小学科学新苏教版五年级上册全册教案(2026秋新版)

苏教版五年级科学上册

教

学

设

计

2026秋

1单元 光与色彩

1.光的传播

【核心素养目标】

[科学观念]在观察活动中，发现光在空气中沿直线传播的特征。

[科学思维]能通过生活现象，了解光的直线传播。

[探究实践]初步学会设计、制作、安装适宜的实验装置，观察并发现光在空气中的传播路径。

[态度责任]体验科学探究活动的乐趣，乐于合作与分享。

【教学重点】

认识光在空气中沿直线传播的特征。

【教学难点】

认识到事物之间的变化是有联系的，也是有规律的。

设计实验，观察并发现光在空气中的传播路径。

【教学准备】

教师：激光笔、带盖子的透明玻璃仪器、线香、火柴、手电筒、若干张硬卡纸、剪刀、橡皮泥、半透明塑料膜、纸杯、橡皮筋、蜡烛等。

学生：手电，手电支架，纸卡支架，激光笔，塑料盒，线香，光的传播纸卡，黑色波纹管；记录单等。

【教学过程】

一、聚焦

（预设5分钟）

（一）寻找光的传播路径的共同点

出示图片：阳光穿过树叶间隙、云隙、汽车远光灯、打开的激光灯

提问：这些光的传播路径有什么共同特点？通过分析讨论这些图片，共同特点是都能看见光束，而且光束看起来都是直线。

二、探索（预设10分钟）

（二）研究光在空气中的传播

问题：手电筒发出的光在空气中是沿着怎样的路径传播到纸屏上的？

1.针对这个问题，你有什么想法？提出你的假设。

全班交流，师生互动。

2.如何证明你的假设呢？

小组讨论，教师巡视。

方法一：

①把几支点燃的线香放入透明的玻璃容器内，盖上盖子。

②待充满烟雾后，打开激光笔，并使光束从各个方向射入玻璃容器，观察光束在烟雾中传播的现象。

方法二：

①剪三张同样大小的硬卡纸，在每张硬卡纸中间挖个小孔。

②用橡皮泥固定硬卡纸，使它们保持直立。

③左右移动硬卡纸，观察在什么情况下可以看见手电筒发出的光。

方法三：利用白色卡纸，长尾夹，手电筒和黑色波纹管设计实验，验证你的假设。

3.提问：这三个实验说明了什么？

结论：光是沿直线传播的。

4.应用：用光的直线传播现象解释影子的形成？

通过三个不同的实验，利用某种特定的事物再现人们在自然或生活中所见的光沿直线传播的情形。一是对比激光束与直线物体来证明光是沿直线传播的，二是用相同的硬卡纸上的小孔的直线排列来印证光是沿直线传播的。三是利用白色卡纸，长尾夹，手电筒和黑色波纹管设计实验，验证你的假设。

三、研讨（预设20分钟）

（三）制作一个装置做小孔成像实验

1.科学阅读：两千多年前，我国古代学者墨子发现了一个有趣的现象--光从门上的小孔射进来，会在对面的墙上形成外面景物的倒像。这种现象被称为"小孔成像"，它的原理就是光沿直线传播。

2.做小孔成像实验。

实验步骤：

（1）准备半透明塑料膜、纸杯、橡皮筋和蜡烛。

（2）将塑料膜蒙在纸杯口上，用橡皮筋扎牢。

（3）用笔尖在纸杯底部扎一个小孔。点燃蜡烛。

（4）将纸杯底部的小孔对着点燃的蜡烛，慢慢调整纸杯与蜡烛之间的距离，直到能看到清晰的像为止。

小结：这些现象都证明了我们的假设。认识光的直线传播特点需要更多证据作为支持。该活动就是要动手制作一个小孔成像实验装置，通过操作与调整这一装置使小孔成像现象显现，让学生进一步感受光的直线传播特点，同时在观察小孔成像过程中理解这一现象的原理。

四、拓展：直线传播的运用（预设5分钟）

1.思考：人类利用光的直线传播可以做哪些事？

2.讨论：利用光的直线传播可以揭示哪些奥秘。

3.作业：如果在小孔成像盒和蜡烛的中间再放一张有小孔的卡纸，使烛焰、卡纸上的孔和小孔成像盒上的孔在一条直线上，塑料膜上会有什么现象？试着画图解释你的猜想。

培养学生对光的观察力和想象力。

五、练一练

一、判断题

1.光在空气中是直线传播的，在水中不是直线传播的。（ ）

2.光和声音的传播方式一样。（ ）

3.激光笔发射的光对眼睛有害，一定要避免直视。（ ）

4.阳光穿过树林照到地上，呈现出的是曲线。（ ）

5.萤火虫发出的光不是沿直线传播的。（ ）

答案：1.× 2.× 3.√ 4.× 5.×

二、选择题

1.集合时，我们每个人都看着前面同学的后脑勺，就能迅速排整齐。下列现象与该光学原理不一样的是（ ）。

A.手影游戏 B.小孔成像  C.海市蜃楼  D.以上都不是

2.树林中看见斑驳的阳光，这一现象说明（ ）

A.光沿直线传播 B.光的反射现象 C.光的折射现象  D.以上说法都不对

3.光在烟雾中是以（ ）形式传播的。

A.曲线 B.直线  C.折线  D.以上都不对 

4.在排一列纵队时，如果后一位同学只能看到前一位同学的后脑勺，那么就表示

队伍排直了，这是因为（）

A.光速极快 B.光的反射  C.光沿直线传播  D.以上说法都不对

5.在运动会的射击比赛中，运动员都是闭上一只眼睛，用另一只眼睛来瞄准，这是（ ）

A.为了缓解眼部肌肉的疲劳 B.利用光沿直线传播的原理

C.因为比赛规则只能用一只眼睛瞄准 D.以上说法都不对

答案：1.B 2.A  3.B  4.C  5.B

六、整理

老师指导学生进行材料的整理。

【板书设计】

光的传播

篇幅有限，中间部分省略······

5单元 仿生

17.生物的启示

【核心素养目标】

[科学观念]蜂巢采用六边形结构是最少量的材料造出空间最大、结构稳定、抗压能力强的结构。

认识不同的仿生现象，意识到人类的很多发明可以在自然界里找到原型

[科学思维]能在自然界中找到发明创造的灵感。

[探究实践]能多角度地探究蜂巢的结构特点，知道蜂巢结构在生活中的应用。

[态度责任]对仿生设计产生探究的兴趣。

【教学重点】

认识不同的仿生现象。

【教学难点】

多角度探究蜂巢结构的特点。

【教学准备】

教师：各种蜂巢结构、鱼身体的图片和视频，A4纸，火柴棒，苍耳，尼龙粘条，记录用的纸和笔；教学PPT。

学生：火柴棒，苍耳，尼龙粘条；记录册。

【教学过程】

一、聚焦

播放视频

交流：生物在长期进化过程中，形成了许多有利于生存的形态结构和生理特征，人们从中获得很多启示。接下来让我们看看生物给我们带来了什么启示？

板贴课题《生物的启示》

二、探索

活动一：仿生（2min）

1.观察这些生物的特征以及人们据此发明的物品，找出发明物与生物的相似之处。

我们从蒲公英身上模仿出了什么？章鱼呢？那我们鞋子上魔术贴的设计灵感又是来自谁？有点难？给个提示。这幅图呢？

2.在日常生活中，我们还经常看见这样一种图形，它是？那除了我们人类在用，还有谁也在用呢？

[设计意图]从学生的原有经验来看，他们并不清楚什么是仿生，通过出示一组组的图片，让学生将动植物与仿生品的形状关联起来，意识到人类创新设计出的一些物品是受到了动植物的启发。

活动二：蜂巢猜想（25min）

1.在公元4世纪的时候也有一个数学家进行了这方面的研究并提出了一个猜想，请以小组为单位进行讨论，你们组认同它的猜想吗？不认同的话是哪个部分有问题呢？上台用不同图形铺蜂巢 你发现了什么问题？（圆形、五边形……会留缝隙、浪费材料……）

2.那为什么蜜蜂只选择了六边形呢？四边形、三角形也可以密铺呀。接下来，老师将相同数量的蜂蜡发给你们，请你们小组自行选择上面的图形进行密铺，看看你能发现什么。

板书：三角形0.43正方形1六边形2.6

学生实验汇报

3.看来这个猜想是正确的，那蜜蜂选择正六边形来建造只有密铺和省材料的原因吗？还可能是？嗯，老师将相同的A4纸分别折成高度相同的三棱柱、四棱柱、六棱柱，请你们用实验桌下的书本来当重物，检测一下，谁的抗压能力是最强的。

学生实验汇报

还有你看，吸管捆扎，这是什么形状？所以大自然不会无缘无故选择六边形，看它有这么多的优点。蜂巢六边形结构的优势是，用最少量的蜂蜡造出空间最大、结构稳定、抗压能力强的结构。

[设计意图]以蜂巢为例，感受生物进化的完美，为人类的创造发明提供了很好的借鉴。蜂巢结构有独特的优势，它可以运用到生活中许多物品的设计中。通过交流，不仅可以考查学生对蜂巢结构的理解程度，同时也扩展了他们的知识面。

（四）活动三：鱼的仿生（4min）

刚刚我们了解了六边形这一种结构的启示，那我们在设计船时能不能从鱼身上获得多种启示呢？仔细看！出示鱼的动图。学生上台来连线。找得真准，这个奥运冠军身上也有一件物品来自鱼的启示，猜一猜。（鱼皮）

[设计意图]引入第二个仿生事例。利用学生熟悉的且有较强认同感的鱼和船进行分析，进一步深化学生对仿生的理解，为仿生概念的提出做好铺垫。

三、拓展

阅读：鸟与飞机

我们又从鸟身上获得了什么？

交流你的发现。

[设计意图]这是一个拓展活动。学生在对蜂巢结构和鱼的分析之后，已经有能力独立通过阅读了解飞机与鸟的关系。

四、作业你能否从河鲀会鼓胀身体得到启示，设计一个可变形的刷瓶器？

五、练一练

一、选择题

1.采用蜂巢结构设计的妙处是（）。

A.六边形排列没有缝隙，有效空间最大，所用材料少

B.正方形排列没有缝隙，有效空间最大，所用材料少

C.三角形排列没有缝隙，有效空间最大，所用材料少

D.三角形排列有缝隙，有效空间最小，所用材料多

2.抗压能力最强的是（）。

A.三支柱 

B.四棱柱

C.六棱柱

D.七棱柱

3.尼龙搭扣的弯钩与（） 相似。

A.苍耳果实上的钩刺

B.植物茎上的刺的尖锐部分

C.八爪鱼的吸盘

D.蛇头的三角部分

4.从鸟身上获得发明创造启示的是（）

A.潜水艇

B.滑翔机

C.船桨

D.船头

5.公元 4世纪，提出"蜂窝猜想"的希腊数学家是（）

A.佩波斯

B.胡克

C.列文虎克

D.伽利略

二、判断题

1.蜜蜂是自然界中高明的"建筑工程师"。（）

2.人们根据鱼利用鱼上浮下沉的原理制造了潜水艇。（）

3.人类通过模仿鸟的形状及羽毛制造了飞机。（）

4."骑马打仗"游戏属于仿生学应用。（）

5.正三角形、正方形、正六边形都能密铺。（）

参考答案：

1.A 2、C 3、A 4、B 5、A

1、√ 2、√  3、√  4、X 5、√

六、整理老师指导学生进行材料的整理。

【板书设计】

18.蛋壳与薄壳结构

【核心素养目标】

[科学观念]

1.外形为弧形的建筑结构称为拱。

2.薄壳结构具有优越的受力性能，且轻便省料

[科学思维]对比蛋壳和拱形，找出两者之间的关系，从而认识薄壳结构。

[探究实践]观察蛋壳，发现蛋壳的特点；尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固；通过拱形承重实验，知道拱桥的承重能力大于平桥。

[态度责任]产生对工程设计的兴趣。

【教学重点】

探究蛋壳和拱形的承重能力。

【教学难点】

探究拱形的承重能力。

【教学准备】

教师：完好的鸡蛋、蛋壳、平板、纸张、铅笔、吸管瓶盖、拱桥模型、相关拱形建筑的视频或图片等；教学PPT。

学生：蛋壳、平板、纸张、铅笔、吸管瓶盖、拱桥模型；记录册。

【教学过程】

一、聚焦观察鸡蛋壳，描述其特点

1.交流：鸡蛋大家都熟悉都了解，仔细观察鸡蛋的蛋壳形状有什么特点？

2.为什么不是球形的呢？（播放视频）现在你们知道了吗？

3.除了鸡蛋以外，还有很多动物的蛋，它们的形状都类似，这不是偶然的巧合，里面蕴含着科学道理，它有什么特点呢？

[设计意图]鸡蛋对学生来说再熟悉不过了，但蛋壳的形状是什么样的，它有什么样的特点，学生也许从来没有思考过。所以引导学生仔细观察，并学会描述是进入本话题研究的基础。复习引入，过渡自然，拉开新课学习的序幕，激发学生的学习兴趣。

二、探究

探究蛋壳结构的精妙

1.鸡蛋vs大力士

我请班里的大力士上来和鸡蛋比试一下，请你用手包裹住鸡蛋，均匀用力，不能用手掐哦。（生展示握鸡蛋）鸡蛋真的那么厉害吗？我们再去自然界中去看看更多动物的蛋。（播放视频）

2.鸡蛋从外面握不碎，但是从里面轻轻一啄就破了，这是怎么回事？

活动一：研究蛋壳的抗击打能力

1.假如要研究这个问题的话，你觉得可以怎么做？（模拟实验）用什么模拟小鸡的嘴呢？（铅笔尖）

2.实验步骤：

①吸管平的一头紧贴蛋壳

②铅笔尖在三处高度进行自由下落

③记录在哪个高度被戳破

注意事项：不能借助外力

3.学生实验，将实验结果记录汇总到黑板上

4.观察全班记录表，你有什么发现？（开口向下的蛋壳不容易戳破），那么你觉得蛋壳的外部有怎样的特点？（抗击打）

活动二：研究蛋壳的承重能力

1.老师这还有4枚鸡蛋，现在往上面放这本书，可以吗？继续放这么多书会怎样（破，不破）放上去，没问题。

2.可以继续放吗？（可以）放一个人可以吗？（不行，有点难）老师准备了一盒鸡蛋，可以了吗？谁愿意来试试（学生拖鞋戴鞋套踩在鸡蛋上）哇，成功了，看来蛋壳还有什么特点？（能承重）

[设计意图]学生的已有经验是蛋壳很容易敲碎，可是它在什么情况下很不容易碎呢？大多数学生是猜不出结果的，这个活动里的几个环节，将逐步把学生引向对拱形结构的蛋壳不易碎的研究。

三、思考蛋壳与拱形的相似之处，了解薄壳结构

1.蛋壳这么薄，却能承重又能抗击打，这里有什么科学道理呢？我们继续来研究，老师这有一张白纸，将它平放在两个木块上，一块橡皮都不能承受，（边说边演示）你能根据蛋壳的形状特点得到一些启发，想办法改造一下这张白纸，让它的承重能力提高吗？（将纸拱起来）请你上来试一试。

2.这种形状我们科学上称为拱形结构，请三位同学和老师一起利用白纸制作拱形，我和你组合下，你们一起来组合，下面的同学，仔细观察，有什么发现？（组合成了半个蛋壳）

3.那你知道蛋壳和拱形之间有什么关系了吗？（多个拱形组成了蛋壳）是啊，蛋壳是由多个拱形组合成的薄壳结构。

[设计意图]从蛋壳到拱形，再从拱形认识薄壳结构，就是从蛋壳的构造过渡到对薄壳结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。 

三、拓展

拱与薄壳结构在生活中的运用

1.同种材料制作成拱形后，承重能力变强了，而且由于它的形状特点--薄，所以还很节省材料。因此很久以前，古人就从蛋壳的形状特点得到启发，将这种结构运用于建筑中。

2.中外古代拱形、薄壳结构建筑欣赏

出示古代西方建筑：古罗马万神殿，西班牙引水渠，古罗马斗兽场，巴黎凯旋门

出示中国古代建筑：陕西窑洞、长城、北京永定门城楼

3.智慧的中国古人利用拱形还设计制作了一种特别的建筑--无梁殿，等会儿我们通过视频一起涨知识，观看前我想请一位同学用iPad拍下视频中出现的拱形结构。投屏：你们找到了吗？

4.中国的桥：赵州桥

拱形建筑不仅用于房屋建筑，还应用于桥梁建筑当中，我们中国有一座闻名世界的拱桥，它历经千年屹立不倒，谁知道是哪座桥？（赵州桥）仔细观察，你会发现它由大大小小的拱形组成，这些敞开的小拱在减轻桥身的重量同时，又起到减少流水冲力的作用。

5.张家港的桥：青龙桥，富明桥

这是北方的桥，我们张家港作为江南水乡有没有这样的拱桥呢？（有）

6.欣赏了那么多，可以发现拱和薄壳结构一直是世界各地建筑上面的关键元素，不仅在古代，其实在现代应用更为广泛，还玩出了新花样，老师给大家准备了资料卡，请大家阅读资料，划出关键词，找一找图片中的薄壳结构，还可以用笔画一画。（生活动）

7.薄壳结构是不是只用在建筑中呢？其实我们生活中随处可见，教室里找。（举起灯泡）你看这上面有吗？

8.出示各种头盔：这是什么？（头盔）无论是古代还是现代，国外还是我们中国，虽然头盔的材料造型各不相同，但它们的共同点都是采用了薄壳结构的设计。

9.出示一辆现代汽车：我们再来看这里汽车，这上面有拱形吗？

10.可乐瓶中有吗？每小组观察可乐瓶中的薄壳结构。

[设计意图]更多地了解拱形与薄壳结构，需要去发现生活中的拱形、薄壳结构建筑和物品，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。

四、作业1.回家用你的眼睛继续找拱形，用拍照或者画图的方式记录。

2.刚才我们从蛋壳身上，得到些启发，模仿蛋壳外形或特点，制作了拱形，这个过程就是上节课我们所学习的"仿生学"。神奇的仿生学还有哪些？下节课我们继续研究。

五、练一练

一、选择题

1.下列说法正确的是（）。

A.人不可能站在鸡蛋上

B.一张 A4 纸不可能托起一块红砖

C.蛋壳具有较大的承重力

D.一张A4纸可能托起一块红砖

2.蛋壳很薄，但用于使劲捏压一个完整的鸡蛋，鸡蛋却能保持不破，这是因为鸡蛋的形状近似于（）。

A.圆顶形

B.球形

C.拱形

D.方形

3.拱形能承载很大的重量是因为（） 。

A.拱形比较厚

B.受到的压力向下和向外传递给相邻的部分

C.拱形的形状好看

D.拱形比较重

4.人们根据（）的结构，发明了薄壳结构屋顶，既坚固又节省材料。

A.鸟

B.蛋壳

C.植物的叶子

D.鱼

5.从一定高度落下铅笔，哪种蛋壳容易戳破？（）

A.凹面朝上的

B.凸面朝上的

C.面朝上的或凸面朝上的

D.凹面朝下的

二、判断题

1.鸡蛋呈椭球形，外表粗糙。（）

2.蛋壳曲血可看成由无数的拱形拼接而成。（）

3.拱桥的承重能力大于平桥。（）

4.薄壳结构是仿生学的具体应用。（）

5.建筑物没有横梁一定不安全。（）

参考答案：

1、X 2、√ 3、√ 4、√  5、X

1.C 2、B 3、B 4、B 5、A

六、整理老师指导学生进行材料的整理。

【板书设计】

蛋壳与薄壳结构

形状特点启发

椭球体抗击打拱形

薄能承重

19.海豚与声呐

【核心素养目标】

[科学观念]光源：它们自己能发光。

物体在发光的过程中需要能量。能运用探究结果，针对具体情况说明防霉方法的依据。

[探究实践]通过层层递进的模拟海豚听音辨位，从单个声源到发出声音并接收回声，探索并感受回声定位原理的作用。

[态度责任]专注细节，探索思考，在不断地思考与实践中探索和完善回声定位的原理。学会分工合作，提升团队合作意识。主动融入表演角色，认识模拟游戏的真实性。了解回声定位原理应用于现代医学和国防技术的实例。认识仿生学对科学发明的重要价值。认识仿生学对社会与环境的促进作用。

【教学重点】

了解海豚探路和捕食的原理，建立起回声定位的原理模型。

【教学难点】

通过学生的团队合作，顺利完成多项游戏，并切身感受听音辨位和回声定位的原理。

【教学准备】

教师：课件（海豚生活视频，大山的回声介绍）。道具：木鱼1副，眼罩1个，响铃鼓1个，障碍物2个，定位卡片10张，头饰10个（1个海豚，1个小鱼，6个障碍物）。

学生：实验原理记录纸。

【教学过程】

一、聚焦

讨论分析海豚探路实验1和实验2。

实验1：人们在水池里插上金属棒，海豚游动时绝不会碰到。这说明了什么？ 

预设：海豚的视力很好，很聪明能避开障碍物。

实验2：即使蒙上眼睛，照样畅游无阻，还能准确捕捉猎物。这说明了什么？

预设：捕食和避障与眼睛（视力）无关，可能与听觉等有关。

[设计意图]通过讨论分析实验1和实验2，初步明白海豚探路和捕食依靠眼睛，而是依靠其他感觉器官，很有可能是依靠听觉，听音辨位。由此开启海豚是否能听声音来辨位的探究活动。

二、探究

海豚回声定位原理（预设25分钟）

探究活动1：声音可以帮助海豚定位吗？我们用游戏的方式来模拟。

游戏1：蒙眼海豚听音辨位

蒙上眼睛的海豚能够依靠声音辨别方位吗？首先邀请两位主角：海豚和小鱼。扮演蒙眼海豚的同学此时只能怎么做？扮演小鱼的同学应该怎么做？其他同学应该怎么做？

预设：蒙眼海豚只能认真听周围的声音。小鱼需要时不时发出声音。其他同学保持安静，观察探究活动的结果。

是的，蒙眼海豚：侧耳倾听，小鱼游动：发出声音，其他同学：安静观察。

为了让所有同学都参与进来，老师根据大家的想法设计了游戏规则，请大家仔细阅读。

"击鼓传花"规则：

1.海豚：扮演的同学蒙上双眼，立于教室前方。

2.小鱼：音乐响：全班"击鼓传花"，音乐停：传到者化身小鱼，并迅速摇响铃鼓，发出声音。

3.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。

规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。或者采访海豚，能否听出小鱼的游动轨迹。）

[设计意图]通过开展蒙眼海豚听音辨位的游戏，让学生体验听音辨位，充分感受通过声音辨别方位的可行性。

分析与讨论1：听觉/声音可以帮助海豚辨别物体方位吗？预设：确实可以。

现在老师扮演小鱼，你们扮演蒙眼海豚，你们能辨别老师的方位吗？

每位同学化身蒙眼海豚，闭眼转身，老师变换位置，拍手发音，同学听音辨位，用手指出发音物体。

[设计意图]让每个学生都感受到听音辨位。

现在你能画一画听音辨位的原理示意图吗？声音是怎样传到海豚耳朵的？

海豚（耳朵）物体

[设计意图]通过开展对听音辨位的分析与讨论，让学生充分感受到声音与方位之间的关联性，认识声音确实可以帮助海豚辨别物体方位。

探究活动2：如何听到金属棒等不发声的物体的声音并辨位？

引入思考：但是金属棒不会发出声响，小鱼正常游动，也几乎不发出声音。海豚是怎么才能听到它们的声音呢？

预设：敲击金属棒，使金属棒发声，水流使金属棒发声。

生活中你听过不发声物体传来的声音吗？

大山会发出声音吗？

预设：不会。

请你观看以下视频中的现象，想想大山为什么也发出声音了？

预设：人发出的声音遇到大山返回了。

因此，海豚也可以怎样做，使得金属棒发出回声？

预设：海豚主动发出声音，通过金属棒的回声来辨别。

游戏2：蒙眼海豚的传声定位。

蒙眼海豚主动呼叫障碍物，障碍物要发出回声，扮演障碍物的同学应该怎么做？

预设：听到海豚的呼叫，立即发声回应海豚，模拟产生回声。

"击鼓传花"规则：

1.海豚：蒙眼，循环呼叫：在哪？

2.音乐响：全班（安静）随机传输2个球，听到海豚呼叫，拿球者立刻发声回应：在这！

3.音乐停：举球起立，听到海豚呼叫，发声回应：在这！

4.海豚：听音辨位，说出小鱼在第几组。

规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中可以改进的地方。）

[设计意图]通过引入不发出声音的障碍物，让学生进一步陷入思考：不发声的物体如何传来声音？顺势介绍日常生活中的回声现象，让学生意识到通过主动发声，可以让障碍物传来回声，并将其应用到游戏2中，通过游戏2的模拟，进一步感受海豚通过主动发声，接收回声，再辨别方位的过程。

分析与讨论2：海豚是怎样主动出击，判断位置的？（建立模型，请学生在黑板画一画原理图）

物体不发出声音，海豚能不能探测到方位？能

现在，无论是小鱼还是障碍物，无论物体有没有发出声音，海豚都能通过主动发出声音，同时接收物体的回声来判断方位了。

[设计意图]通过讨论与分析，让学生能建立起海豚通过主动发声，接收回声来定位的原理模型，清晰地展现回声定位的原理图。

探究活动3：发出声音，接收回声能帮助海豚应对复杂的海洋环境吗？

大海中还有很多障碍和杂音干扰。海豚能依靠这个原理模型，穿越障碍，夺取响铃鱼吗？

游戏3：穿越障碍，夺取响铃！

根据之前的原理，海豚应该怎么做？障碍物怎么做？响铃鱼应该怎么做？

预设：海豚应该不断重复发出声音：在哪里？障碍物和响铃鱼都需要立即回复：在这里！

规则：

1.海豚：频繁主动发出声音：在哪里？

2.障碍物：立即回应海豚：在这里！（按老师放置在地上的定位卡片定点站立，静止不动）

3.响铃鱼：立即响铃回应海豚。（可小范围缓慢游动，但最终需要被捉到）

规则明确，游戏开展。（可以重复一次，并请扮演者说说游戏中的感受或可以改进的地方。）

分析与讨论3：海豚通过发出声音，接收回声，辨别众多的障碍物，从而能在障碍物之间自由穿梭，而不被撞到。

这告诉我们通过主动发出声音，接收回声，能不能帮助海豚定位？

这个原理模型就是回声定位。

[设计意图]通过开展模拟真实海洋中，既有障碍物，又有猎物的游戏，让学生充分感受和运用回声定位原理，进一步加强建立起的回声定位模型的感受和认识的能力。

三、拓展

三、原理应用及分析：回声定位原理的应用及仿生（预设10分钟）

揭示真理：详细介绍海豚探路的原理及其应用。

海豚探路的启示：

海豚在水里能够发出一种人耳听不见的声波，声波遇到物体后会反射回来，被海豚的耳朵接收，海豚就能确定物体的形状、大小和位置。

根据海豚回声定位的原理，科学家发明了声呐，现在，声呐已被广泛应用于各种舰艇、水下作业和渔业勘测等领域。

潜艇的声呐系统也应用了回声定位原理。那么你能分析潜艇是如何探测并驶出海沟的吗？

漆黑的深海，潜艇驶入了一道狭窄的海沟，两侧都是高耸的海底山脉。潜艇能依靠声呐驶出海沟吗？潜艇怎么做？海沟两侧怎么回应？

预设：潜艇不断重复发出声波，海沟两侧立即发出回声。

[设计意图]通过分析潜艇声呐系统的探路过程，感受声呐定位和海豚定位的原理是相同的，为下一步回声定位原理的应用以及仿生的内涵做铺垫。

回声定位原理的应用及仿生学：

除了声呐，科学家还发明了B超和雷达，阅读资料，你能画出声呐，B超和雷达的原理图吗？

画图并揭示都是同样的回声定位原理。

你们觉得声呐、B超和雷达等人造仪器都是仿照谁制成的？预设：海豚。

像这样通过仿照生物原理，应用于工程设计的学科是什么？预设：仿生学。

[设计意图]通过资料介绍和画图，学生了解海豚与声呐、B超和雷达的原理是一样的，进一步认识到这些探测仪器都是基于对海豚的研究，仿照生物原理制成的，顺势引入仿生的概念。

四、作业生活中还有哪些设备和技术是仿照自然界生物创造发明出来的？

五、练一练

一、选择题

1.不是利用超声波回声定位的是（）。

A.声呐

B.雷达

C.海豚

D.手机

2.蒙上海豚的眼睛，海豚会（）。

A.照样畅游无阻，准确捕捉猎物

B.失去前进方向，到处乱撞

C.捕捉不到猎物

D.迷失方向

3.模仿蝙蝠寻找猎物的超声波定位原理而设计的定位设备是（） 。

A.雷达

B.飞机

C.导航仪

D.电脑

4.声呐被广泛应用于（）。

A.探测人体内部是否健康

B.飞机导航

C.各种舰艇、水下作业及渔业勘测

D.手机通讯

5.蝙蝠探测障碍物利用（）

A.眼睛

B.超声波

C.嗅觉

D.触觉

二、判断题

1.海豚、声呐、B 超、蝙蝠都属于回声定位的工作原理。（）

2.利用超声波可以诊断身体疾病。（）

3.超声波能被人耳听到。（）

4.海豚能利用超声波捕食，属于回声现象。（）

5.蝙蝠的回声定位是靠耳朵来进行的。（）

参考答案：

1.D 2、A 3、A 4、C 5、B 

1、√2、√ 3、x  4、√  5、X

六、整理老师指导学生进行材料的整理。

【板书设计】

20.我们来仿生

【核心素养目标】

[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：手臂模型材料、工字钉、线、胶带、泡沫、小动物卡片、米字形图折纸；教学PPT。

学生：学生活动手册。

【教学过程】

一、聚焦

谈话：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）

提问：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）

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？科学家通过研究发现了啄木鸟这样的特点。播放录音。

思考：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）

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。

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）

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）

小结：要设计制作一个仿生产品首先要发现生物的本领。我们今天就来找找生物的特殊本领。

[设计意图]通过点头的活动，给学生创设情境，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、探究

（一）分析讨论"保护色"

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。

小结：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。

4.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。

（二）做一做"模仿手臂的结构和功能"

1.提问：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）

（1）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。

（2）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）

2.提问：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）

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。

3.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作用，模仿的是手臂肌肉。

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。

4.制作手臂模型

（1）材料：老师给大家准备了这些材料，谁能说说这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。

（2）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。

（3）交流：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。

（4）分析比较假肢与手臂模型

根据手臂的模型运动，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。

（三）"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。科学家根据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。

（四）体验折叠现象

1.提问：你观察过瓢虫的翅膀吗？我们通过阅读了解一下。

2.提问：瓢虫的翅膀对你有什么启示？

3.尝试奇妙的折叠法，实现快速自如地收放。

[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。

三、拓展

1.提问：人们在发明船时，从鱼的身上得到了哪些启示？

看图分析。

2.归纳：科学家从多个角度开展仿生研究。

[设计意图]本活动让学生知道，我们可以从不同角度发现问题，解决问题，开阔仿生思路，引发学生更多的思考和创新。

四、作业查资料，了解人造叶的研究有什么意义。

[设计意图]给学生一个明确的任务，鼓励学生应用多种方式自主学习，独立思考。

五、练一练

一、选择题

1.你认为解放军叔叔穿迷彩服的主要原因是（）。

A.迷彩服非常帅气

B.迷彩服比较耐脏

C.迷彩服可以起到保护色的作用，不同的迷彩服满足不同作战环境的需要

D.迷彩服比较流行

2.下列物品或工具没有仿手工作原理的是（）。

A.刀

B.手机

C.键盘

D.相机

3.萌小牛同学假期学习潜水时模仿（） 。

A.鸟爪

B.鸭子的蹊

C.熊掌

D.鸟的翅膀

4.几位同学对生活中的一些物品进行了研究，得出了以下看法，你觉得比较合理的是（）。

A.小牛同学参观完国家体育馆一"鸟巢"后，认为"鸟巢"只是单纯模仿了鸟窝的形状，并没有其他方面的优点

B.小石同学观察到荷叶和雨伞的形状非常相似，且都会使雨滴滑落，他猜想古人是模仿荷叶制作的油纸伞

C小韩同学发现国旗的旗杆、路边的路灯杆等都是空心的，她认为不如实心的结实，建议更换为实心柱子

D.小方同学观察完长城觉得像条龙，他猜测长城是按龙的形状建的

5.不属于仿生作品的是（）

A.六足机器人

B.假肢

C.竹节虫

D.仿生机器人

二、判断题

1.脚蹊是模仿鸭璞的形态和功能设计的。（）

2."迷彩"是一种新式保护色。（）

3.枯叶蝶与落叶也属于仿生。（）

4.手臂工作时，骨骼带动肌肉和关节。（）

5.人们根据动物的保护色发明了迷彩服。（）

参考答案：

1.C 2、A 3、B 4、B 5、C

1、√2、√ 3、x 4、x  5、√

六、整理老师指导学生进行材料的整理。

【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

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