人教鄂教版科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)教案《 認(rèn)識(shí)飛行器（第二課時(shí)）》教學(xué)設(shè)計(jì)VIP

課程基本信息

學(xué)科小學(xué)科學(xué)年級(jí)六年級(jí)學(xué)期下

課題認(rèn)識(shí)飛行器（第二課時(shí)）

書名：義務(wù)教育教科書科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)

教科書

出版社：人民教育出版社湖北教育出版社

科學(xué)知識(shí)：

知道制造飛行器的過程中，有很多發(fā)明受到了生物的啟發(fā)。

科學(xué)探究：

通過閱讀資料、觀看視頻，知道在自然界中可以找到飛行器發(fā)明的原型。

科學(xué)態(tài)度：

始終保持對(duì)飛行器的研究興趣。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：

了解人類的好奇心和社會(huì)的需求是飛行器發(fā)展的動(dòng)力。

教學(xué)重點(diǎn)：

知道在飛機(jī)的制造過程中，有很多發(fā)明受到了生物的啟發(fā)。

教學(xué)難點(diǎn)：

知道在飛機(jī)的制造過程中，有很多發(fā)明受到了生物的啟發(fā)。

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)

1.知識(shí)回顧：

提問：上節(jié)課我們一起認(rèn)識(shí)了各種各樣的飛行器。你學(xué)到了哪些知識(shí)？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1:我知道了飛行器分為航天器、航空器和火箭等。

學(xué)生2：我知道了飛機(jī)、熱氣球等飛行器屬于航天器，是靠空氣的浮

回顧舊知識(shí)

力或空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的升力而升空飛行的。

聚焦新問題學(xué)生3：我還知道了飛機(jī)的翼型有助于產(chǎn)生飛行所需的升力。

導(dǎo)語(yǔ)：人類為了完成飛天的夢(mèng)想，從觀察身邊事物中不斷獲取靈感。飛

行器的發(fā)明是從模仿開始的。從簡(jiǎn)單模擬形態(tài)，到深入研究功能。制造、

發(fā)明出了一代又一代的飛行器。

2.聚焦仿生學(xué)

導(dǎo)語(yǔ)：大自然是人類的老師,有許多科學(xué)家都從中得到啟示,有所發(fā)明、

有所創(chuàng)造。

出示圖片：蒲公英和降落傘

樨問：你能看出它們之間的聯(lián)系嗎?

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1:蒲公英和降落傘形態(tài)相近。

學(xué)生2：蒲公英可以隨風(fēng)飄揚(yáng)，科學(xué)家根據(jù)這種特性發(fā)明出了降落

傘。飛機(jī)在飛行時(shí)一但遇到故障，只要背上降落傘，就可以平安著陸

了。

小結(jié)：人們通過研究生物的結(jié)構(gòu)和功能，從而發(fā)明出新的設(shè)備和工具，

這就叫做仿生技術(shù)。日常生活中的很多發(fā)明都來源于自然界的仿生原理,

飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造也不例外。

環(huán)節(jié)意圖：聚焦話題,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣*明確仿生學(xué)的概念。

1.聚焦飛機(jī)設(shè)計(jì)中的仿生學(xué)

提問：：發(fā)明飛機(jī)最初的靈感來源于鳥類，你覺得飛機(jī)的構(gòu)造中哪些和

鳥類相似呢？請(qǐng)根據(jù)自己已經(jīng)了解的知識(shí)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)注出哪部

分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈感來源于鳥類。

學(xué)生匯報(bào)：

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我知道機(jī)翼翼型的設(shè)計(jì)靈感來源于鳥類的

翅膀。

學(xué)生2：小鳥有尾巴，飛機(jī)有尾翼。

科學(xué)實(shí)踐活學(xué)生3：小鳥飛行時(shí)，鳥爪會(huì)蜷縮起來。飛機(jī)的起落架也是這樣的。

學(xué)生4：其實(shí)飛機(jī)的整體形態(tài)和小鳥的身體形狀十分相似。從流線型的

動(dòng)：了解飛行頭部，到展開的翅膀，到最后平行的尾部形態(tài)，都基本一樣。飛機(jī)的整

體形態(tài)設(shè)計(jì)靈感就是來源于鳥類。

器中的仿生學(xué)

環(huán)節(jié)意圖:初步了解飛機(jī)設(shè)計(jì)受到了鳥類的啟發(fā)。

2.了解飛機(jī)中的仿生學(xué)

導(dǎo)語(yǔ)：我們從形態(tài)上可以看到飛機(jī)模仿小鳥。那么在飛機(jī)的發(fā)明、制造

的過程中，具體應(yīng)用了哪些仿生技術(shù)呢？我們來聽聽同學(xué)們查閱資料后

的分享。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

?飛機(jī)整體形狀和鳥的身體外型

學(xué)生1：首先飛機(jī)的整體形態(tài)和小鳥的身體形狀十分相似。從小小的頭

部，到展開的翅膀，到最后的分開的尾部形態(tài)，都基本一樣。飛機(jī)的整

體形態(tài)設(shè)計(jì)靈感就是來源于鳥類。

?海鳥與機(jī)頭的探測(cè)器

學(xué)生2：通過查閱資料，我發(fā)現(xiàn)：機(jī)頭探測(cè)器的設(shè)計(jì)靈感來自于海鳥。海

鳥可以通過喙部察覺出空氣中的陣風(fēng)芍載量，并通過調(diào)節(jié)翅膀的形狀抑

制升力,運(yùn)用此原理，新型的空客通過安裝在機(jī)頭的探測(cè)器可以檢測(cè)風(fēng)

力并利用其可移動(dòng)的機(jī)翼表面提高飛行效率。這個(gè)設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步節(jié)

能減排。

?機(jī)身形狀和鳥的身體外型

學(xué)生3：我們能很清晰的發(fā)現(xiàn)機(jī)身的形狀模仿的是鳥類紡錘形身體外型。

在資料中我也查閱到：19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家凱利模仿山鵡的紡錘步，

找到阻力小的流線型結(jié)構(gòu)，這對(duì)航空技術(shù)的誕生起到了促進(jìn)作用。

?鳥類和機(jī)翼翼型

學(xué)生4：在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我知道了機(jī)翼的翼型就是源自鳥類翅膀，法

國(guó)生理學(xué)家馬雷在其著作中介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系，而德

國(guó)人亥姆霍茲發(fā)現(xiàn)飛行動(dòng)物的體重與身體的限度的立方成正比。根據(jù)鳥

類飛行結(jié)構(gòu)的原理，人們制造了能夠找人飛行的滑翔機(jī)，機(jī)翼形狀正是

其發(fā)自鳥類翅膀。

?蝴喋與機(jī)翼結(jié)構(gòu)（出示蝴蝶展翅動(dòng)圖）

學(xué)生5：今天我在資料上又看到了“蝴蝶與機(jī)翼結(jié)構(gòu)”之間的關(guān)系。坳蝶

華麗的外表也掩飾了其復(fù)雜精細(xì)的翅膀結(jié)構(gòu)。這些翅膀可是它們高效飛

行的利器。它們?nèi)彳浀耐饽ず脱軙r(shí)緊時(shí)松，使其能在任何飛行階段都

收放自如。同樣，空客工程師已研發(fā)上可以在飛行中自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的機(jī)翼。

如果可以控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，那么飛行效率將得到提高，能耗也會(huì)降低。工程

師們正在效仿蝴蝶的微毛細(xì)血管翅膀結(jié)構(gòu)，在機(jī)翼設(shè)計(jì)中采用小型可移

動(dòng)表面及靈活的內(nèi)部組件，從而提高飛行效率。

?鷹與機(jī)翼翼尖小翼

學(xué)生6:關(guān)于機(jī)翼我還了解到：機(jī)翼翼尖處有一個(gè)小翼（出示圖片）通過

學(xué)習(xí)資料我知道這個(gè)來源于老屬等大型鳥類。人們通過長(zhǎng)期觀察自然界

大型鳥類，比如鷹和隼，發(fā)現(xiàn)它們?cè)陲w行中展開翅膀向上偏折翅尖羽毛

以減小咀力，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離滑翔。受此啟發(fā)，有專家提出在翼尖m裝

短板來戒小誘導(dǎo)阻力的想法。后來，沒計(jì)師們不斷研究，發(fā)明了翼尖小

翼，并將其安裝在運(yùn)輸飛機(jī)上，以減小飛機(jī)的阻力。

師：翼尖帶有小翼的飛機(jī)的飛行能力要強(qiáng)一些。但是也不是所有飛機(jī)都

是帶有小翼的。為什么呢？我們通過一段視頻學(xué)習(xí)一下其中的科學(xué)道理

（播放視頻1'04）

環(huán)節(jié)意圖:了解飛機(jī)中的仿生學(xué)。

導(dǎo)語(yǔ)：關(guān)于機(jī)翼的仿生學(xué)同學(xué)們查閱到很多，看來科學(xué)家在飛機(jī)機(jī)翼方

面做了很多研究。那么飛行器在發(fā)明和制造過程中還遇到了哪些問題，

科學(xué)家又是怎樣在大自然中受到生物的啟示，解決了飛行問題呢？

?蜻蜓與抗震顫裝置（播放視頻1'31）

提問1：飛機(jī)在高速飛行時(shí)，常會(huì)引起劇烈震動(dòng)，甚至有時(shí)會(huì)折斷機(jī)翼而

引起飛機(jī)失事C針對(duì)這個(gè)問題科學(xué)家受到怎樣的啟示呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】：查詢資料中我們看到了相關(guān)問題。大自然中，也有

昆蟲會(huì)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象——被譽(yù)為昆蟲“飛行之王”的靖蜒在振翅飛行

時(shí)，也會(huì)遇到有害的顫振現(xiàn)象?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)：在螃蜓前后翅前緣有不透

明斑紋，稱為翅痣。翅痣對(duì)于靖蜒的平穩(wěn)飛行有著非常重要的作用。受

其啟發(fā)，飛機(jī)設(shè)計(jì)師在機(jī)翼末端的前緣，像打補(bǔ)丁一樣各加了1塊類似

翅痣的長(zhǎng)方形金屬板，也被稱為抗震顫裝置。這樣就解決了機(jī)翼的顏振

問題。

?蒼蠅與導(dǎo)航儀

提問2：當(dāng)飛機(jī)飛行出現(xiàn)強(qiáng)烈傾斜，失去平衡時(shí)，怎樣能盡快恢復(fù)呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】：據(jù)有關(guān)資料記錄，一只小小的蒼蠅可以在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)

彎6次，并能夠在空中盤旋、向后飛、翻筋斗、直上直下、停在天花板

上。科學(xué)家通過研究蒼蠅楫妞的導(dǎo)航原理，研制成功了一種音叉式振動(dòng)

的陀埒儀?？墒癸w機(jī)自動(dòng)停止危險(xiǎn)的滾翻飛行，在機(jī)體強(qiáng)烈傾斜時(shí)還能

自動(dòng)恢復(fù)平衡，即使是飛機(jī)在我復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時(shí)也萬(wàn)無一失。

?蝙蝠與雷達(dá)導(dǎo)航（播放視頻1'30）

提問3：飛機(jī)是怎樣在夜間完成正常飛行的呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】：大家都知道蝙蝠就是在夜里飛行的，還能捕捉飛蛾

和蚊子；而且無論怎么飛，從來沒見過它跟什么東西相撞。資料中介

紹，科學(xué)家就是模仿編蝠探路的方法，給飛機(jī)裝上了雷達(dá)。鸞駛員從雷

達(dá)的熒光屏上，能夠看清楚前方有沒有障礙物，所以飛機(jī)在夜里飛行也

十分安全。

?貓頭鷹與氣動(dòng)噪聲（播放視頻1'）

提問4：S機(jī)起飛和降落時(shí)會(huì)發(fā)出的震耳欲聾的轟鳴聲，人體感覺很不

舒服。這個(gè)問題時(shí)又是怎樣解決的呢？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】：通過資料學(xué)習(xí)我們知道，貓頭鷹擁有鋸齒狀的翅肺

以及絨毛狀的腿部羽毛，這有助于貓頭鷹最大限度地減少氣動(dòng)噪聲，使

其能夠“悄無聲息地”捕捉獵物?？茖W(xué)家們嘗試將貓頭鷹“無聲飛行”

的原理運(yùn)用到飛機(jī)上，模仿貓頭居羽毛后緣的可伸縮式刷子邊緣及天獨(dú)

絨般的起落架涂層，解決了這一問題C

環(huán)節(jié)意圖：人類的需求是飛行器發(fā)展的動(dòng)力。

導(dǎo)語(yǔ)：在飛行器制造中，還有很多生物也為飛行器的發(fā)明和改進(jìn)提供了

思路。我們?cè)賮韺W(xué)習(xí)幾篇資料；（播放語(yǔ)音）

?噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與烏賊

根據(jù)牛頓第三定律，作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反

作用力。事實(shí)上，這一原理在海洋生物中也是早就存在的。比如烏賊（墨

魚）、水母的反沖原理。烏賊遭到危險(xiǎn)時(shí)，能從腔內(nèi)噴出一束墨汁，一

方面把水的顏色弄深，一方面提供反作用力向前迅速竄逃。飛機(jī)噴氣發(fā)

動(dòng)機(jī)推進(jìn)的原理也是如此。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，從前端吸入大量的空

氣，燃燒后高速噴出，在此過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)向氣體施加力，使之向后加

速，氣體也給發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)反作用力，推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。

?機(jī)身蒙皮與蒙古弓

飛機(jī)的機(jī)身是由蒙皮包裹的，然后再將受力傳遞到翼梁和翼肋。同

時(shí)，蒙皮的完整性也影響著飛機(jī)整體的氣動(dòng)性能。因此，蒙皮的強(qiáng)度關(guān)

系到整架飛機(jī)的結(jié)構(gòu)安全。數(shù)百年前蒙古鐵翦的戰(zhàn)弓引起了設(shè)計(jì)師們的

興趣。為適應(yīng)馬上作戰(zhàn)，蒙古弓要做的短小，但又要保證弓的強(qiáng)度c聰

明的古人采用了復(fù)合材料的方法，他們用水牛角和鹿健來加強(qiáng)弓的強(qiáng)度。

設(shè)計(jì)師們由此獲得啟發(fā)，將玻璃纖維與鋁合金相結(jié)合，完成了適應(yīng)現(xiàn)代

大飛機(jī)要求的復(fù)合材料。

?飛機(jī)涂料與鯊魚皮

自適應(yīng)表面的設(shè)計(jì)與開發(fā)是飛機(jī)沒計(jì)具備顯著環(huán)境適應(yīng)性的領(lǐng)域，

要從自然界尋找靈感。今天的民用客機(jī)，40%的阻力可歸結(jié)于湍流邊界

層。連續(xù)的自適應(yīng)表面可以破壞這層湍流然后消除蒙皮摩擦阻力。球條

(飛機(jī)表面順氣流方向的一行小溝)可以減少4-7%的蒙皮摩擦力。但是

拉條很容易損壞，所以是個(gè)重大工程問題。不過，德國(guó)弗勞恩霍夫研究

所設(shè)計(jì)了一種涂料，模仿蜜魚皮并加入了類似拉條的小溝，可以用蠟紙

版作為飛機(jī)最外側(cè)涂層。該涂料包含納米件，保證它可以抵擋紫外線而

改變溫度。研究所表示該涂料應(yīng)用到飛機(jī)上可以每年節(jié)省448萬(wàn)噸燃油。

?機(jī)艙設(shè)備與荷葉

在現(xiàn)在的進(jìn)化階段，荷葉表面的角質(zhì)可以使其表面的雨水滾落并帶

走污濁以保持自身的清潔與干燥。這就是“荷花效應(yīng)(theIQUISEffect)”。

荷葉的這種特性激發(fā)了人們?cè)跈C(jī)艙設(shè)備涂層設(shè)計(jì)上的靈感。這種涂層可

以使水分以滾珠的形式流走并同時(shí)去染污物。這樣就提高了飛機(jī)的清潔

度，同時(shí)還能省水，減重，降耗并減少碳排放。此靈感已經(jīng)在空客飛機(jī)

上的衛(wèi)生間得到了應(yīng)用。在未來，座往和地毯的材料也很可能被這樣設(shè)

計(jì)”

?列陣飛行與大雁

在自然界中，大雁遷徙時(shí)會(huì)列陣集體飛行以節(jié)省能量并增加飛行距

離。列牛飛行時(shí)，領(lǐng)頭雁的翅膀會(huì)產(chǎn)生漩渦狀氣流，其后的雁就會(huì)因此

得到額外的用力，也就是說會(huì)省力。機(jī)翼也可以有問樣的效果，稱之為

“尾渦”。軍用飛機(jī)經(jīng)常利用列陣飛行■減少能耗。目前，客運(yùn)噴氣式飛

機(jī)出于安全考慮，還沒有使用這種方法。

環(huán)節(jié)意圖:飛機(jī)在發(fā)明和制造中,很多設(shè)計(jì)可以在自然界找到原型。

3.參考仿生學(xué)設(shè)計(jì)飛行器

①談話：通過學(xué)習(xí)仿生學(xué)，對(duì)于你們自己設(shè)計(jì)和制作一種飛行器

有什么啟發(fā)？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：我覺得做好飛行器首先要觀察和研究鳥類或昆蟲等飛行動(dòng)物的

的特點(diǎn)，可以獲取更多靈感。

學(xué)生2：制作飛行器的材料應(yīng)該選用材質(zhì)輕的，易于飛行。

學(xué)生3：設(shè)計(jì)和制作的飛行器要具備飛行動(dòng)力。

學(xué)生4：我想可以設(shè)計(jì)帶有平衡棒的飛行器使飛行狀態(tài)更平穩(wěn)。

②設(shè)計(jì)：

談話：結(jié)合前面你對(duì)飛行器的了解，你想設(shè)計(jì)什么樣的飛行器？

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：我想設(shè)計(jì)一款直升機(jī)。

學(xué)生2：我想利用仿生學(xué)設(shè)計(jì)一款飛行器。

布置任務(wù)：在你設(shè)計(jì)的的飛行器中，參考了哪些仿生學(xué)的知識(shí)？請(qǐng)將

設(shè)計(jì)圖畫在記錄單上。

③交流：

導(dǎo)語(yǔ)：讓我們來看看同學(xué)們的設(shè)計(jì)圖，聽聽他們的想法吧。

【預(yù)設(shè)學(xué)生回答】

學(xué)生1：我設(shè)計(jì)的飛行器是未來飛機(jī)。我畫的這個(gè)飛行器四個(gè)角度的樣

子：正面、背面、下面、以及落地時(shí)的狀態(tài)。機(jī)頭部分安裝雷達(dá).進(jìn)

行飛行安全探測(cè)。機(jī)翼選擇旋翼，在底部也安裝了一個(gè)螺旋槳，增

加飛行動(dòng)力和升力。在這里我參考了蜻蜓的飛行方式和蝙蝠的探路

方式等仿生學(xué)知識(shí)。

學(xué)生2：我設(shè)計(jì)的飛行器是升級(jí)版“竹蜻蜓”。首先增加了飛翼的數(shù)量,

提高升力。再有，下面安裝了氣球，通過氣球內(nèi)氣體噴射時(shí)產(chǎn)生的

反沖力，增加飛行器的推力。參考了烏賊的反沖原理。

學(xué)生3：我設(shè)計(jì)的飛行器是超級(jí)風(fēng)箏。整體仿昆蟲的造型?！坝|角”是探

測(cè)雷達(dá)。尾部增加振動(dòng)陀螺儀，參考蒼蠅的“平衡棒”原理。

學(xué)生4：我設(shè)計(jì)的是水母飛行器。整體仿水母的造型。上面材質(zhì)輕薄，

類似于飛行衣。減輕飛行重力，通過下面的水管出水時(shí)產(chǎn)生的噴射

力，升空飛行。

4.小結(jié)：同學(xué)們，你們覺得他們?cè)O(shè)計(jì)的怎么樣？相信你們一定也會(huì)有很

棒的設(shè)計(jì)方案！