5.生物的启示 【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究，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，例如问题1：蜂巢形状为六边形，为什么不是其他形状？问题2：六边形的蜂巢是不是更加节省材料？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1：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、脊椎船身支架鱼鳍船桨、脚蹼鱼尾船尾螺旋桨鱼鳔气囊、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】5生物 的 启示苍耳 铁丝网蒲公英 降落伞鱼 船鸟 飞机仿生学苏教版小学科学五年级下册 第2单元仿生 5