第2单元仿生（平铺式）.docx

5.生物的启示厦门市教育科学研究院附属小学曾华恒【课标落实】1 .本单元通过一系列案例分析，借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，了解仿生的含义，落实课程标准高年段的课程目标。科学知识：知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理发明创造的实例。科学探究：能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。科学态度：在尊重证据的前提下，坚持正确的观点，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。科学、技术、社会与环境：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2 .本课学习内容基于课程标准课程内容中“技术与工程领域”的56年段要求。【教材分析】生物的启示是苏教版科学五年级下册第2单元仿生的第一课时。通过蜂巢、鱼、鸟等常见案例分析仿生现象，了解仿生的含义，认识常见的仿生制品。借助阅读、讨论、探究、游戏等多种方式，解释生物的形态、结构、功能、活动方式的特点。本课教学内容分四个部分：第一部分，这是一个导入活动，让学生通过铁丝网、吸盘、降落伞、鞋面等常见物品，勾连与自然界生物的联系，引发仿生概念链接。第二部分，通过蜂巢模型的观察、分析，探究蜂巢六边形结构的成因，体会自然界的鬼斧神工。第三部分，通过鱼类与船的对比，逐步建构仿生概念。最后通过鸟类动物的范例，激发学生体会仿生学的博大精深，引发对仿生学的学习热情。【学情分析】仿生是全新的一个单元。绝大多数学生并不了解仿生的概念，但对于仿生的应用并不陌生，他们在生活中知道和使用过多种仿生物品，对这一领域充满学习的兴趣。本课的设计就是从实际事例出发，帮助学生了解生物和仿生物品之间的联系，体会仿生学的思维和方法，从而激发学生的学习兴趣，发展学生的创造性思维，同时帮助学生理解仿生概念，提升知识应用能力。【教学目标】科学知识：1 .知道物品和动植物形态之间的相似之处。2 .比较巢房，知道正六边形巢房结构的优点。3 .比较鱼和船，知道两者之间的关联。4 .了解鸟与发明创造的关联。科学探究：1 .多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。2 .对仿生设计产生探究的兴趣。科学态度：1 .在科学探究中，能意识到要用实验、计算、推演验证。2 .在科学探究中，乐于尝试，通过资料查询、案例分析来得出结论。科学、技术、社会与环境：1 .认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。2 .结合生活中常见的应用仿生的实例进行研窕，寻找其中的原理，并思考是否可以进行改进。【教学重点】认识不同的仿生现象。【教学难点】多角度探究蜂巢结构的特点。【教学准备】教师材料：课件和视频。学生材料：铁丝网局部、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴、正三角形、四边形、五边形、六边形卡片、A4纸，记录卡、笔。【教学时间】1课时【教学过程设计】一、建立仿生物品与动植物之间的关联1 .同学们，桌上有以下材料，你见过吗，它们有什么作用？（局部铁丝网、塑料吸盘、小降落伞、魔术贴；学生自主触摸、感受，联结生活体验）它们能具有这样的作用，与它们的形状有什么关联？你能写一写吗？（将学生对物品的思考聚焦到形状，为后续勾连动植物形态打下基础。学生讨论物品形状特点后，将形状功能用简介的语言归纳到表格中）2 .思考：刚才我们接触这些材料，似乎能与自然中的一些朋友产生联系。看看屏幕上的这些动植物，桌上物品的形状和功能，与它们有什么相似之处呢？（屏幕课件展示图片：植物带刺的茎、章鱼底部、苍耳、蒲公英；学生讨论交流桌上物品对应哪一种动植物，阐述理由并思考相似之处。教师侧重引导学生用科学的语言表达二者之间的相似点。）3 .我们身边有很多物品都能在自然界中找到原型。生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从中获得了很多启示。今天，就让我们一起来看看，我们人类从生物中获得的启示。（出示课题）除了刚刚的物品，你还知道哪些物品的设计受了动植物的启示？设计意图：从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过实物触摸体验，让学生将动植物与仿生品的形状、特点关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。二、探究蜂巢房的结构优势1 .生物在长期进化过程中，为了更好的生存，其掌握了更多奇妙的本领。例如，小小的蜜蜂，就拥有者令人惊艳的建筑能力。（展示蜂巢图片）对于蜂巢的形状结构，你能提出什么值得研究的问题？引导学生聚焦自主提出问题，例如一一问题L蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？一一问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？一一问题3：六边形的蜂巢是不是更加坚固、抗压？（将学生的问题汇总，对应探究活动选择）2 .问题L蜂巢的形状为六边形，为什么不是其他形状呢？我们尝试下用其他形状。（分发正三角形、正四边形、正五边形、正六边形的硬卡纸到各组，各组尝试拼接，交流结果）3 .同学们发现，同种正多边形，能密铺的只有正三角形、正四边形、正六边形。那为什么蜂巢不是正三角形、正四边形，而是六边形呢？你能说说你的猜想吗？（可以直接引到问题2的探究设计）4 .问题2：（1）阅读材料：我们假设用3种面积相等的正三角形、正四边形、正六边形建蜂巢，每种图形的内切圆直径，以及蜂巢壁总长度已在阅读材料当中，请阅读后尝试进行排序。（屏幕展示数据，分析使用六边形筑巢对的优劣点，辩证看待正六边形的筑巢方式）问题3：（2）用A4纸折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，比较下抗压能力的差别。师：通过以上两个活动，你能说说，如果你是蜜蜂，你会选择哪种形状建蜂巢？为什么？（讨论汇报交流）5 .总结思考：使用这样的结构建蜂巢，有什么好处？（拓展思考）设计意图：以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类创造发明提供了很好的借鉴。三、对比鱼和船相似性，建构仿生学概念1 .蜜蜂用它的辛勤智慧搭建起了牢固的蜂巢，人们也从蜜蜂的蜂巢得到了很多的建筑方面的启示。（可播放蜂巢结构科普视频）人们为了生存的需求，也从更多的动植物身上得到了启示。例如，我们在造船时，会从哪种动物得到启示？（展示鱼类3D动画模型，条件允许情况下可使用电子书包。大屏幕展示船只的各结构图片）2 .那么，你若是船舶设计师，你会从鱼身上的那些结构特点，把它运用到船上来呢？鱼骨、脊椎一一船身支架鱼鳍一一船桨、脚蹊鱼尾一一船尾螺旋桨鱼鳏一一气囊、潜水艇排水器设计意图：引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析,进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。四、拓展活动1 .就像刚刚的活动一样，人类模仿生物的结构和功能，创造各种人造物。这些做法逐渐发展为一门从自然中学习，进而应用到工程技术中的学科一一仿生学（板书）。2 .仿生学是工程学的一门基础，我们生活中大量物品都是仿生学的产物。大家课后可以通过资料查询，了解人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示，并与同伴一同交流分享。设计意图：学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立研究动植物和仿生物品之间的关联性了。这是对学生探究能力的一次锻炼和提升，也是研究话题的再一次延伸。【板书设计】仿生学6.蛋壳与拱形建筑厦门市湖滨小学陈丹雯【课标落实】1 .本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实课程标准高年级的课程目标。(1)科学知识：认识人类与自然资源和能源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。(2)科学探究：能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。(3)科学态度：表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神(4)科学、技术、社会与环境：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2 .本单元学习内容基于课程标准课程内容中“技术与工程领域”的高年级段要求。17.1技术发明通常蕴含着一定的科学原理知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。18.2工程的关键是设计利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。将自己简单的创意转化为模型或实物。根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。【教材分析】本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用，本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【教学目标】科学知识：1 .知道蛋壳的特点。2 .认识拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。3 .了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。科学探究：1 .能基于所学知识，在事物观察后提出可探究的科学问题。2 .尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3 .通过对比蛋壳和拱形，探究两者之间的关系。科学态度：1.在进行合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。科学、技术、社会与环境：1 .了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。【教学重点】探究蛋壳和拱形的承重能力。【教学难点】探究拱形的承重能力。【教学准备】教师材料：课件和视频学生材料：完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，重物。【教学时间】1课时【教学过程设计】一、导入1.师：请同学们观看这张图片，这是什么？生：一盒鸡蛋。2 .师：为什么超市出售的鸡蛋总是用塑料或者纸盒包裹的严严实实？生：因为鸡蛋是“易碎品”，纸盒可以避免鸡蛋破碎。3 .师：是的，蛋壳的确易碎，但你可别小看这一枚枚“易碎”的蛋壳，它在建筑业上为人们做出了巨大的贡献！揭示课题：这节课让我们一起探寻蛋壳的奥秘吧一一蛋壳与拱形建筑O设计意图：出示一幅常见的“盒装鸡蛋”图，调动学生的生活经验，回顾鸡蛋“易碎”的特点，将与后续发现蛋壳具有承受力强的特点产生认知冲突，从而加深印象。二、探究蛋壳的结构（一）观察并描述蛋壳的特点1 .师：你仔细观察过鸡蛋吗？接下来请以四人小组为单位观察鸡蛋壳（“完整的”和“打破的”），它是什么形状？有什么特点？生：完整的蛋壳是球形的、肉粉色、表面较为光滑。生：打