【教学目标】

科学观念：手臂的运动是靠骨骼、肌肉、关节相互配合而完成的。能按要求制作手臂的结构模型。

科学思维：对自身人体的认识，怎么来仿生自己。

探究实践：通过视频介绍和分析，了解一些生活中的仿生产品。

态度责任：发挥团队合作意识，共同完成游戏任务。尝试进行仿生设计。

【教学重点】

通过对仿生产品的了解和分析，尝试进行仿生产品的设计。

【教学难点】

设计仿生产品的。

【教学准备】

教师：制作手臂的宽窄卡纸、工字钉、线、胶带、泡沫、小动物卡片

学生：学生活动手册。

【教学时间】

1课时

【教学过程】

一、导入

         1、挑战：同学们我们先来做一个挑战。试一试，用一秒钟点10次头？我说1开始，我说2结束。准备1、2，有同学点满了10次吗？（不能）

2、但是有一只小动物一秒钟可以点20次左右，你知道是谁吗？（啄木鸟）

3、讲述：啄木鸟每次撞击树干时，它的头部要承受1200克的冲击力。而人类脑部受到80克的冲击力就极有可能发生脑震荡，啄木鸟的脑部怎么没有损伤呢？

4、科学家通过研究发现了啄木鸟这样的特点。播放录音。

5、啄木鸟的这个特点真厉害，如果我们也有这个特点会有什么好处呢？（防止头部的脑震荡）

6、讲述：所以人们设计出了安全头盔。头盔的这三种结构模仿了啄木鸟的特点起到减震防震的作用。

7、谈话：这种头盔的设计就是一种仿生。（板书：仿生）那什么是仿生学呢？我们一起来看一下。（播放视频）

8、提问：你能说说仿生模仿的对象是什么？（生物）模仿生物的哪一方面呢？（特殊本领）仿生设计的产品有什么好处？（用于学习生活）

9、过渡：你觉得要设计制作一个仿生产品首先要怎样做？（发现生物的本领）我们来找找生物的特殊本领。

【设计意图】通过点头的活动，给学生创设情景，通过啄木鸟脑部的特殊结构认识到自然界的生物之所以能生存下来都有自己适应生活环境的本领。

二、探索

         分析讨论“保护色”游戏

1、提问：课前我们寻找了大家涂的小动物卡片，红色的找到了几只？蓝色的呢？绿色？褐色？为什么绿色褐色的小动物你们找到的比较少呢？

预设：它们身体的颜色和周围的环境颜色类似，不容易被发现。

2、自然界中很多动物都不容易被发现。它们有保护色保护自己。在生活中人们有没有根据小动物们的这个本领，设计制造出什么仿生物品呢？

预设：迷彩服（出示图片）

3、军人们穿着迷彩服就能很好地隐藏起来。这三种迷彩服在什么环境下不易被发现？

预设：丛林迷彩适合在树林中、荒漠迷彩适合在荒漠地带、海洋迷彩适合在海军。

4、是的，这位同学回答的很棒，丛林迷彩用于陆军夏作训服；荒漠迷彩用于陆军冬作训服；海洋迷彩用于海军陆战队。

5、火眼金睛大PK

规则：我们来试试迷彩服的效果好不好？请同学们用10秒钟的时间来找一找隐藏起来的军人？请一个同学上来用笔圈一圈？

师：这里一共有10个人，所以说迷彩服的效果好不好？（好）

谈话：刚才我们一起寻找了生物的本领，今天我们还要模仿一名仿生学家来学习设计仿生产品。（板书：我们来）

【设计意图】本活动用趣味性强、学生乐于接受和参与的形式，引导学生在体验中感受利用保护色的仿生设计。

三、探索：做一做“模仿手臂的结构和功能”

1、请同学们动一动自己的手臂，观察一下，哪些结构在协同运动？（骨骼、肌肉、关节）

2、当手臂弯曲时，上边的肌肉有什么变化？（上面的变硬）这叫肌肉收缩。下面的呢？（拉伸）这叫肌肉舒张。

3、手臂伸直时上面和下面的肌肉又是怎样的？（伸直时上边是舒张的，下边是收缩的）

4、手臂弯曲和伸直时骨骼、肌肉、关节怎样配合工作的？谁带动了骨的运动？

（肌肉的收缩）关节有什么作用呢？（让骨的运动更加灵活）

5、讲述：手臂可以灵活运动做各种各样的动作。生活中有些人因为缺少手臂无法正常的活动，人们就模仿了人的手臂制造出了假肢手臂。

6、提问：假肢手臂为了能做各种动作，也设计了关节、肌肉和骨骼，谁来找一找？

出示：绳子起到固定和牵引的动作，模仿的是手臂肌肉。

7、过渡：今天我们要来仿照自己的手臂制作一个手臂模型，模拟手臂的运动。

8、材料：老师给大家准备了这些材料，谁能说说些材料分别模拟了什么结构？

预设：两块硬纸板模拟骨骼、绳子模拟肌肉、钉子模拟关节。

9、讲述：大家一起来看看制作过程。播放视频

提示：我们要用到钉子、剪刀，使用时要注意安全。请同学们根据提示完成手臂模型的制作。

10、请一个小组上台来展示一下你们的手臂模型，拉动绳子让手臂运动起来。

11、分析比较假肢与手臂模型

根据手臂的模型的运动，能不能说说假肢是如何运动的？

预设：假肢也是靠骨骼、肌肉、关节相互配合而完成运动的。

【设计意图】本活动从学生最熟悉的人体手臂入手，了解手臂的结构和功能，学习制作手臂模型，调动学生的学习积极性。

 

四、清洗锥形瓶、烧瓶

1、通过上面的学习我要考考大家。能否利用仿生的知识帮老师解决一个小麻烦。

实验室里有一些锥形瓶和烧瓶，使用之后要清洗它们，可是我找了各种各样的刷子都不是特别的满意。

2、提问：什么样的刷子能刷干净呢？

预设：设计出可以变大缩小的刷子。

3、同学们在大自然中就有一种生物具有这样的本领。出示河豚遇险视频。

这个刷子就是模仿河豚的特点来设计的。

【设计意图】本活动提出生活中的实际问题，让学生知道问题来源于生活，以便学生了解仿生的现实真正意义：仿生设计为生活服务，并引发学生思考和创新。

 

五、“介绍六足机器人”

1、善于观察和发现生物体的结构和功能是设计出仿生物品的关键。科学家发现了昆虫六足行走的特点设计出了六足机器人。我们来看看。（播放视频）

2、六足机器人模仿了竹节虫足的什么特点？（三角步态）有什么优点？

【设计意图】本活动介绍一个仿生的案例，并借此说明仿生物品具有广泛的用途，为后续的学生仿生活动打下基础。

 

六：设计一种产品

1、生活中还有很多的仿生物品比如根据翠鸟仿生出了高速列车，模仿了翠鸟的什么结构？（锥形的喙）这个形状有什么作用?（减少阻力）ppt同步出示。

2、根据野猪仿生了防毒面具。模仿了野猪的什么特点？（在鼻子中塞泥土）这样做有什么作用？（过滤有毒气体）ppt同步出示。

3、这里是一名仿生学家设计制作的产品——脚蹼，他模仿的是什么？（鸭蹼的形态和功能）像鸭子这样有脚蹼的动物，有什么作用呢？（游泳提供动力）

4、让我们像这位设计师一样，来做一名小仿生学家。请同学们回忆一下身边的生物有什么特殊独特的本领，根据它们的结构和功能来设计一种新的产品。可以小组内讨论一下，快速写下来。

5、交流：请一个同学上台来介绍一下他的设计，其他同学可以提出你的疑问，请我们的小仿生学家来解答。

【设计意图】引导学生将所学的仿生学初步知识运用于实际生活，鼓励其关注生活，提高解决问题和创新实践的能力。

 

七、拓展        

师：针对同学们的疑问，可以完善你们的设计，并且尝试利用身边的材料把你设计的物品制作出来。期待大家课后能将我们的作品制作出来。

 

【板书设计】

我们来仿生

生物       蝴蝶      昆虫

仿生物品   迷彩服    六足机器人