眼睛與仿生學(xué)完整教案

1、 授課內(nèi)容 眼睛與仿生學(xué) 授課時間 年 月 日教學(xué)目標(biāo)知識點(diǎn) 能力點(diǎn) 教育點(diǎn)1.掌握本文由一般到特殊，由簡單到復(fù)雜的說明順序和整體“總分總”式，主體“橫式”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.認(rèn)識本文舉例和比較交錯運(yùn)用以及分析和綜合的說明方法。3.認(rèn)識本文準(zhǔn)確，嚴(yán)密和簡明的語言特點(diǎn)。教學(xué)方法討論法、講手法教學(xué)重點(diǎn)1、說明方法的使用2、說明順序的合理安排教學(xué)難點(diǎn)1、認(rèn)識本文舉例和比較交錯運(yùn)用以及分析和綜合的說明方法。2、本文由一般到特殊，由簡單到復(fù)雜的說明順序教學(xué)過程 復(fù)習(xí) 導(dǎo)入 新課 鞏固 小結(jié) 作業(yè)一、 復(fù)習(xí)：1咬文嚼字的主旨是什么？ 2什么是說明文？二、 導(dǎo)入：“仿生學(xué)”正式誕生于1960年。距今2300多年

2、前墨子和他的300弟子，花了三年時間，造了一只“會飛的木鳥”，同時間希臘阿奇卡也制成一只“機(jī)械鴿子”。東漢時，張衡制成一架能飛數(shù)里的“木雕”。大約一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥翮制兩翼綁在雙臂上能飛（滑翔）幾百步。自古就有許多中外人士模仿鳥類飛行試制飛行器，但都不成功。原因在于不了解鳥類的形態(tài)構(gòu)造和生理機(jī)能適于飛行的科學(xué)原理；又不了解人不具備飛行的生理?xiàng)l件，人要上天，必須依靠機(jī)械動力才可能。一直到了公元1903年美國賴特兄弟發(fā)明了飛機(jī)，人類從此實(shí)現(xiàn)了幾千年來夢寐以求的飛上天空的愿望。人類飛上天空的例子，說明了仿生學(xué)的誕生有它的漫長歷史；必須在科學(xué)發(fā)達(dá)的前提下才能誕生。仿生學(xué)是一門新興不久

3、的科學(xué)，是生物學(xué)，數(shù)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)邊緣的一門嶄新學(xué)科。它首先是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際提出的技術(shù)問題，去研究生物系統(tǒng)某一方面的結(jié)構(gòu)和功能特性生物原型研究。然后，將研究所得生物資料進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，抽象出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立數(shù)學(xué)模型。從中取得對工程技術(shù)所需的資料，用于工程技術(shù)。目前仿生學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)展新技術(shù)的重要途徑。其研究范圍已發(fā)展有：一、感覺器官模擬目前以眼、耳、鼻三種器官為主。已模擬制成了“人造眼”、“電子耳”、“電子鼻”、“電子警犬”等。二、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬目前已制成的“人工智能機(jī)”、“自學(xué)習(xí)機(jī)”（經(jīng)過兩小時的訓(xùn)練就能正確分辨超聲波是潛艇還是海豚發(fā)出的）。三、生物定向和導(dǎo)航目前已制成的有：模

4、仿蝙蝠的盲人“探路儀”；模仿能感知千分之一溫度變化的響尾蛇“探熱器”；模仿鳥類遷飛和魚、龜、鯨等回游的機(jī)制，以研制導(dǎo)航機(jī)制；模仿蜜蜂“太陽羅盤”和生物種的“偏光羅盤”，“人工電子蜜蜂”；模仿蚊、蠅等具有天然導(dǎo)航器官楫翅的“振動陀螺儀”，用于高速飛機(jī)和火箭。四、生物力學(xué)模擬人或動物肌肉的器具。如模仿膝關(guān)節(jié)制成的液壓模型，可以行成。做成鯨形狀的日本大型遠(yuǎn)洋貨輪，提高航速百分之二十五。模仿企鵝的特殊運(yùn)動方式，制成了深雪上行駛速度達(dá)時速50公里的雪地汽車。模仿袋鼠的運(yùn)動制成了在沙漠中通行無阻的無輪汽車跳躍機(jī)等。五、生物力能學(xué)如模仿螢火蟲把化學(xué)能變化光能的效率幾乎達(dá)百分之百的優(yōu)點(diǎn)，制出冷光源，可提高電能

5、利用效率幾倍到幾十倍。六、醫(yī)學(xué)仿生學(xué)已制成的有原子動力心臟，人工腎，能做出六個基本動作的假手。 仿生學(xué)是一門新生的科學(xué)，前途廣闊，不久的將來將在生產(chǎn)，生活各個領(lǐng)域里得到廣泛的運(yùn)用。中國女子中長跑運(yùn)動員王軍霞一次次揚(yáng)威世界體壇，一次次讓五星紅旗在運(yùn)動場上升起，這標(biāo)志著我國的中長跑運(yùn)動取得了突破性進(jìn)展。王軍霞成功的奧秘何在？究其原因，固然與她的身體素質(zhì)與刻苦訓(xùn)練的精神分不開，但更重要的是她采用了科學(xué)的訓(xùn)練方法。據(jù)報道，馬俊仁教練曾潛心研究過羚羊奔跑的姿態(tài)，并讓隊(duì)員們在跑步時進(jìn)行模仿。馬教練這種科學(xué)的訓(xùn)練方法，正是運(yùn)用了仿生學(xué)的原理。仿生學(xué)是一門新興科學(xué)，它在生產(chǎn)、生活中被廣泛的運(yùn)用。今天我們來學(xué)習(xí)

6、眼睛與仿生學(xué)，了解一下眼睛的仿生價值。三、 新課講解1、注音釋義制導(dǎo)：通過無線電裝置，控制和引導(dǎo)導(dǎo)彈等，使其按一定軌道運(yùn)行。散射：光線通過有塵土的空氣或膠質(zhì)溶液等媒質(zhì)時，部分光線向多方面改變方向的現(xiàn)象。明察秋毫：比喻目光敏銳，連極細(xì)小的事物都看得清楚。秋毫：秋天鳥獸身上新長的細(xì)毛。別具一格：另有一種獨(dú)特的風(fēng)格。2.內(nèi)容主旨課文可分為三部分。第一部分從“眼睛是人和動物的重要感覺器官”到“這對發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有重要的意義?！钡诙糠謴摹叭搜鄣墓鈱W(xué)系統(tǒng)跟照相機(jī)是十分類似的”到“大大提高了工效與質(zhì)量?！钡谌糠謴摹吧鲜龈鞣矫娴难芯抗ぷ鳌钡健案杏X仿生已經(jīng)成為目前仿生學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)。”第一部分共有三個自然段

7、，分別講的是(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學(xué)，第一部分講的是“研究視覺仿生的意義”。第二部分則探討了研究視覺仿生的成果，又可以分為兩層，第一層講單眼的構(gòu)造與功能，從文章的第四自然段到第九自然段分別講了人眼、蛙眼、鷹眼，第二層則分別以象鼻蟲、蜜蜂、蜻蜓和蒼蠅為例講了復(fù)眼的構(gòu)造與功能，從第十自然段到第十四自然段。文章的第三部分則說明了仿生學(xué)的定義，任務(wù)、研究范圍和發(fā)展重點(diǎn)。3.寫作手法（鞏固）說明順序有條不紊2 / 6合理的說明順序?qū)τ谡f明非常重要，因此說明文的順序必須既符合人們認(rèn)識客觀事物的規(guī)律，又符合事物本身固有的特點(diǎn)。人們認(rèn)識事物有它的規(guī)律性，如由感性到理性，由簡單到復(fù)雜；事物

8、和事理本身都有它內(nèi)在的邏輯關(guān)系，如“一般特殊”；“整體部分”；“因果”；“主次”；“深淺”；“大小”（或相反）。按照這些關(guān)系安排說明順序，就叫邏輯順序。由于仿生學(xué)是一門新興科學(xué)，人們一般對它都比較陌生，所以作者不是先在科學(xué)定義上作文章，而是先介紹人們最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生學(xué)中的意義，然后再說明一些動物的眼睛及其構(gòu)造和功能。就眼的構(gòu)造來說，一般眼的構(gòu)造比復(fù)眼簡單，所以作者先從一般眼睛談起，然后再介紹復(fù)眼的構(gòu)造及其在仿生學(xué)中的意義。本文的說明順序是由一般到特殊，由簡單到復(fù)雜。這樣的說明順序既便于讀者理解，又符合人們的認(rèn)識規(guī)律，因此顯得合情合理。結(jié)構(gòu)安排緊湊合理說明文的基本結(jié)構(gòu)有“總

9、分總”“總分”、“分總”三種形式。就文章的主體部分來說，由于層次之間的關(guān)系不同，常見的有“縱式結(jié)構(gòu)”（層進(jìn)關(guān)系），“橫式結(jié)構(gòu)”（并列關(guān)系）和“縱、橫合式結(jié)構(gòu)”。通過分析各自然段的內(nèi)容，可以歸納出這篇說明文的結(jié)構(gòu)。全文共十六個自然段，其段落大意可分別概括為：(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學(xué)(4)人眼的仿生價值之一(5)人眼的仿生價值之二(6)蛙與蛙眼(7)蛙眼的特點(diǎn)(8)蛙眼的仿生價值(9)鷹眼的仿生價值(10)復(fù)眼的啟示(11)象鼻蟲與仿生學(xué)(12)蜂眼的特點(diǎn)(13)蜜蜂與仿生學(xué)(14)蜻蜓和蒼蠅與仿生學(xué)(15)仿生學(xué)的定義及研究任務(wù)(16)仿生學(xué)的研究范圍，類別和發(fā)展重點(diǎn)。說明

10、方法恰到好處交錯運(yùn)用舉例和比較的手法是本文在運(yùn)用說明方法上的特點(diǎn)。一邊大量地舉出例子，一邊對舉出的例子進(jìn)行比較，既簡略地介紹了相關(guān)事物的共同性，又詳細(xì)地說明了它們的不同之處。例如，文章開頭部分以人眼與照相機(jī)進(jìn)行比較，來說明研究各種不同構(gòu)造的眼睛在仿生學(xué)中的意義。通過兩者的比較，著重說明了人眼跟照相機(jī)不同的地方：要先對圖像進(jìn)行信息加工，抽取線段、角度、弧度、運(yùn)動、色度和明暗對比等包含重要信息的簡單特征，并把它們編制成神經(jīng)密碼信號，再傳給大腦。同時，人眼還可以對比周圍的景物，使人感知自身的運(yùn)動和位置狀態(tài)，確定物體的距離，形狀和相對大小等。又如，在介紹復(fù)眼時，以蜻蜓為例，把它同人眼相比，說明它沒有眼

11、球，不能轉(zhuǎn)動，靠頭部的轉(zhuǎn)動朝向物體，表面是一層比較硬的半透明角膜，邊緣與頭部邊緣融為一體。最后概括起來說明，復(fù)眼構(gòu)造的特點(diǎn)是“精巧”；功能特點(diǎn)是“奇異”，在某些方面的人眼所不及。通過舉例與比較突出人和動物眼睛的不同特征，給人留下了深刻的印像。四、 小結(jié)這篇文章是介紹仿生學(xué)這門新興科學(xué)的說明文，為了說明這門新興科學(xué)，作者運(yùn)用了舉例和比較交錯運(yùn)用，以及分析與綜合的說明方法，具體，生動的生活實(shí)例加上本文準(zhǔn)確、嚴(yán)密、簡明的語言把深奧難懂的科學(xué)道理表達(dá)得深入淺出、通俗易懂。五、 作業(yè)：1、本文的說明順序？2、介紹了那些動物的眼睛，它們有何特性？3、預(yù)習(xí)神奇的極光，與眼睛與仿生學(xué)寫作手法進(jìn)行比較。板書如下

12、: <一>研究視覺仿生的意義（(1)(3)）（總） <二>研究視覺仿生的成果（(4)(14)）（分） 人眼人造眼（(4)(5)） 單眼（(4)(9)） 蛙眼電子蛙眼（(6)(8)） 鷹眼電子鷹眼（(9)） 象鼻蟲地速計(jì)（(10)(11)） 復(fù)眼（(10)(14)） 蜜蜂偏光天文盤（(12)(13)） 蜻蜓、蒼蠅復(fù)眼透鏡（(14)） <三>仿生學(xué)的定義、任務(wù)、研究范圍和發(fā)展重點(diǎn)（(15)(16)）（總）眼睛與仿生學(xué)現(xiàn)代起重機(jī)的掛鉤起源于許多動物的爪子。 屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。 船槳模仿的是魚的鰭。 鋸子學(xué)的是螳螂臂，或鋸齒草。 蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭

13、扣。 壁虎腳趾對制造能反復(fù)使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景千奇百怪的仿生戰(zhàn)術(shù)在長期的戰(zhàn)爭實(shí)踐中，人們不僅從動物的身上產(chǎn)生靈感，發(fā)明了各種武器裝備，而且還根據(jù)各種動物的行動特點(diǎn)創(chuàng)造了許多形象逼真的戰(zhàn)術(shù)。如： 狼群戰(zhàn)術(shù) 狼是一種十分狡猾的犬科動物，狼通常集群活動，它的戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)：一是突然襲擊；二是選擇孤立或弱小的目標(biāo)，四面攻擊，使其顧此失彼，因此狼能夠捕殺比它大得多的動物；三是多路追擊、平行追擊。二戰(zhàn)中，德軍實(shí)施潛艇協(xié)同作戰(zhàn)的“狼群”戰(zhàn)術(shù)，在戰(zhàn)爭初期取得了巨大戰(zhàn)果。僅1946年下半年，德軍共擊沉盟軍商船343艘，總噸位170萬噸，戰(zhàn)果是未使用該戰(zhàn)術(shù)3倍。 麻雀戰(zhàn)術(shù) 麻雀是一種微不足道的小鳥，它的

14、特點(diǎn)是從早到晚成群結(jié)隊(duì)地圍繞人的房前屋后轉(zhuǎn)、叫個不停，往往鬧得人們不得安寧。麻雀戰(zhàn)術(shù)的長處在于從四面八方靈活機(jī)動地消耗、迷惑、疲憊、殺傷敵人，使其惶惶不可終日，是一種有效的游擊戰(zhàn)的戰(zhàn)法。 小魚吃大魚戰(zhàn)術(shù) 海洋中有一種很小的硬顎魚，它的外皮很松懈，渾身長滿了尖銳的棘刺，它對付比自己大許多倍的魚很有一套方法。當(dāng)大鯊魚把它吞進(jìn)肚子里后，它就變成一個刺球，用身上的刺到處亂刺亂撞，邊啃邊吃鯊魚的魚肉，鯊魚雖然疼痛，可卻毫無辦法，只能聽之任之，直到“海上霸王”一命嗚呼。在未來的反侵略戰(zhàn)爭中，這種“鉆肚子”或“掏心”戰(zhàn)術(shù)可以指導(dǎo)我們適時組織若干精干的小分隊(duì)或小部隊(duì)，如實(shí)施特種部隊(duì)作戰(zhàn)，在敵人內(nèi)部的指揮機(jī)關(guān)、

15、通信交通樞紐及后方補(bǔ)給線等重要部位制造混亂，打擊敵指揮系統(tǒng)。 鯊魚鯊魚在海洋里已經(jīng)生活了億年，能達(dá)到超過公里的高時速。科學(xué)家在顯微鏡下檢查深海鯊魚的皮膚時意外地發(fā)現(xiàn)鯊魚的鱗屑是扇形的，而且有小槽。然而，在傳統(tǒng)的觀念中，表面越光滑產(chǎn)生的阻力就越小。于是，科學(xué)家們把數(shù)百個模型鱗片按不同的角度裝配，形成了一個人造的測試表面。測試的結(jié)果表明：摩擦損失比光滑表面還要小，這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)馬上找到了技術(shù)應(yīng)用。這種仿生皮膚被用來包裹空中客車飛機(jī)的外表面，使每架飛機(jī)的年燃料消耗減少了噸。如果每年來往于世界各地的飛機(jī)都裝上這種皮膚，節(jié)省的燃料價值可達(dá)數(shù)十億美元之巨，造成溫室效應(yīng)的二氧化碳和氮氧化合物也將會大大減少。蒼蠅

16、與宇宙飛船 蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠(yuǎn)在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒有“鼻子”，它靠什么來充當(dāng)嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的“鼻子”嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。 每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個嗅覺神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)入“鼻孔”，這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖，送往大腦。大腦根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質(zhì)。因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。 仿生學(xué)家由此得到啟發(fā)，根據(jù)蒼蠅嗅覺器的結(jié)構(gòu)和功能，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的“探頭”不是金屬，

17、而是活的蒼蠅。就是把非常纖細(xì)的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上，將引導(dǎo)出來的神經(jīng)電信號經(jīng)電子線路放大后，送給分析器；分析器一經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣味物質(zhì)的信號，便能發(fā)出警報。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進(jìn)計(jì)算機(jī)的輸入裝置和有關(guān)氣體色層分析儀的結(jié)構(gòu)原理中。 從螢火蟲到人工冷光 自從人類發(fā)明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉(zhuǎn)變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費(fèi)掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。那么，有沒有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。 在自然界中，許多生

18、物都發(fā)光，如細(xì)菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發(fā)出光都不產(chǎn)生熱，所以被稱為“冷光”。 在眾多的發(fā)光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率，而且發(fā)出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強(qiáng)度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成。發(fā)光層擁有幾千個發(fā)光細(xì)胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質(zhì)。在熒光酶的作用下，熒光素在細(xì)胞內(nèi)水分的參與下，與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光，實(shí)質(zhì)上是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過程。 早在40年代，人們根據(jù)對螢火蟲的研究，創(chuàng)造了日光燈，使人類的照明光源發(fā)生了很大變化。近年來，科學(xué)家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素，后來又分離出了熒光酶，接著，又用化學(xué)方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP()和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當(dāng)閃光燈。由于這種光沒有電源，不會產(chǎn)生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。 現(xiàn)在，人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。 蜘蛛和裝甲 生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲的強(qiáng)度相當(dāng)于同等體積的