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《生物的启示》教学设计

【教学目标】

1、搜集整理信息资料；制作简易的科学模型。

2、培养学生亲近自然，热爱科学勇于创新的科学态度；愿意交流与合作。

3、通过本课的探究，了解仿生过程，使学生认识什么是仿生，尝试仿生设

计，了解人们在生物的启示下进行的发明创造。

【教学重点】让学生经历仿生的过程。

【教具准备】

多媒体课件、分组实验材料（放在支架上的蛋壳两个、新鲜的大葱三棵，铅笔二支，记

录纸两张，平板纸两张，螺母若干个）苍耳、尼龙搭扣

【学具准备】查阅有关仿生学的资料

【教学过程】

课前活动：

今天老师给你们带来了很多的图片，想看吗？（想）如果你认识它就请说出它的名字。师展示图片

通过刚才的交流，老师发现咱们班的同学观察能力非常强，想象力也特别的丰富，看来同学们的优点是越来越多了！今天这节课老师相信大家一定会表现的更出色。

一、导入新课

【课件出示苍耳】

师：这节课老师还给大家带来了小礼物，想看吗？（课件展示苍耳图片）认识他吗？（苍耳）

师：对，是苍耳。每个小组的桌面上都有几粒。仔细观察一下，它有什么特点呢？

生1：它身上有刺。

生2：刺上还有小钩，很容易粘在衣服上。

师：大家试一试究竟能不能粘到衣服上呢？一定要注意不要让它的小刺扎到你的手。怎么样？

师：受它的启发，我们可以用来干什么呢？生交流

师：同学们的想象力真丰富!一粒小小的苍耳就引起了大家这么多的思考。其实，还真

的有人受苍耳特性的启发完成了一项发明，知道是什么吗？那就是瑞士的乔治?迈斯楚先生，利用它发明了尼龙搭扣。【出示实物】师：想不到吧，一个不起眼的生物，竟引起了一项发明！这就是生物带给人们的启示！【板贴课题】

二、探究活动

活动一：葱叶的启示。

（一）引导学生发现葱叶性能。

师：（出示一棵葱）这个，大家都认识吧。它有什么独特的地方吗？生：它的叶子是圆筒形的。

师：它的叶子是圆筒形的，有什么好处呢？

生：刮风时吹不倒，不容易倒，直立的。

师：风都吹不倒它，那，你能把它吹弯吗？大家都来试着吹一吹，看谁能把它吹弯。

【生参与吹葱叶的活动】

师：好，停下吧。

师：吹葱叶时感觉怎样？

生：吹不动，很费力气。

师：这说明了什么？

生：圆筒形的葱叶不容易吹弯，承受力非常强。

师：那，如果我把它的筒形结构给破坏掉。【师把葱叶捋平】看，还用再把它吹

弯吧。-------它自己就弯了。

师：这说明了什么？---圆筒形的葱叶承受力强。

回顾：刚才，我们发现了葱叶是什么形状的？通过观察比较，又发现了圆筒形的葱叶

比平板式的承受力要---强，不容易弯曲。【版贴：圆筒形不易弯曲】师：这就是葱叶的性能。

师：那，圆筒形的比平板式的承受力大，又大多少呢？这需要我们建立一个模型来进行科学的检测。

（二）建立筒形结构模型。

师：会做圆筒模型吗？

（生答：我们可以把一张纸卷成筒状）

师：老师为你们提供了相同的两张纸。赶快用其中的一张做一个圆筒吧。

【生做完后，出示一个圆筒】这就是圆筒模型【版贴：圆筒纸】师：这就是我们根据圆筒形的葱叶建造的模型。

师：【出示一张平板纸】这个就是平板式的。现在，怎样来进行检测呢？谁有好办法？

【学生设想检测方法】

（三）对模型进行对比检测。

【学生说完方法，师演示】

师：老师听明白你的意思了---把圆筒纸和平板纸分别放在木块上，是这样的吗？

然后呢？

生：在上面放重物，看哪种模型放的重物多。

师：重物可用螺母来代替。放螺母时应该注意什么？谁来提醒提醒大家？

生：要一个一个的往上放；要放在中间；不能放在支撑物上；轻轻的放。

师：螺母要轻轻地一个一个地放，直到把它压弯不能承受为止。【老师示范】

猜一猜它能放多少个？这种纸呢？能放多少？

师：这只是大家的猜测，还需要我们亲自来检测检测【板贴：放螺母】

师：我们通过放螺母来检测圆筒纸与平板纸的承受力大小。

师：注意两块木块之间的距离要保持不变，最后把结果记录在1号记录单中。来，赶

快来试一试吧，看哪个小组做得又快又好。

【学生动手实验】

师：检测出来了吗？哪个小组来汇报你们的检测结果？

【学生汇报检测结果（老师随机做好记录）】

（四）葱叶仿生。

师：仔细观察检测结果，这说明了什么？

生：圆筒纸和平板纸相比，圆筒纸的承受力大。

师总结结论：通过检测，我们发现：圆筒形结构的承受力比较强。师：那，可以利用这种特性来干什么呢？

生：可以做圆筒形的桥墩。

师：为什么？

生：因为筒形结构的承受力强。

师：还可以来做什么？

生2：可以做钢管。

师：其实，生活中有许多物品都是应用了筒形的特性而设计的。你还知道哪些？

（课件播放：烟囱、电线杆、水管、篮球架、旗杆、）

师小结：小小的葱叶真了不起！人们受它筒形叶子的启发，竟然开发了这么多的产品。【板贴：钢管......】

师：看来，植物的特性不容忽视，而人们的慧眼和聪明的大脑更了不起！

活动二：蛋壳仿生。

（一）引导学生发现蛋壳性能。

师：【出示鸡蛋】我们再来看，这是一枚普通的鸡蛋，它有什么与众不同的地方呢？

生1：蛋壳非常的薄。

生2：蛋壳是椭圆形的。

师：是啊，蛋壳很薄。看：【师捏蛋壳】轻轻一捏就碎了。那，你能把它（鸡蛋）捏碎

吗？

生1：捏不碎。

生2：能捏碎。

师：这么薄，还捏不碎吗？我们班有大力士吗？上来试一试。

（两生捏后）

师：两位大力士，刚才捏鸡蛋时感觉怎样？

（学生谈感受）

师：（打鸡蛋）看---这枚是生鸡蛋，这枚是熟鸡蛋。不论是生熟鸡蛋，都没有被大力

士捏碎。

师：这说明了什么？

生：蛋壳比较结实。

师：蛋壳虽然很薄，却很结实。同样都是蛋壳，这个拱形的和这个凹形的，哪个更结实、

承受力更强呢？谁有好办法来检测检测？

【学生汇报：用钢笔（小木棒）来击中它，哪个先被击破就说明它不结实；没有被击破

的就说明它结实。】

（师随机演示）

师：看明白了吗？为了让每位同学都能参与我们的研究，老师为每个小组准备了两组实验材料，呆会大家在小组内相互分工合作来完成；另外，为了受力均匀，老师建议大家可以站起来做。好，马上开始吧。（学生活动）

师：通过检测你们发现了什么？

生：拱形的蛋壳不容易扎破，凹形的蛋壳很容易扎破。

师：这说明了什么？

生：这说明拱形的蛋壳承受力大。

师：蛋壳虽然很薄，但是拱形的蛋壳却很结实。【板贴：薄拱形结实】

师：这---就是拱形蛋壳的性能。

（二）建立拱形结构模型。

师：由此看来，拱形的蛋壳确实比凹形的蛋壳承受力大，又大多少呢？这也需要我们建

立一个模型来进行检测。怎样来做这个拱形模型呢?

【学生说方法】

师：同样都是这张纸：这样放就是平板式的，这样放（放在两个木块之间）就是拱形

的了。【板贴：拱形纸】

师：这就是我们根据拱形的蛋壳所建造的模型。

（三）对模型进行对比检测。

师：现在我们就可以用拱形纸与平板纸来进行比较。【版贴：放螺母】师：我们仍然采用放螺母的方法来检测拱形纸与平板纸的承受力大小。

注意两块木块之间的距离仍然要保持不变。最后把数据记录在2号记录单中。

师：好，马上开始检测吧。

【学生活动】

师：谁来汇报检测结果？

师：仔细观察检测结果，这说明了什么？

生：拱形纸的承压能力强。

师：通过刚才的检测，我们发现薄壳状、拱形物体它的承压能力比较强。

（四）蛋壳仿生。

师：我们可以利用这种特性来干什么呢？

师：生活中哪些物体利用了这一特性？

生：举例。

【课件展示各种薄壳、拱形建筑】

师：它们都是利用了薄壳状拱形物体的特性而建造的。【板贴：薄壳建筑】

三、活动总结

师：刚才，通过我们对苍耳、筒形葱叶和拱形蛋壳的研究，回顾研究经过，想一想我们都经历了怎样的研究过程？

【学生小组内交流---全班汇报】

师：（师生共同归纳总结）我们先发现生物的性能——根据它的结构性能建立生物模型

——然后检测模型的性能——最后根据检测结果研制、开发新产品。【板书】

生物的启示

仿生

圆筒形不易弯曲――圆筒纸――放螺母――钢管……

薄拱形结实――拱形纸――放螺母――薄壳建筑

生物性能――建立模型――模型检测――开发产品

师：其实，人们受苍耳的启发发明尼龙搭扣，也是经历了这样的过程。师：刚才，我们经历了发现生物性能——建立模型——进行模型检测——直至研制出

产品，在科学上这个过程就是仿生。刚才我们经历的就是仿生的过程。【板贴：仿生】

师：仿生是一门了不起的科学，被称为仿生学。

师：很多科学家的发明也是如此。我们一起来看：【课件播放鸟窝】师：它有什么特点？科学家就想：能不能建立一座类似鸟窝结构的建筑呢？究竟能不能

实现呢？我们一起来看它的研究开发过程。【课件展示鸟巢的仿生过程】

四、生活中的仿生实例简介

师：仿生是因为受到了生物的启示，它推动了科学的进步和社会的发展。你知道生活

中还有哪些产品是在生物的启示下而发明的吗？

学生交流

教师补充。【课件展示】

五、拓展创新

师：现在，如果给你一些生物，你们能发现它们的特殊本领，并进行仿生设想吗？想不

想试一试？

师：除了这些生物以外，大家还可以选择自己熟悉的生物，来进行仿生设计。

【学生自由畅谈仿生设计】

师：相信未来的生活有我们大家的智慧，将会更加色彩斑斓！可是，仿生的过程并不是

一帆风顺的，可能会经历重重磨难和挫折。比如：很久以前，人们都向往能像鸟儿一样在天空自由自在的飞翔，他们模仿制作了多种器

械，尝试飞行，有些人甚至牺牲了自己宝贵的生命。可以说，每一项科学发明都是历经反复实验，最后才获得了成功。

师：生活中有着许许多多的生物，每一种生物都有自己的特性。课下，请大家注意观察

生物的特点，发现它们的特性，更好的利用它们进行创新发明。

平面结构和筒形结构对比实验表

平面结构和拱形结构对比实验表

、认识更多的仿生产品。

（1）学生交流生活中的仿生产品。

（2）观看视频或课件

参考资料：

鸟—飞机蝙蝠—雷达人—机器人鱼—船蛋壳—薄壳建筑结构屋顶

昆虫复眼—蝇眼照相机玉米的带形叶—筒形叶桥眼睛—照相机苍耳—尼龙搭扣车前草—螺旋式楼房向日葵—向日葵式的旋转房屋

其他仿生发明：

根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。

人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。

科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。

生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能.。

一、提出问题

1、出示图片让学生欣赏。（鸟巢、水立方）

师：请同学们仔细观察。这里是哪里？画面展示的是什么？它为什么而设计的？它是根据什么来建造的？生答。

师：你知道的真多，真了不起!

2、出示苍耳

师：这是什么？（苍耳）有什么特征？（有刺、刺前有勾）利用它你能干什么？（防身用，造这样的衣服扎手，小偷不敢偷）

师：还真的就有人利用它制成了粘扣呢。（出示粘扣）

师：生活中，这样的例子有很多，今天我们就来研究在生物的启示下，人们发明了哪些东西，以及怎样发明的？板书：生物的启示

设计意图：科学学习要以探究为核心，爱因斯坦认为，只有热爱才是最好的老师。通过出示图片和实物，让学生感受到在生物的启示下，人们可以搞发明创造, 提起研究生物的兴趣。

二、猜想假定

1、玩葱叶

出示葱叶

师：葱是大家非常熟悉的一种植物，谁来试着把它吹弯？

生参与吹。（吹不弯）

师：你们观察葱叶有什么特征？谁来说说？

生：筒形的。师板书。

师：如果用剪刀剪开，葱叶它会弯吗？试试, 强调注意安全。

生动手。

2、玩蛋壳。

师：老师这有几个小蛋壳，请注意听。如果我把蛋壳的凸面朝上，让铅笔从15cm的高度自由下落，撞击蛋壳，你猜它能不能碎？如果我把小蛋壳的凹面朝上，让铅笔从同样的高度自由下落，你们猜，哪个先碎？让同学们注意观察。

师演示。

师：请大家一起观察桌面上的蛋壳有什么特点？谁来说说你们的发现？并板书。

设计意图：仔细认真的观察永远是获取知识的重要前提。

3、猜想。

师：根据刚才我们观察这两种生活中的物品，你们能提出哪些科学问题？

生1：我们组想葱叶为什么吹不弯？而剪开的葱叶为什么容易变弯？

生2：我们组认为凹面朝上的蛋壳容易击碎，而凸面朝上的蛋壳不容易击碎，这是为什么？

师：刚才同学们提出了很多有价值的科学问题。根据葱叶和蛋壳的特征，你们猜这是为什么？（生积极讨论、交流）

生1：我们组认为可能与它们的形状有关。

生2：我们组也这么想。

师：同学们的观察很仔细，大胆的推测如果得到科学的验证，同学们将会像科学家一样获取科学的结论。适时评价有利于学生互帮互学，互相促进以及合作精神的培养，能更好地促进科学素质的提高。

师小结：通过我们的观察葱叶和蛋壳，发现筒形结构不容易变弯，拱形结构承受能力强。

设计意图：

在科学学习中提出一个问题比解决一个问题更重要, 让学生带着自己的疑问和猜想投入到探究活动中，更能调动学生学习的积极性。

三、制定方案

师：是不是用其它的材料制成的筒形或拱形，也不容易变形呢？你们想研究吗？怎么证明？

生：做实验。

师：那你打算用什么材料做成葱叶模型或蛋壳模型？（老师给每个小组准备了一份实验材料）请先在小组内讨论实验方案, 并把它记录下来, 师参与。

小组讨论

生1：我们组准备用一张白纸（平面形）吹一下,看能不能吹弯？再把它卷成筒形试试, 能不能吹弯？

生2：我们组准备把一张白纸放在两个桥墩之间，再把上面放几个棋子，直到变弯，然后

再把它变成拱形，放上同样的棋子，看能不能变弯？

生3：我们觉得葱叶是筒形的，我们想把纸卷成圆筒形的试一试。

师：同学们的主意都不错。我发现咱班同学真聪明，不过老师有个问题，你们知道什么是物体的最大承受力吗？

生讨论、汇报。师肯定评价。

四、实施探究

师：好，下面请小组长来领实验材料。（等待）请你们按照自己的方案进行。并做好记录，开始吧？

强调注意事项：

分组实验。

给学生充足的时间。师巡视指导。

设计意图：亲身经历以探究为主的学习活动, 是学生学习的主要途径，活动过程是教学活动的中心环节。苏霍姆林斯基曾说过：自由支配的时间是学生个性发展的必要条件，也是探究的必要条件。留给学生充足的时间，让他们仔细观察，充分讨论，静心设计，正确分析，深刻体会, 让学生在进行思维与交流的过程中，巩固对比实验的实验方法，渗透科学、严谨的思维方法和操作方法。

师巡视指导，为使教学活动得到及时调整和改进, 从而使教学效果得到加强和提升。

五、展示交流

师：刚才同学们做的很认真,哪个小组愿意汇报自己的研究发现。

生汇报。生1：我们组发现筒形结构不容易弯曲。

生2：我们组发现拱形结构承受能力强。

师：生活中,很多产品就是利用这种特性开发出来的,你知道有哪些？

生举例。

师：你认为做成筒形或拱形有什么好处？

生：我认为比较轻、薄、节省材料、承受能力强、还坚固。

师：坐正,同学们回过头来想一想,在生物的启示,人们发明产品需要哪些步骤？﹙提示：也就是说,是什么原因引起我们的研究﹚

师引导总结并板书：生物特性建立模型模型验证开发产品

明确：指着板书,这就是仿生。

设计意图：以上两个环节,目的让学生主动进行探究,生成仿生概念,让学生亲自经历仿生的过程,学生利用老师准备的材料进行探究,并对操作中出现的现象进行分析整理,自己得出来。让学生在这个过程中,不仅得到知识还培养他们的科学精神、科学态度、科学方法。

六、拓展创新

师：生活中有许多东西都是仿生的,课前同学们收集了好多关于仿生的资料,你知道了在生物的启示下,发明了什么？

师：这样吧,我们进行一次抢答比赛,如果你知道就赶快举手。

师：听了大家的介绍,老师非常高兴,为你们精彩表现鼓掌。

师：当然,仿生的过程不是一帆风顺, 是科学家经历了重重磨难和挫折,在经历反复实验后才获得了成功,仿生学的探究是无止境的。但只要细心观察,就能搞发明创造。

师：假如给你一种生物,你能根据你的需要,展开你的想像,进行仿生设计吗？

生讨论交流汇报。﹙看时间﹚

师：谁说我们的孩子不聪明,我们都快成发明家了。

师：通过这节课的学习,你们有什么收获和想法？

生：我知道了仿生学的一些知识,明白了仿生的过程。

生：我懂得了细心观察就能进行发明创造。

师结：如果大家注意观察,不断探索生物的奥秘,那时,那些未知的,奇妙的生物一定被大家所认识,在生物的启示下,你们一定能发明创造出更多、更好的东西,你就是科学家了。

布置一个课下作业：请你根据仿生学的知识,认真观察几种树叶的特征,下一节课我们进行一个设计大赛。设计意图：让学生充分感知科学就在我们身边,我们也可以研究仿生。给予学生及时评价,让学生体会科学探究永无止境,鼓励学生大胆设想,勇于创新,培养学生[此文转于斐斐课件园https://www.doczj.com/doc/e04421580.html,]的想像力和创造力。