蘇教版（2017）科學(xué)五年下冊(cè)第二單元《仿生》教案、單元概要、知識(shí)點(diǎn)歸納

蘇教版(2017)科學(xué)五年下冊(cè)第二單元教案、單元概要、知識(shí)點(diǎn)歸納

第二單元《仿生》目錄

5.生物的啟示

6.蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)

7.海豚與聲吶

8.我們來仿生

第2單元《仿生》單元概要分析

一、單元整體解讀與學(xué)情分析

人們發(fā)現(xiàn)，植物和動(dòng)物在幾百萬(wàn)年的自然進(jìn)化當(dāng)中不僅適應(yīng)了自然，而且其

程度接近完美。仿生學(xué)就是試圖在技術(shù)方面模仿動(dòng)物和植物在自然中的功能和行

為，創(chuàng)造出一系列滿足人類需求的產(chǎn)品，它是科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)重要領(lǐng)域。

尤其是在各科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)快速發(fā)展的今天，仿生學(xué)的研究和應(yīng)用得到了極大的

關(guān)注和蓬勃的發(fā)展。它理應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

學(xué)生雖然并不了解仿生的概念，但對(duì)仿生的應(yīng)用并不陌生，他們?cè)谏钪兄?/p>

道和使用過多種仿生物品，對(duì)這一領(lǐng)域充滿好奇。本單元的設(shè)計(jì)就是從實(shí)際事例

出發(fā)，幫助學(xué)生了解生物和仿生物品之間的聯(lián)系，體會(huì)仿生學(xué)的思維和方法，從

而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時(shí)幫助學(xué)生理解仿生概念，

提升知識(shí)應(yīng)用能力。

對(duì)兒童來說，仿生概念的建立是一個(gè)漸進(jìn)的過程。本單元所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,

是學(xué)生在整個(gè)小學(xué)階段科學(xué)課程中對(duì)工程和機(jī)械設(shè)計(jì)的再一次體驗(yàn)和更深入的

研究，意在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程和機(jī)械領(lǐng)域的認(rèn)知和應(yīng)用能力，為接下來更高層次的

理解和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

二、單元目標(biāo)解讀與概念分析

(1)本單元通過一系列觀察、探究、設(shè)計(jì)等活動(dòng)，落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》高年

段的課程目標(biāo)。

科學(xué)知識(shí)：

認(rèn)識(shí)人類與自然資源和能源的關(guān)系。

了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據(jù)科學(xué)

原理設(shè)計(jì)和制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列

活動(dòng)；了解科學(xué)技術(shù)推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)程。

科學(xué)探究：

能基于所學(xué)的知識(shí)，通過觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲

取事物的信息。

能基于所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)

論，判斷結(jié)論與假設(shè)是否一致。

能基于所學(xué)的知識(shí),采用不同的表述方式，如科學(xué)小論文、調(diào)查報(bào)告等方式，

呈現(xiàn)探究的過程與結(jié)論；能基于證據(jù)質(zhì)疑并評(píng)價(jià)別人的探究報(bào)告。

能對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行過程性反思，及時(shí)調(diào)整，并對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià),

完善探究報(bào)告。

科學(xué)態(tài)度：

表現(xiàn)出對(duì)事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系進(jìn)行科學(xué)探究的興趣。

能大膽質(zhì)疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完

成探究、設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：

了解人類的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影

響著社會(huì)發(fā)展。

（2）本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》課程內(nèi)容中“技術(shù)與工程領(lǐng)域”的

高年段要求。

17.1技術(shù)發(fā)明通常蘊(yùn)含著一定的科學(xué)原理。

知道很多發(fā)明可以在自然界找到原型，能夠說出工程師利用科學(xué)原理發(fā)明創(chuàng)

造的實(shí)例。

18.2工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)。

利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨铮磉_(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想。

將自己簡(jiǎn)單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩?/p>

根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)。

三、單元構(gòu)成與邏輯分析

本單元由《生物的啟示》《蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)》《海豚與聲吶》《我們來仿生》

四課組成，這四課之間是總一分一總的邏輯關(guān)系。

第一課是“總”，向?qū)W生介紹仿生的概念；第二、三課是“分”，從具體案例

探究中體會(huì)仿生的方法和價(jià)值，其中，第二課是蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)的案例探究，第

三課是海豚與聲吶的案例探究；第四課是“總”，為學(xué)生創(chuàng)建仿生設(shè)計(jì)的平臺(tái)，

讓學(xué)生在吸收本單元知識(shí)的基礎(chǔ)上融合內(nèi)化成自身的知識(shí)應(yīng)用能力。

四、單元教學(xué)目標(biāo)

（1）通過案例分析仿生現(xiàn)象，了解仿生的含義，認(rèn)識(shí)常見的仿生制品。

（2）能借助閱讀、討論、探究、游戲等多種方式，解釋生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、

功能、活動(dòng)方式的特點(diǎn)。

（3）知道很多發(fā)明的原型來自自然界，對(duì)仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)生興趣。

五、單元活動(dòng)導(dǎo)圖

1.1觀察困片.了解!.2比校幾種蜂臬!.3廿比查和1.4查資料,了解

物品與動(dòng)植物形忠結(jié)彩抉.認(rèn)識(shí)正六邊船,知道兩者之鳥與發(fā)明鋁迨的

構(gòu)的相似之處。冊(cè)蜂第的優(yōu)點(diǎn)..間的關(guān)聯(lián)美聯(lián)

3.1討論海豚在海

r-里游動(dòng)為什么不會(huì)

碰到律礙物

3.2做模擬游戲，體

-臉海豚在水中用耳余

和嘴已配合挑食。

3.3閱讀資料，如

-道海豚探路的模

式——回聲定位。

3.4討論聲吶、B

趣、雷達(dá)的工作原

理與海豚援出的相

似之處，

4.1模仿手4.2做游戲.4.3讀圖,深4.4閱讀與思4.5觀察與橫與

臂的結(jié)構(gòu)和沐臉保護(hù)色的人理解保步考.了解一些一種生物.設(shè)計(jì)

功能。作用色的作用。仿生制品,，一種仿生產(chǎn)品,

六、課時(shí)安排

序號(hào)課題課時(shí)

1生物的啟示1

2蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)1

3海豚與聲吶1

4我們來仿生1

總課時(shí)4

第二單元教案

仿生

第5課生物的啟示

教學(xué)目標(biāo)

認(rèn)識(shí)不同的仿生現(xiàn)象，意識(shí)到人類的很多發(fā)明創(chuàng)造可以在自然界找到原型。

能多角度探究蜂巢結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，知道蜂巢結(jié)構(gòu)在生活中的應(yīng)用。

對(duì)仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)生探究的興趣。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)不同的仿生現(xiàn)象。

難點(diǎn)：多角度探究蜂巢結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：各種蜂巢結(jié)構(gòu)、魚身體的圖片和視頻。

學(xué)生分組材料：A4紙、記錄單。

教學(xué)過程

一、單元導(dǎo)入

出示課本13頁(yè)的一首小詩(shī):

蔚藍(lán)的天空中遼闊的大海中原來

火箭升騰巨輪穿梭是因?yàn)榇笞匀?/p>

靠什么定位它的方向？為什么他能乘風(fēng)破浪？給了人類發(fā)明創(chuàng)造的靈感。

學(xué)生自由讀一讀這首小詩(shī)，想一想：火箭升空靠什么定位方向？輪船在遼闊的大

海中為什么能夠乘風(fēng)破浪？

教師引導(dǎo)：火箭升空能夠定位方向，輪船在大海中航行能夠乘風(fēng)破浪，都是人類

向自然界的動(dòng)物學(xué)習(xí)的結(jié)果。生物具有的功能，迄今比任何人工制造的機(jī)械都優(yōu)

越的多。

仿生學(xué)，就是要在工程上實(shí)現(xiàn)并有效的應(yīng)用生物功能的一門學(xué)科。從今天這節(jié)課

開始，我們就來學(xué)習(xí)第二單元，了解探索有關(guān)仿生的知識(shí)。

二、新課導(dǎo)入

教師引導(dǎo)：自然界的生物有許許多多，人們又從這些生物得到哪些啟示，進(jìn)而運(yùn)

用到工程技術(shù)中呢？

今天這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)第5課一一生物的啟示。

板書課題：5.生物的啟示

三、學(xué)習(xí)新課

活動(dòng)1：人們從動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)中獲得的啟示

生物在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中，形成了許多有利于生物生存的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)，

人們從中獲得很多啟示。下面請(qǐng)同學(xué)們看一看日常生活中的一些物品的設(shè)計(jì)與動(dòng)

植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有什么相似之處？

出示課本第14頁(yè)第1組圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察左邊荊棘上的刺和右邊鐵絲網(wǎng)上的

尖刺，想一想鐵絲網(wǎng)的設(shè)計(jì)與荊棘在形態(tài)結(jié)構(gòu)上有什么相似之處？

預(yù)設(shè)：

鐵絲網(wǎng)和植物莖上的刺的尖銳部分都能起到保護(hù)作用。

荊棘上的刺很尖，分布均勻，扎人很疼，可以很好的保護(hù)植物本身；鐵絲網(wǎng)上用

鐵絲布置了一些尖刺，這樣可以加強(qiáng)鐵絲網(wǎng)的有效性，外來人員很難穿過這樣的

鐵絲網(wǎng)，從而起到防護(hù)的作用。

按照同樣的方法分別出示課本14頁(yè)的其他3組圖片，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，想一

想這三組圖片中物品的設(shè)計(jì)與動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有什么相似之處。

預(yù)設(shè)：

塑料吸盤和八爪魚的吸盤都呈碗狀,具有吸附功能。由章魚的身體完全吸附在輪

船底上發(fā)明出塑料吸盤。塑料吸盤可以吸附在平整的墻面上不容易脫落。

尼龍搭扣上的彎鉤和蒼耳果實(shí)上的鉤刺都有很強(qiáng)的附著力。蒼耳的果實(shí)表面上全

是倒刺，可以附著在人的衣物或者動(dòng)物的身上，達(dá)到傳播植物種子的目的。人們

根據(jù)蒼耳的這一特點(diǎn)發(fā)明出了鞋子上的魔術(shù)貼。魔術(shù)貼分子母兩面，一面是細(xì)軟

的纖維，另一面是帶有勾刺的彈性纖維。公母相扣，在受到一定橫力的情況下，

富有彈性的勾被拉直，從絨圈上松掉而打開，然后又恢復(fù)原有的勾型，如此反復(fù)

開合可達(dá)一萬(wàn)次之多。這樣的魔術(shù)貼廣泛運(yùn)用于服裝、鞋子、帽子、手套、皮包、

沙發(fā)、車船坐墊、航空用品、雨披、窗簾、玩具、睡袋、體育運(yùn)動(dòng)器材、音響器

材、醫(yī)療器械、帳篷、小輪車的護(hù)套、各類軍工產(chǎn)品、電子電線、充電器、陳列

用具等等。

降落傘與帶冠毛的蒲公英種子的整體形狀相似。

蒲公英的種子成熟之后，受到風(fēng)力的影響，會(huì)漂浮在半空中，在風(fēng)力的作用下飄

到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方，這樣實(shí)現(xiàn)了種子的傳播。人們根據(jù)蒲公英的這一特點(diǎn)發(fā)明了

降落傘。降落傘就是利用空氣阻力原理，依靠相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)充氣展開的可展式

氣動(dòng)力減速器。廣泛的運(yùn)用于航天航空領(lǐng)域。

除了以上四種物體是受到不同動(dòng)植物的啟發(fā)而發(fā)明出來的，你還知道哪些物品的

設(shè)計(jì)是受了某些動(dòng)植物的啟示？

鋸子與鋸齒草、大跨度建筑屋頂架構(gòu)與王蓮葉、人工冷光與螢火蟲的光、風(fēng)暴預(yù)

測(cè)儀與水母耳、電子蛙眼與蛙眼等。

活動(dòng)2：有關(guān)蜂窩的猜想

出示蜂窩的圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察蜂窩，并讀一讀旁邊的有關(guān)“蜂窩猜想”的文字，

想一想蜂窩的特點(diǎn)。

預(yù)設(shè)：

蜂窩的橫截面呈正六邊形的形狀.不留空隙，也不互相重疊，是密鋪而成。而且

蜂窩的巢房是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造而成的。

蜂窩還有哪些特點(diǎn)？人們又能夠從蜂窩的特點(diǎn)中獲得哪些啟示呢？下面我們繼

續(xù)來討論交流。

活動(dòng)2：研究蜂巢形狀的奧秘

研究一：蜂窩正六邊形的密鋪問題奧秘

教師提出問題：大家都知道蜂窩是正六邊形的形狀，假如蜜蜂不用正六邊形，而

用正五邊形的形狀建造蜂巢，結(jié)果會(huì)怎樣呢？

出示課本15頁(yè)正五邊形的蜂窩和正六邊形的蜂窩圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察這兩幅圖

片，想一想正五邊形的蜂窩有什么弊端？

預(yù)設(shè)：6666

如果蜜蜂用正五邊形來建造蜂窩，那么在蜂巢中就會(huì)出現(xiàn)縫隙，不但影響蜂巢的

美觀，而且影響蜂巢的作用。

用正五邊形建造蜂窩行不通，那我們不用正五邊形建造蜂巢，用正四邊形或者正

三角形建造蜂巢行不行呢？

預(yù)設(shè)：

在同種正多邊形中，能密鋪的只有正三角形、正方形、正六邊形。

研究二：蜂窩正六邊形的用料最少奧秘

假設(shè)蜜蜂用下面三種面積相等的圖形建造蜂巢，一種是正三邊形，一種是正四邊

形，一種是正六邊形，請(qǐng)大家來計(jì)算每種圖形的內(nèi)切圓直徑以及蜂巢壁的總長(zhǎng)度

并進(jìn)行排序。

出示課本15頁(yè)正三邊形、正四邊形、正六邊形蜂巢的圖片，學(xué)生觀察這三幅圖

片并且通過計(jì)算，得出每種圖形的內(nèi)切圓直徑以及蜂巢壁的總長(zhǎng)度，并將結(jié)果進(jìn)

行排序。

全班交流，討論得出結(jié)論：

這其實(shí)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的幾何問題。假設(shè)我們想用相同形狀和大小的圖形密鋪一個(gè)

平面（使圖形不留空隙、也不互相重疊地鋪滿整個(gè)平面），那么只有3種正多邊

形可以做到：正三邊形、正四邊形和正六邊形。（這里指規(guī)則鑲嵌）在鋪滿同等

面積的情況下，使用正六邊形所需要的周長(zhǎng)之和最小。這就不難理解蜜蜂為什么

會(huì)選擇六邊形了，因?yàn)榉涑彩怯梅湎炞龅?，而蜜蜂產(chǎn)出蜂蠟是消耗能量的，它們

當(dāng)然希望省些力氣一一這點(diǎn)小心思就跟打工人想少搬幾塊磚一樣。

研究三：蜂窩正六邊形的抗壓能力最強(qiáng)奧秘

將A4紙分別折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱三種形狀，比較哪種形狀抗壓

能力最強(qiáng)。

學(xué)生分小組活動(dòng)，分別用A4紙折成正三棱柱形、正四棱柱形、正六棱柱形三種

形狀。

全班交流，各小組展示本小組折成的三種形狀的棱柱，教師引導(dǎo)：同學(xué)們，三種

形狀的棱柱已經(jīng)折成，下面我們來比較一下，哪種形狀的棱柱抗壓能力最強(qiáng)？

學(xué)生分小組活動(dòng)，比較三種形狀的棱柱，哪種形狀抗壓能力最強(qiáng)。教師巡視，了

解學(xué)生活動(dòng)情況，并提醒學(xué)生比較三種形狀的棱柱的抗壓能力的時(shí)候所加的要壓

力有循序漸進(jìn)，不能一下子加太大的壓力。

全班交流，各小組匯報(bào)本小組的實(shí)驗(yàn)情況以及得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

預(yù)設(shè)：

在相同條件下三種形狀的棱柱中，以正六邊形的棱柱形狀抗壓能力最強(qiáng)。雖然圓

柱體抗壓能力最強(qiáng)，但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被擠壓成六邊形。比較正

三棱柱、正四

棱柱、正六棱柱,正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。

教師小結(jié)：通過剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)蜜蜂簡(jiǎn)直就是一個(gè)天然的數(shù)學(xué)家，他巧妙的

規(guī)避了其他形狀蜂巢的弊端，充分的運(yùn)用了正六邊形蜂巢的優(yōu)點(diǎn)。

全班交流

假如你是蜜蜂，你會(huì)選擇哪種形狀的蜂巢？為什么？

預(yù)設(shè)：

假如我是蜜蜂，我會(huì)選擇建造正六邊形的蜂巢。因?yàn)檎呅蔚姆涑灿腥髢?yōu)點(diǎn)：

第一，每個(gè)蜂房都是密鋪的，既不留空隙，也不相互重疊；第二，正六邊形的峰

巢用料最少，可以采用最少量的蜂蠟建成最大的蜂巢；第三，正六邊形的蜂巢抗

壓能力最強(qiáng)。雖然圓柱體抗壓能力最強(qiáng)，但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被擠

壓成六邊形。比較正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。

你還發(fā)現(xiàn)哪些物體有蜂巢結(jié)構(gòu)？這種設(shè)計(jì)有什么好處？

生活中具有蜂巢結(jié)構(gòu)的物體還有:蜂窩板材、蜂窩填充料、蜂窩底的鍋、移動(dòng)通

信基站的蜂窩狀排列,等等。

這種設(shè)計(jì)的好處是:六邊形排列沒有縫隙,有效空間最大,所用材料少等。

活動(dòng)4：人們從魚的身上得到的啟示

出示各種各樣的魚類，引導(dǎo)學(xué)生看一看，認(rèn)識(shí)各種形狀的魚。

教師引導(dǎo)：盡管魚的形狀不一，大小不同，種類不同，但是魚都有一些共同的特

點(diǎn)。

魚類主要靠按節(jié)排列于身體兩側(cè)的肌肉交替收縮，使體軀與尾鰭左右擺動(dòng)而前進(jìn),

其他鰭起平衡與轉(zhuǎn)向作用。

魚類終生生活在海水或淡水中，大都具有適于游泳的體形和鰭。用鰥呼吸，以上

下頜捕食。

人們就是從魚的這些特點(diǎn)中獲得啟發(fā)，發(fā)明出了許許多多的物品。

出示課本16頁(yè)上面的一組圖片，學(xué)生觀察這組圖片，找一找他們的對(duì)應(yīng)關(guān)系，

并且想一想人類從魚的身上獲得什么啟發(fā)？又發(fā)明出了怎樣的物品？

預(yù)設(shè)：

它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：

魚的鰭對(duì)應(yīng)船的槳和櫓,提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力。

魚的流線型身體對(duì)應(yīng)潛艇的外形,減少水的阻力,行進(jìn)更快更省力。

魚的骨架在水下能夠承受很大的壓力,提供整個(gè)身體的支撐，人們根據(jù)這一特點(diǎn)

設(shè)計(jì)出了船的龍骨。

魚肚子里的膘對(duì)應(yīng)潛艇的蓄水艙,通過充氣和注水,調(diào)節(jié)上浮和下沉。

活動(dòng)5：人類從鳥的身上獲得的啟示

人類除了從蜜蜂、魚兒身上獲得了很多啟示之外，從鳥兒的身上也獲得了很多的

啟發(fā)。

出示課本16頁(yè)的下面兩幅圖片，學(xué)生仔細(xì)觀察這兩幅圖片，并且想一想：人類

從鳥的身上獲得了哪些發(fā)明創(chuàng)造的啟示？

人類從鳥類的身上得到了啟示，發(fā)明了滑翔機(jī)。

人類從蝙蝠的身上得到了啟示發(fā)明了雷達(dá)。

鳥類可以在空中自由飛行，這對(duì)人類是多么大的吸引和激勵(lì)啊！400多年以前,

意大利人達(dá)?芬奇根據(jù)對(duì)鳥類的觀察和研究，設(shè)計(jì)了撲翼機(jī)，試圖用腳蹬的動(dòng)來

撲動(dòng)飛行。后來，經(jīng)過許多科學(xué)家的試驗(yàn)，終于在1903年發(fā)明了飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)了

幾千年來人類渴望飛上天空的理想。

小小的蜂鳥是鳥中的“直升機(jī)”，制造具有蜂鳥飛行特性的垂直起落飛機(jī)，已經(jīng)

成為許多飛機(jī)設(shè)計(jì)師夢(mèng)寐以求的愿望。還有科學(xué)家從鴿子的視覺發(fā)達(dá)得到啟示,

發(fā)明了“電子鴿眼”；從貓頭鷹眼睛的特殊構(gòu)造，發(fā)明了“夜視儀”；利用鷹的

眼睛發(fā)明了“電子鷹眼”；從啄木鳥覓食中受到啟發(fā)，發(fā)明了“防震頭盔”

活動(dòng)6：了解仿生學(xué)

出示課本16頁(yè)有關(guān)仿生學(xué)的概念：

人類模仿生物的結(jié)構(gòu)和功能,創(chuàng)造出各種人造物。這些做法逐漸發(fā)展為一門從自

然中學(xué)習(xí)，進(jìn)而應(yīng)用到工程技術(shù)中的學(xué)科一一仿生學(xué)。

學(xué)生讀一讀這段文字，初步了解什么是仿生學(xué)。

教師引導(dǎo)：有關(guān)仿生學(xué)是一個(gè)新興的科學(xué)，仿生學(xué)的內(nèi)容非常廣泛。課后，大家

可以查閱資料，了解有關(guān)仿生學(xué)的知識(shí)。

第6課蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)

教學(xué)目標(biāo)

1.嘗試用握、戳、承重等方式破壞蛋殼，直觀感受蛋殼的穩(wěn)固。

2.對(duì)比蛋殼和拱形，找出兩者之間的關(guān)聯(lián)。

3.通過承重對(duì)比實(shí)驗(yàn)，知道拱橋的承重能力大于平橋。

4.了解拱結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)在建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。

重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：研究蛋殼和拱的承重能力。

難點(diǎn)：研究拱的承重能力。

教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：拱形建筑、薄殼建筑的視頻或圖片等。

學(xué)生分組材料：完好的雞蛋、蛋殼、鉛筆、平板、塑料瓶蓋、A4卡紙等。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

同學(xué)們，通過上一課的學(xué)習(xí)我們知道生物在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中，形成了許多有利

于生存的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)，人們從中獲得很多啟示。這些做法逐漸發(fā)展成為

一門從自然中學(xué)習(xí)，進(jìn)而應(yīng)用到工程技術(shù)中的學(xué)科一一仿生學(xué)。

今天這節(jié)課，我們繼續(xù)探究仿生學(xué)的有關(guān)知識(shí)，探究人們從蛋殼中獲得怎樣的啟

示？

板書課題：6.蛋殼與薄殼結(jié)構(gòu)

二、教學(xué)新課

活動(dòng)1：觀察并描述雞蛋殼的特點(diǎn)

出示一枚雞蛋，引導(dǎo)學(xué)生看一看雞蛋，從雞蛋的形狀、組成部分等各方面描述雞

蛋。

預(yù)設(shè)：

雞蛋是橢圓形結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)分成三個(gè)部分，分別是蛋殼、蛋白、蛋黃。

從顏色上來看，雞蛋一般紅、茶色居多，也有白皮雞蛋。

從大小上來看，雞蛋一般比鴨蛋小

從形狀上來看，雞蛋稍圓些，鴨蛋橢圓的程度大些。

再出示蛋殼的圖片，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察蛋殼，并且通過用眼睛看，用耳朵聽，用

鼻子聞，用手敲一敲等各種方法觀察雞蛋殼的特點(diǎn)。

學(xué)生分小組活動(dòng)，使用各種方法探究雞蛋殼的特點(diǎn)。

預(yù)設(shè)：

雞蛋呈橢球形，外表光滑,表面有細(xì)微的氣孔，內(nèi)部有一層薄膜。雞蛋殼的主要成

分是碳酸鈣，并不堅(jiān)硬致密，很容易磕破，只要輕輕一磕雞蛋就破了。

活動(dòng)2：研究蛋殼結(jié)構(gòu)的精妙之處

教師激發(fā)學(xué)生的興趣：如此普通、司空見慣的雞蛋殼又有哪些精妙之處呢？

問題一：我們能用手把一枚雞蛋握碎嗎？

教師引導(dǎo)：蛋殼這么薄，平時(shí)我們輕輕一磕雞蛋就破了。那么我們用手握住雞蛋，

使勁的用力，能夠把一枚雞蛋握碎嗎？下面請(qǐng)同學(xué)們來試一試。

全班分小組活動(dòng)，每個(gè)同學(xué)體驗(yàn)用力握住雞蛋，看能不能把雞蛋握碎。

全班交流，說一說本小組的活動(dòng)結(jié)果，想一想這是為什么呢？

因?yàn)殡u蛋是橢球形的,用手握雞蛋時(shí),手部施加的壓力能被蛋殼外凸的曲面分散,

所以雞蛋不易握碎。

問題二：哪種情況下的蛋殼不容易被戳破？

出示課本第17頁(yè)右下方的一組圖片，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，想一想哪種情況下的

蛋殼不容易被戳破呢？

學(xué)生分小組活動(dòng)按照?qǐng)D片提示的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師巡

視，了解學(xué)生活動(dòng)情況，并提醒學(xué)生注意要比較這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就要讓鉛筆從同

一個(gè)高度落下。

全班交流，各小組匯報(bào)本小組的活動(dòng)結(jié)果，并且想一想為什么？

因?yàn)榈皻?nèi)附著的一層富有彈性的薄膜所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，能拉緊整個(gè)蛋殼,增加

了蛋殼的抗壓能力。

問題三：4枚雞蛋能支撐多重的物體？

教師引導(dǎo)：雞蛋究竟能承受多大的壓力呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究。

出示課本18頁(yè)上面的一組圖片，學(xué)生仔細(xì)觀察想一想本次實(shí)驗(yàn)所需的材料、方

法以及注意點(diǎn)。

全班交流，先請(qǐng)學(xué)生做出自己的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)一下，4枚雞蛋究竟可以承受多少本

書的壓力，并且把自己的預(yù)測(cè)結(jié)果填寫在書上。

實(shí)驗(yàn)材料：4枚雞蛋、固定雞蛋的小圓盤、一小塊木板、書本若干。

實(shí)驗(yàn)方法：將4枚雞蛋立在桌面上（每枚雞蛋的上下兩端用塑料瓶蓋固定），在上

面放一塊平板,然后在木板上依次一本一本的放上書本，看看當(dāng)放到第幾本書的

時(shí)候，雞蛋會(huì)出現(xiàn)破碎的情況。

實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：在放書本的時(shí)候，動(dòng)作一定要輕，要緩慢，不能用力一扔，更不能

使勁的往上一拍。

全班分小組活動(dòng)，動(dòng)手操作這個(gè)實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察4枚雞蛋究竟可以承受多少本書

的壓力。

全班交流，各小組匯報(bào)本小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，想一想我們得出的實(shí)際結(jié)果和自己事

先猜測(cè)的一樣嗎？自己是估計(jì)多了還估計(jì)少了？為什么？

教師小結(jié)：剛剛我們通過自己的實(shí)驗(yàn)了解了4枚雞蛋究竟能夠承受多大的壓力,

可能大部分同學(xué)都沒有預(yù)料到4枚小小的雞蛋竟然可以承受那么大的壓力。

活動(dòng)3：蛋殼結(jié)構(gòu)與拱形結(jié)構(gòu)

出示課本18頁(yè)中間的兩幅圖片，請(qǐng)學(xué)生在蛋殼上畫一條線,看一看這條線是什么

形狀的？

預(yù)設(shè)：

這條線像拱橋。

這條線是拱形的，蛋殼曲面可以看成由無(wú)數(shù)的拱形拼接而成。

活動(dòng)4：測(cè)試拱形結(jié)構(gòu)的承重能力

雞蛋之所以能夠承受那么大的壓力，與雞蛋本身的拱形結(jié)構(gòu)是有關(guān)系的，那么拱

形結(jié)構(gòu)的承重能力究竟怎樣呢？下面我們繼續(xù)通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行比較。

出示課本19頁(yè)下方的一幅圖片，學(xué)生觀察這幅圖片，并讀一讀旁邊的文字，了

解本次活動(dòng)所需的材料、方法以及注意點(diǎn)。

全班交流

實(shí)驗(yàn)材料：兩張A4紙、兩個(gè)文具盒、簽字筆若干等。

實(shí)驗(yàn)方法：用2張A4卡紙分別做成平橋和拱橋的橋面,分別在平橋和拱橋的橋面

上擺放簽字筆，看哪一種形狀的橋面上擺放的簽字筆更多，比較兩者的承重能力。

學(xué)生分小組活動(dòng)，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

全班交流，預(yù)設(shè)：

相比較平橋的橋面而言，拱橋的橋面能夠承受的壓力更大。因此拱形結(jié)構(gòu)的承重

能力比平面結(jié)構(gòu)的承重能力大。

因?yàn)楣澳馨咽艿降膲毫ο蛳潞拖蛲鈧鬟f給相鄰的部分，如果能抵住外推力，拱就

能承受巨大的壓力。

活動(dòng)5：日常生活中的拱形結(jié)構(gòu)建筑物

教師引導(dǎo)：因?yàn)楣靶谓Y(jié)構(gòu)的承重能力比較大，因此在日常生活中我們可以看到很

多的拱形結(jié)構(gòu)的建筑物。

出示課本18頁(yè)上面的2幅圖片，學(xué)生觀察這2幅圖片找一找這2幅圖片中的拱

形結(jié)構(gòu)。預(yù)設(shè)：

圖片1，橋梁橋洞是拱形的，可以承受更大的壓力。

圖片2,南京紫金山下靈谷寺景區(qū)內(nèi)有一座無(wú)梁殿也是利用拱形結(jié)構(gòu)建造而成的。

除了書上列舉的拱形結(jié)構(gòu)的建筑物之外，你還見過哪些拱形建筑或建筑上的拱結(jié)

構(gòu)？

預(yù)設(shè)：

常見的拱形有:拱門、牌坊、城堡、水渠、宮殿等。著名的建筑有法國(guó)的凱旋門、

中國(guó)的趙州橋、古羅馬水渠等。

活動(dòng)6：認(rèn)識(shí)薄殼結(jié)構(gòu)

學(xué)生自由讀一讀課本19頁(yè)的“薄殼結(jié)構(gòu)”這段文字資料，初步了解薄殼結(jié)構(gòu)的

特點(diǎn)及應(yīng)用。

薄薄的雞蛋殼之所以能承受很大的壓力，是因?yàn)榈皻で婵梢钥闯捎蔁o(wú)數(shù)的拱拼

接而成的，能夠把受到的壓力分散到蛋殼的各個(gè)部分。人們從蛋殼中得到啟示，

發(fā)明了薄殼結(jié)構(gòu)。薄殼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的受力性能，且輕便省料，因此在建筑中被廣

泛使用。

出示課本19頁(yè)的國(guó)家大劇院、悉尼歌劇院兩幅圖片，學(xué)生觀察這兩幅圖片，了

解這兩幅圖片中的“薄殼結(jié)構(gòu)”。

預(yù)設(shè)：

中國(guó)國(guó)家大劇院，是新“北京十六景”之一的地標(biāo)性建筑，位于北京市中心天安

門廣場(chǎng)西，人民大會(huì)堂西側(cè)，由主體建筑及南北兩側(cè)的水下長(zhǎng)廊、地下停車場(chǎng)、

人工湖、綠地組成。中國(guó)國(guó)家大劇院由法國(guó)建筑師保羅?安德魯主持設(shè)計(jì)，國(guó)家

大劇院外觀呈半橢球形，東西方向長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為212.20米，南北方向短軸長(zhǎng)度為

143.64米，建筑物高度為46.285米，占地11.89萬(wàn)平方米，總建筑面積約16.5

萬(wàn)平方米，其中主體建筑10.5萬(wàn)平方米。

悉尼歌劇院的外型猶如即將乘風(fēng)出海的白色風(fēng)帆由10塊大“海貝”組成，與周

圍景色相互呼應(yīng)，最高的那一塊高達(dá)67米。高低不一的尖頂殼，外表用白格子

釉瓷鋪蓋，在陽(yáng)光照映下，既像豎立著的貝殼，又像兩艘巨型白色帆船，飄揚(yáng)在

蔚藍(lán)色的海面上，故有“船帆屋頂劇院”之稱。那貝殼形尖屋頂，是由2194塊

每塊重15.3噸的彎曲形混凝土預(yù)制件，用鋼纜拉緊拼成的，外表覆蓋著105萬(wàn)

塊白色或奶油色的瓷磚。據(jù)設(shè)計(jì)者晚年時(shí)說，他當(dāng)年的創(chuàng)意其實(shí)是來源于橙子。

正是那些剝?nèi)チ艘话肫さ某茸訂l(fā)了他。歌劇院白色屋頂是由一百多萬(wàn)片瑞典陶

瓦鋪成，并經(jīng)過特殊處理，因此不怕海風(fēng)的侵襲，屋頂下方就是悉尼歌劇院的兩

大表演場(chǎng)所：音樂廳和歌劇廳。

除了建筑，你還見過哪些薄殼結(jié)構(gòu)的物品？

預(yù)設(shè)：

安全帽也是有拱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，如果有重物從上面掉下來，安全帽就可以承受重

物的壓力，從而避免人的頭部受傷。

野營(yíng)的帳篷是圓頂形的，支搭簡(jiǎn)單，攜帶方便，重量輕，承重大，適合一般的休

閑旅行使用。

三、課堂總結(jié)

今天這節(jié)課，我們探究了雞蛋的作用，了解了薄殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，知道蛋殼結(jié)構(gòu)也

是一種拱形結(jié)構(gòu)，拱形結(jié)構(gòu)能夠承受很大的壓力，古今中外很多的建筑物都是由

拱形結(jié)構(gòu)建造而成的。課后，請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)觀察我們周圍的物品，看看哪些建筑

物或者物品中使用到了拱形結(jié)構(gòu)。

第7課海豚與聲吶

教學(xué)目標(biāo)

知道什么是超聲波，了解超聲波回聲定位和無(wú)線電波反射定位的原理。

通過閱讀和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)海豚探路、聲吶、B超、雷達(dá)的工作原理。

在“海豚捉魚”的游戲活動(dòng)中，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)模擬活動(dòng)的特點(diǎn)。

分工合作，提升團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：了解海豚活動(dòng)以及捕食的工作原理。

難點(diǎn)：團(tuán)隊(duì)合作，完成游戲。

教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：相關(guān)視頻和圖片。

學(xué)生分組材料：游戲頭飾。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了蛋殼與拱形建筑，知道人類從蛋殼結(jié)構(gòu)中獲得啟

發(fā)，建造出了各種各樣的拱形結(jié)構(gòu)的建筑物，比如拱橋、澳大利亞悉尼歌劇院、

紫金山腳下靈谷寺內(nèi)的無(wú)梁殿。

今天這節(jié)課，我們來探討人類從海豚身上獲得的啟發(fā)。

板書課題：7.海豚與聲吶

二、學(xué)習(xí)新課

活動(dòng)1：海豚暢游無(wú)阻的奧秘

出示課本20頁(yè)上面的兩幅圖片，教師引導(dǎo)：人們?cè)谒乩锊迳辖饘侔?，海豚游?dòng)

時(shí)絕不會(huì)碰到；即使被蒙上眼睛,照樣暢游無(wú)阻,還能準(zhǔn)確捕捉獵物。

這是什么原因？說明了什么？

科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)是讓海豚在插滿金屬棒的水池中游動(dòng)。從左圖上看,海豚能夠在插

滿金屬棒的水池中自如游動(dòng);從右圖中看,海豚即使被蒙上眼睛,仍然能夠在水池

中自如游動(dòng)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明,海豚探路不是依靠視覺。

提出疑問：海豚探路不是依靠視覺，那是靠什么呢？

活動(dòng)2：模仿海豚用嘴巴和耳朵相配合捕捉小魚

教師引導(dǎo)：海豚是依靠嘴巴和耳朵相互配合，才能在插滿金屬棒的水池中游動(dòng),

絕不會(huì)碰到金屬棒，還能準(zhǔn)確捕捉獵物。下面我們來做一個(gè)游戲，模仿海豚怎樣

用嘴巴和耳朵相配合捕捉小魚的。

出示課本20頁(yè)下面一幅插圖，學(xué)生觀察這幅插圖并讀一讀上面的文字，初步了

解游戲的內(nèi)容與方法。

游戲方法：

1.在一塊空地上畫一個(gè)大圈,4~5人一組,一人蒙上眼睛扮演海豚,其余同學(xué)扮演

小魚。

2.“海豚”一邊快速移動(dòng)一邊說“小魚”，“小魚”們只能在圈內(nèi)腳跟碰腳尖地

移動(dòng),并且都要發(fā)聲回應(yīng)。

3.“海豚”捉到“小魚”后，互換角色，繼續(xù)游戲。

游戲設(shè)計(jì)說明：

在這個(gè)游戲中，蒙上扮演海豚同學(xué)的眼睛是為了避免學(xué)生看見“小魚”的位置,

也是模擬在海中游動(dòng)的海豚;扮演海豚的同學(xué)說“小魚”模擬的是海豚發(fā)出超聲

波;扮演“小魚”的同學(xué)發(fā)出回應(yīng)聲模擬的是反射回的超聲波;扮演海豚同學(xué)的快

速移動(dòng)和扮演小魚同學(xué)的慢速移動(dòng)模擬的是海豚與小魚的游動(dòng)速度差別。

學(xué)生分小組活動(dòng)，按照活動(dòng)方法及要求進(jìn)行游戲，邊游戲邊體會(huì)海豚是怎樣用嘴

巴和耳朵相配合捕捉小魚的。

教師小結(jié)：通過剛才這個(gè)游戲，我們初步了解了海豚在夜間飛行，依靠尾巴和耳

朵相配合來捕捉小魚的。那么人類根據(jù)海豚這一特點(diǎn)，從中獲得什么啟發(fā)呢？

活動(dòng)3：海豚探路的啟示

出示課本21頁(yè)“海豚探路”的圖片，學(xué)生觀察這幅圖片，進(jìn)一步體會(huì)海豚的耳

朵和嘴巴是如何相配合捕捉小錢魚的。

學(xué)生自由讀一讀課本21頁(yè)“海豚探路的啟示”這段文字，學(xué)生認(rèn)真的讀一讀，

進(jìn)一步了解海豚的耳朵和嘴巴是怎樣相互配合探路的。

海豚在水里能夠發(fā)出一種人耳聽不見的聲波，聲波遇到物體后會(huì)反射回來,被海

豚的耳朵接收，海豚就能確定物體的形狀、大小和位置。海豚采用的這種方法叫

回聲定位。

出示課本21頁(yè)雷達(dá)和潛水艇以及B超診斷儀的圖片，學(xué)生觀察這幾幅圖片并讀

一讀對(duì)應(yīng)的文字，進(jìn)一步了解這三種物體工作的原理是怎樣的？

預(yù)設(shè)：

雷達(dá)，通過天線發(fā)出無(wú)線電波，無(wú)線電波遇到障礙物后就會(huì)反射回來，顯示在熒

光屏上，這樣就可以測(cè)定目標(biāo)的方向、距離、大小等等。因?yàn)闊o(wú)線電波不受天氣

等條件的影響，所以雷達(dá)廣泛應(yīng)用于軍事、地形測(cè)繪、氣象觀測(cè)、航行保障等領(lǐng)

域。

潛水艇的聲吶系統(tǒng)，利用聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位、識(shí)別、導(dǎo)航等等。

B超診斷儀，利用回聲定位原理,通過發(fā)射超聲波射入人體,通過分析體內(nèi)組織產(chǎn)

生的回聲，探測(cè)人體內(nèi)部是否健康。

討論問題：雷達(dá)、聲吶、B超診斷儀的工作原理和海豚探路有什么相似之處呢？

相同之處：

海豚、聲吶、B超、海豚都屬于回聲定位的工作原理。某些動(dòng)物能通過口腔或鼻

腔把從喉部發(fā)出超聲波,利用反射回的聲波來定向，這種空間定向的方法稱為回

聲定位。聲吶是利用水中聲波進(jìn)行探測(cè)、定位和通信的電子設(shè)備。雷達(dá)將電磁波

以定向方式發(fā)射至空間，借由接收空間內(nèi)存在物體所反射的電磁波，可以計(jì)算出

該物體的方向、高度及速度.并且可以探測(cè)物體的形狀，以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以

探測(cè)地面的精確形狀。

不同之處：

海豚發(fā)出的是超聲波，超聲波碰到物體后反射回來被海豚的耳朵接收。

雷達(dá)發(fā)出的是無(wú)線電波，無(wú)線電波遇到障礙物后反射回來顯示在熒光屏上。

聲吶發(fā)出的是聲波，聲波碰到障礙物會(huì)反射回來，顯示在熒光屏上。

B超診斷儀發(fā)出的是超聲波，超聲波反射回來，顯示在熒光屏上。

三、課堂總結(jié)

今天這節(jié)課，我們探索了海豚探路的秘密，知道人類根據(jù)海豚探路的秘密發(fā)明了

雷達(dá)、聲吶和B超診斷儀等物體，他們的工作原理都與海豚探路的原理相似。課

后，同學(xué)們可以查閱資料，了解更多的有關(guān)海豚探路的秘密。

第8課我們來仿生

教學(xué)目標(biāo)

1.能按要求制作手臂的結(jié)構(gòu)模型。

2.通過閱讀資料和分析，了解一些生活中的仿生產(chǎn)品。

3.發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，共同完成游戲任務(wù)。

4.嘗試進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)。

重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：通過對(duì)仿生產(chǎn)品的了解和分析，嘗試進(jìn)行仿生產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)仿生產(chǎn)品。

教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：課件。

學(xué)生分組材料：制作手臂的寬窄卡紙、鉀釘、線、膠帶、小動(dòng)物卡片。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

通過前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了生物在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中，形成了許多有利于

生存的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)，人們從這些動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)中獲得很

多啟示，如根據(jù)鳥類飛行的特點(diǎn)發(fā)明了飛機(jī)，根據(jù)蛋殼的結(jié)構(gòu)造出了拱形結(jié)構(gòu)的

建筑，根據(jù)海豚探路的特點(diǎn)發(fā)明了雷達(dá)，可以這樣說，日常生活中我們有許多發(fā)

明的靈感都來源于自然界的動(dòng)植物。

今天這節(jié)課，我們也來試一試仿生。

板書課題：8.我們來仿生

一、教學(xué)過程

活動(dòng)1：模仿手臂的結(jié)構(gòu)和功能

觀察肌肉、骨骼和關(guān)節(jié)是怎樣配合工作的

提出要求：做手臂伸直和彎曲的動(dòng)作，仔細(xì)觀察肌肉、骨骼和關(guān)節(jié)是怎樣配合工

作的。

學(xué)生分小組活動(dòng)，按照要求做手臂伸直和彎曲的動(dòng)作，并且觀察在手臂伸直和彎

曲的過程中，右上肢是怎樣運(yùn)動(dòng)的，并且在運(yùn)動(dòng)時(shí)，用左手按住右上肢的不同部

位，感受右上肢不同部位的變化，思考肌肉、骨骼、關(guān)節(jié)是怎樣配合工作的。

全班交流，預(yù)設(shè)：

人或動(dòng)物任何一個(gè)動(dòng)作的產(chǎn)生，都不是一塊骨骼肌收縮、舒張完成的，而是多組

肌群在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)解下，骨、關(guān)節(jié)和肌肉的協(xié)調(diào)配合完成的：骨骼肌接受神經(jīng)

傳來的刺激，會(huì)收縮，牽引著它所附著的骨，繞著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生各種動(dòng)作。

屈肘時(shí)，肱二頭肌收縮，肱三頭肌舒張。伸肘時(shí)，肱三頭肌收縮，肱二頭肌舒張。

通過彎曲和伸直手臂活動(dòng)，我們知道人體各種活動(dòng)都是由肌肉收縮帶動(dòng)骨骼運(yùn)動(dòng)

而實(shí)現(xiàn)的，附著在骨頭上的肌肉總是成對(duì)的在一起工作，一個(gè)收縮，另一個(gè)就舒

張。由此可見，在運(yùn)動(dòng)中骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉是互相配合完成運(yùn)動(dòng)的。

教師小結(jié):通過右手的彎曲和伸直這兩個(gè)動(dòng)作，我們可以發(fā)現(xiàn),一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作，

需要我們的骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)三者相互配合才能完成，缺少其中的任何一個(gè)，都

不能完成伸直和彎曲手臂這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作。

活動(dòng)2：觀察假肢手臂的結(jié)構(gòu)

出示課本22頁(yè)的假肢手臂的結(jié)構(gòu)圖，引導(dǎo)學(xué)生看一看，了解假肢手臂的結(jié)構(gòu)。

討論：我們的手臂由哪些部分組成？

我們的手臂由骨頭、關(guān)節(jié)、肌肉、神經(jīng)、血管、筋腱等組成，他們之間有一定的

聯(lián)系。

假肢，也稱“義肢”，是供截肢者使用以代償缺損肢體部分功能的人造肢體，有

上肢假肢和下肢假肢。多用鋁板、木材、皮革、塑料等材料制作，其關(guān)節(jié)采用金

屬部件，現(xiàn)在假肢界主流是鈦合金和碳素纖維材料。義肢指人造肢體，用來取代

肢體的功能障礙（不論暫時(shí)性或永久性），或是用來掩飾肢體傷殘。與義體（如假

鼻子、假發(fā)）最大的不同，在于義肢的功能性較強(qiáng)，且單指上下肢而言。

活動(dòng)3：做一只手臂模型，研究手臂是怎樣工作的

教師引導(dǎo)：我們的手臂究竟是怎樣工作的呢？下面我們來做一只手臂模型，研究

手臂是怎樣工作的。

出示課本22頁(yè)下面4幅插圖，學(xué)生觀察這4幅插圖，并且讀一讀制作手臂模型

的步驟文字，初步了解制作手臂模型所需的材料、方法、步驟以及注意點(diǎn)。

全班交流

制作所需材料：硬紙板、剪刀、鉀釘,、膠帶、繩子等等。

制作方法步驟：

1.剪兩塊硬紙板,其中一塊是另一塊的兩倍寬。將寬紙板沿長(zhǎng)邊對(duì)折,將窄紙板的

一端剪圓。

2.把剪圓的紙板夾在對(duì)折紙板的一側(cè)，用釧釘連接，再把“手”固定在對(duì)折紙板

的另一側(cè)。

3.用膠帶將兩根等長(zhǎng)的繩子的兩端分別固定在兩塊硬紙板上。

4.拉動(dòng)繩子,帶動(dòng)整個(gè)“手臂”運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生分小組活動(dòng)，小組成員合作完成手臂模型的制作活動(dòng)。

全班交流，各小組展示本小組制作完成的手臂模型，看看還有什么需要改進(jìn)的地

方，各小組繼續(xù)改進(jìn)完善本小組制作的手臂模型。

模型各部分分別代表的是什么？

預(yù)設(shè)：

硬紙板代表長(zhǎng)骨；對(duì)折的硬紙板代表前臂的槎骨和尺骨；硼釘代表關(guān)節(jié)；繩子代

表連接上臂與前臂的骨骼肌肉。

教師引導(dǎo)：我們的手臂模型已經(jīng)做好，下面我們就通過手臂模型的活動(dòng)來探究手

臂是怎樣工作的？

學(xué)生分小組活動(dòng)，引導(dǎo)手臂模型做各種各樣的活動(dòng)，仔細(xì)觀察手臂是怎樣工作的。

全班交流，指生說一說手臂是怎樣工作的？

預(yù)設(shè)：

通過手臂模型的活動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉在活動(dòng)中是互相配合，協(xié)同作

用的。

教師小結(jié)：骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉組成了人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，他們互相配合，使身體進(jìn)

行各種運(yùn)動(dòng)。其中骨骼支持人體的運(yùn)動(dòng)，是人體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)；關(guān)節(jié)是骨與骨之間

能夠活動(dòng)的連接，使骨骼的運(yùn)動(dòng)更加靈活；肌肉附著在骨骼上，通過收縮帶動(dòng)骨

骼，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，為人體運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)力。

活動(dòng)4：做“保護(hù)色”游戲

出示軍人的迷彩服，引導(dǎo)學(xué)生看一看，想一想迷彩服在軍事活動(dòng)中有哪些作用？

迷彩服是由綠、黃、茶、黑等顏色組成不規(guī)則保護(hù)色圖案用于偽裝的服裝。迷彩

服要求它的反射光波與周圍景物反射的光波大致相同，不僅能迷惑敵人的目力偵

察，還能對(duì)付紅外偵察，使敵人現(xiàn)代化偵視儀器難以捕捉目標(biāo)。

教師引導(dǎo)：下面，我們就來做一做“保護(hù)色”游戲。

出示“保護(hù)色”游戲的要求：

1.分組給螞蚱、蝴蝶、菜青蟲、青蛙等小動(dòng)物卡片涂上顏色，并剪下來。

2.選一條樹叢邊的小路,各組將小動(dòng)物卡片沿途放在其中。

3.以正常速度走過這條小路，比一比哪個(gè)小組做的卡片被發(fā)現(xiàn)得最少。

4.重走一遍這條小路，你能發(fā)現(xiàn)更多的小動(dòng)物卡片嗎？

學(xué)生讀一讀具體的游戲要求，并且觀察下面的兩幅圖片，初步了解本次游戲的要

求以及方法。

教師詳細(xì)講解游戲要求：小動(dòng)物卡片代表生活在樹叢中的小動(dòng)物；以正常速度走

過這條小路代表不經(jīng)意的觀察狀態(tài);重走一遍小路，代表仔細(xì)的觀察狀態(tài)。

學(xué)生分小組活動(dòng)，制作小動(dòng)物卡片并且沿途放在小路的各個(gè)地方，引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)?/p>

尋找這些小動(dòng)物，看一看哪個(gè)小組做的卡片被發(fā)現(xiàn)的最少。

全班交流，說一說活動(dòng)的收獲，比一比哪個(gè)小組做的卡片被發(fā)現(xiàn)的最少，想一想

這是為什么？

預(yù)設(shè)：

小動(dòng)物卡片跟周圍環(huán)境顏色最相近的，不容易被發(fā)現(xiàn)。小動(dòng)物卡片顏色跟周圍環(huán)

境顏色相差太大的，很容易被發(fā)現(xiàn)。

出示課本23頁(yè)下面的一幅環(huán)境圖片以及三種迷彩服的圖片，引導(dǎo)學(xué)生看一看，

想一想這三種迷彩服分別在什么環(huán)境中不易被發(fā)現(xiàn)。

預(yù)設(shè)：

左上方黃綠色的迷彩服是叢林迷彩，用于陸軍夏作訓(xùn)服。

中間的是荒漠迷彩,用于陸軍冬作訓(xùn)服。

右上方藍(lán)色的迷彩服是海洋迷彩,用于海軍陸戰(zhàn)隊(duì)。

教師小結(jié)：迷彩服是作訓(xùn)服的一種基本類型?！懊圆省笔怯删G、黃、茶、黑等顏

色組成不規(guī)則圖案的一種新式保護(hù)色。迷彩服要求它的反射光波與周圍景物反射

的光波大致相同，不僅能迷惑敵人的肉眼偵察，還能對(duì)付紅外偵察，使敵人現(xiàn)代

化偵視儀器難以捕捉目標(biāo)。迷彩服最早是作為偽裝服出現(xiàn)的，第二次世界大戰(zhàn)末

期首先出現(xiàn)了迷彩服，大多為“三色迷彩服”。戰(zhàn)后，以美國(guó)為首的一些國(guó)家裝

備了“四色迷彩服”。

活動(dòng)5：認(rèn)識(shí)六足機(jī)器人

教師引導(dǎo)：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)像螞蟻、竹節(jié)蟲等一些昆蟲有三對(duì)足，在爬行的時(shí)候總

是以三條足為一組，以三角形支架結(jié)構(gòu)交替前行，他們可以輕松的跨過障礙物,

也可以隨時(shí)隨地的停下來。

出示課本24頁(yè)竹節(jié)蟲的圖片，引導(dǎo)學(xué)生看一看竹節(jié)蟲，了解竹節(jié)蟲身體結(jié)構(gòu)的

特點(diǎn)和爬行的特點(diǎn)。

科學(xué)家們又從中獲得什么啟發(fā)呢？又有什么發(fā)明呢？

出示課本24頁(yè)的六足仿生機(jī)器人圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察，并且讀一讀旁邊的文字，

了解六足仿生機(jī)器人的特點(diǎn)以及作用。

全班交流，預(yù)設(shè)：

工程師借鑒昆蟲的三角步態(tài)在穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性等方面的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)并制造了六足

仿生機(jī)器人，這種機(jī)器人可以輕松跨越森林、沙地、沼澤等特殊路面，因此可以

從事工程勘測(cè)、反恐防爆、軍事偵察等人類難以完成的或危險(xiǎn)性較大的工作。

六足仿生機(jī)器人借鑒了竹節(jié)蟲的什么優(yōu)點(diǎn)？

借鑒的是昆蟲的三角步態(tài)在穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性等方面的優(yōu)勢(shì)。

活動(dòng)6：清洗錐形瓶和燒瓶的刷子

出示實(shí)驗(yàn)室中常用的錐形瓶和燒瓶，引導(dǎo)學(xué)生看一看，了解錐形瓶和燒瓶的特點(diǎn)。

預(yù)設(shè)：

錐形瓶和燒瓶的特點(diǎn)是肚子大，口小，并且瓶頸較長(zhǎng)。

這種形狀的錐形瓶和燒瓶有什么缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？

優(yōu)點(diǎn)：里面存放的液體不容易灑出來。

缺點(diǎn)：很難清洗。

這樣的錐形瓶和燒瓶用普通的刷子清洗他們時(shí)，會(huì)有什么不方便呢？

用普通的刷子很難將它們清洗干凈。

人們又是怎樣解決這一問題的呢？

出示課本24頁(yè)資料卡片“河豚的啟示”，學(xué)生讀一讀這張卡片上的內(nèi)容，并且

觀察河豚魚的形狀和燒瓶的刷子，想一想刷燒瓶的刷子和河豚魚有什么相似之

處？

預(yù)設(shè)：

河鯉又叫氣鼓魚，它有又叫氣鼓魚,它有一個(gè)本領(lǐng)：一遇到驚嚇，身體就會(huì)迅速脹

大好幾倍，以嚇退天敵。技術(shù)人員從中受到啟示,發(fā)明了一種像河鯨那樣形狀可變

的試管刷子。

清洗燒瓶的刷子的形狀類似于身體迅速膨脹的河豚魚，這樣在使用時(shí)，可以擠壓

手柄,使刷頭膨大，就可以清洗燒瓶或錐形瓶下面用普通刷子難以清洗的角落。

教師引導(dǎo)：剛剛我們了解了六足機(jī)器人和燒瓶的刷子，在日常生活中，除了這些

之外，我們周圍的生物還有很多很多，想一想這些周圍的生物給你什么啟示？試

著模仿一種生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)或者功能，設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品。

學(xué)生分小組活動(dòng)，討論問題并且設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品。

全班交流，各小組展示本小組設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，并且說一說這種產(chǎn)品是從什么動(dòng)物身

上的什么地方受到的啟發(fā)？

預(yù)設(shè)：

貓的耳朵可以改變朝向，以便接收不同方向傳來的聲音。

鴨子的蹊有助于它劃水，模仿鴨蹊的形態(tài)和功能設(shè)計(jì)腳蹊，可以為人們游泳、潛

水提供前進(jìn)動(dòng)力。

翠鳥的嘴呈錐形，前小后大，在快速入水捕魚時(shí)可減小阻力，高速列車的車頭設(shè)

計(jì)成錐形，在列車高速行駛時(shí)可減小空氣阻力。

野豬利用泥土細(xì)粒對(duì)氯氣的吸附作用，過濾空氣，豬鼻子防毒面具前端進(jìn)氣口填

充有類似細(xì)土吸附功能的活性炭。

龍蝦一一氣味探測(cè)儀

蝴蝶上的鱗片一一變色衣服

荷葉防水衣服

樹葉的排列一一悉尼大劇院

魚的沉浮——潛艇

響尾蛇一一空對(duì)空響尾蛇導(dǎo)彈

教師小結(jié)：通過六足機(jī)器人和燒瓶的刷子，我們發(fā)現(xiàn)自然界中普普通通的現(xiàn)象有

時(shí)候也會(huì)給我們很大的啟發(fā)，幫助我們解決生活和工作上的難題。由此可見，我

們要善于觀察，善于思考，勤于動(dòng)手，這樣更有利于解決問題。

第二單元知識(shí)點(diǎn)歸納

第二單元仿生

5.生物的啟示

生物在長(zhǎng)期進(jìn)化的過程中，形成了許多有利于生存的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)，人們

從中獲得很多啟示。

課本14頁(yè)的四種物品的設(shè)計(jì)與動(dòng)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有什么相似之處？

鐵絲網(wǎng)和植物莖上的刺的尖銳部分都能起到保護(hù)作用；塑料吸盤和八爪魚的吸盤

都呈碗狀，具有吸附功能；尼龍搭扣上的彎鉤和蒼耳果實(shí)上的鉤刺都有很強(qiáng)的附

著力；降落傘與帶冠毛的蒲公英種子的整體形狀相似。

除此之外，還有鋸子與鋸齒草、大跨度建筑屋頂架構(gòu)與王蓮葉、人工冷光與螢火

蟲的光、風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀與水母耳、電子蚌眼與蛙眼等。

公元4世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家佩波斯提出猜想：截面呈正六邊形的密鋪（不留空隙，

也不相互重疊）的蜂窩巢房，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建成的。這一猜想被稱為

“蜂窩猜想”。

在同種正多邊形中，能密鋪的只有正三角形、正方形、正六邊形。

雖然圓柱體抗壓能力最強(qiáng),但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被擠壓成六邊形。

所以在正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱三種之中，正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。

蜂窩的橫截面呈正六邊形的形狀.不留空隙，也不互相重疊，是密鋪而成。而且

蜂窩的巢房是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造而成的。

假設(shè)我們想用相同形狀和大小的圖形密鋪一個(gè)平面（使圖形不留空隙、也不互相

重疊地鋪滿整個(gè)平面），那么只有3種正多邊形可以做到：正三邊形、正四邊形

和正六邊形。（這里指規(guī)則鑲嵌）在鋪滿同等面積的情況下，使用正六邊形所需

要的周長(zhǎng)之和最小。這就不難理解蜜蜂為什么會(huì)選擇六邊形了，因?yàn)榉涑彩怯梅?/p>

蠟做的，而蜜蜂產(chǎn)出蜂蠟是消耗能量的，它們當(dāng)然希望省些力氣一一這點(diǎn)小心思

就跟打工人想少搬幾塊磚一樣。

假如你是蜜蜂，你會(huì)選擇哪種形狀的蜂巢？為什么？

假如我是蜜蜂，我會(huì)選擇建造正六邊形的蜂巢。因?yàn)檎呅蔚姆涑灿腥髢?yōu)點(diǎn):

第一，每個(gè)蜂房都是密鋪的，既不留空隙，也不相互重疊；第二，正六邊形的峰

巢用料最少，可以采用最少量的蜂蠟建成最大的蜂巢；第三，正六邊形的蜂巢抗

壓能力最強(qiáng)。雖然圓柱體抗壓能力最強(qiáng)，但在平面密鋪的基礎(chǔ)上，圓形最終會(huì)被

擠壓成六邊形。比較正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，正六棱柱的抗壓能力最強(qiáng)。

你還發(fā)現(xiàn)哪些物體有蜂巢結(jié)構(gòu)？這種設(shè)計(jì)有什么好處？

生活中具有蜂巢結(jié)構(gòu)的物體還有：蜂窩板材、蜂窩填充料、蜂窩底的鍋、移動(dòng)通

信基站的蜂窩狀排列，等等。

這種設(shè)計(jì)的好處是：六邊形排列沒有縫隙，有效空間最大，所用材料少等。

人們?cè)谠齑瑫r(shí)，從魚的身上得到了哪些啟示？

它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：魚的鰭對(duì)應(yīng)船的槳和櫓，提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力；魚的流線

型身體對(duì)應(yīng)潛艇的外形，減少水的阻力，行進(jìn)更快更省力；魚的骨架對(duì)應(yīng)船的龍

骨，提供整個(gè)身體的支撐；魚肚子里的鰻對(duì)應(yīng)潛艇的蓄水艙，通過充氣和注水,

調(diào)節(jié)上浮和下沉。

查資料，了解人類從鳥的身上獲得了哪些發(fā)明創(chuàng)造的啟示。

人類從鳥類的身上得到了啟示，發(fā)明了滑翔機(jī)。

人類從蝙蝠的身上得到了啟示發(fā)明了雷達(dá)。

鳥類可以在空中自由飛行，這對(duì)人類是多么大的吸引和激勵(lì)啊！400多年以前，

意大利人達(dá)?芬奇根據(jù)對(duì)鳥類的觀察和研究，設(shè)計(jì)了撲翼機(jī)，試圖用腳蹬的動(dòng)來

撲動(dòng)飛行。后來，經(jīng)過許多科學(xué)家的試驗(yàn)，終于在1903年發(fā)明了飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)了

幾千年來人類渴望飛上天空的理想。

小小的蜂鳥是鳥中的“直升機(jī)”，制造具有蜂鳥飛行特性的垂直起落飛機(jī)，已經(jīng)

成為許多飛機(jī)設(shè)計(jì)師夢(mèng)寐以求的愿望。還有科學(xué)家從鴿子的視覺發(fā)達(dá)得到啟示,

發(fā)明了“電子鴿眼”；從貓頭鷹眼睛的特殊構(gòu)造，發(fā)明了“夜視儀”；利用鷹的

眼睛發(fā)明了“電子鷹眼”；從啄木鳥覓食中受到啟發(fā)，發(fā)明了“防震頭盔”

人類模仿生物的結(jié)構(gòu)和功能，創(chuàng)造出各種人造物。這些做法逐漸發(fā)展為一門從自

然中學(xué)習(xí)，進(jìn)而應(yīng)用到工程技術(shù)中的學(xué)科一一仿生學(xué)。

學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)

研究蜂巢形狀的奧秘。

蜂巢截面壁長(zhǎng)內(nèi)切圓4個(gè)密鋪后4個(gè)密鋪后壁的抗壓能力

形狀/厘米直徑/厘米有幾道壁總長(zhǎng)度/厘米（書本數(shù)）

正三角形4.562.64941.044

正方形3312363

正六邊形1.863.221935.345

我的結(jié)論：

許多動(dòng)物具有與生俱來的特殊本領(lǐng)，你認(rèn)為可以從它們身上獲得什么啟示？進(jìn)行

哪些發(fā)明創(chuàng)造？

禿鷲飛得高，能飛上

發(fā)明飛機(jī)

9000米的高空

-

游泳冠軍旗魚的

發(fā)明火箭

時(shí)速高達(dá)113千米

抹香鯨是潛水冠軍，