊形、六邊形卡片、A4紙，記錄卡、筆。【教學時間】1課時【教學過程設計】一、建立仿生物品與動植物之間的關聯1同學們，桌上有以下材料，你見過嗎，它們有什么作用？（局部鐵絲網、塑料吸盤、小降落傘、魔術貼；學生自主觸摸、感受，聯結生活體驗）它們能具有這樣的作用，與它們的形狀有什么關聯？你能寫一寫嗎？（將學生對物品的思考聚焦到形狀，為后續勾連動植物形態打下基礎。學生討論物品形狀特點后，將形狀功能用簡介的語言歸納到表格中）2思考：剛才我們接觸這些材料，似乎能與自然中的一些朋友產生聯系。看看屏幕上的這些動植物，桌上物品的形狀和功能，與它們有什么相似之處呢？（屏幕課件展示圖片：植物帶刺的莖、章魚底部、蒼耳、蒲公英；學生討論交流桌上物品對應哪一種動植物，闡述理由并思考相似之處。教師側重引導學生用科學的語言表達二者之間的相似點。）3我們身邊有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在長期進化的過程中，形成了許多有利于生存的形態結構和生理特點，人們從中獲得了很多啟示。今天，就讓我們一起來看看，我們人類從生物中獲得的啟示。（出示課題）除了剛剛的物品，你還知道哪些物品的設計受了動植物的啟示？設計意圖：從學生的原有經驗來看，他們并不清楚什么是仿生，通過實物觸摸體驗，讓學生將動植物與仿生品的形狀、特點關聯起來，意識到人類創新設計出的一些物品是受到了動植物的啟發。二、探究蜂巢房的結構優勢1生物在長期進化過程中，為了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本領。例如，小小的蜜蜂，就擁有者令人驚艷的建筑能力。（展示蜂巢圖片）對于蜂巢的形狀結構，你能提出什么值得研究的問題？引導學生聚焦自主提出問題，例如問題1：蜂巢形狀為六邊形，為什么不是其他形狀？問題2：六邊形的蜂巢是不是更加節省材料？問題3：六邊形的蜂巢是不是更加堅固、抗壓？（將學生的問題匯總，對應探究活動選擇）2問題1：蜂巢的形狀為六邊形，為什么不是其他形狀呢？我們嘗試下用其他形狀。（分發正三角形、正四邊形、正五邊形、正六邊形的硬卡紙到各組，各組嘗試拼接，交流結果）3同學們發現，同種正多邊形，能密鋪的只有正三角形、正四邊形、正六邊形。那為什么蜂巢不是正三角形、正四邊形，而是六邊形呢？你能說說你的猜想嗎？（可以直接引到問題2的探究設計）4問題2：（1）閱讀材料：我們假設用3種面積相等的正三角形、正四邊形、正六邊形建蜂巢，每種圖形的內切圓直徑，以及蜂巢壁總長度已在閱讀材料當中，請閱讀后嘗試進行排序。（屏幕展示數據，分析使用六邊形筑巢對的優劣點，辯證看待正六邊形的筑巢方式）問題3：（2）用A4紙折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比較下抗壓能力的差別。師：通過以上兩個活動，你能說說，如果你是蜜蜂，你會選擇哪種形狀建蜂巢？為什么？（討論匯報交流）5總結思考：使用這樣的結構建蜂巢，有什么好處？（拓展思考）設計意圖：以蜂巢為例，感受生物進化的完美，為人類創造發明提供了很好的借鑒。三、對比魚和船相似性，建構仿生學概念1蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人們也從蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的啟示。（可播放蜂巢結構科普視頻）人們為了生存的需求，也從更多的動植物身上得到了啟示。例如，我們在造船時，會從哪種動物得到啟示？（展示魚類3D動畫模型，條件允許情況下可使用電子書包。大屏幕展示船只的各結構圖片）2那么，你若是船舶設計師，你會從魚身上的那些結構特點，把它運用到船上來呢？魚骨、脊椎船身支架魚鰭船槳、腳蹼魚尾船尾螺旋槳魚鰾氣囊、潛水艇排水器設計意圖：引入第二個仿生事例。利用學生熟悉的且有較強認同感的魚和船進行分析，進一步深化學生對仿生的理解，為仿生概念的提出做好鋪墊。四、拓展活動1就像剛剛的活動一樣，人類模仿生物的結構和功能，創造各種人造物。這些做法逐漸發展為一門從自然中學習，進而應用到工程技術中的學科仿生學（板書）。2仿生學是工程學的一門基礎，我們生活中大量物品都是仿生學的產物。大家課后可以通過資料查詢，了解人類從鳥的身上獲得了哪些發明創造的啟示，并與同伴一同交流分享。設計意圖：學生在對蜂巢結構和魚的分析之后，已經有能力獨立研究動植物和仿生物品之間的關聯性了。這是對學生探究能力的一次鍛煉和提升，也是研究話題的再一次延伸。【板書設計】5生物 的 啟示蒼耳 鐵絲網蒲公英 降落傘魚 船鳥 飛機仿生學蘇教版小學科學五年級下冊 第2單元仿生 5