蘇教版（2017秋）科學五年級下冊 2.8《我們來仿生》 教案（含課堂練習和反思）

蘇教版（2017秋）科學五年級下冊2.8《我們來仿生》教案（含課堂練習和反思）課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教材分析“蘇教版（2017秋）科學五年級下冊2.8《我們來仿生》教案（含課堂練習和反思）”聚焦于向?qū)W生介紹仿生學的概念，以及如何從自然界中汲取靈感進行創(chuàng)新設(shè)計。本節(jié)課內(nèi)容緊貼教材，旨在讓學生理解仿生學在現(xiàn)實生活中的應用，培養(yǎng)他們的觀察力和創(chuàng)造力。通過案例分析、小組討論和實踐活動，引導學生發(fā)現(xiàn)自然界中的奧秘，并學會將仿生學原理應用于實際問題解決中。二、核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生對自然現(xiàn)象的好奇心和探究欲，提升觀察、分析和解決問題的能力。通過仿生學的學習，激發(fā)創(chuàng)新思維，學會從自然界中汲取靈感進行設(shè)計，培養(yǎng)實踐操作能力和團隊合作精神。三、教學難點與重點1.教學重點

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

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

2.教學難點

-仿生學案例的深入理解：學生可能難以理解復雜的仿生學案例，如飛機翼型仿生設(shè)計。需要通過詳細講解和實際案例展示，幫助學生理解仿生學原理在具體設(shè)計中的應用。

-仿生設(shè)計方法的掌握：學生可能難以將仿生學原理轉(zhuǎn)化為實際的設(shè)計方案。例如，在設(shè)計一種新型防水材料時，學生可能難以將荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)應用到材料設(shè)計中?？梢酝ㄟ^以下方法幫助學生突破難點：

-拆分案例，分步驟講解仿生設(shè)計的流程；

-提供實際的仿生設(shè)計案例，引導學生進行觀察和分析；

-開展小組討論，鼓勵學生提出自己的設(shè)計想法，并給予指導和反饋。四、教學資源準備1.教材：蘇教版科學五年級下冊，確保每位學生人手一冊。

2.輔助材料：收集仿生學相關(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.實驗器材：準備用于仿生設(shè)計實踐的簡單材料和工具，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，便于學生展示和討論仿生設(shè)計作品。五、教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務(wù)：通過班級微信群，發(fā)布《我們來仿生》預習資料，包括相關(guān)視頻和閱讀材料，要求學生了解仿生學的基本概念。

-設(shè)計預習問題：提出“你能找到生活中的仿生學應用嗎？”等問題，引導學生觀察生活，發(fā)現(xiàn)仿生學的實際應用。

-監(jiān)控預習進度：通過微信群的互動，了解學生的預習情況，及時給予反饋。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：學生閱讀材料，了解仿生學的基本知識。

-思考預習問題：學生思考并提出自己的發(fā)現(xiàn)和疑問。

-提交預習成果：學生將預習發(fā)現(xiàn)和問題以文字形式提交至微信群。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主探索，培養(yǎng)獨立思考能力。

-信息技術(shù)手段：利用微信群進行資源分享和進度監(jiān)控。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過展示飛機機翼設(shè)計受到鳥類翅膀啟發(fā)的案例，引出仿生學主題。

-講解知識點：詳細講解仿生學的定義、研究方法和應用領(lǐng)域。

-組織課堂活動：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應用。

-解答疑問：針對學生的疑問，提供解答和指導。

學生活動：

-聽講并思考：學生聽講并思考仿生學在實際生活中的應用。

-參與課堂活動：學生分組討論，提出仿生學應用的創(chuàng)意。

-提問與討論：學生提出問題，與同學和老師進行討論。

教學方法/手段/資源：

-講授法：講解仿生學的基本概念和案例。

-實踐活動法：通過小組討論，讓學生實際操作，體驗仿生設(shè)計過程。

-合作學習法：培養(yǎng)團隊合作和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：要求學生根據(jù)課堂內(nèi)容，設(shè)計一個簡單的仿生學產(chǎn)品。

-提供拓展資源：提供相關(guān)書籍和網(wǎng)站鏈接，供學生進一步學習。

-反饋作業(yè)情況：批改作業(yè)，給予反饋和指導。

學生活動：

-完成作業(yè)：學生根據(jù)要求設(shè)計仿生學產(chǎn)品，并撰寫設(shè)計思路。

-拓展學習：學生利用提供的資源進行深入學習。

-反思總結(jié)：學生對自己的設(shè)計進行反思，總結(jié)學習過程中的收獲和不足。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主完成作業(yè)，培養(yǎng)獨立學習能力。

-反思總結(jié)法：引導學生反思學習過程，促進自我提升。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：

-《仿生學導論》：介紹仿生學的基本原理和應用領(lǐng)域，適合對仿生學有進一步了解需求的學生。

-《身邊的仿生學》：通過生活中的實例，展示仿生學在日常用品、建筑和交通工具中的應用。

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

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究：

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

-收集不同生物的特征，分析其可能的人類應用價值，并嘗試設(shè)計出相應的仿生產(chǎn)品。

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

-閱讀以下拓展內(nèi)容：

**仿生學的應用領(lǐng)域**

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

-**航空航天**：飛機機翼設(shè)計受到鳥類翅膀的啟發(fā)，通過模仿其結(jié)構(gòu)優(yōu)化飛機的氣動性能。

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

-**建筑**：仿生建筑設(shè)計，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)定性和強度。

-**材料科學**：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。

-**機器人技術(shù)**：仿生機器人，模仿動物的運動方式，如四足機器人、水下機器人等。

**仿生設(shè)計的原則和方法**

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

-**觀察與理解**：深入觀察自然界中的生物特征，理解其功能和適應性。

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

-**實驗與驗證**：通過實驗驗證仿生設(shè)計的可行性和效果。

-**優(yōu)化與創(chuàng)新**：根據(jù)實驗結(jié)果對設(shè)計進行優(yōu)化，不斷追求創(chuàng)新。

**仿生學的未來發(fā)展**

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

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

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

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

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

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

-重點知識點：仿生學的定義、研究目的和應用價值

-重點詞匯：仿生學、模仿、自然界、創(chuàng)新

②自然界生物特征的分析方法

-重點知識點：觀察自然界生物的結(jié)構(gòu)和功能、分析其適應性

-重點詞匯：結(jié)構(gòu)、功能、適應性、分析

③仿生設(shè)計的方法與過程

-重點知識點：從自然界獲取靈感、設(shè)計仿生產(chǎn)品、評估與優(yōu)化

-重點詞匯：靈感、設(shè)計、評估、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形成幾乎完美的球形，從而滾動時帶走灰塵和污垢。設(shè)計的防水材料可以采用類似的微觀結(jié)構(gòu)，通過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，從而實現(xiàn)超疏水性。

2.題目：設(shè)計一個仿生支架，用于支持人體骨骼的修復。

答案：仿生支架的設(shè)計可以參考人體骨骼的結(jié)構(gòu)，采用具有高強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，以促進骨骼細胞的生長和血管的侵入，加速骨骼的修復過程。

3.題目：根據(jù)鳥類的翅膀設(shè)計一款新型飛機機翼。

答案：新型飛機機翼的設(shè)計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性變化。機翼的表面可以采用可變形材料，以適應不同的飛行狀態(tài)，提高飛行效率。

4.題目：設(shè)計一種基于鯊魚皮膚減阻效果的游