眼睛与仿生学完整教案.doc

授课内容 眼睛与仿生学 授课时间 年 月 日教学目标知识点 能力点 教育点1.掌握本文由一般到特殊，由简单到复杂的说明顺序和整体“总分总”式，主体“横式”的结构特点。2.认识本文举例和比较交错运用以及分析和综合的说明方法。3.认识本文准确，严密和简明的语言特点。教学方法讨论法、讲手法教学重点1、说明方法的使用2、说明顺序的合理安排教学难点1、认识本文举例和比较交错运用以及分析和综合的说明方法。2、本文由一般到特殊，由简单到复杂的说明顺序教学过程 复习 导入 新课 巩固 小结 作业一、 复习：1咬文嚼字的主旨是什么？ 2什么是说明文？二、 导入：“仿生学”正式诞生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟翮制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。一直到了公元1903年美国赖特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。人类飞上天空的例子，说明了仿生学的诞生有它的漫长历史；必须在科学发达的前提下才能诞生。仿生学是一门新兴不久的科学，是生物学，数学和工程技术学边缘的一门崭新学科。它首先是根据生产实际提出的技术问题，去研究生物系统某一方面的结构和功能特性生物原型研究。然后，将研究所得生物资料进行数学分析，抽象出它们之间的内在联系，建立数学模型。从中取得对工程技术所需的资料，用于工程技术。目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研究范围已发展有：一、感觉器官模拟目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、“电子警犬”等。二、神经元和神经网络的模拟目前已制成的“人工智能机”、“自学习机”（经过两小时的训练就能正确分辨超声波是潜艇还是海豚发出的）。三、生物定向和导航目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞机和火箭。四、生物力学模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝关节制成的液压模型，可以行成。做成鲸形状的日本大型远洋货轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车跳跃机等。五、生物力能学如模仿萤火虫把化学能变化光能的效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电能利用效率几倍到几十倍。六、医学仿生学已制成的有原子动力心脏，人工肾，能做出六个基本动作的假手。 仿生学是一门新生的科学，前途广阔，不久的将来将在生产，生活各个领域里得到广泛的运用。中国女子中长跑运动员王军霞一次次扬威世界体坛，一次次让五星红旗在运动场上升起，这标志着我国的中长跑运动取得了突破性进展。王军霞成功的奥秘何在？究其原因，固然与她的身体素质与刻苦训练的精神分不开，但更重要的是她采用了科学的训练方法。据报道，马俊仁教练曾潜心研究过羚羊奔跑的姿态，并让队员们在跑步时进行模仿。马教练这种科学的训练方法，正是运用了仿生学的原理。仿生学是一门新兴科学，它在生产、生活中被广泛的运用。今天我们来学习眼睛与仿生学，了解一下眼睛的仿生价值。三、 新课讲解1、注音释义制导：通过无线电装置，控制和引导导弹等，使其按一定轨道运行。散射：光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时，部分光线向多方面改变方向的现象。明察秋毫：比喻目光敏锐，连极细小的事物都看得清楚。秋毫：秋天鸟兽身上新长的细毛。别具一格：另有一种独特的风格。2.内容主旨课文可分为三部分。第一部分从“眼睛是人和动物的重要感觉器官”到“这对发展现代科学技术有重要的意义。”第二部分从“人眼的光学系统跟照相机是十分类似的”到“大大提高了工效与质量。”第三部分从“上述各方面的研究工作”到“感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。”第一部分共有三个自然段，分别讲的是(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛与仿生学，第一部分讲的是“研究视觉仿生的意义”。第二部分则探讨了研究视觉仿生的成果，又可以分为两层，第一层讲单眼的构造与功能，从文章的第四自然段到第九自然段分别讲了人眼、蛙眼、鹰眼，第二层则分别以象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇为例讲了复眼的构造与功能，从第十自然段到第十四自然段。文章的第三部分则说明了仿生学的定义，任务、研究范围和发展重点。3.写作手法（巩固）说明顺序有条不紊合理的说明顺序对于说明非常重要，因此说明文的顺序必须既符合人们认识客观事物的规律，又符合事物本身固有的特点。人们认识事物有它的规律性，如由感性到理性，由简单到复杂；事物和事理本身都有它内在的逻辑关系，如“一般特殊”；“整体部分”；“因果”；“主次”；“深浅”；“大小”（或相反）。按照这些关系安排说明顺序，就叫逻辑顺序。由于仿生学是一门新兴科学，人们一般对它都比较陌生，所以作者不是先在科学定义上作文章，而是先介绍人们最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生学中的意义，然后再说明一些动物的眼睛及其构造和功能。就眼的构造来说，一般眼的构造比复眼简单，所以作者先从一般眼睛谈起，然后再介绍复眼的构造及其在仿生学中的意义。本文的说明顺序是由一般到特殊，由简单到复杂。这样的说明顺序既便于读者理解，又符合人们的认识规律，因此显得合情合理。结构安排紧凑合理说明文的基本结构有“总分总”“总分”、“分总”三种形式。就文章的主体部分来说，由于层次之间的关系不同，常见的有“纵式结构”（层进关系），“横式结构”（并列关系）和“纵、横合式结构”。通过分析各自然段的内容，可以归纳出这篇说明文的结构。全文共十六个自然段，其段落大意可分别概括为：(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛与仿生学(4)人眼的仿生价值之一(5)人眼的仿生价值之二(6)蛙与蛙眼(7)蛙眼的特点(8)蛙眼的仿生价值(9)鹰眼的仿生价值(10)复眼的启示(11)象鼻虫与仿生学(12)蜂眼的特点(13)蜜蜂与仿生学(14)蜻蜓和苍蝇与仿生学(15)仿生学的定义及研究任务(16)仿生学的研究范围，类别和发展重点。说明方法恰到好处交错运用举例和比较的手法是本文在运用说明方法上的特点。一边大量地举出例子，一边对举出的例子进行比较，既简略地介绍了相关事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。例如，文章开头部分以人眼与照相机进行比较，来说明研究各种不同构造的眼睛在仿生学中的意义。通过两者的比较，着重说明了人眼跟照相机不同的地方：要先对图像进行信息加工，抽取线段、角度、弧度、运动、色度和明暗对比等包含重要信息的简单特征，并把它们编制成神经密码信号，再传给大脑。同时，人眼还可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离，形状和相对大小等。又如，在介绍复眼时，以蜻蜓为例，把它同人眼相比，说明它没有眼球，不能转动，靠头部的转动朝向物体，表面是一层比较硬的半透明角膜，边缘与头部边缘融为一体。最后概括起来说明，复眼构造的特点是“精巧”；功能特点是“奇异”，在某些方面的人眼所不及。通过举例与比较突出人和动物眼睛的不同特征，给人留下了深刻的印像。四、 小结这篇文章是介绍仿生学这门新兴科学的说明文，为了说明这门新兴科学，作者运用了举例和比较交错运用，以及分析与综合的说明方法，具体，生动的生活实例加上本文准确、严密、简明的语言把深奥难懂的科学道理表达得深入浅出、通俗易懂。五、 作业：1、本文的说明顺序？2、介绍了那些动物的眼睛，它们有何特性？3、预习神奇的极光，与眼睛与仿生学写作手法进行比较。板书如下: 研究视觉仿生的意义（(1)(3)）（总） 研究视觉仿生的成果（(4)(14)）（分） 人眼人造眼（(4)(5)） 单眼（(4)(9)） 蛙眼电子蛙眼（(6)(8)） 鹰眼电子鹰眼（(9)） 象鼻虫地速计（(10)(11)） 复眼（(10)(14)） 蜜蜂偏光天文盘（(12)(13)） 蜻蜓、苍蝇复眼透镜（(14)） 仿生学的定义、任务、研究范围和发展重点（(15)(16)）（总）眼睛与仿生学现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 船桨模仿的是鱼的鳍。 锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。 苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景千奇百怪的仿生战术在长期的战争实践中，人们不仅从动物的身上产生灵感，发明了各种武器装备，而且还根据各种动物的行动特点创造了许多形象逼真的战术。如： 狼群战术 狼是一种十分狡猾的犬科动物，狼通常集群活动，它的战术特点：一是突然袭击；二是选择孤立或弱小的目标，四面攻击，使其顾此失彼，因此狼能够捕杀比它大得多的动物；三是多路追击、平行追击。二战中，德军实施潜艇协同作战的“狼群”战术，在战争初期取得了巨大战果。仅1946年下半年，德军共击沉盟军商船343艘，总吨位170万吨，战果是未使用该战术3倍。 麻雀战术 麻雀是一种微不足道的小鸟，它的特点是从早到晚成群结队地围绕人的房前屋后转、叫个不停，往往闹得人们不得安宁。麻雀战术的长处在于从四面八方灵活机动地消耗、迷惑、疲惫、杀伤敌人，使其惶惶不可终日，是一种有效的游击战的战法。 小鱼吃大鱼战术 海洋中有一种很小的硬颚鱼，它的外皮很松懈，浑身长满了尖锐的棘刺，它对付比自己大许多倍的鱼很有一套方法。当大鲨鱼把它吞进肚子里后，它就变成一个刺球，用身上的刺到处乱刺乱撞，边啃边吃鲨鱼的鱼肉，鲨鱼虽然疼痛，可却毫无办法，只能听之任之，直到“海上霸王”一命呜呼。在未来的反侵略战争中，这种“钻肚子”或“掏心”战术可以指导我们适时组织若干精干的小分队或小部队，如实施特种部队作战，在敌人内部的指挥机关、通信交通枢纽及后方补给线等重要部位制造混乱，打击敌指挥系统。 鲨鱼鲨鱼在海洋里已经生活了亿年，能达到超过公里的高时速。科学家在显微镜下检查深海鲨鱼的皮肤时意外地发现鲨鱼的鳞屑是扇形的，而且有小槽。然而，在传统的观念中，表面越光滑产生的阻力就越小。于是，科学家们把数百个模型鳞片按不同的角度装配，形成了一个人造的测试表面。测试的结果表明：摩擦损失比光滑表面还要小，这项新发现马上找到了技术应用。这种仿生皮肤被用来包裹空中客车飞机的外表面，使每架飞机的年燃料消耗减少了吨。如果每年来往于世界各地的飞机都装上这种皮肤，节省的燃料价值可达数十亿美元之巨，造成温室效应的二氧化碳和氮氧化合物也将会大大减少。苍蝇与宇宙飞船 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 从萤火虫到人工冷光 自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。 在自然界中，许多生物都发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出光都不产生热，所以被称为“冷光”。 在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。 早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP()和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。 现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。 蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝