8我們來仿生【課標落實】1本單元通過一系列觀察、探究、設計等活動，落實課程標準高年級的課程目標。科學知識：認識人類與自然資源的緊密關系。工程是依據科學原理設計和制造物品、解決技術應用的難題、創造豐富多彩的人工世界的一系列活動。科學探究：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。科學態度：表現出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行研究的興趣。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”的高年段要求。3知道很多發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系。能夠從生物特性中獲得啟示或根據現實的需要設計簡單器具、生產物品或完成任務。【教材分析】我們來仿生是蘇教版科學五年級下冊第2單元仿生的第四課時。通過本單元前三課的學習，學生已經初步建立仿生學的概念，并通過對具體案例的分析，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。在此基礎上，本課旨在為學生創建仿生設計的平臺，引導學生根據生物結構、功能等特征或從實際生活需要入手，運用仿生學設計簡單器具、生產物品。引導學生將本單元的知識進行吸收融合并內化成自身的知識應用能力，進一步激發學生對于仿生設計的興趣。本課教學內容分四個部分：第一部分是通過用眼觀察、動腦思考、動手制作等多種形式，研究手臂的結構和功能，再動手自制手臂模型。第二部分通過動物“保護色”游戲，讓學生發現自然界中有些小動物，用其自身與周圍環境融為一體的顏色來保護自己，從而能舉一反三理解迷彩服的設計原理。第三部分是借助六足機器人的仿生案例，通過找尋所仿生物的活動，強化學生的仿生意識。第四部分通過真實情境：器皿的清洗困難，引導學生展開仿生設計。第五部分在前面的鋪墊和模擬練習的基礎上，鼓勵學生嘗試自主設計仿生用品。【學情分析】學習本課之前，學生已經逐步建立起仿生的概念。對于生物與仿生物品在結構、原理上的聯系都有所掌握，但又都還停留在了解層面，未能結合仿生學展開具體的實踐，嘗試將自己的創意轉化成仿生產品。通過仿生產品設計的全過程，加深學生對工程和機械設計的體驗，加強學生對工程和機械領域的認知和應用能力。從學生的年齡結構和心理特征來看，五年級的學生對于感興趣的事物充滿好奇心，有較強的探究欲望，他們總希望能有更多自主思考和實踐的機會。因此，本節課的教學設計盡可能以游戲、活動為主線開展教學，盡可能提供學生自主研究的時、空間，讓學生在自主體驗中，促進其科學知識、探究能力、科學思維的生長。【教學目標】科學知識：1知道人體手臂的結構和功能。2知道仿生物品具有廣泛的用途。科學探究：1能按要求制作手臂的結構模型。2能通過閱讀資料和分析，了解一些生活中的仿生產品。3能通過對仿生產品的了解和分析，嘗試進行仿生產品的設計。科學態度：1在科學探究中，能意識到要用實驗證明自己的猜想。2在科學探究中，能從不同視角提出研究思路，完成探究、設計與制作，培養創新精神。科學、技術、社會與環境：1認識到仿生學給人們的生產、生活帶來的便利。2根據生活需要進行研究，并結合仿生學展開思考是否可以改進或生產出仿生學產品。【教學重點】通過對仿生產品的了解和分析，嘗試進行仿生產品的設計。【教學難點】設計仿生產品的。【教學準備】教師材料：課件和視頻。學生材料：硬紙板、繩子、鉚釘、“保護色”游戲道具。【教學時間】1課時【教學過程設計】探究活動教師活動學生活動探究意圖一、視頻導入，制作模型1音樂具有強大的魔力，往往讓人陶醉其中。下面想邀請大家一起來欣賞一場有些許不同的小提琴演奏。（視頻內容：殘疾音樂家的演奏視頻。）2提問：欣賞完了，這場表演的特殊之處在哪？3講述：小提琴演奏者雖然身體有缺陷，但在假肢的幫助下依然能演奏出如此優美的音樂。這些假肢無論外形和功能都和我們的手臂十分相似，它就是一個仿生產品；大家想不想自己也動手做一個呢？（出示板書：我們來仿生）4過渡：想要做好一個手臂模型就必須十分了解手臂的構成？各部分是怎樣配合工作的？在此過程中又有什么變化？下面兩人一組，通過伸直和彎曲手臂的動作感受并認真觀察我們的手臂吧！5講述：我們一起觀察手臂伸縮運動的動態圖，驗證一下你們的發現。（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，它們成對存在。曲臂時，上方的骨骼肌收縮、鼓起而下方的骨骼肌伸長、緊繃；伸臂時則相反。）6講述：通過一系列的觀察，大家對于手臂已有細致的了解。老師為大家準備了材料，你們能做出一個手臂模型嗎？事不宜遲，我們馬上開始！7提問：哪個組愿意展示并講解一下你們的模型。1學生欣賞完演奏后匯報：演奏者的手臂是假肢。2同桌合作展開探究。3學生匯報：曲臂時，手臂在關節處彎曲；曲臂時上側的肌肉有一點鼓起.4小組合作展開制作。5學生介紹各自模型。設計意圖：利用視頻讓學生直觀感受假肢的仿真效果，激發起學生自制手臂模型的興趣。以此為驅動力，有針對性的進行曲伸臂的活動，掌握手臂的結構和功能。通過手臂模型的制作，讓學生經歷仿生的探究過程，初步體驗仿生學的思維和方法。二、游戲體驗，初歷仿生1講述：發現生物無論外形、結構或功能上的特點是制作仿生物品的關鍵，這就要求我們善于觀察。下面我們就來一場眼力競技，看看誰最火眼金睛！游戲介紹：每組都會拿到一張圖紙，找出隱藏其中的全部動物，比一比哪個組找的又快又準。(全班共叢林、荒漠、海洋三種不同的圖紙)2提問：現在12張圖紙已經按各小組的完成順序排列在黑板上，你有什么發現嗎？3追問：那么你覺得哪種外形更有利于動物呢？4講述:那么，如果要讓自己隱藏在剛剛的場景中，你會為自己設計一件怎么的外衣呢？請各小組根據各自的圖紙開始你們的繪制。5提問：看完各組組的設計，你發現什么共同點嗎？這種衣服你有沒有似曾相識的感覺?6小結：是的，迷彩服的設計靈感就是來自于此，利用與周圍環境相近的配色幫助軍人更好的隱藏自己，不被敵人發現。通過觀察并收集生物的特點，把獲得的啟示聯系生活加以思考，你們自己就設計出了仿生物品，給自己來點掌聲吧！1小組展開游戲比拼。2學生回答：圖紙上動物顏色越繽紛的組越快；最慢的都是那些動物顏色和背景相似的小組.3學生觀察后總結：動物外形色彩和周圍環境越相近越有利于動物。4小組討論并設計。5學生歸納：大家設計的衣服都與周圍環境相近，設計的服裝都很類似迷彩服。設計意圖：在趣味性強、學生樂于參與的“保護色”游戲中融入仿生活動，引導學生在游戲中自主感受并總結“保護色”的重要作用，再嘗試聯系生活進行思考，最終完成迷彩服的設計。在輕松、愉悅的氛圍中，親歷一次仿生物品的產生過程，加深學生對于仿生學的認識，建立自制仿生產品的信心。三、實例分析，鞏固仿生1講述：隨著科技的發展，機器人愈加頻繁的出現在我們的視野中，你都見過什么樣的機器人呢？長這樣的機器人你見過嗎？它有什么與眾不同之處呢？我們一起通過視頻來了解一下吧！2全班觀看六足機器人視頻介紹。3提問：六足機器人也是一種仿生產品，它模仿的哪種生物呢？請認真閱讀四張介紹卡片上的信息，找出這種生物。4小結：為了應對森林、沙地、沼澤等特殊路面，我們需要機動性、穩定性更強的機器人；結合實際需求設計師們再次將目光聚焦自然界的生物，最終在竹節蟲身上獲得了啟示。1學生閱讀信息卡。2學生嘗試總結介紹卡信息并陳述自己的選擇。設計意圖：通過視頻和閱讀卡，幫助學生進一步在生物與仿生物品間建立聯系，通過從仿生物品到生物的逆向分析，強化學生的仿生思維。聯系生活實際，說明仿生物品具有廣泛的用途，為后續的學生仿生設計打下基礎。四、聯系生活，自主仿生1講述：從生活中遇到的問題或實際需求出發，展開仿生產品的設計也是一種途徑。剛好最近老師在打掃實驗室時就遇到了這樣一個小麻煩：在清洗各自瓶瓶罐罐時，像燒瓶這樣口小體大的器皿用刷子清洗起來費時費力還常常洗不干凈。你能從生物中找尋靈感設計個新型工具解決這個難題嗎？2教師追問：目前刷子的弊端是什么？我們希望達到的效果是什么？3提示：如果毫無頭緒可以找老師拿個錦囊找找靈感哦！(錦囊內有河豚的介紹卡片)1學生小組討論并展開設計。2各小組分享各自的仿生設計方案。設計意圖：創設真實的生活情境，讓學生嘗試以解決實際問題入手，展開仿生設計，了解仿生的現實真正意義：仿生設計為生活服務，并引發學生思考和創新。五、拓展延伸講述：通過本課的學習，大家嘗試從生物的特點出發思考如何運用于生活，設計出了迷彩服；又試著從生活問題出發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，試著設計一種仿生產品吧！【板書設計】8我們來仿生保護色 迷彩服竹節蟲 六足機器人 仿生產品河豚 仿生刷 【知識要點】本課通過用眼觀察、動腦思考、動手制作等多種形式，從手臂模型模型的制作、迷彩服的設計結合六足機器人的分析、仿生刷的設計；引導學生學會從生物特性出發以及從解決問題出發，展開仿生設計。通過兩種不同的思維方式，進一步強化學生的仿生意識，并為學生創建仿生設計的平臺，在由淺入深的探索中學生的信心逐漸強化，對于仿生設計的興趣進一步被激發。最終達到將本單元的知識吸收融合內化成自身的知識應用能力并運用于解決生活問題的教學目標。【課堂流程圖】拓展延伸聯系生活，自主仿生實例分析，鞏固仿生游戲體驗，初歷仿生戲二、做“保護色”游戲視頻導入，制作模型6蘇教版小學科學五年級下冊 第2單元仿生