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教学设计
5.生物的启示
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。
认识不同的仿生现象。
多角度探究蜂巢结构的特点。
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。
1课时
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。]
同步练习
5.生物的启示
一、填空。
1.生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态和生理；人们从中获得很多启示。
2.蜜蜂把巢筑成密合度最高、所需材料最少、可使用空间最大的形。
3.人类模仿生物的和，创造出各种人造物。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。
二、判断。（对的在括号里打“√”，错的打“×”）
1.口技演员能模仿很多动物的叫声，这就是仿生。（）
2.生物是有限的，仿生产品将会越来越少。（）
3.从一种生物体上，我们只能得到一方面的启示。（）
4.在我们的生活中，仿生物品随处可见。（）
三、我会连。
请将下列仿生动物与其对应的仿生结果用线连起来。
近年来，我国的载人航天技术让世人瞩目，让我们共同思考
下列问题。
1.宇航员长时间处于太空中，失重始终影响血液向下肢的运输，科学家设计出奇特的宇航服，使宇航员在失重状态下，也能使体内的血液运输到离心脏较远的下肢。科学家模仿的生物是（）。
A.骆驼B.大象C.长颈鹿
2.科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，成功仿制出一种小型气体分析仪，用于检测航天飞船座舱内的气体成分；受到苍蝇复眼的启发，发明了“蝇眼”航空照相机，一次能拍摄多张高清照片。科学家所用的生物技术属于技术。
五、分析运用。
请列举出蜂巢结构的三个优点。
2.请列举出你知道的仿生产品及其对应的仿生生物。（至少写出三种）
先
思
考
再
看
答
案
参考答案
一、填空。
1.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；人们从中获得很多启示。
2.蜜蜂把巢筑成密合度最高、所需材料最少、可使用空间最大的正六边形。
3.人类模仿生物的结构和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。
二、判断。（对的在括号里打“√”，错的打“×”）
1.口技演员能模仿很多动物的叫声，这就是仿生。（×）
2.生物是有限的，仿生产品将会越来越少。（×）
3.从一种生物体上，我们只能得到一方面的启示。（×）
4.在我们的生活中，仿生物品随处可见。（√）
三、我会连。
请将下列仿生动物与其对应的仿生结果用线连起来。
近年来，我国的载人航天技术让世人瞩目，让我们共同思考下列问题。
1.宇航员长时间处于太空中，失重始终影响血液向下肢的运
输，科学家设计出奇特的宇航服，使宇航员在失重状态下，也
能使体内的血液运输到离心脏较远的下肢。科学家模仿的生物
是（C）。
A.骆驼B.大象C.长颈鹿
2.科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，成功仿制出一种小型气体分析仪，用于检测航天飞船座舱内的气体成分；受到苍蝇复眼的启发，发明了“蝇眼”航空照相机，一次能拍摄多张高清照片。科学家所用的生物技术属于仿生技术。
五、分析运用。
1.请列举出蜂巢结构的三个优点。
结构轻便，空间大，抗压能力强，用料少，密合度高等。（任选三点）
2.请列举出你知道的仿生产品及其对应的仿生生物。（至少写出三种）
（1）隆落伞——蒲公英；（2）船桨——鱼鳍；（3）拱形
屋顶——鸡蛋壳：（4）雷达、声呐——海豚；（5）迷彩服—
—变色龙；（6）飞机——鸟。
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