眼睛与仿生学教案
一、教学目标
（一）了解课文提及的人和动物的眼睛构造与功能的特点及其与仿生学的关系。
（二）理解本文的说明顺序，掌握分类、举例、比较等说明方法。辨识分析说明与综合说明。
（三）领会说明文语言的科学性、准确性。
（四）培养学生对科普读物的阅读兴趣，使学生初步具备独立阅读和分析科普读物的能力。
二、难点、重点分析
（一）本文是按什么样的说明顺序进行说明的？
分析：本文说明顺序是由一般到特殊、由简单到复杂。视觉仿生的依据是眼睛，而人们最熟悉、印象最深的，便是人的眼睛。所以，作者从人眼的构造与功能及其在仿生学中的意义谈起，然后再谈一些动物的眼睛及其特殊功能。这样的说明顺序易于为读者理解。从眼睛的构造来说，一般眼睛的构造比复眼要简单，所以作者先从一般眼睛谈起，然后再介绍复眼的构造及其在仿生学中的意义。这样由浅入深地说明事物，符合人们的认识规律。本文的分析说明基本上有三个步骤：先说明某种眼睛的某种特点，然后说明仿生学意义，最后讲应用及科研情况。眉目很清楚。
课文的整体结构采用的是"总-分-总"的形式。开头1～3段是引言部分，总提人眼和动物眼睛在构造和功能上有许多特殊之处，从中得到的启示对发展现代科学技术有重要意义。第4～14段是文章的主体部分，分别介绍了人眼和几种动物眼睛在仿生学上的作用。这一部分可分为两个层次：第一层次（第4～9段），谈人眼以及动物一般眼睛的研究及其意义；第二层次（第10～14段）谈复眼的研究及其意义。最后第15、16段，概括出仿生学的定义，指出它的任务，并介绍了它的研究范围、类别和发展重点。
（二）本文语言有什么特色？
分析：本文的语言特色是准确、严密和简明，用词注意分寸，决不含糊其词更不任意夸大。比如谈到有关视觉仿生学的研究成果时，模仿象鼻虫眼睛的特殊功能而制成的"地速计"，根据蜜蜂的眼睛能看到偏振光的原理而制成的"偏光天文罗盘"，模仿蜻蜓等昆虫的复眼的特殊结构而制成的"复眼透镜"等，都是已经取得成果并已在实践中应用
的，所以说明时用"制成了"；并且分别用"已"、"已经"等表示过去时态的副词，表示这些科研成果已被运用在航海、航空、印刷等方面。对于目前还只取得初步成果的，如"电子位置传送器"、"电子蛙眼"等，则在"研制成了"后面分别用"进一步完善"、"不断改进"这样的词语加以补充说明，既肯定了已取得的成功，又表示了还有待继续努力改进。而目前还处于设想阶段、并未取得多少实际成效的，如关于鹰眼视野特别广阔的特殊功能的研究，文章连用三个"如果"来加以说明，这就明确告诉读者，这个科研项目目前尚处在设想、探索阶段。这样介绍，如实地反映了视觉仿生的现状，符合说明文的科学性原则。本文还较多地运用了术语。
（三）本课使用了哪几种说明方法？
分析：
（1）举实例与作比较两种方法交错运用。例如说明"研究、认识眼睛的各种构造和功能"，"对发展现代科学技术有重要的意义"，就列举人眼为例。为了说明人眼的仿生学意义，又把人眼的结构功能与照相机作比较。说明了人眼的信息加工传输功能的仿生学意义。
又例如为了说明研究、认识眼睛的构造功能对发展现代科技有重要意义，还以蜻蜓复眼为例。为了说明蜻蜓复眼特殊结构功能，又把蜻蜓复眼与人眼作比较，说明蜻蜓的眼睛没有人眼的那种眼球，也不能转动，而是靠头部的转动朝向物体；接着具体介绍蜻蜓复眼的构造功能，说明复眼构造精巧、功能奇异；接着又与人眼比较，说明复眼在某些方面为人眼所不及。
举实例是为了说明观点或道理，而作比较则使得实例更加特征鲜明，更加强了"实例"说明观点、道理的作用。
（2）下定义。定义是以简练的语言揭示概念内涵的可靠方法，在本篇课文中使用多次，如下列五例：
①探索人和动物眼睛奥秘的仿生学研究工作，称为视觉仿生。
②由几十至几万个独立小眼构成的眼睛，叫做"复眼"。
③具有偏振现象的光叫做偏振光。
④仿生学是在生物科学与技术科学之间发展起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改善现有的或创造新型的机械系统、仪器设备、建筑结构和工艺过程。
⑤太阳光本来是自然光，它的振动均匀地分布在各个方向上。但是当它穿过大气层时，由于受到大气分子和尘埃颗粒等的散射，它的振动
就只分布在某个方向上，或者在某个方向上的振动占了优势。这种现象叫做光的偏振现象。
以上五个定义，按照下定义的方法分为两类，前三个属于一类，叫做"属加种差定义"，后两个属于另一类，叫做"发生定义"。（注：这两种下定义方法的名称，略知即可。）
（3）列数据。在说明人眼从外界获得的信息比其他感觉器官多时，采用了列数据的方法："据研究，从外界进入人脑的信息，有百分之九十以上来自眼睛。"
在说明由于受到视野和视敏度的限制，在高空飞行的飞行员单凭肉眼很难发现和识别地面目标时，也采用下列数据的方法："例如飞行员在六千米高空作水平飞行时，飞行员只能看到两侧八九公里和前方一二十公里狭窄范围内的地面。即使在这个区域里，对比较大的目标也不是总能准确无误地发现和识别的。"这段话是在举实例之中，兼用了列数据的方法。
（4）分析与综合。课文（1～3）段综合说明眼睛的重要作用、基本功能以及仿生学意义；（4～14）段则是分析说明眼睛的仿生学意义，先把眼睛分成"单眼"与"复眼"，再把"单眼"分成人眼、蛙眼、鹰眼分别加以说明，把"复眼"分为蜻蜓眼、象鼻虫眼、蜜蜂眼等分别加以说明；（15～16）段又综合说明仿生学的任务、什么是视觉仿生学等。分析说明必须建立在对所说明的对象科学分类的基础上，因而也必须遵循分类的规则，即每次分类只能使用一个标准。
（四）说明文的语言要求做到准确、严密和简明，（板书）先完成"思考和练习"二，然后再从课文中找出一些例句加以说明。
分析：
（1）研制成功了一种叫做"生物-电子位置传送器"的"人造眼"。（2）人们研制成了一种测量飞机着陆时相对于地面的飞行速度的仪器--地速计。
（3）制成了一种根据天空偏振光导航的航海仪器--"偏光天文罗盘"。（4）制成了一种新型光学元件--"复眼透镜"。
以上各句中带点的词语说明都是已经取得的成果并已在实践中应用的。
（5）进一步完善这种技术装置，将可以用来自动控制……选择……还可以控制……
加点词语既肯定了已取得的成果，又表示了还有待继续努力改进，而
目前处于设想阶段，并未取得多少实际成效的。
（6）如果我们能够研制出一种类似鹰眼的搜索、观测系统，就能够扩大和提高飞行员的视野和视敏度。
带点词语说明这个科研项目目前尚在设想、探索阶段。
小结：（对照板书）本文交错运用了举例和比较以及分析和综合的说明方法，突出了事物的特征，提高了说明效果，语言做到了准确、严密和简明，体现了说明文的语言特点。
三、教学过程设计
（一）预习指导。
词语辨析：
（1）而是先对图像进行信息加工。
（2）感觉细胞把光的刺激转换成一种电信号。
（3）各种构造不同的眼睛，功能又有特殊的地方。
（4）主要是因为它（蛙）有一双机能优异的大眼睛。
（5）从出示给它的各种形状的物体当中，识别出类似苍蝇等昆虫形状的物体。
（6）而这种方向与太阳的位置有确定的关系，所以蜜蜂能够随时辨别太阳的方位。
提示：①"信息"，是指眼睛把外界光的刺激，转换成符号。由于来自外界的刺激，所以符号是预先所不知道的。②"信号"，这里指传递外界刺激的电波。③"功能"，指眼睛所发挥的作用。④"机能"，指眼睛本身的作用和活动能力。⑤"识别"，指从不同的物体中，确认出所要找的事物。⑥"辨别"辨认出。
注：培养学生在具体的语境中理解词义的能力。如"信息"，词典的解释是"信息论中指用符号传送的报道"，在①句中不能生硬搬用，抽取"用符号传送"这一要点，结合句中"加工"一词，改作（把外界光的刺激）"转换成符号"，学生便容易理解。
（二）教学课文。
1．齐读第1自然段，然后指名回答问题。
（1）这段话是围绕哪个词语来写的？
提示："重要感觉器官"。
（2）为什么说它"重要"呢？
提示：比其他感觉器官多得多，有些还是其他器官所不能获得的，有百分之九十以上的信息来自眼睛。
（3）这是什么语段？运用了什么说明方法？为什么要用这种说明方法？
提示：这是解证关系的语段，后面两句是具体说明第一句的，运用了"列数字"的说明方法，有很强的说服力。此外，这段概括地介绍了眼睛的作用，是"综合"写法。
2．指名朗读第2自然段。其余同学边听边思考下列问题，然后讨论。（1）这一段是怎样介绍眼睛的基本功能的？
提示：先运用"综合"的方法，总的说明眼睛的功能，然后用"分析"
的方法，按先后顺序说明为什么眼睛有这种功能。
（2）按思考过程来看，一般是先分析，后综合，可是"再经过大脑的综合分析"，这一句却把二者的次序调换了，你怎么理解？
提示：这句话说的不是"思维过程"，而是对信号的处理过程。是把源源而来的信号加以处理（综合），然后再加以区别、分类（分析）。3．教师范读第1、2、3段，每读一段，由学生归纳一段的段意，最后归纳第一部分的意思。
板书：第一部分：
①眼睛的重要作用。
②眼睛的基本功能。
③眼睛在仿生学的意义。
讨论：本文的题目是《眼睛与仿生学》，从扣题来看，对并列短语作题目的文章，应着重介绍两者的情况，现在只介绍"眼睛"，却不介绍"仿生学"。作者为什么要这样写呢？
提示："仿生学""属于一门新兴边缘科学"，要具体介绍并让读者懂得、理解，不是三言两语便成的，如果过多介绍它，必然使文章又冗长又枯燥。文章并非没有扣题，第3段的末尾两句其实已扣"仿生学"的范畴，不过不用"仿生学"这一术语罢了。这样处理，第一、第二部分衔接自然得多了。
4．学生复述第4～14段。
提示：要求学生把眼睛的功能和研究成功或正在研究的新科学技术准确地复述出来。
5．教师把〔思考和练习〕二的1～4题用投影胶片或小黑板显示出来，要求学生在黑板上完成，不能看书，可根据"复述"时的领会做。做完后再打开书，对照检查。
6．齐读第4、5段。讨论下面问题：
（1）照相机的发明算不算仿生学的内容？
提示：不算。理由是："（人眼）跟照相机只是把外界景物的图像映在照相软片上不同。"也就是说，照相机并没有从人眼的"功能有特殊的地方"（见第3段）得到启示去研制出来。
（2）文章用照相机这一事物有什么作用？
提示：先点明人眼与照相机在光学系统上类似，是类比说明，点明两者有可比的条件。用照相机主要是说明人眼和它不同，是比较说明。（3）又说人眼与照相机相类似，又说人眼与照相机不同，这不是矛盾吗？
提示：人眼与照相机在光学系统上相似，但人眼的视网膜与照相机的软片功能不同。照相机的软片只能把像录下来，而人眼的视网膜却能进行信息加工。
板书：
人眼对图像进行信息加工
教师点明：这就是人眼的功能特殊之处。
（4）这种信息加工原理对"仿生学"有什么启示呢？齐读："对于改进某些机器的输入装置和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和发现系统，都具有十分重要的参考价值。"
板书（接上段的板书）：
人眼对图像进行信息加工对于改进输入装置和自动控制系统的传送器，研制跟踪和发现系统有十分重要的参考价值。--说明了人眼与仿生学的关系。
（5）提问：人眼还有什么功能特殊的地方？
提示：可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和相对大小。
7．齐读第6～第8段，然后讨论下列问题：
（1）蛙眼的功能特殊的地方是什么？
提示："对运动的物体简直是'明察秋毫'，而对静止不动的物体却'视而不见'。"
（2）上面这句话所用的说明方法是什么？
A比较 B分类 C引用 D打比方
（3）对"就是靠这套本领，青蛙才能准确地捕食物和逃避敌害，在地球上生存了二百万年之久"一句的理解，正确的一项是：
A．用具体数字说明青蛙生存时间的长久。
B．运用列数字的说明方法，说明青蛙眼睛的特殊功能。
C．运用列数字的说明方法，说明青蛙的眼睛的重大作用。
D．以青蛙生活年代的久远，说明青蛙眼睛机能的优异。
提示：答案是D。A强调"生存时间的久远"，不是本文说明的内容。B 说"运用列数字的说明方法"来说明蛙眼的特殊功能，也不恰当。C同B一样"运用列数字的说明方法"来说明蛙眼，是不恰当的，这也不是说明蛙眼的作用。
（4）蛙眼在仿生学上有什么启示？
提示：用到雷达系统，可以准确地把预定要搜索的目标同其他物体分开，同背景分开，提高雷达系统的抗干扰能力，还可把真假导弹区分开来。
（5）人眼和蛙眼的结构一样，为什么先讲人眼再讲蛙眼，而不先讲蛙眼再讲人眼呢？
A．因为"人为万物之灵"，按先主要后次要来选材、组材。
B．因为人们对照相机比较熟悉，而看过科教片《保护青蛙》的人不多。
C．因为人眼是人们最熟悉、印象最深的，读者易于理解。
D．这样能由浅入深地说明事物，又符合人们的认识规律。
提示：答案为C。主要是因人们对自己的眼睛较熟悉，易于理解。作者这样选材，符合人们认识事物先认识熟悉的，而后认识陌生的这样的规律，但这不是由浅入深的规律，因为人眼与蛙眼，无所谓谁浅谁深的问题。A、B离开说明对象的本质，泛泛而谈。
板书：
8．指定三名学生分读"人眼"、"蛙眼"和"鹰眼"中有关功能的部分，其余学生边听边思考，参照说明功能的构思示意表理解。（见下表）类别引入的方式功能的说明
人眼照相机--同中求异
鹰眼人眼遇到的难题视野广阔
蛙眼看科教片--机能优异
从表中可看出：说明相同的内容（眼睛的功能特点），运用了不同的写法，因而文章显得生动活泼，枯燥的说明文也能使人读出滋味来。应注意学习这样的手法，写好说明文。
从表中还可看出：并列说明对象的横式结构，不用作者特意说明，读者将会把它们的内容加以比较，加深印象。
9．讨论：鹰眼功能特征的说明，用了什么说明方法？作用是什么？对仿生学有什么启示？
提示：①比较说明方法；②举数字说明方法；更好地理解鹰眼功能；借助鹰眼功能的启示，解决人眼所不能解决的难题。虽然"电子鹰眼"和"鹰眼系统"还是在受到启示阶段，但已给问题的解决带来了希望。10．提问：第10段开头的那句话，在文章中起什么作用？
提示：起承上启下的作用：即由对"一般眼睛"的说明转入到对"复眼"的说明，它概括了第10～14段的内容。
11．指名学生朗读第10段，其余同学留心听。然后用投影胶片或小黑板显示：
__________________因此，复眼已成为人们极感兴趣的研究对象，给了人们种种有益的启示。
问：空缺处应选用下面的哪一项呢？
A．复眼跟人眼、蛙眼、鹰眼的结构不同。
B．复眼构造精巧，功能奇异。
C．复眼是由几千至几万个独立小眼构成的。
D．由于复眼的每个小眼都能看到东西。
提示：答案为B。本文的思路是：抓住对人和各种动物眼睛的构造与功能的介绍谈它们对仿生学的启示。只有B这一项符合。
12．用投影胶片（或小黑板）显示"象鼻虫根据各个小眼看到同一个物体的时间差以及自身在此期间飞过的距离，可以很快地'计算'出它相对于地面的飞行速度"。要求学生不看书，对这句话提出问题，并加以讨论。
可能提出的问题有：
①"计算"这个词语为什么要加引号？
②象鼻虫各个小眼为什么不是同时看到同一个物体的？
③"相对于地面"中的"相对"是什么意思？
让学生翻开书本，他们马上可解决第2题"它的眼睛是复眼，呈半球形，许多小眼排列在曲面上。"教师指出，这说明象鼻虫复眼构造的精巧。
对第1题的解释是：作者为了说明象鼻虫复眼功能的奇异，有意用了拟人手法，这样才容易把功能特性给仿生学的启示通俗易懂地介绍出来，对第3题，则可解释为"以（地面）作标准而变化"。
13．提问：蜻蜓和苍蝇的复眼有什么功能？根据这一种功能研制出什
么仪器？
提示："这种复眼的角膜是由许许多多个六角形的小眼角膜排列构成的"，只放一个目标在角膜前，但"通过角膜却可以看到许许多多"相同的像。制成了复眼透镜。
14．结合〔思考与练习〕一，谈谈本文说明事物用综合说明与分析说明的情况。
提示：本文第一部分说明眼睛的重要，它的作用和它与仿生学的关系，是综合说明。第二部分是按横向排列，分别介绍六种眼睛的情况，和与仿生学的关系，是分析说明。第三部分则是综合全文内容，在读者已有大量感性认识的情况下，提高到理性认识的高度，这又是综合说明。
在分析每一类眼睛的情况时，也是有分析，有综合的。如"人眼"，先分析人眼与照相机的情况，然后综合出人眼的特点；又如，先对蜻蜓的眼睛进行由表及里的分析，再综合出复眼的定义。
分析说明，能使读者对被说明的事物的性质、状态、原由、作用等有一个比较具体、深刻的了解。综合说明，是在分析说明的基础上进行归纳、小结，使分析说明的内容抽象化，使读者对被说明的事物有一个较完整的、较准确的认识。当然先分析、后综合或先综合、后分析都可以，反正互相配合使用便是。