课题

海豚与声呐

教学目标

科学观念

1.   知道什么是超声波，了解超声波回声定位与无线电波反射定位的原理。

2.   通过阅读和对比，发现海豚探路、声纳、B超、雷达的工作原理。

3.   知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。

科学思维

1.   能通过分析证据、建立模型解释回声定位原理。

探究实践

1.   在“海豚捉鱼”的游戏活动中，进一步认识模拟活动的特点。

态度责任

1.   分工合作，提升团队合作意识。

教学重、难点

重点：了解海豚活动以及捕食的工作原理。

难点：团队合作，完成游戏。

教学准备

教师：相关视频和图片。

学生：游戏头饰和道具。

教学过程

教师活动

学生活动

一、观看海豚的活动视频，激趣导入。

1.   你们了解海豚吗？出示板贴海豚图片。

2.   想看看海豚的水下活动吗？

3.   海豚在做什么呢？

是的，那它是怎么找到小鱼的呢？

生：很聪明；很亲近人……

生观看视频。

生：海豚在水下捕捉小鱼。

二、研究海豚避障定位的本领，游戏建立回声定位模型。

(一)     游戏1

1.  科学家也曾研究过海豚捕食，我们一起来看一段资料，你能得出什么结论？

分析得很对！

2.  那海豚捕食靠的是什么呢？科学家继续研究，又发现了什么呢？想不想看看？

3.  那如何验证大家的猜测呢？

4.  是的！那我们模拟海豚捕食就要邀请到什么？

海豚还需要做什么吗？小鱼呢？

5.  根据我们的想法一起来玩儿一个游戏吧！阅读游戏规则。

6.  出示眼罩和响板，海豚要怎么做呢？

那一会儿就请你来做第一条海豚！

小鱼要注意什么呢？

同学们的阅读非常仔细！

我们来试试吧！

7.  大家都明白了吧，那我们请上海豚，做好准备。

“开始！”

“停！”

请你指出小鱼的位置。

对了吧，请大家掌声鼓励！

那你能不能指出小鱼游动的轨迹，下去沿着轨迹走一遍。

对了吧，真厉害，请大家再次掌声鼓励！

8.  给同学们说说，你是怎么找到小鱼的？

9.  那其他同学想不想化身海豚感受一下？

请闭眼用手指向我，在教室内边摇响板边移动。

成功的掌声鼓励自己！

那你能画出声音刚刚在“海豚”和“小鱼”之间是怎么传播的吗？出示板贴：海豚 小鱼

对吗？再给大家解释一下声音是怎么传播的。

(一)     游戏2

1.  那在真实环境中，小鱼会发出明显的声音引来海豚捕捉吗？

2.  那海豚怎么找到小鱼呢？科学家继续研究又有了新的发现。阅读资料，告诉我你的新发现。

你们和科学家想到一块儿去了！

3.  怎么改变我们的游戏条件再来模拟一次海豚捕食呢？小组讨论一下。

这次海豚要怎么做？

小鱼呢？

4.  赶紧根据我们改变的条件再来一次海豚捕食的游戏吧！阅读规则。

5.  海豚要怎么做呢？

小鱼要怎么做呢？

要注意！因为海豚是游泳速度最快的动物之一，所以相对的小鱼的速度很慢，要像这样移动。（进行演示）

还有小鱼游动的水域是有边界的。（规定活动范围）

我们就来试一试吧！

6.  谁来做“海豚”？谁做“小鱼”？

“开始！”

我们的海豚真厉害！小鱼模拟得也很真实！请海豚说说看你是怎么抓到小鱼的？

掌声鼓励！

说得真好！

海豚靠嘴巴发声，靠耳朵接收回应捕捉小鱼可行吧？大家真厉害！我们再次模拟成功了！

(二)     游戏3

1.  但是在真实环境中，海豚不仅要捕捉小鱼，同时要躲开障碍物呢？这要怎么模拟呢？

 “海豚”要怎么做？ “小鱼”又要怎么做？“障碍物”又要怎么做呢？小组讨论一下吧！

2.  说说你们的想法。

3.  根据大家的想法，我们再来模拟一次海豚捕食，阅读规则。

4.  看明白了吗？这回我们要增加难度，捕捉两条小鱼。谁来做海豚？小鱼呢？障碍物呢？

5.  那其余同学应该怎么样？

是的，而且等会儿要对他们的模拟进行点评，看看有没有要改进的地方。

6.  都准备好了吗？

“开始！”

7.  成功抓到两条小鱼！做的真棒！掌声鼓励！

谁模拟的最真实？有什么要改进的地方？

请海豚说说怎么成功避开障碍物抓到小鱼的。

这条小海豚捕食本领可真厉害！

8.  根据刚刚的模拟，你能说出声音在海豚和海底物体之间是怎样传播的吗？

解释得真准确！板贴展示传播路径。

9.  出示科学家的发现。

这个原理，科学家称之为回声定位，由此还发明了声呐系统，观察潜水艇的外形，也是模拟了海豚的形态。这就是我们今天研究的海豚与声呐。出示课题。

生阅读资料：海豚不是靠眼睛躲避障碍和捕食的。

生阅读资料：海豚可能是靠耳朵躲避障碍和捕食的。

生：实验。

生：海豚和小鱼。

生：海豚要蒙上眼睛，小鱼要发出声音。

生熟悉规则。

生：蒙上眼睛，听响板的声音，辨认小鱼的位置。

生：传递响板并且发出声音。

生戴好眼罩。

其余学生传递响板。

拿到响板的学生起立。

生指向小鱼，摘下眼罩确认。

鼓掌。

生辨认轨迹。

鼓掌。

生：靠听小鱼的声音。

生：想！

所有学生指向老师的位置。

鼓掌。

生上台画出传播路径。

生做出解释：小鱼游动发出声音传到海豚的耳朵里。

生：不会

生阅读资料：海豚的嘴巴在辨认位置时也发挥了作用。

生讨论。

生：海豚嘴巴要发出声音，小鱼听见海豚的声音要回应。

生熟悉规则。

生：蒙上眼睛，呼叫“小鱼 小鱼”，听回应尽快捕捉小鱼。

生：“小鱼”游动逃跑，听到海豚呼叫摇晃响板。

“海豚”和“小鱼”上台做好准备。

“海豚”呼叫，“小鱼”逃跑，听到呼叫回应，直到被抓住。

生：先发出声音，然后根据小鱼的回应，再辨认位置。

鼓掌！

小组讨论

生：海豚要发出声音，小鱼和障碍物要有不同的回应。

生熟悉规则。

学生上台。

生：安静！

上台学生活动，台下观察。

鼓掌！

生：海豚发声碰到物体，根据传来的回声判断物体的大小、形状和位置。

三、分析回声定位的实践应用，巩固认知。

1.  那你还知道有哪些人类的发明应用了回声定位的原理吗？

是的，还有B超诊断仪。我们一起来看看它们是怎么工作的吧。

2.  你能根据视频介绍画出B超诊断仪和雷达的工作原理吗？讨论完成小组记录单。

3.  谁愿意上台展示你们的记录单，说说看医生怎么用B超检测我们的身体状况的？雷达又是怎么探测物体的？

好的，大家解释的非常好，感兴趣的同学之后可以查看更多的资料相互交流。

生：雷达。

生观看视频。

小组讨论完成记录单。

小组展示。

四、回顾探究历程，点出仿生学概念，总结全课。

1.  回顾整节课，首先我们观察研究了海豚的捕食行为，（板贴：观察研究）

还对它的原理进行了探究，海豚捕食是依靠什么原理？（板贴：探究原理）

还用游戏的方式完成了模型建立，（板贴：建立模型）

这个模型甚至可以应用于人类的发明制造，比如声呐（板贴：实践应用）。

2.  可以说我们通过这样四个历程完成了一次仿生学的研究（板贴：仿生学）。像这样通过模拟生物原理应用到工程设计和发明的学科，我们称为仿生学。

3.  希望大家能多留心身边的事物，等疫情过去，能多走出去看看，说不定你就能发现隐藏于大自然的新的生物原理，设计出新发明，成为一名科学家。

生：回声定位。

板书

     海豚与声呐

观察研究

探究原理            海豚                         物体

建立模型

实践应用