第二单元 参考活动4 仿生小发明 教学设计 2025-2026学年苏少版初中综合实践七年级上册

教学设计 课程基本信息 学科 综合实践 年级 七年级 学期 上册 课题 第二单元 参考活动4 仿生小发明 教学目标 理解仿生发明的概念，知道其核心是“从生物特性中获取灵感解决人类问题”。 了解生活中常见的仿生发明案例及其对应的生物特性与应用需求。 掌握仿生小发明的基本构思流程：观察生物特性→分析特性原理→关联实际需求。 重难点 1. 教学重点 理解仿生发明的概念及“生物特性-人类需求”的关联逻辑，能列举常见仿生发明案例。 掌握仿生小发明的基本构思流程，能结合具体生物特性构思简单的发明创意。 2. 教学难点 突破“生物特性与需求脱节”的问题，避免创意停留在对生物的简单模仿，能深度关联生活实际需求，形成有实用价值的仿生构思。 能对仿生创意进行可行性分析与优化，而非仅关注创意的新奇性，培养“创意-实用-可行”的综合思维。 教学过程 教学环节 学习活动（包含设计意图） （一）导入新课（5 分钟） 师：同学们，当我们看到鸟儿在天空翱翔时，可能只会感叹自然的神奇，但科学家却从中获得了发明飞机的灵感；当我们触摸荷叶时，可能只觉得它光滑，而工程师却模仿它的“自清洁”特性，研发出了不用洗的防水外套。这些从大自然生物身上“取经”的发明，就是仿生发明。 师：今天老师带来了几件仿生发明实物——模仿企鹅身体流线型设计的保温杯（保温性更强、握感更舒适）、模仿壁虎脚吸盘的挂钩（能牢牢粘在玻璃上）。大家近距离观察一下，它们分别模仿了生物的什么特性？解决了我们生活中的什么问题？带着这些思考，我们开启今天的《仿生小发明》探究之旅！ 设计意图：通过“案例描述+实物展示”的双重刺激，让学生直观感受仿生发明的形态与功能，引发对“生物特性与发明关联”的思考，快速聚焦课程主题，提升参与兴趣。 （二）新知探究（30分钟） 1. 案例深析：仿生发明的“特性-需求”密码（10分钟） 师：我们以三个经典仿生案例为例，拆解仿生发明的核心逻辑。第一个案例：鲁班发明锯子——鲁班被带齿的草叶划破手，观察到草叶边缘有细密的锯齿（生物特性），联想到“如何快速切割木材”的需求，于是发明了带锯齿的锯子。第二个案例：蛙眼电子蛙眼——青蛙的眼睛能快速识别运动的物体（生物特性），科学家结合“雷达监测快速移动目标”的需求，研发出电子蛙眼，用于航空航天监测。第三个案例：蜂巢结构材料——蜜蜂的蜂巢由六边形组成，这种结构在相同材料下空间最大、承重最强（生物特性），建筑师将其应用到建筑设计中，打造出轻便又稳固的体育馆屋顶。 师：大家发现了吗？每个仿生发明都遵循“观察生物特性→挖掘人类需求→搭建特性与需求的桥梁”这一密码。现在请大家分组讨论：我们之前看到的“企鹅保温杯”和“壁虎挂钩”，分别对应什么生物特性和人类需求？ 学生活动：“案例解码小小组”——4人一组，围绕“企鹅保温杯”“壁虎挂钩”展开讨论，填写“仿生案例分析表”（包含“仿生对象”“生物特性”“解决的需求”三列），每组派代表发言，教师补充总结：企鹅保温杯模仿企鹅流线型身体（减少热量流失、提升握持舒适度），解决“保温杯保温性与便携性不足”的需求；壁虎挂钩模仿壁虎脚吸盘（真空吸附），解决“传统挂钩易脱落”的需求。 设计意图：通过经典案例与实物案例的双重解析，让学生深入理解仿生发明的核心逻辑，为后续创意构思提供清晰的思维框架。 2. 多维构思：仿生小发明的“头脑风暴”（12分钟） 师：掌握了仿生密码，我们就可以开启创意构思了。为了让构思更丰富，我们从“动物、植物、微生物”三大生物类别中各选取2-3种典型生物，提供“生物特性库”：①动物类：蚯蚓（身体伸缩前进、松土）、蜻蜓（翅膀振动频率高、飞行稳定）、章鱼（触手吸盘吸附力强、身体可变形）；②植物类：含羞草（触碰叶片闭合、对外界刺激敏感）、捕蝇草（叶片快速闭合捕捉昆虫、感应灵敏）、椰子树（树干高大挺拔、根系稳固）；③微生物类：发光菌（夜间发光、能量消耗低）、乳酸菌（发酵产生乳酸、分解有机物）。 师：构思时可以采用“特性联想发散法”——比如看到“蜻蜓翅膀振动稳定”，可以联想“生活中哪些场景需要稳定”：无人机飞行不稳定、风扇转动噪音大、自行车骑行时车把晃动，进而构思“模仿蜻蜓翅膀的无人机稳定翼”“静音风扇叶片”“自行车防抖车把套”。大家分组从生物特性库中选择1-2种生物，按照“选生物→列特性→联需求→提创意”的四步流程展开头脑风暴。 学生活动：“创意风暴工作坊”——每组领取一张“仿生创意构思表”，表格包含“生物类别”“仿生对象”“核心特性”“关联需求”“发明创意名称”“创意描述（30字以内）”六列。小组内轮流发言，每人至少提出1个创意，记录员及时整理，教师巡视指导，针对“特性与需求脱节”的问题进行点拨（如“模仿椰子树根系稳固，不能只说‘做稳固的东西’，要具体到‘稳固的花盆底座’‘不易倒的自行车支架’”）。 设计意图：通过提供“生物特性库”和“四步构思法”，降低创意门槛，同时采用头脑风暴激发思维碰撞，让学生在协作中产生更多元、更具体的仿生创意。 3. 创意优化：从“想法”到“可行方案”（8分钟） 师：有了创意，还要通过“三问法”优化，让它更具可行性：①安全性：这个发明是否存在安全隐患？比如模仿捕蝇草叶片闭合的“自动文具盒”，要避免夹伤手指；②实用性：它解决的需求是否真实存在？比如“模仿发光菌的夜光鞋带”，能解决夜间走路看不清鞋带的问题，实用性强；③简易性：用身边材料能否初步制作模型？比如“模仿蚯蚓伸缩的笔袋”，用弹性布料就能实现伸缩功能。 师：以某小组“模仿章鱼触手的手机支架”创意为例，我们用“三问法”优化：安全性（触手材质选柔软硅胶，不会刮花手机）、实用性（解决“不同角度看手机”的需求）、简易性（用硅胶条和可弯曲金属丝制作），经过优化后，这个创意就更贴近可实现的方案了。 学生活动：“创意优化擂台赛”——每组选取1个最有潜力的创意，用“三问法”进行讨论优化，完善创意描述，然后派代表上台展示“优化前后的创意对比”，其他小组进行点评，提出进一步优化建议（如“夜光鞋带可以增加充电功能，延长发光时间”），教师对各小组的优化思路给予肯定和补充。 设计意图：通过“三问法”引导学生从多维度审视创意，培养“创新与实用结合”的思维，让创意从天马行空的想法转化为贴近实际的可行方案。 （三）课堂小结（5 分钟） 1. 师：今天我们认识了仿生发明，知道它是从生物特性中获取灵感来解决人类问题；还学会了“选生物→析特性→联需求”的创意构思方法，并且分组设计了自己的仿生小发明创意。 2. 师：课后请大家继续完善自己的仿生小发明创意，可以查阅资料了解所选生物特性的更多细节，甚至尝试用身边的材料，制作简单的模型。下节课我们举办“仿生小发明模型展”，展示大家的成果！ 设计意图：用简洁语言梳理课堂核心知识，通过课后模型制作实践，让学生将创意构思转化为动手实践，持续深化对仿生发明的理解与应用。 学科网（北京）股份有限公司 $