蘇教版（2017秋）科學(xué)五年級(jí)下冊(cè) 2.8《我們來(lái)仿生》 教案（含課堂練習(xí)和反思）

蘇教版（2017秋）科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)2.8《我們來(lái)仿生》教案（含課堂練習(xí)和反思）課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析“蘇教版（2017秋）科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)2.8《我們來(lái)仿生》教案（含課堂練習(xí)和反思）”聚焦于向?qū)W生介紹仿生學(xué)的概念，以及如何從自然界中汲取靈感進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本節(jié)課內(nèi)容緊貼教材，旨在讓學(xué)生理解仿生學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)他們的觀察力和創(chuàng)造力。通過(guò)案例分析、小組討論和實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然界中的奧秘，并學(xué)會(huì)將仿生學(xué)原理應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決中。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和探究欲，提升觀察、分析和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)仿生學(xué)的學(xué)習(xí)，激發(fā)創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)從自然界中汲取靈感進(jìn)行設(shè)計(jì)，培養(yǎng)實(shí)踐操作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-仿生學(xué)的概念及其意義：明確仿生學(xué)的定義，即模仿自然界生物結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程。例如，通過(guò)講解鯊魚皮膚的減阻效果，引出仿生學(xué)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

-自然界生物特征的分析方法：教授學(xué)生如何觀察和分析自然界生物的結(jié)構(gòu)、功能及其適應(yīng)性。例如，分析蓮葉超疏水性表面的微觀結(jié)構(gòu)，了解其仿生學(xué)應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-仿生學(xué)案例的深入理解：學(xué)生可能難以理解復(fù)雜的仿生學(xué)案例，如飛機(jī)翼型仿生設(shè)計(jì)。需要通過(guò)詳細(xì)講解和實(shí)際案例展示，幫助學(xué)生理解仿生學(xué)原理在具體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

-仿生設(shè)計(jì)方法的掌握：學(xué)生可能難以將仿生學(xué)原理轉(zhuǎn)化為實(shí)際的設(shè)計(jì)方案。例如，在設(shè)計(jì)一種新型防水材料時(shí)，學(xué)生可能難以將荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)用到材料設(shè)計(jì)中。可以通過(guò)以下方法幫助學(xué)生突破難點(diǎn)：

-拆分案例，分步驟講解仿生設(shè)計(jì)的流程；

-提供實(shí)際的仿生設(shè)計(jì)案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和分析；

-開展小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的設(shè)計(jì)想法，并給予指導(dǎo)和反饋。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：蘇教版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)，確保每位學(xué)生人手一冊(cè)。

2.輔助材料：收集仿生學(xué)相關(guān)的圖片、視頻，如鯊魚皮膚、蓮葉表面結(jié)構(gòu)等案例資料。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備用于仿生設(shè)計(jì)實(shí)踐的簡(jiǎn)單材料和工具，如紙張、剪刀、膠水等。

4.教室布置：劃分小組討論區(qū)，設(shè)置展示臺(tái)，便于學(xué)生展示和討論仿生設(shè)計(jì)作品。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)班級(jí)微信群，發(fā)布《我們來(lái)仿生》預(yù)習(xí)資料，包括相關(guān)視頻和閱讀材料，要求學(xué)生了解仿生學(xué)的基本概念。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：提出“你能找到生活中的仿生學(xué)應(yīng)用嗎？”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活，發(fā)現(xiàn)仿生學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)微信群的互動(dòng)，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時(shí)給予反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀材料，了解仿生學(xué)的基本知識(shí)。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生思考并提出自己的發(fā)現(xiàn)和疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)發(fā)現(xiàn)和問(wèn)題以文字形式提交至微信群。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主探索，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力。

-信息技術(shù)手段：利用微信群進(jìn)行資源分享和進(jìn)度監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)展示飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)受到鳥類翅膀啟發(fā)的案例，引出仿生學(xué)主題。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解仿生學(xué)的定義、研究方法和應(yīng)用領(lǐng)域。

-組織課堂活動(dòng)：分組討論，每組選擇一種自然界的生物特征，探討其可能的仿生學(xué)應(yīng)用。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)，提供解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：學(xué)生聽講并思考仿生學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生分組討論，提出仿生學(xué)應(yīng)用的創(chuàng)意。

-提問(wèn)與討論：學(xué)生提出問(wèn)題，與同學(xué)和老師進(jìn)行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：講解仿生學(xué)的基本概念和案例。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論，讓學(xué)生實(shí)際操作，體驗(yàn)仿生設(shè)計(jì)過(guò)程。

-合作學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：要求學(xué)生根據(jù)課堂內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的仿生學(xué)產(chǎn)品。

-提供拓展資源：提供相關(guān)書籍和網(wǎng)站鏈接，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，給予反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計(jì)仿生學(xué)產(chǎn)品，并撰寫設(shè)計(jì)思路。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用提供的資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)：學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程中的收獲和不足。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程，促進(jìn)自我提升。六、拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《仿生學(xué)導(dǎo)論》：介紹仿生學(xué)的基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域，適合對(duì)仿生學(xué)有進(jìn)一步了解需求的學(xué)生。

-《身邊的仿生學(xué)》：通過(guò)生活中的實(shí)例，展示仿生學(xué)在日常用品、建筑和交通工具中的應(yīng)用。

-《仿生設(shè)計(jì)案例精選》：收錄了多個(gè)仿生設(shè)計(jì)案例，包括仿生建筑、仿生材料和仿生機(jī)器人等。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-觀察身邊的自然現(xiàn)象，嘗試從中發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用于人類生活的仿生學(xué)原理。

-收集不同生物的特征，分析其可能的人類應(yīng)用價(jià)值，并嘗試設(shè)計(jì)出相應(yīng)的仿生產(chǎn)品。

-參與線上仿生學(xué)論壇或社區(qū)，與其他對(duì)仿生學(xué)感興趣的學(xué)生或?qū)I(yè)人士交流心得和想法。

-閱讀以下拓展內(nèi)容：

**仿生學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域**

仿生學(xué)不僅在理論研究中占據(jù)重要地位，其應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛。以下是一些主要的應(yīng)用領(lǐng)域及其具體應(yīng)用實(shí)例：

-**航空航天**：飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)受到鳥類翅膀的啟發(fā)，通過(guò)模仿其結(jié)構(gòu)優(yōu)化飛機(jī)的氣動(dòng)性能。

-**醫(yī)學(xué)**：仿生支架和假肢，模仿人體骨骼和肌肉的結(jié)構(gòu)和功能，幫助殘疾人恢復(fù)行動(dòng)能力。

-**建筑**：仿生建筑設(shè)計(jì)，模仿自然界中生物的結(jié)構(gòu)，如蜂巢結(jié)構(gòu)、骨骼結(jié)構(gòu)等，以提高建筑物的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

-**材料科學(xué)**：仿生材料，如模仿荷葉表面的超疏水性材料，用于防水和防污。

-**機(jī)器人技術(shù)**：仿生機(jī)器人，模仿動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，如四足機(jī)器人、水下機(jī)器人等。

**仿生設(shè)計(jì)的原則和方法**

仿生設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的復(fù)制自然界中的生物特征，而是基于以下原則和方法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)：

-**觀察與理解**：深入觀察自然界中的生物特征，理解其功能和適應(yīng)性。

-**抽象與建模**：將觀察到的生物特征抽象化，建立數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模型。

-**實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證**：通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿生設(shè)計(jì)的可行性和效果。

-**優(yōu)化與創(chuàng)新**：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，不斷追求創(chuàng)新。

**仿生學(xué)的未來(lái)發(fā)展**

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，仿生學(xué)在未來(lái)有著廣闊的發(fā)展前景。以下是一些未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)：

-**跨學(xué)科融合**：仿生學(xué)將與其他學(xué)科如生物學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)等更加緊密地融合，形成新的交叉學(xué)科。

-**智能化設(shè)計(jì)**：借助人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加智能化的仿生設(shè)計(jì)。

-**可持續(xù)性發(fā)展**：仿生設(shè)計(jì)將更加注重可持續(xù)發(fā)展，通過(guò)模仿自然界中的循環(huán)利用和高效能量轉(zhuǎn)換，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約。

-**個(gè)性化定制**：隨著個(gè)性化需求的增加，仿生設(shè)計(jì)將更加注重個(gè)性化定制，滿足不同用戶的需求。

通過(guò)以上拓展閱讀和探究活動(dòng)，學(xué)生可以更加深入地理解仿生學(xué)的內(nèi)涵、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)對(duì)仿生學(xué)研究和應(yīng)用的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①仿生學(xué)的概念與意義

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：仿生學(xué)的定義、研究目的和應(yīng)用價(jià)值

-重點(diǎn)詞匯：仿生學(xué)、模仿、自然界、創(chuàng)新

②自然界生物特征的分析方法

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：觀察自然界生物的結(jié)構(gòu)和功能、分析其適應(yīng)性

-重點(diǎn)詞匯：結(jié)構(gòu)、功能、適應(yīng)性、分析

③仿生設(shè)計(jì)的方法與過(guò)程

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：從自然界獲取靈感、設(shè)計(jì)仿生產(chǎn)品、評(píng)估與優(yōu)化

-重點(diǎn)詞匯：靈感、設(shè)計(jì)、評(píng)估、優(yōu)化、仿生產(chǎn)品八、典型例題講解1.題目：分析蓮葉的超疏水性，并設(shè)計(jì)一種基于蓮葉超疏水性原理的防水材料。

答案：蓮葉的超疏水性來(lái)源于其表面的微觀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得水珠在接觸蓮葉時(shí)形成幾乎完美的球形，從而滾動(dòng)時(shí)帶走灰塵和污垢。設(shè)計(jì)的防水材料可以采用類似的微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)在材料表面制造微小的突起，使得水珠與材料表面的接觸面積減小，從而實(shí)現(xiàn)超疏水性。

2.題目：設(shè)計(jì)一個(gè)仿生支架，用于支持人體骨骼的修復(fù)。

答案：仿生支架的設(shè)計(jì)可以參考人體骨骼的結(jié)構(gòu)，采用具有高強(qiáng)度和良好生物相容性的材料。支架的結(jié)構(gòu)可以是多孔的，以促進(jìn)骨骼細(xì)胞的生長(zhǎng)和血管的侵入，加速骨骼的修復(fù)過(guò)程。

3.題目：根據(jù)鳥類的翅膀設(shè)計(jì)一款新型飛機(jī)機(jī)翼。

答案：新型飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計(jì)可以借鑒鳥類翅膀的形狀和結(jié)構(gòu)，特別是其柔性材料和適應(yīng)性變化。機(jī)翼的表面可以采用可變形材料，以適應(yīng)不同的飛行狀態(tài)，提高飛行效率。

4.題目：設(shè)計(jì)一種基于鯊魚皮膚減阻效果的游