1、第8课我们来仿生教案1.教学内容在前几课学习的基础上，通过仿生学习和仿生实践，指导学生学以致用，尝试模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。第一部分是通过用眼观察、动脑思考、动手制作等多种形式，研究手臂的结构和功能。这是本课的重点内容，先了解自己的手臂是如何动作的，再与假肢手臂进行比较，发现两者在结构和功能方面的相似之处，最后自己动手做一只手臂模型。第二部分做“保护色”游戏。让学生发现自然界的有些小动物，用其自身与周围环境融为一体的颜色来保护自己，从而理解各种迷彩服的设计是为了与环境融为一体，避免被发现。第三部分是阅读，了解六足机器人的仿生案例。第四部分提出锥形瓶与烧瓶清洗问题，介绍了一
2、种有创意的仿生设计。第五部分是亲自动手设计仿生物品。在前面的铺垫和模拟练习的基础上，鼓励学生尝试设计仿生用品。2.教学目标能按要求制作手臂的结构模型。通过阅读资料和分析，了解一些生活中的仿生产品。发挥团队合作意识，共同完成游戏任务。尝试进行仿生设计。3.重点与难点重点：通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。难点：设计仿生产品。4.教学准备教师材料：课件。学生分组材料：制作手臂的宽窄卡纸、铆钉、线、胶带、小动物卡片。教学过程一、导入新课通过前几节课的学习，我们了解了生物在长期进化的过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点，人们从这些动植物的形态结构和生理特点中获得很多启示，
3、如根据鸟类飞行的特点发明了飞机，根据蛋壳的结构造出了拱形结构的建筑，根据海豚探路的特点发明了雷达，可以这样说，日常生活中我们有许多发明的灵感都来源于自然界的动植物。今天这节课，我们也来试一试仿生。板书课题：8.我们来仿生一、教学过程活动1：模仿手臂的结构和功能观察肌肉、骨骼和关节是怎样配合工作的提出要求：做手臂伸直和弯曲的动作，仔细观察肌肉、骨骼和关节是怎样配合工作的。学生分小组活动，按照要求做手臂伸直和弯曲的动作，并且观察在手臂伸直和弯曲的过程中，右上肢是怎样运动的，并且在运动时，用左手按住右上肢的不同部位，感受右上肢不同部位的变化，思考肌肉、骨骼、关节是怎样配合工作的。全班交流，预设：人或
4、动物任何一个动作的产生，都不是一块骨骼肌收缩、舒张完成的，而是多组肌群在神经系统的调解下，骨、关节和肌肉的协调配合完成的：骨骼肌接受神经传来的刺激，会收缩，牵引着它所附着的骨，绕着关节运动，从而产生各种动作。屈肘时，肱二头肌收缩，肱三头肌舒张。伸肘时，肱三头肌收缩，肱二头肌舒张。通过弯曲和伸直手臂活动，我们知道人体各种活动都是由肌肉收缩带动骨骼运动而实现的，附着在骨头上的肌肉总是成对的在一起工作，一个收缩，另一个就舒张。由此可见，在运动中骨骼、关节和肌肉是互相配合完成运动的。教师小结：通过右手的弯曲和伸直这两个动作，我们可以发现，一个简单的动作，需要我们的骨骼、肌肉和关节三者相互配合才能完成，
5、缺少其中的任何一个，都不能完成伸直和弯曲手臂这一简单的动作。活动2：观察假肢手臂的结构出示课本22页的假肢手臂的结构图，引导学生看一看，了解假肢手臂的结构。讨论：我们的手臂由哪些部分组成？我们的手臂由骨头、关节、肌肉、神经、血管、筋腱等组成，他们之间有一定的联系。假肢，也称“义肢”，是供截肢者使用以代偿缺损肢体部分功能的人造肢体，有上肢假肢和下肢假肢。多用铝板、木材、皮革、塑料等材料制作，其关节采用金属部件，现在假肢界主流是钛合金和碳素纤维材料。义肢指人造肢体，用来取代肢体的功能障碍(不论暂时性或永久性)，或是用来掩饰肢体伤残。与义体(如假鼻子、假发)最大的不同，在于义肢的功能性较强，且单指上
6、下肢而言。活动3：做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的教师引导：我们的手臂究竟是怎样工作的呢？下面我们来做一只手臂模型，研究手臂是怎样工作的。出示课本22页下面4幅插图，学生观察这4幅插图，并且读一读制作手臂模型的步骤文字，初步了解制作手臂模型所需的材料、方法、步骤以及注意点。全班交流制作所需材料：硬纸板、剪刀、铆钉、胶带、绳子等等。制作方法步骤：1.剪两块硬纸板,其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折,将窄纸板的一端剪圆。2.把剪圆的纸板夹在对折纸板的一侧,用铆钉连接,再把“手”固定在对折纸板的另一侧。3.用胶带将两根等长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。4.拉动绳子,带动整个“手臂
7、”运动。学生分小组活动，小组成员合作完成手臂模型的制作活动。全班交流，各小组展示本小组制作完成的手臂模型，看看还有什么需要改进的地方，各小组继续改进完善本小组制作的手臂模型。模型各部分分别代表的是什么？预设：硬纸板代表长骨；对折的硬纸板代表前臂的桡骨和尺骨；铆钉代表关节；绳子代表连接上臂与前臂的骨骼肌肉。教师引导：我们的手臂模型已经做好，下面我们就通过手臂模型的活动来探究手臂是怎样工作的？学生分小组活动，引导手臂模型做各种各样的活动，仔细观察手臂是怎样工作的。全班交流，指生说一说手臂是怎样工作的？预设：通过手臂模型的活动，我们发现骨骼、关节和肌肉在活动中是互相配合，协同作用的。教师小结：骨骼、
8、关节和肌肉组成了人体的运动系统，他们互相配合，使身体进行各种运动。其中骨骼支持人体的运动，是人体运动的基础；关节是骨与骨之间能够活动的连接，使骨骼的运动更加灵活；肌肉附着在骨骼上，通过收缩带动骨骼，产生运动，为人体运动提供了动力。活动4：做“保护色”游戏出示军人的迷彩服，引导学生看一看，想一想迷彩服在军事活动中有哪些作用？迷彩服是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则保护色图案用于伪装的服装。迷彩服要求它的反射光波与周围景物反射的光波大致相同，不仅能迷惑敌人的目力侦察，还能对付红外侦察，使敌人现代化侦视仪器难以捕捉目标。教师引导：下面，我们就来做一做“保护色”游戏。出示“保护色”游戏的要求：1.分组
9、给蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片涂上颜色,并剪下来。2.选一条树丛边的小路,各组将小动物卡片沿途放在其中。3.以正常速度走过这条小路,比一比哪个小组做的卡片被发现得最少。4.重走一遍这条小路,你能发现更多的小动物卡片吗?学生读一读具体的游戏要求，并且观察下面的两幅图片，初步了解本次游戏的要求以及方法。教师详细讲解游戏要求：小动物卡片代表生活在树丛中的小动物;以正常速度走过这条小路代表不经意的观察状态;重走一遍小路,代表仔细的观察状态。学生分小组活动，制作小动物卡片并且沿途放在小路的各个地方，引导同学们去寻找这些小动物，看一看哪个小组做的卡片被发现的最少。全班交流，说一说活动的收获，比一比
10、哪个小组做的卡片被发现的最少，想一想这是为什么？预设：小动物卡片跟周围环境颜色最相近的，不容易被发现。小动物卡片颜色跟周围环境颜色相差太大的，很容易被发现。出示课本23页下面的一幅环境图片以及三种迷彩服的图片，引导学生看一看，想一想这三种迷彩服分别在什么环境中不易被发现。预设：左上方黄绿色的迷彩服是丛林迷彩,用于陆军夏作训服。中间的是荒漠迷彩,用于陆军冬作训服。右上方蓝色的迷彩服是海洋迷彩,用于海军陆战队。教师小结：迷彩服是作训服的一种基本类型。“迷彩”是由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则图案的一种新式保护色。迷彩服要求它的反射光波与周围景物反射的光波大致相同，不仅能迷惑敌人的肉眼侦察，还能对付
11、红外侦察，使敌人现代化侦视仪器难以捕捉目标。迷彩服最早是作为伪装服出现的，第二次世界大战末期首先出现了迷彩服，大多为“三色迷彩服”。战后，以美国为首的一些国家装备了“四色迷彩服”。活动5：认识六足机器人教师引导：科学家们发现像蚂蚁、竹节虫等一些昆虫有三对足，在爬行的时候总是以三条足为一组，以三角形支架结构交替前行，他们可以轻松的跨过障碍物，也可以随时随地的停下来。出示课本24页竹节虫的图片，引导学生看一看竹节虫，了解竹节虫身体结构的特点和爬行的特点。科学家们又从中获得什么启发呢？又有什么发明呢？出示课本24页的六足仿生机器人图片，引导学生观察，并且读一读旁边的文字，了解六足仿生机器人的特点以及
12、作用。全班交流，预设：工程师借鉴昆虫的三角步态在稳定性、机动性等方面的优势，设计并制造了六足仿生机器人，这种机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等特殊路面，因此可以从事工程勘测、反恐防爆、军事侦察等人类难以完成的或危险性较大的工作。六足仿生机器人借鉴了竹节虫的什么优点？借鉴的是昆虫的三角步态在稳定性、机动性等方面的优势。活动6：清洗锥形瓶和烧瓶的刷子出示实验室中常用的锥形瓶和烧瓶，引导学生看一看，了解锥形瓶和烧瓶的特点。预设：锥形瓶和烧瓶的特点是肚子大，口小，并且瓶颈较长。这种形状的锥形瓶和烧瓶有什么缺点和优点？优点：里面存放的液体不容易洒出来。缺点：很难清洗。这样的锥形瓶和烧瓶用普通的刷子清洗
13、他们时，会有什么不方便呢？用普通的刷子很难将它们清洗干净。人们又是怎样解决这一问题的呢？出示课本24页资料卡片“河豚的启示”，学生读一读这张卡片上的内容，并且观察河豚鱼的形状和烧瓶的刷子，想一想刷烧瓶的刷子和河豚鱼有什么相似之处？预设：河鲀又叫气鼓鱼,它有又叫气鼓鱼,它有一个本领:一遇到惊吓,身体就会迅速胀大好几倍,以吓退天敌。技术人员从中受到启示,发明了一种像河鲀那样形状可变的试管刷子。清洗烧瓶的刷子的形状类似于身体迅速膨胀的河豚鱼，这样在使用时，可以挤压手柄,使刷头膨大，就可以清洗烧瓶或锥形瓶下面用普通刷子难以清洗的角落。教师引导：刚刚我们了解了六足机器人和烧瓶的刷子，在日常生活中，除了这
14、些之外，我们周围的生物还有很多很多，想一想这些周围的生物给你什么启示？试着模仿一种生物的形态结构或者功能，设计一种产品。学生分小组活动，讨论问题并且设计一种产品。全班交流，各小组展示本小组设计的产品，并且说一说这种产品是从什么动物身上的什么地方受到的启发？预设：猫的耳朵可以改变朝向,以便接收不同方向传来的声音。鸭子的蹼有助于它划水，模仿鸭蹼的形态和功能设计脚蹼，可以为人们游泳、潜水提供前进动力。翠鸟的嘴呈锥形，前小后大，在快速入水捕鱼时可减小阻力，高速列车的车头设计成锥形，在列车高速行驶时可减小空气阻力。野猪利用泥土细粒对氯气的吸附作用，过滤空气，猪鼻子防毒面具前端进气口填充有类似细土吸附功能的活性炭。龙虾气味探测仪蝴蝶上的鳞片变色衣服荷叶防水衣服树叶的排列悉尼大剧院鱼的沉浮潜艇响尾蛇空对空响尾蛇导弹教师小结：通过六足机器人和烧瓶的刷子，我们发现自然界中普普通通的现象有时候也会给我们很大的启发，帮助我们解决生活和工作上的难题。由此可见，我们要善于观察，善于思考，勤于动手，这样更有利于解决问题。三、学生活动手册仿照示例，观察身边的生物，设想仿生两件物品。
