第五单元生物的启示

1、第五单元 生物的启示自然（科教版）教材编写组陈 慧单元概述本册单元一至单元五的探究要求都是探究生物的结构与功能，本单元内容是对单元一至单元四的延续和提升。前几个单元分别是对植物、动物的各部分结构与功能关系的探究，在此基础上，本单元引申到生物的结构与功能关系对人的启示。通过探究，使学生初步认识人从生物的形态、构造及其功能等方面得到了许多有益启示；进行简单实验操作，探究事物的结构与功能关系；认识到大自然中有许多值得学习和借鉴的地方，产生喜爱和保护自然界生物的情感。本单元的设计思路是从已有的人造物从生物得到的启示出发，开阔思路，引发学生对未来仿生器材的设想。首先，人们模仿蛋壳轻巧而坚固的形状建造了世

2、界众多球形建筑，由此引发学生探究蛋壳圆弧形外表、自重轻的结构和承重强的功能之间的关系；接着探究潜水艇对鱼类流线型体型模仿，思考潜水艇升降的本领与什么结构有关，并通过操作体验一定的结构和功能之间的关系；接着研究苍耳的表面和植物叶的锯齿形边缘，进一步领会结构对功能的决定作用；最后启发学生设计仿生机器人，将不同生物的结构特点组合在一起，从而发散思维，激发创造力。本单元主要训练学生观察、比较、简单实验探究生物的结构与功能的能力。单元教学目标1初步认识人们从生物的形态、构造及其功能等方面得到了许多有益启示。2会作简单实验，探究事物的结构与功能关系。3认识到大自然中有许多值得学习和借鉴的地方，产生喜爱和保

3、护自然界的生物的情感。单元教学活动结构图及设计说明活动二 试一试锯齿形叶边缘的作用活动一 试一试苍耳表面的附着作用活动二 试验蛋壳的承压本领活动一 观察蛋壳形建筑 3植物“设计师”1奇妙的壳生物的启示4看看它像谁2潜水艇活动二 设计一个仿生机器人活动一 探究部分人造物品与生物的关系活动二 实验控制浮与沉活动一 观察潜水艇的外形教学活动准备一览表课时名称活动名称教具学具1奇妙的壳活动一 观察蛋壳形建筑活动二 试验蛋壳的承压本领完整的熟鸡蛋、蛋壳、薄塑料袋、剪刀、弹簧秤、直尺、铅笔、垫板2潜水艇活动一 观察潜水艇的外形录像：潜水艇升降的过程活动二 实验控制浮与沉鱼鳔水槽、塑料瓶、橡皮管、洗耳球、铁

4、钉3植物“设计师”活动一 试一试苍耳表面的附着作用苍耳、放大镜、不同面料如棉、麻、丝、毛活动二 试一试锯齿形叶边缘的作用叶边缘不同的几种叶子4看看它像谁活动一 探究部分人造物品与生物的关系活动二 设计一个仿生机器人第1课 奇妙的壳（对应教材P40 P41 ）本课的设计思路是从人类向动物学习修建了大量壳形建筑物开始，引导学生探究壳状结构的特点及其功能之间的联系。本课是整个单元涉及到的众多人类仿生事例中的一个，起到引发学生对仿生学的兴趣，相对深入探究结构功能关系的作用。本课通过活动一“观察蛋壳形建筑”，要求学生观察、比较得出几种建筑外观的相似处，思考这种球壳形结构模仿的对象是什么，并欣赏和了解一些

5、具有球壳结构的著名建筑；本课通过活动二“试验蛋壳的承压本领”，让学生探究完整的蛋壳以及半个蛋壳的承压本领，探究蛋壳不同方向的承压本领。本课的重点是了解薄壳结构分量轻、承压大的特点，难点是测量承受压力。本课教学目标1了解薄壳结构分量轻、承压大的特点。2学会借助弹簧秤测量比较重量。3欣赏和了解一些具有球壳结构的著名建筑。版面说明 p40几个著名的具有球壳形结构建筑： 美国国会 印度泰姬陵上海东方明珠、国际会议中心 上海美罗城试一试能否用手握碎鸡蛋，体会球壳形状有很大的承压本领 41分三步准备好边缘基本平整的半只蛋壳（共四个）用弹簧秤先称好蛋壳总的重量，记录好再将蛋壳分别支撑在一块平整的板的四角下，

6、轻轻加上书本等物品直到蛋壳破碎，再用弹簧秤称出蛋壳破碎前承受的物品重量，记录比较两个重量。对蛋壳施加由外至内的压力对蛋壳施加由内至外的压力在压力相同的情况下，后者更容易破，说明蛋壳不同方向承压本领不一样。教学建议（1） 对著名建筑略加介绍，开阔学生的视野，上海的建筑物能让学生觉得亲切，增加 自豪感。教师还可以多准备些其他球壳形建筑的照片。（2） 本课的重点是了解薄壳结构分量轻、承压大的特点，教师可以设计更多的活动来突出这种结构和功能的探究。比如蛋壳薄，可以对着光照，通过透光性来体验。难点是测量承受压力，由于以前学生没有专门学习重量测量，可以讲解一下弹簧秤的使用，读数的办法。第2课 潜水艇（对应

7、教材P42 P43 ）本课的设计思路是从对潜水艇这种典型的仿生物的探究出发，发现人类对生物的学习既有对外型的模仿也有对内部结构的模仿。本课是单元涉及到的第二个仿生事例，起到引发学生对仿生学的深入研究，更进一步探究结构功能关系的作用。本课通过活动一“观察潜水艇的外形”，要求学生观察、比较得出潜水艇与海豚、鲸、企鹅等外观的相似处，即流线型，思考这样模仿的作用是什么；本课通过活动二“实验控制浮与沉”，探究潜水艇升降的原理。本课的重点是探究潜水艇升降的原理。难点是操作控制沉浮的实验。本课教学目标1 认识到潜水艇模仿了海豚等动物的流线型身体。2 初步知道潜水艇的沉与浮靠水箱蓄水、排水来控制。3简单实验控

8、制沉与浮。版面说明 P42潜水艇的外形像什么？海豚、鲸、企鹅等动物的身体呈流线型在水中游动的时候遇到的阻力最小。 P43潜水艇 潜水艇剖面图操作：怎样使饮料瓶既能沉又能浮？（！）材料：空塑料瓶、橡皮管、铁钉数枚、洗耳球；（2）如图装配；（3）放入水槽装满水使瓶子沉到底；（4）用洗耳球鼓气排水，瓶子则渐渐浮起。 有关如何船向鱼类等动物学习，提高航速的小资料。教学建议（1） 海豚、鲸、企鹅等动物的身体呈流线型，在水中游动的时候遇到的阻力最小。流线型与其他形状物体在水中受到阻力的比较可以启发学生动脑筋设计方案，前提是两种物体具有相同的体积，水中相同的运动速度，相同的材料和表面特性等。受到阻力大小可以

9、用橡皮筋拉长的程度来表示。（2） 讲解潜水艇升降原因时，不强调浮力和重力之间的平衡，如果学生能提出这些专有名词则加以鼓励。第3课 植物“设计师”（对应教材P44 P45 ）本课的设计思路是从几种常用物品效仿某些植物的特殊结构出发，发现自然界不光有许多动物的特殊结构值得模仿，还有很多植物也有精妙的结构可以学习。本课是对单元中前两课内容的延伸，起到扩展知识面，加深理解结构功能关系的作用。本课通过活动一“试一试苍耳表面的附着作用”，引导学生认识苍耳表面的许多小钩子的粘附性利于传播后代，尼龙搭扣则是模仿了这种结构，体验到发明创造来自对生活的仔细观察和思考；通过活动二“试一试锯齿形叶边缘的作用”，知道锯

10、子发明来自对植物锋利叶缘的学习，进一步体验发明来自生活实践，发散性思考来自植物更多的启示。本课的重点是认识到很多植物有精妙的结构具有特殊的功能性。本课教学目标1 认识到很多植物有精妙的结构具有特殊的功能性。2 体验到发明创造来自对生活的仔细观察和思考。版面说明放大镜观察 P44不同的纺织物表面试试苍耳果实容易钩在哪种织物上苍耳植株及其果实，果实表面有许多小钩子可以粘附在动物的皮毛表面被传播开去生活中尼龙搭扣应用广泛，鞋、运动护膝、羽绒服上等都有。小资料：尼龙搭扣的发明故事 P45几种边缘不同的叶子，试试看能否裁开一张薄纸中国古代著名的工匠鲁班，传说中他模仿了一种锋利的丝茅草叶子边缘发明了木工工

11、具-锯子。王莲叶子大而坚固，背面的叶脉粗壮而且错综复杂雪松树冠上尖下宽呈三角形，生得高大而不容易弯折，许多塔形建筑模仿了这种形状。教学建议（1） 活动一中，学生可以尽可能多地尝试各种材料，教室里物品表面、学生的衣物等。当材料表面有小圈的时候容易粘附苍耳，如羊毛衫。（2） 活动二后面还可以引申出去，请学生发散性思考人们还从植物身上学了哪些本领。第4课 看看它像谁（对应教材P46 P47 ）本课的设计思路是从点到面将人们对生物的模仿辐射开，以更多的仿生学的事例，让学生体会自然界是人类的老师，并从已有的仿生学事例得到启示设计仿生机器人，充分发挥想象力和创造力。本课在单元中是对前三课的发散和提高，使学

12、生由被动接受到主动学习和创新。本课通过活动一“探究部分人造物品与生物的关系”，使学生认识更多仿生事例，体验到仿生无处不在；通过活动二“设计一个仿生机器人”，使学生充分发挥想象力和创造力。 本课的重点和难点是设计一个仿生机器人。本课教学目标1 认识到仿生涉及面很广，应用领域也很广泛。2 培养合理想象和综合创造能力。3 体会大自然的神奇，认识到生物有很多方面值得学习、模仿。版面说明 P46一组人造物：雷达、迷彩服、水管一组生物：蝙蝠、枯叶蝶、竹子上下两组的搭配是：雷达学习了蝙蝠的超声波，迷彩服学习了枯叶蝶的拟态，水管学习了竹子的中空和节 P47滑翔机学习了信天翁等飞鸟，蹼学习了青蛙根据自然界各种生

13、物的特殊结构和功能，组合需要的部分，设计一种仿生机器人。教学建议（1） 活动一中，教师最好找到信天翁飞翔的图片，青蛙脚蹼的特写图片，与教材图片对比，以直观看出滑翔机学习了信天翁等飞鸟，蹼是模仿了青蛙的脚蹼。（2） 活动二中，设计机器人时，教师可以提示学生比如这个机器人的鼻子模拟狗鼻子，可以用来侦察等等。在充分讨论的基础上再让学生完成活动记录。单元评价建议本单元学习评价单主要评价学生合理想象和综合创造能力。同时还评价了学生的交流和表达能力。评价的依据是活动作业中设计的机器人。要求学生在设想好机器人的用途前提下，组合仿生的各个结构，并能说出这样的优点。交流：分组交流自己的设计，把自己的设想讲给同学

14、听。自评：根据自己设计机器人的主要优势为自己评分。互评：小组成员对该设计的主要优势的评价。教师评价：根据学生设计的创新性和设计能力对学生进行评价。课程资源1泰姬陵：泰姬陵坐落于印度古都阿格的泰姬陵，是世界七大奇迹之一，到印度旅游的人士，大都是慕它的盛名而来。泰姬陵宏伟壮观，以纯白大理石砌建而成的主体建筑简直叫人心醉神迷，四座长长的尖塔、皇陵前方的清澈水道、偌大的花园，使它盛名响遍环宇，成为各国游客心神往的旅游点。 这座世界七大建筑奇迹背后其实有一段哀怨缠绵的历史，了解它的历史的背景，确能增加观赏泰姬陵的趣味。世纪莫卧儿帝国皇帝沙杰汉为纪念其爱妃慕塔芝玛，动用了数万名工人，以宝石镶饰修建陵寝，图

15、案之细致令人叫绝。泰姬陵最引人瞩目的是用纯白大理石砌建而成的主体建筑，皇陵上下左右工整对称，中央圆顶高六十二米，令人叹为观止。四周有四座高约四十一米的尖塔，塔与塔之间耸立了镶满三十五种不同类型的半宝石的墓碑。陵园占地十七公顷，为一略呈长形的圈子，四周围以红沙石墙，进口大门也用红岩砌建，大约两层高，门顶的背面各有十一个典型的白色圆锥形小塔。大门一直通往沙杰罕王和王妃的下葬室，室的中央则摆放了他们的石棺，壮严肃穆。泰姬陵的前面是一条清澄水道，水道两旁种植有果树和柏树，分别象征生命和死亡。2国会山：国会山座落在美国华盛顿市中心。这里原是一处海拨3英尺的高地，建筑师威廉·桑顿在其上设计、修建

16、了国会大厦， 故名“ 国会山”。在年，美国首任总统乔治·华盛顿亲自为国会大厦奠基。年部分建筑开始投入使用。年，英、美第二次战争时，英国军队一度占领华盛顿，把国会大厦付之一炬。年重建，年全部工程落成。后来，又不断进行修缮扩建，1950年才具备目前规模。国会大厦用白砂石和大理石建成，长英尺，宽0英尺，顶尖离地面有英尺。中心部分是大圆顶结构，上面竖有一座高·英尺的青铜“自由雕像”，为华盛顿最引人注目的标志。3潜水艇：潜水艇在水中可以自由浮沉，因此它是军事上的一种重要舰艇。它可以潜入水下航行，进行作战或侦察，是根据阿基米德原理制造的。当它潜水和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。潜

17、水艇的侧面有水舱，当需要它下潜时，使水舱充水，于是艇身重力增大，潜艇就逐渐下沉。当水舱中充入适量的水时，潜艇就能在水中任何位置上停留，此时潜艇的重力等于浮力。当潜艇需要上浮时，可用压缩空气将水排出，当艇身的重力减小到小于浮力时即浮出水面。4王莲为睡莲科热带著名水生庭园观赏植物，具有世界上水生植物中最大的叶片，直径可达3米以上，叶面光滑，叶缘上卷，犹如一只只浮在水面上的翠绿色大玉盘；因其叶脉与一般植物的叶脉结构不同，成肋条状，似伞架，所以具有很大的浮力，最多可承受六七十公斤重的物体而不下沉，这种惊人的承载力令其他水生植物望尘莫及，无法相比，如一个小孩坐在叶面上，婉如乘一只圆形的小船，悠哉游哉，十

18、分有趣。王莲花硕大美丽，直径可达30厘米左右，比一般的荷花还要大，有六七十片花瓣，呈数圈排列在萼片之内。一般每朵花可开放三天左右，暮开朝合，且花色随时间变化而变化，第一天傍晚，刚露出水面不久的蓓蕾含情脉脉，呈乳白色，至1920时逐渐绽放，并在半小时内就完全开放，花朵洁白如玉，气味芬芳，如白兰花，往往会招来许多甲虫，在隔得很开的雄蕊和柱头之间，飞来飞去，传花授粉；次日早晨花朵就闭合了，等到傍晚时又再怒放，花瓣则已由白色转变成淡红色；等到第三天花朵开放时，花瓣更进一步加深颜色，由淡红色转变成深红色，最后以紫红色而凋谢，并沉入水中结子，繁衍后代。果实成熟时，内含五六百粒种子，大小形状似豌豆，含有丰富

19、淀粉，可食用，南美洲人因此称之为“水玉米”5 早期的飞机，甚至现代的一些飞机，都找得到鸟类的特征。天高任鸟飞，鸟类是优秀的飞行家。长期观察的结果，人们弄清了鸟有两种飞行方式：扑翼飞行和滑翔。扑翼飞行是鸟类的基本飞行方式。扑翼的动作相当复杂，概略分为上抬翅膀和下拍翅膀两个阶段。上抬时翅膀弯曲，羽毛散开，翅膀上形成许多条通所了的缝，这样飞就比效省力。下扑时翅膀伸直，羽毛并在一起，获得较大的升力。这时除了升力外，还有一个向前的推进力。这两个力全在一起就形成了倾斜升高的和力。各种鸟每秒扑动的次数也不一样。鸟越大，扑动的次数就越少。海鸥每秒扑动三四次，鸽子四到六次，身体庞大的鹤每秒只能扑动一次。而体重只

20、有几克的小蜂鸟，每秒却能扑翼八十次！鸟作滑翔飞行时，平直伸开双翼，一动不动，翅膀上的羽毛并在一起，随着气流在空气中打旋，姿态悠然自得。遇到上升的气流，还可以越飞越高。鸟类滑翔的原理人们很久以来一直迷惑不解。外国曾有人认为鸟类肚里有热气。我国晋朝有一个叫葛洪的人（公元330年左右）就仔细的观察和解释过老鹰滑翔的道理，他说，老鹰直伸两翅，并不是扇动，反能盘旋飞行，越飞越高，这是因为有上升的气流的缘故。6仿照植物外形建造的独特建筑：德国建筑学家设计制造成功一种向日葵式的旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋上的马达就开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热和用电，又能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。英国有一幢名叫“穗上颗粒”的建筑物，它的每一套房间都是用轻质、高强度塑料制成的。中间是一个用钢筋混凝土浇筑的井筒，四周悬挂许多支臂。房间环绕井筒悬挂，从远处看就像一个硕大的麦穗。南美洲亚马孙河流域生长的王莲，