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单元基本信息
单元主题 大自然里的老师
课标要求 一、核心概念 技术、工程与社会；工程设计与物化 二、学习内容 12.1技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造。 ①知道技术包括方法、程序和产品等；知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一些科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。 13.2工程的关键是设计 ②利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。 ③基于有说服力的论证，认同或质疑某些设计方案，并初步判断其可行性和合理性。 ④利用工具制作简单的实物模型，根据实际反馈结果进行改进并展示。 三、学业要求 1.能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置。 2.能以事实为依据做出判断。 3.能基于所学科学知识，应用创造性思维的基本方法提出多种设计方案，基于批判性思维评价并优化设计方案。 4.能制作实物模型，并基于证据改进实物模型的设计和制作。 5.乐于尝试多种设计方案，初步具有质疑、创新的态度；知道技术与工程需要实事求是，能如实记录相关信息和正确对待作品的缺陷。
单元课时设计 5课时
一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）
主题名称 大自然里的老师
单元设计意图 1.本单元主题 《大自然里的老师》是五年级下册的综合探究单元，属于技术与工程领域。本单元围绕 仿生学 展开，以“自然界的生物启发人类科技创造”为主线，引导学生观察和分析动植物的结构与功能，理解其背后的科学原理，并探索人类如何借鉴这些自然智慧解决实际问题，体现“大自然即老师”的核心思想。 2.本单元分析 本单元隶属大象版小学科学五年级下册，属于技术工程专题，以“空投包”的制作任务为单元引线，串联《苍耳的启示》《鸟和飞机》《空投包的仿生原型》《防震原理研究》《我们的空投包》五部分内容。从小学学段“技术、工程与社会”课程学习来看，在一、二年级学生已能区分人造物与自然物，知道简单产品结构与功能；三四年级了解人造材料与天然材料区别，知晓中国古代典型技术与工程案例。本单元在此基础上，引领学生了解发明与自然界的联系，体会仿生学原理，经历利用仿生学发明创造的过程，为后续深入理解技术与工程对社会发展的作用奠定基础。 3.本单元对《课程标准》的落实 （1）本单元通过一系列动手、动脑科学实践活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。 （2）本单元学习内容是基于落实《课程标准》中课程内容高年段要求。 4.熟悉整套教材内容，明确该单元在整套教材中与其他单元的关系和作用。 5.本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元以“仿生学”为核心，通过5课时构建了“现象观察—原理剖析—实践迁移”的渐进式学习逻辑： 《苍耳的启示》 与 《鸟和飞机》 为 基础认知层 ，从植物（如苍耳钩刺启发尼龙搭扣）和动物（鸟翼结构与飞机设计）两个维度呈现经典仿生案例，帮助学生建立“自然现象→科学原理→技术发明”的关联性思维； 《空投包的仿生原型》 与 《防震原理研究》 为 专题探究层 ，前者聚焦具体仿生对象在空投包设计中的应用，后者深入分析生物或自然现象中的科学原理，为实践奠定理论和技术基础； 《我们的空投包》 为 综合实践层 ，整合前四课知识，通过设计仿生空投包，完成“问题分析—原理提炼—创新应用”的完整探究闭环。 从单一案例的模仿到复杂问题的系统解决，从知识输入到创造性输出，层层递进，体现“观察自然→理解科学→服务生活”的单元主旨，强化科学思维与工程实践能力的融合。
主题学情分析 在生活经验方面，大部分学生对于生活中的仿生现象并不陌生，约68%的学生能够距离说出生活中集中仿生物品，如飞机、潜水艇等，但当要求深入阐述仿生原理时，他们往往感到困难，暴露出学生对知识的理解仅停留在表面，缺乏深度探究。例如在提到飞机时，学生知道飞机的外形与鸟相似，却不清楚飞机机翼上凸下平的结构模仿鸟类户型翅膀背后的空气动力学原理。 从知识储备来看，本单元内容要求学生不仅要观察事物表象，更要深入探究事物本质和内在联系，如理解生物的形态、功能、结构特征与人类发明创造之间的关联，这对学生的逻辑思维和知识迁移运用能力提出了较高要求。
开放性学习环境 1.指导性预习：阅读+问题+检测； 2.大单元大概念大任务课堂学习：问题+探究+讲述+整合+实战； 3.现代教育新技术：PPTX+微视频+网络+师生互助
二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）
单元学习目标 科学观念：知道许多发明可在自然界找到原型，理解仿生学概念；认识生物形态、结构、功能与发明创造的联系；理解常见仿生物品（如尼龙搭扣、飞机等）的结构对其功能的影响。 科学思维：通过观察、比较、分析等方法，探究仿生学原理；能给予证据进行推理，构建仿生学相关概念；运用创造行思维，尝试设计仿生产品 。 探究实践：能运用多种观察方法，研究生物结构特点；经历仿生物品（如尼龙搭扣、机翼模型、空投包等）的设计与制作过程；学会实验探究，验证仿生学原理 。 态度责任：对仿生学保持好奇心和探究兴趣，培养用于创新的科学态度；在小组合作中，积极参与交流讨论，培养团队协作精神；认识到技术发明对社会发展的重要性，树立正确的科技价值观。
三、学习活动/任务设计（指向学习目标，强调学生的活动与体验）
第1课时 任务1 名称：导入、观察和阅读 播放视频《苍耳子》 阅读乔治·德·梅斯特拉尔的故事，提问：苍耳子是怎样沾到动物皮毛上的呢？ 出示任务：仔细观察苍耳子，尝试作出自己的解释。 阅读《尼龙搭扣的发明》。 设计意图：通过视频和故事引入，引发学生思考，苍耳子为什么会引起工程师的注意？它对工程师进行发明创造有什么帮助？通过观察苍耳子的特点，激起学生的好奇心和求知欲。再通过阅读，了解仿生学概念，帮助学生理解发明与生物原型的联系。
任务2 名称：设计制作“尼龙搭扣”模型 利用身边的材料模仿苍耳子的结构制作尼龙搭扣模型，看一看是否能够实现粘连。 设计意图：学生分组，利用细铜丝、动物毛皮等材料制作尼龙搭扣模型，对比模型与真实尼龙搭扣，思考改进方向。
任务3 名称：拓展活动“身边的仿生学” 观察大自然里的动植物，寻找人类仿生学的原型，或者尝试进行自己的仿生学设计。 设计意图：引导学生从教材回到生活，寻找和分享“身边的仿生学”，从而指导重大的发明和技术会给人类社会发展带来深远的影响和变革。
第2课时 任务4 名称：导入、观察和阅读 观察飞机和鸟，说一说飞机和鸟的飞行有什么相同和不同之处，猜想飞机模仿了鸟的哪些特征。 阅读资料《从飞鸟到飞机》，简单说一说飞机的发明过程。 设计意图：通过导入活动引出课题。通过让学生观察飞机和鸟二者飞行异同，猜想飞机模仿鸟的哪些特征。学生阅读从飞鸟到飞机的发明历程资料，交流人类模仿鸟飞行时在形状、功能、结构及原理方面的探索。
任务5 名称：实验和表达交流 提问：为什么翅膀的形状对飞行如此重要？观察鸟的翅膀和飞机的机翼，看看它们的形状有什么相似之处，提出自己的假设并通过实验来验证。 实验：制作一个机翼模型，通过实验观察它在气流中产生的现象。 设计意图：通过实验，分享交流飞机飞行原理，总结飞机飞行原理，并了解什么是仿生学。
第3课时 任务6 名称：导入和小组讨论 情境导入 问题：要设计一个合格的空投包，都需要考虑哪些方面？完成关于“空投包”的项目分析表。 设计意图：通过导入活动，讲述飞机空投物资的场景，引出设计空投包的任务，激发学生兴趣。通过小组讨论，完成空投包项目分析表的设计，并分工合作初步制作空投包模型，在设计制作过程汇总，发现问题，激发求知欲。
任务7 名称：调查并表达交流 1.从大自然中寻找原型，设法了解它们是如何实现安全降落的。 2.来自大自然的生物原型给我们带来了哪些启示？ 设计意图：通过观察图片，了解大自然中动植物从高空安全着陆的本领，学生可以由此进行思考，解决空投包设计制作中的难点问题。最后组织交流，引领学生总结大自然中的仿生原型给人类带来的启示，培养他们热爱自然、敬畏自然的情操。
第4课时 任务9 名称：导入和实验 根据生物原型制作简单模型进行实验，来验证生物原型的防震效果。 设计意图：通过回顾上节课生物原型，提出需验证其防震原理能否用于空投包设计。学生分组选择一种生物原型，设计实验方案，包括实验材料、步骤及预期结果。
任务10 名称：制作与反思 1.制作翅果模型。 2.反思：这些模型各有什么优缺点？制作空投包时有哪些可以借鉴的地方？ 设计意图：小组汇报实验结果，交流并讨论，总结不同生物原型的防震原理及在空投包设计中的应用价值。让学生思考如何综合多种生物原型的防震原理，优化空投包设计。
第5课时 任务11 名称：完成空投包设计 经过模型实验，我们有什么新的想法？小组商议，完成空投包的设计并配上文字说明。 设计意图：学生根据之前的研究和实验结果，完善空投包设计方案，画出设计图并标注材料和制作步骤。
任务12 名称：制作空投包 在小组讨论完成设计后，对照设计图纸，分工合作，完成空投包的制作，并测量记录空投包的质量、体积等数据。制作过程中因实际情况需要对设计进行调整时，要及时在设计图上做好记录。 设计意图：设计完成后，进入实际制作环节，学生分工合作，动手制作空投包，可以锻炼他们的动手探究能力。
任务13 名称：户外实验 户外实验：测试空投包，对空投包能否顺利着陆、拆解时间及空投物资完好情况进行记录。 实验的结果达到我们的任务目标了吗？还有可以继续完善的地方吗？修改完善后再次进行实验。 发布会：开一个发布会，向全班同学展示自己的成果。汇报时要讲清自己小组研究设计的思路和全过程。 设计意图：通过户外实验，让学生亲自检验自己从原理探究到设计制作的实际成果。第一次实验检验的结果可能并不理想，这时应引导学生积极总结经验，取长补短，改进空投包，进行第二次实验。必要的反思和改进不仅能有效地培养学生的科学思维，更能培养他们锲而不舍的科学精神。实验完成后，组织学生举办成果发布会，使学生在获得满满成就感的同时，也锻炼了归纳总结、表达交流的能力。
四、单元学习评价设计
评价要素 针对单元整体描述
评价内容 第1课时：苍耳的启示 1.知道研究并模仿生物的形态、功能、结构等特征进行设计和发明是仿生学思路，能说出尼龙搭扣模仿了苍耳子的钩状结构。 2.观察活动中，能认真观察苍耳子和尼龙搭扣的结构，在制作尼龙搭扣模型时，积极动手操作，尝试实现粘连。 第2课时：鸟和飞机 1.知道鸟类弧形的翅膀对飞行十分重要。 2.能通过观察鸟的翅膀和飞机的机翼，比较它们之间的相似之处，知道上凸下平的结构在气流中能够获得向上的升力，并制作一个机翼模型来验证这种升力。 第3课时：空投包的仿生原型 1.通过调查研究，了解动植物解决安全降落问题的方法。 2.小组成员能共同完成项目分析表，积极参与讨论，提出自己的想法和建议。 第4课时：防震原理研究 1.了解所选生物原型的防震原理，根据原理设计并制作出简单的防震模型。 2.在实验过程中，能控制变量，认真观察并记录实验现象，根据实验结果分析生物原型防震原理的有效性 。 第5课时：我们的空投包 1.设计制作的空投包要符合项目要求，能保护易碎物品安全着陆，空投包的质量和体积要符合规定。 2.在设计制作过程中，要综合运用所学的仿生学知识和技能，有创新意识和解决实际问题的能力。
评价指标 第1课时：苍耳的启示 科学观念：知道研究并模仿生物特征进行设计发明是仿生学常见思路；明白尼龙搭扣模仿苍耳子的原理；知道很多发明都可以从大自然中找到原型。 科学思维：通过组织学生开展仿生学设计小发明的活动，培养模仿生物的构造或功能进行发明和创造的意识和能力。 探究实践：学会用放大镜观察苍耳子，制作尼龙搭扣模型。 态度责任：激发对仿生学的兴趣和对自然的热爱。 第2课时：鸟和飞机 科学观念：知道鸟类弧形翅膀对飞行的重要作用及飞机飞行原理；理解仿生学不仅是外在模仿，还有原理探究。 科学思维：通过观察、实验和分析，培养逻辑推理和创造性思维。 探究实践：通过制作机翼模型，能够结合实验现象解释飞机飞行的原理，知道机翼上凸下平的结构是模仿了鸟类弧形的翅膀。 态度责任：对探寻自然现象，解密自然规律，保持好奇心和探究兴趣；能主动与他人合作，积极参与交流和讨论。 第3课时：空投包的仿生原型 科学观念：通过调查研究，了解动植物解决安全降落问题的方法；认识到仿生学在实际设计中的应用。 科学思维：分析生物安全降落的原理，培养逻辑思维和问题解决能力。 探究实践：设计鸡蛋空投包，调查生物安全着陆方法。 态度责任：激发对仿生学的好奇心，关注自然现象与科技创新的关联。 第4课时：防震原理研究 科学观念：了解常见的防震原理和方法；认识到结构和材料对防震的影响。 科学思维：通过实验和分析，培养逻辑思维和数据分析能力。 探究实践：能用简单易得的材料制作仿生模型，并设计验证防震效果的对比实验，会根据观察到的实验现象分析防震的有效性。 态度责任：培养严谨的科学态度和对生活中科学问题的关注。 第5课时：我们的空投包 科学观念：将所学的仿生学和防震原理应用到空投包制作中；理解理论与实践的结合。 科学思维：能够通过实验检测空投包的防震效果，不断改进并完善空投包的设计。 探究实践：制作空投包并进行测试和改进。 态度责任：通过不断改进空投包的设计，感受到科学的发展不是一蹴而就的，培养锲而不舍的科学精神。
评价方法 课上评价 1.教师激励评价 2.学生自我反思评价 3.成果展示，学生互评：赞赏性评价和质疑性评价 5.使用评价量化表，延时评价 课后评价 1.课时作业 2.单元测试
五、单元作业设计
一、选一选，将正确的序号填写在括号。 1.下面属于模仿生物功能原理的设计是（ ） A.飞机 B.锯子 C.雷达 2.苍耳子可以反复沾在衣服上的原因是（ ） A.苍耳子的钩状结构非常有韧性 B.苍耳子的再生能力超强 C.苍耳子的体积小 3.下列组合中，前者不属于后者的仿生学原型的是（ ）。 A.蜻蜓-直升机 B.鱼-潜水艇 C.喜鹊-房屋 4.飞机机翼的发明模仿的是鸟的（ ）。 A．翅膀 B．羽毛 C．足 5.下列能使空投包降落速度减慢的是（ ） A.其他条件相同，减小伞面面积 B.其他条件相同，增大伞面面积 C.其他条件相同，增加物资重量 6.做蒲公英模型的防震效果实验时，最有可能用不到的材料是（ ） A.塑料纸 B.玻璃杯 C.棉绳 7.下面关于翅果模型的实验，说法不正确的一项是（ ） A.在进行翅果模型的实验时，需要仿造出最贴近翅果种子的原型结构 B.实验过程中，要使翅果模型从桌面上水平滑向地面 C.如果模型在滑翔过程中不稳定，可以调整弧度或添加订书钉 8.降落伞与带冠毛的（ ）种子的整体形状相似。 A．玉米 B．水稻 C．蒲公英 9.人们根据鱼鳍在水里的摆动发明了（ ） A.船桨 B.雷达 C.潜水艇 10.下列现象中，没有利用防震知识的是（ ） A.跳远时跳到沙坑里 B.用木棒撬石头 C.自行车坐垫中装有减震弹簧 二、辨一辨，正确的打√，错误的打 。 1.飞机飞行时，机翼是静止不动的，而鸟飞行时则需要上下扇动翅膀。（ ） 2.模仿苍耳子发明尼龙搭扣是人类发明史上一个典型的仿生学案例。（ ） 3.仿生学不仅以生物的形状、功能和结构等特征为模仿对象，还需要研究它们的原理。（ ） 4.蒲公英有宽大的翅膀，可以减慢下落的速度，飞得更远。（ ） 5.鸡蛋壳是很脆弱的，一碰就破，不能起到保护鸡蛋的作用。（ ） 6.猫有厚厚的肉垫，可以增加着地时的缓冲效果。（ ） 7.模仿青蛙的游泳姿态，人们学会了蛙泳也是一种仿生。（ ） 8.雷达和飞机是模仿生物设计产品，锯子和鸟巢不是。（ ） 9.空投物资的特点与我们设计不同的空投包无关。（ ） 10.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，人们从中获得了很多启示。（ ） 三、连线题。 下列生物是如何实现安全降落的？连一连 椰子 尾巴炸起，变蓬松 松鼠 宽大的翅膀 鼯鼠 坚硬的外壳 蒲公英 肉垫 猫 冠毛结成的绒球 四、简答题 1.尼龙搭扣的发明借鉴了苍耳子的什么结构特点？ 2.什么是仿生学？常见的仿生学思路是什么？ 五、实验探究题 探探制作了一个机翼模型，正在通过实验观察它在气流中产生的现象。 1.制作机翼模型所需要的材料不包括（ ） A.铁丝 B.卡纸 C.一次性杯子 2.该实验中，转动的电风扇模仿的是（ ） A.压强 B.气流 C.压力 3.实验过程中，探探观察到了什么现象？结合观察到的现象，说说飞机飞行的原理。 【参考答案】 一、选一选，将正确的序号填写在括号。 1.C 2.A 3.C 4.A 5.B 6.B 7.A 8.C 9.C 10.B
二、辨一辨，正确的打√，错误的打 。 1.√2.√3.√4.√5. 6.√7. 8. 9. 10.√ 三、连线题。 椰子 尾巴炸起，变蓬松 松鼠 宽大的翅膀 鼯鼠 坚硬的外壳 蒲公英 肉垫 猫 冠毛结成的绒球 四、简答题 1.答：苍耳子上有很多弯曲而有弹性的钩状结构，这样的结构能使苍耳子钩住很细的线和毛。并且苍耳子的钩状结构非常有韧性，从毛发上摘下来也不会断裂。收到苍耳子结构特点的启发，乔治·德·梅斯特拉尔经过反复实验，发明了尼龙搭扣。 2.答：仿生学是人们从大自然中获得灵感，通过研究生物体的结构与功能，并根据其中的原理发明出新的设备、工具和技术的学科。研究并模仿各种生物的形态、功能、结构等特征进行设计和发明，是成功那件的仿生学思路。 五、实验探究题 1.C 2.B 3.实验过程中，能看到在风扇的吹动下，机翼模型慢慢上升。 原理：飞机的上升力绝大部分由机翼产生，空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过。机翼上表面凸起，空气流动速度较快，压强小；下表面较平，空气流动速度较慢，压强大。这二者之间的压力差，对飞机起到向上的托举力，飞机就飞起来了。
六、单元教学结构图
七、反思性教学改进（实施后填写）
实施后填写
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第1课时教学设计
课题 苍耳的启示
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 《苍耳的启示》作为单元首课，以“苍耳钩刺粘附动物皮毛传播种子”这一自然现象为切入点，通过引导学生观察苍耳结构（放大镜观察钩刺细节），类比推理其功能特性（黏附与传播），直观揭示仿生学“原型观察—原理提炼—技术应用”的核心路径。教材结合科学史（瑞士工程师受苍耳启发发明尼龙搭扣）与实验探究（模拟钩刺与织物的黏附实验），将抽象的科学思维（类比、迁移）具象化，既帮助学生建立“自然结构与人类发明”的关联性认知，又为后续课程（如飞机仿鸟翼、仿生空投包设计）奠定方法论基础。本课通过“观察→猜想→验证”的递进式活动设计，培养细致观察、逻辑推理能力，同时传递“自然智慧启迪科技创新”的价值观。
2.学习者分析 五年级学生已具备一定的观察能力（如使用放大镜观察物体细节）和简单类比推理经验（如通过植物器官推测功能），但对“结构与功能相适应”的生物学原理及仿生学逻辑（自然原型→技术转化）缺乏系统性认知。生活中，学生对苍耳黏附现象有直观感知（如衣物或被毛粘带种子），但较少主动思考其钩刺结构的科学价值；实验探究中，易被表象吸引（如钩刺形态新奇性），忽略定量分析（如不同织物黏附力对比）与原理提炼（仿生设计的核心思路）。教学中需以具象活动（钩刺粘布实验、尼龙搭扣对比）为支架，引导学生从“趣味现象”转向“科学追问”，并迁移至仿生思维的应用（如举一反三分析其他仿生案例），避免概念理解流于表面。
3.学习目标确定 科学观念：知道研究并模仿生物特征进行设计发明是仿生学常见思路；明白尼龙搭扣模仿苍耳子的原理；知道很多发明都可以从大自然中找到原型。 科学思维：通过组织学生开展仿生学设计小发明的活动，培养模仿生物的构造或功能进行发明和创造的意识和能力。 探究实践：学会用放大镜观察苍耳子，制作尼龙搭扣模型。 态度责任：激发对仿生学的兴趣和对自然的热爱。
4.学习重点难点 重点：通过学习，知道研究并模仿各种生物的形态、功能、结构等特征进行设计和创造，是常见的仿生学思路。 难点：知道苍耳子表面具有倒钩结构，可以粘连在动物的皮毛上，能模仿苍耳子粘连动物皮毛的原理制作尼龙搭扣模型，实现粘连。
5.学习评价设计 评价内容评价指标表现程度自评互评师评☆☆☆☆☆☆了解苍耳子的特点知道苍耳子表面具有倒钩结构，可以粘连在动物的皮毛上。能基本能不能尼龙搭扣知道很多发明可以在自然界找到原型，乐于尝试，能模仿苍耳子粘连动物皮毛的原理制作尼龙搭扣模型，实现粘连。能基本能不能学习收获
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：导入、观察和阅读教师活动1 一、视频导入 1.课件出示视频《苍耳子》 师问：这种植物你们熟悉吗？ 师：下面我们来了解以为工程师的一段有趣的经历。
课件出示 1948年的一天，瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔带着他的狗在田地里散步。他发现裤腿和狗的毛上沾了很多苍耳子，这引起了他的好奇。 师：你有什么想说的吗？ 生举手回答 师：是的，苍耳子粘连在动物皮毛上可以获得更多有利的繁殖机会，可是苍耳子为什么能沾在动物皮毛上呢？这对工程师有什么启发呢？今天我们就一起走进课文，去探讨一下苍耳子。 2.揭示主题 课件板书：苍耳子的启示 观察 课件出示苍耳的图片 师问：仔细观察图片，你有什么发现？ 小组讨论 小贴士： 苍耳，广泛分布于中国多个省区。其种子苍耳子带有钩状的、有弹性的硬刺，经常沾在 家畜皮毛和人的衣服、毛发上，因此容易传播。 师问：苍耳子能沾在裤子上，那是不是什么样的衣服都可以沾上去呢？ 课件出示 三、阅读 师：前面我们了解了乔治·德·梅斯特拉尔对苍耳子产生了好奇。那你知道吗？正因为他的好奇，发明了尼龙搭扣。 课件出示 裤腿上沾满了苍耳子的乔治并没有懊恼，而是在放大镜下认真地观察起苍耳子，他想弄明白其中的原因。他发现苍耳子上有很多弯曲而有弹性的钩状结构，这样的结构能使苍耳子钩住很细的线和毛，而在布料和动物皮毛上有很多这样的线和毛。苍耳子的钩状结构非常有韧性，从毛发上摘下来也不会断裂。 他想，如果做两块布，一块布上布满这种钩子，另一块布上布满细细的线，不就能互相粘连在一起，而且用力一拉，又能把它们拉开吗？经过反复实验，他终于模仿苍耳子的结构发明了尼龙搭扣。 课件出示 学生活动1 欣赏视频 了解苍耳的小故事 生举手回答 生1：工程师为什么会对苍耳子感兴趣呢？ 生2：苍耳子为什么会粘连在狗的皮毛上和人的裤子上，不掉下来呢？ ...... 了解本课主题 小组讨论，组内交流汇报 生1：我发现苍耳子表面有很多凸起，每个凸起末端都有一个钩子。 生2：我发现这些钩子不是硬硬的、直直挺挺的，而是很有弹性。 生3：我觉得不是，如果衣服很光滑，苍耳子就没有办法沾在上面了。 根据图片和老师的讲解，了解尼龙搭扣的发明过程。 活动意图说明：通过视频和故事引入，引发学生思考，苍耳子为什么会引起工程师的注意？它对工程师进行发明创造有什么帮助？通过观察苍耳子的特点，激起学生的好奇心和求知欲。再通过阅读，了解仿生学概念，帮助学生理解发明与生物原型的联系。环节二：设计制作“尼龙搭扣”模型教师活动2 师过度：通过前面的阅读，我们知道了尼龙搭扣的发明过程，那请大家用放大镜观察苍耳子和尼龙搭扣，说一说尼龙搭扣模仿了苍耳子的什么结构。 课件出示 师：这时苍耳子和它放大后的样子。 课件出示 师：这是尼龙搭扣，这是它的毛面也叫绒面，上面是它的勾面也叫侧面。 请你利用身边的材料模仿苍耳子的结构制作尼龙搭扣模型，看一看是否能够实现粘连。 课件出示 课件出示材料超市 师：除此之外，还可能会用到剪刀、毛巾等。请大家选择自己制作需要的材料，开始制作吧。 师小结：同学们完成都很不错，你知道吗？这里面我们遇到了一门新的学科，叫仿生学 课件出示 仿生学是人们从大自然中获得灵感，通过研究生物体的结构与功能，并根据其中的原理发明出新的设备、工具和技术的学科。 模仿苍耳子发明尼龙搭扣是人类发明史上一个典型的仿生学案例。事实上，很多发明都可以从大自然中找到原型。研究并模仿各种生物的形态、功能、结构等特征进行设计和发明，是常见的仿生学思路。学生活动2 从材料超市中选择自己制作所需要的材料 小组合作，完成制作，汇报制作成果 活动意图说明：该环节建议先指导学生使用放大镜观察比较苍耳子和尼龙搭扣，说一说尼龙搭扣模仿了苍耳子的什么结构，然后组织学生利用教师提供的材料动手制作。环节三：拓展活动“身边的仿生学”教师活动3 师：通过前面的学习，我们认识了仿生学，其实，仿生学的案例，在我们生活中，也是很常见的，请大家观察大自然里的动植物，寻找人类仿生学的原型，或者尝试进行自己的仿生学设计。 课件出示 师：老师也准备了一些仿生学的案例，大家一起来欣赏一下吧。 苍蝇与小型气体分析仪 苍蝇的嗅觉特别灵敏，仿生学家根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种小型气体分析仪，用于检测宇宙飞船座舱内的气体成分。 萤火虫与人工冷光 萤火虫发出的冷光具有高发光效率和柔和的特点，科学家据此创造了日光灯，并进一步研发了生物光源，用于矿井照明等场合。 3、蛙眼与电子蛙眼 蛙眼的视觉系统非常敏锐，科学家模仿这一特点发明了电子蛙眼，用于军事侦察和机场监控等。学生活动3 小组讨论。组内交流汇报 生1：传说锯子是模仿茅草的叶子发明的，你看这叶子上的锯齿！ 生2：我想用塑料袋模仿小鸭的脚蹼制作游泳的手蹼膜。 生3：飞机是模仿了鸟...... 生4：我想模仿蝴蝶的迷彩设计迷彩服...... 根据课件的展示和老师的讲解，认识更多的仿生学案例。 活动意图说明：引导学生从教材回到生活，寻找和分享“身边的仿生学”，从而指导重大的发明和技术会给人类社会发展带来深远的影响和变革。
7.板书设计 苍耳的启示 苍耳子：带有钩状的、有弹性的硬刺，沾在家畜皮毛和人的衣服、毛发上。 尼龙搭扣的发明：乔治 仿生学：研究生物的结构与功能 制作尼龙搭扣 身边的仿生学
8.作业与拓展学习设计 课堂练习： 一、选择题 1．苍耳子可以反复沾在衣服上的原因是（ ）。 A．苍耳子的再生能力强 B．苍耳子的体积小 C．苍耳子的钩状结构非常有韧性 2．潜水艇是依据（ ）仿生现象发明的。 A．鱼的沉浮 B．鸭的脚蹼 C．螳螂臂 3 . 降落伞与带冠毛的（ ）种子的整体形状相似。 A. 蒲公英 B . 玉米 C . 水稻 二、判断题 1.模仿青蛙的游泳姿态，人们学会了蛙泳，这也是一种仿生。（ ） 2.人类通过蝙蝠的研究发明了雷达，这就是一种仿生。（ ） 3.仿生学是人们从大自然中获得灵感，通过研究生物体的结构与功能，并根据其中的原理发明出新的设备、工具和技术的学科。（ ） 4.锯子是模仿茅草的叶子发明的。（ ） 5.游泳的手蹼膜不是用塑料袋来模仿小鸭的脚蹼制作的。（ ） 【参考答案】 一、1.C 2.A 3.A 二、1. 2.√ 3.√ 4.√ 5. 作业布置： 你还知道哪些仿生学的案例，整理并记录下来，分享给大家。
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