苏教版五年级科学下册第5课《生物的启示》
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教学设计
5.生物的启示
【教学目标】
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。
【教学重点】
认识不同的仿生现象。
【教学难点】
多角度探究蜂巢结构的特点。
【教学准备】
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。
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
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。]