《生物的啟示》（教案）五年級上冊科學青島版

青島版小學科學五年級上冊《生物的啟示》教學設計【教學目標】1.科學觀念：知道很多發(fā)明可以在自然界找到原型，知道什么是仿生，以及仿生的流程。2.科學思維：能對設計仿生產(chǎn)品產(chǎn)生濃厚的創(chuàng)作熱情，會設計簡單的仿生產(chǎn)品，并用文字、實物、圖片表達創(chuàng)意。3.探究實踐：會根據(jù)蔥葉結(jié)構制作圓筒結(jié)構模型；能做圓筒結(jié)構與平板結(jié)構的承重對比實驗。4.態(tài)度責任：對仿生技術有探究的興趣，樂于嘗試運用多種思維和方法完成探究。了解人類的好奇心和社會的需求是科學技術發(fā)展的動力。教學重難點：讓學生了解什么是仿生、仿生發(fā)明的流程，并根據(jù)生物的特點嘗試進行仿生創(chuàng)意設計。為后面的兩課的古老發(fā)明印刷術、現(xiàn)代VR虛擬技術的探究打好基礎?！窘虒W過程】教學準備：教具：蒼耳、尼龍搭扣、大蔥葉、A4紙、簡易砝碼、線、膠水、木塊、帶提手的塑料杯等課前準備：教師的手持云臺與連接，錄像投屏至教室大屏幕活動過程：一、沉浸式導入1.感知手持云臺，了解雞頭的特性（1）教師手持云臺穩(wěn)定器，邊錄像邊向同學們打招呼。師：很高興今天以這種特殊的方式向同學們問好。同學們從屏幕里看到自己了嗎？（2）請同學們仔細看老師的手部動作搖擺，再觀察大屏幕上的畫面，你發(fā)現(xiàn)了什么？學生發(fā)現(xiàn)盡管老師的手在擺動，但視頻畫面依然保持平穩(wěn)。老師質(zhì)疑：你們知道這是為什么嗎？學生進行猜測。師：老師手里的設備叫手持云臺，我們常常在媒體中會看到制作精良的小視頻，畫面清晰穩(wěn)定，大都是使用手持云臺錄制的。你們知道發(fā)明它的靈感來自于哪里嗎？出示圖片：大公雞（3）播放視頻，介紹雞在身體晃動的情況下頭部始終保持穩(wěn)定的特性。所以有人把攝像頭安在雞頭上攝像，無論雞做多么驚險的動作，錄像畫面始終穩(wěn)若泰山。請一兩個同學上臺親自體驗手持云臺的奇特功能。2.玩蒼耳，初步感知仿生學。（1）每組桌上的綠色小盒里藏著小寶貝，打開看看認識嗎？蒼耳（2）請你用眼睛觀察，用手觸摸，發(fā)現(xiàn)蒼耳有什么特征？用你能想到的方法玩一玩，但注意安全。交流發(fā)現(xiàn)。預設：有刺、刺的頂端有小鉤，很容易粘在衣服上。（3）你猜猜想利用它能做什么呢？學生猜想。所以瑞士的喬治?邁斯楚先生從中受到啟示，發(fā)明了尼龍搭扣。（4）每組桌上的紅色小盒里就藏著尼龍搭扣，請同學們觀察。學生觀察實物后發(fā)現(xiàn)尼龍搭扣確實具備和蒼耳同樣的的[設計意圖:本環(huán)節(jié)通過讓學生了解日新月異的科技產(chǎn)品，體驗科技帶來的便利，初步感知人類的發(fā)明可以在自然界找到原型。通過近距離的觀察觸摸蒼耳，培養(yǎng)學生對自然事物的探究熱情，在好奇心的驅(qū)使下對產(chǎn)品設計的來源產(chǎn)生興趣。]二、問題與猜測1.出示蔥葉在風中挺立的圖片，你們注意到過蔥葉能夠在風中挺立而不易彎折的現(xiàn)象嗎？大部分學生生活在城市，沒有見過。2.我們可以模擬一下菜地的環(huán)境，用“大風”吹一吹蔥葉，觀察現(xiàn)象。學生分組做吹蔥葉游戲。匯報結(jié)果：蔥葉確實很難被吹彎。3.為什么蔥葉不易被吹彎呢？學生領取截斷（能呈現(xiàn)蔥葉橫截面和內(nèi)部結(jié)構）的蔥葉進行觀察并提出假設。學生猜想：（預設）蔥葉是圓筒結(jié)構，不易彎折可能與它的這種結(jié)構有關。(板書：圓筒結(jié)構)師視情況追問：如果把蔥葉壓扁再吹，會是什么現(xiàn)象？學生再次嘗試。[設計意圖:引導學生從身邊熟悉的事物入手，通過觀察和玩游戲發(fā)現(xiàn)蔥葉的獨特結(jié)構，基于所學知識進行假設，為下一步制定比較完整的實驗方案做好準備]三、探究與實踐（一）研究圓筒結(jié)構的性能1.剛才同學們的猜想如何來驗證呢？每小組準備A4紙，思考如何借助紙來模擬蔥葉的圓筒結(jié)構。（板書：卷成紙筒）小結(jié)：通過制作某些東西來解釋難以直接觀察的事物（如內(nèi)部構造、事物的變化以及事物之間的關系等），就是在建立模型。2.圓筒結(jié)構不易彎折，它的承壓能力一定是最強的嗎？你還能想到哪些結(jié)構？平板型（壓扁的蔥葉形狀）、三邊筒、四邊筒如果更多結(jié)構與蔥葉結(jié)構比賽的話，它的承壓能力還會是最強的嗎？出示材料：A4紙、簡易砝碼、膠水、木塊、帶提手的塑料杯根據(jù)這些材料，小組討論實驗方案：用模型來檢測不同結(jié)構的承壓能力的大小。教師引導學生明確對比實驗的注意事項：（1）除了模型的結(jié)構不同，紙的厚度、大小要相同，砝碼的規(guī)格要一致（2）兩端搭建支撐物要保持高度一致、間距相等。特別提醒：壓垮模型的最后一個砝碼不計入總數(shù)內(nèi)。分組進行檢測，并將試驗方法和數(shù)據(jù)記錄在活動手冊中。學生匯報實驗結(jié)果，得出結(jié)論：圓筒結(jié)構比其他結(jié)構的承重能力都強，所以蔥葉的圓筒結(jié)構使它不易彎折。（板書：承重能力強）3.了解仿生人們根據(jù)蔥葉的結(jié)構特性，制造了圓筒結(jié)構的物品，例如電線桿、燈柱等。這就是仿生。（板書：電線桿）出示仿生產(chǎn)品圖片4、小結(jié)剛才我們通過觀察認識了“生物特性”蔥葉圓筒結(jié)構，又利用A4紙模擬蔥葉“建立模型”，然后通過對比實驗進行了“模型檢測”，得出圓筒結(jié)構承重力最強的結(jié)論，然后開發(fā)設計了產(chǎn)品，最后應用到生活中，這就是“仿生流程”。應用圓筒結(jié)構的這種性能，你可以設計什么？請在活動手冊上畫一畫設計圖。（二）觀察生物的特點，進行仿生設計出示章魚圖片，章魚使用身體的哪個部位實現(xiàn)海底行走的？腕足。出示細節(jié)圖，觀察章魚腕足有什么特點？腕足上有吸盤，吸盤的吸附功能讓章魚實現(xiàn)了在海底穩(wěn)步行走。根據(jù)此特點，你能設計出仿生產(chǎn)品嗎？小組討論后，畫出設計圖，并闡述自己的創(chuàng)意。[設計意圖:本環(huán)節(jié)指導學生從生物性能展開探究，嘗試運用建立模型、模型檢測的方法驗證猜想，然后設計產(chǎn)品，體驗仿生的整個過程，意識到生活中很多產(chǎn)品是借助生物性能而發(fā)明出的仿生產(chǎn)品。培養(yǎng)學生樂于嘗試運用多種思路和方法完成探究和實踐，樂于與他人進行溝通和交流。]四、拓展與創(chuàng)新1.了解哪些重大發(fā)明是受到了生物的啟示。課件出示圖片：蝙蝠與雷達鳥與飛機鴨子的腳與游泳腳蹼2.這些大家早就耳熟能詳，你知道生活中還有哪些產(chǎn)品是受到生物性能的啟示才發(fā)明出來的？學生交流。3.出示圖片：神舟十四號載人飛船、航天員、空間站等。近年來，我國的航天科技飛速發(fā)展，其實航天科技中也藏著許多仿生學呢！你能想象出高深無比的航空科技竟然來源于長頸鹿、蝴蝶、蒼蠅的特性嗎？感興趣的同學可以課下查閱資料繼續(xù)研究。[設計意圖:本環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的獲取信息、運用科學方法描述和處理信息的能力。既了解仿生產(chǎn)品給我們的生活帶來了便利，能推動國家科技的進步；又發(fā)散學生的創(chuàng)新思維，指導學