苏教版（2017秋）科学五年级下册 2.8《我们来仿生》 教案（含课堂练习和反思）

苏教版（2017秋）科学五年级下册2.8《我们来仿生》教案（含课堂练习和反思）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析“苏教版（2017秋）科学五年级下册2.8《我们来仿生》教案（含课堂练习和反思）”聚焦于向学生介绍仿生学的概念，以及如何从自然界中汲取灵感进行创新设计。本节课内容紧贴教材，旨在让学生理解仿生学在现实生活中的应用，培养他们的观察力和创造力。通过案例分析、小组讨论和实践活动，引导学生发现自然界中的奥秘，并学会将仿生学原理应用于实际问题解决中。二、核心素养目标培养学生对自然现象的好奇心和探究欲，提升观察、分析和解决问题的能力。通过仿生学的学习，激发创新思维，学会从自然界中汲取灵感进行设计，培养实践操作能力和团队合作精神。三、教学难点与重点1.教学重点

-仿生学的概念及其意义：明确仿生学的定义，即模仿自然界生物结构和功能进行科学研究和技术创新的过程。例如，通过讲解鲨鱼皮肤的减阻效果，引出仿生学在航空航天领域的应用。

-自然界生物特征的分析方法：教授学生如何观察和分析自然界生物的结构、功能及其适应性。例如，分析莲叶超疏水性表面的微观结构，了解其仿生学应用。

2.教学难点

-仿生学案例的深入理解：学生可能难以理解复杂的仿生学案例，如飞机翼型仿生设计。需要通过详细讲解和实际案例展示，帮助学生理解仿生学原理在具体设计中的应用。

-仿生设计方法的掌握：学生可能难以将仿生学原理转化为实际的设计方案。例如，在设计一种新型防水材料时，学生可能难以将荷叶表面的微观结构应用到材料设计中。可以通过以下方法帮助学生突破难点：

-拆分案例，分步骤讲解仿生设计的流程；

-提供实际的仿生设计案例，引导学生进行观察和分析；

-开展小组讨论，鼓励学生提出自己的设计想法，并给予指导和反馈。四、教学资源准备1.教材：苏教版科学五年级下册，确保每位学生人手一册。

2.辅助材料：收集仿生学相关的图片、视频，如鲨鱼皮肤、莲叶表面结构等案例资料。

3.实验器材：准备用于仿生设计实践的简单材料和工具，如纸张、剪刀、胶水等。

4.教室布置：划分小组讨论区，设置展示台，便于学生展示和讨论仿生设计作品。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过班级微信群，发布《我们来仿生》预习资料，包括相关视频和阅读材料，要求学生了解仿生学的基本概念。

-设计预习问题：提出“你能找到生活中的仿生学应用吗？”等问题，引导学生观察生活，发现仿生学的实际应用。

-监控预习进度：通过微信群的互动，了解学生的预习情况，及时给予反馈。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生阅读材料，了解仿生学的基本知识。

-思考预习问题：学生思考并提出自己的发现和疑问。

-提交预习成果：学生将预习发现和问题以文字形式提交至微信群。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主探索，培养独立思考能力。

-信息技术手段：利用微信群进行资源分享和进度监控。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示飞机机翼设计受到鸟类翅膀启发的案例，引出仿生学主题。

-讲解知识点：详细讲解仿生学的定义、研究方法和应用领域。

-组织课堂活动：分组讨论，每组选择一种自然界的生物特征，探讨其可能的仿生学应用。

-解答疑问：针对学生的疑问，提供解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：学生听讲并思考仿生学在实际生活中的应用。

-参与课堂活动：学生分组讨论，提出仿生学应用的创意。

-提问与讨论：学生提出问题，与同学和老师进行讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：讲解仿生学的基本概念和案例。

-实践活动法：通过小组讨论，让学生实际操作，体验仿生设计过程。

-合作学习法：培养团队合作和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：要求学生根据课堂内容，设计一个简单的仿生学产品。

-提供拓展资源：提供相关书籍和网站链接，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：批改作业，给予反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：学生根据要求设计仿生学产品，并撰写设计思路。

-拓展学习：学生利用提供的资源进行深入学习。

-反思总结：学生对自己的设计进行反思，总结学习过程中的收获和不足。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主完成作业，培养独立学习能力。

-反思总结法：引导学生反思学习过程，促进自我提升。六、拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《仿生学导论》：介绍仿生学的基本原理和应用领域，适合对仿生学有进一步了解需求的学生。

-《身边的仿生学》：通过生活中的实例，展示仿生学在日常用品、建筑和交通工具中的应用。

-《仿生设计案例精选》：收录了多个仿生设计案例，包括仿生建筑、仿生材料和仿生机器人等。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-观察身边的自然现象，尝试从中发现可以应用于人类生活的仿生学原理。

-收集不同生物的特征，分析其可能的人类应用价值，并尝试设计出相应的仿生产品。

-参与线上仿生学论坛或社区，与其他对仿生学感兴趣的学生或专业人士交流心得和想法。

-阅读以下拓展内容：

**仿生学的应用领域**

仿生学不仅在理论研究中占据重要地位，其应用领域也十分广泛。以下是一些主要的应用领域及其具体应用实例：

-**航空航天**：飞机机翼设计受到鸟类翅膀的启发，通过模仿其结构优化飞机的气动性能。

-**医学**：仿生支架和假肢，模仿人体骨骼和肌肉的结构和功能，帮助残疾人恢复行动能力。

-**建筑**：仿生建筑设计，模仿自然界中生物的结构，如蜂巢结构、骨骼结构等，以提高建筑物的稳定性和强度。

-**材料科学**：仿生材料，如模仿荷叶表面的超疏水性材料，用于防水和防污。

-**机器人技术**：仿生机器人，模仿动物的运动方式，如四足机器人、水下机器人等。

**仿生设计的原则和方法**

仿生设计不是简单的复制自然界中的生物特征，而是基于以下原则和方法进行创新设计：

-**观察与理解**：深入观察自然界中的生物特征，理解其功能和适应性。

-**抽象与建模**：将观察到的生物特征抽象化，建立数学模型和计算机模型。

-**实验与验证**：通过实验验证仿生设计的可行性和效果。

-**优化与创新**：根据实验结果对设计进行优化，不断追求创新。

**仿生学的未来发展**

随着科学技术的不断发展，仿生学在未来有着广阔的发展前景。以下是一些未来的发展趋势：

-**跨学科融合**：仿生学将与其他学科如生物学、物理学、材料科学等更加紧密地融合，形成新的交叉学科。

-**智能化设计**：借助人工智能技术，实现更加智能化的仿生设计。

-**可持续性发展**：仿生设计将更加注重可持续发展，通过模仿自然界中的循环利用和高效能量转换，推动环境保护和资源节约。

-**个性化定制**：随着个性化需求的增加，仿生设计将更加注重个性化定制，满足不同用户的需求。

通过以上拓展阅读和探究活动，学生可以更加深入地理解仿生学的内涵、应用领域和发展趋势，激发对仿生学研究和应用的兴趣，培养创新思维和实践能力。七、内容逻辑关系①仿生学的概念与意义

-重点知识点：仿生学的定义、研究目的和应用价值

-重点词汇：仿生学、模仿、自然界、创新

②自然界生物特征的分析方法

-重点知识点：观察自然界生物的结构和功能、分析其适应性

-重点词汇：结构、功能、适应性、分析

③仿生设计的方法与过程

-重点知识点：从自然界获取灵感、设计仿生产品、评估与优化

-重点词汇：灵感、设计、评估、优化、仿生产品八、典型例题讲解1.题目：分析莲叶的超疏水性，并设计一种基于莲叶超疏水性原理的防水材料。

答案：莲叶的超疏水性来源于其表面的微观结构，这种结构使得水珠在接触莲叶时形成几乎完美的球形，从而滚动时带走灰尘和污垢。设计的防水材料可以采用类似的微观结构，通过在材料表面制造微小的突起，使得水珠与材料表面的接触面积减小，从而实现超疏水性。

2.题目：设计一个仿生支架，用于支持人体骨骼的修复。

答案：仿生支架的设计可以参考人体骨骼的结构，采用具有高强度和良好生物相容性的材料。支架的结构可以是多孔的，以促进骨骼细胞的生长和血管的侵入，加速骨骼的修复过程。

3.题目：根据鸟类的翅膀设计一款新型飞机机翼。

答案：新型飞机机翼的设计可以借鉴鸟类翅膀的形状和结构，特别是其柔性材料和适应性变化。机翼的表面可以采用可变形材料，以适应不同的飞行状态，提高飞行效率。

4.题目：设计一种基于鲨鱼皮肤减阻效果的游