《空投包的仿生原型》（教学设计）-2025-2026学年五年级下册科学大象版

《空投包的仿生原型》教学设计 一、教材与学情分析 教材分析：本课是大象版五年级下册第五单元《大自然里的老师》第3课。教材以“设计鸡蛋空投包”为驱动任务，引导学生完成项目分析表的四个环节（项目需求、项目计划、项目检测、难点分析），通过调查生物原型（猫的肉垫、蒲公英种子、椰子等）获取设计灵感，总结出生物降落时的三种防震保护原理：减缓下落速度、增加缓冲效果、增强保护力度。本课是单元内从“认知”走向“实践”的关键转折点。 学情分析：五年级学生对空投包有一定的生活认知，对“鸡蛋从高处落下会碎”有明确的生活经验。通过前两课的学习，他们已经建立了仿生学的基本观念，知道可以从大自然中寻找解决问题的灵感。但对于如何系统地进行工程分析、如何将生物原理转化为设计方案，仍需通过小组合作和教师引导来完成。本课需要为学生提供充分的小组讨论时间和思维支架，帮助他们突破设计难点。 二、核心素养教学目标 核心素养维度具体学习目标 科学观念 知道可以从大自然中寻找解决问题的灵感，理解仿生学的基本思路。 了解生物降落时的三种防震保护原理：减缓下落速度、增加缓冲效果、增强保护力度。 科学思维 发展系统分析与工程思维：能通过完成项目分析表，系统思考设计需求、计划、检测标准和难点。 发展类比迁移思维：能观察生物原型（猫的肉垫、蒲公英、椰子等），分析其解决降落问题的方法，并迁移到空投包设计中。 发展归纳总结能力：能归纳出生物降落时的三种防震保护原理。 探究实践 能小组合作完成“空投包项目分析表”，明确项目需求、计划、检测标准和难点。 能通过观察图片、阅读资料等方式，调查生物原型的降落本领。 能基于生物原型启示，初步构思空投包的设计方案。 态度责任 在小组讨论中学会集思广益、分工协作，体会工程师的设计过程。 培养热爱自然、敬畏自然的情操，认识到大自然是人类发明创造的源泉。 激发利用仿生学解决实际问题的兴趣和创新意识。 三、教学重难点 教学重点：通过完成项目分析表，明确空投包的设计需求和难点；通过调查生物原型，获取安全降落的仿生学启示。教学难点：将生物原型的降落原理（如猫的肉垫缓冲、蒲公英的减速原理）转化为空投包的具体设计方案。 四、教学准备 情境创设：“小小工程师工作室”情境——今天我们将成为工程师，接受一项挑战任务：设计一个“鸡蛋空投包”，保护鸡蛋从高处落下不破碎。大自然将是我们最好的老师！分组探究材料（每组一套）：项目分析表（空投包项目分析表，含项目需求、项目计划、项目检测、难点分析四个栏目）生物原型图片卡（猫、蒲公英、椰子、鼯鼠、翼装飞行等）空投包设计草图（供学生填写）记录单：《生物原型启示记录表》彩笔、直尺教师准备：多媒体课件（含空投包应用场景视频、生物降落原理动画）评价量规海报拓展资料卡（仿生学案例补充） 五、教学过程 教学环节与时间教师活动学生活动设计意图与教学评体现 （一）情境导入：工程师的挑战(5分钟) 1.复习旧知：“上节课我们学习了《鸟和飞机》，知道了飞机模仿了鸟的翅膀设计出来。飞机有哪些作用呢？”引导学生回答：运送货物、载客、救援等。 2.引入空投包：“飞机还有一种重要作用——空投物资。当地震、洪水等灾害发生时，救援物资可以通过空投包从飞机上投放到灾区。今天，我们就要当一回小小工程师，向大自然学习，设计一个‘鸡蛋空投包’！” 3.明确任务：板书课题《空投包的仿生原型》。 回顾旧知，分享飞机的多种作用。 了解空投包的用途，产生设计兴趣。 明确本课核心任务：设计鸡蛋空投包。 设计意图：从熟悉的《鸟和飞机》自然过渡到空投包话题，建立单元知识联系，激发设计动机。评价嵌入：观察学生对飞机作用的了解程度。 （二）项目分析：完成空投包项目分析表(12分钟) 活动1：填写项目分析表 1. 发布任务：“要设计一个合格的空投包，我们首先需要完成‘空投包’的项目分析表。” 2. 引导填写（逐条讨论）：- 项目需求：“我们的需求是什么？”（空投鸡蛋、鸡蛋落地后不能破碎）   - 项目计划：“如何一步步完成设计？”（小组讨论，制订计划）   - 项目检测：“怎样知道空投包是否合格？”（鸡蛋完好、不能太重、从一定高度投下、方便拆解）   - 难点分析：“项目最难解决的问题是什么？”（鸡蛋太容易碎） 3. 组织小组填写：各小组合作完成项目分析表。4.交流优化：邀请小组分享，师生共同完善。 参与讨论，明确项目需求。 小组讨论项目计划，列出步骤。 思考检测标准：鸡蛋完好、重量限制、高度要求、方便拆解等。 分析难点：鸡蛋易碎是核心问题。 合作完成项目分析表。 设计意图：通过系统填写项目分析表，让学生经历工程师的设计准备过程，培养系统分析能力。评价嵌入：以“项目分析表的完整性、合理性”为评价重点。 （三）原型调查：向大自然请教(12分钟) 活动2：寻找生物原型 1. 引导思考：“鸡蛋太容易碎了，我们有什么办法保护它？老师一时也没有好办法。大家想想，我们可以向谁请教？” 2. 引出仿生学：“对！可以向大自然里的生物请教，看看它们有没有安全着陆的技巧。” 3. 分发资料：展示生物原型图片和资料（猫、蒲公英、椰子、鼯鼠、翼装飞行等）。 4. 组织观察记录：小组观察图片资料，完成《生物原型启示记录表》。5.组织交流：邀请小组分享观察发现。 思考并回答：向大自然请教！ 观察生物图片资料：- 猫：从高处跳下，厚厚肉垫起缓冲作用   - 蒲公英：宽大翅膀，减缓下落速度   - 椰子：坚硬外壳，保护种子   - 鼯鼠：飞膜帮助滑行 记录观察发现，填写记录表。 分享：- 蒲公英有宽大翅膀，可以减慢下落速度   - 猫有厚厚肉垫，可以增加着地时的缓冲效果   - 椰子有坚硬外壳，可以增强保护作用 设计意图：让学生亲历“向自然请教”的仿生学研究过程，培养观察和记录能力。评价嵌入：以“观察的细致度”“记录的准确性”为评价重点。 （四）归纳原理：总结生物防震保护智慧(8分钟) 活动3：归纳三种防震保护原理 1. 引导归纳：“刚刚我们观察了这么多来自大自然的动植物，谁能说一说它们都有怎样的本领帮助它们安全地从高处降落？” 2. 总结板书：- 蒲公英：宽大的翅膀 → 减缓下落速度   - 猫：厚厚的肉垫 → 增加缓冲效果   - 椰子：坚硬的外壳 → 增强保护力度 3. 追问引导：“这些原理对制作空投包是否真的有效呢？我们下节课会继续研究。那今天，我们可以先思考：怎样把这些原理用到我们的设计中？ 4. 组织构思：小组讨论，将三种原理与空投包设计建立联系。 分享观察发现，参与归纳。 记录三种防震保护原理：- 减缓下落速度   - 增加缓冲效果   - 增强保护力度 小组讨论，构思设计方向：- 减缓速度→加降落伞/翅膀   - 增加缓冲→加海绵/泡沫   - 增强保护→加硬壳/支架 设计意图：通过归纳总结，帮助学生将生物智慧抽象为可迁移的科学原理，为后续设计奠定基础。评价嵌入：以“原理归纳的准确性”“设计构思的合理性”为评价重点。 （五）方案构思：画出我的空投包(5分钟) 活动4：初步设计草图 1. 发布任务：“结合项目分析表和生物原理的启示，请各小组讨论并画出你们空投包的初步设计草图。” 2. 提供支架：提醒学生考虑三种原理的应用、材料选择、鸡蛋固定方式等。 3. 组织分享：邀请小组代表展示草图，简要说明设计思路。 小组讨论设计方案。 画出空投包设计草图，标注关键结构。 分享设计思路：- 我们准备用降落伞减慢速度   - 我们用海绵增加缓冲   - 我们用硬纸板做外壳保护鸡蛋 设计意图：将生物原理转化为具体设计方案，培养迁移应用能力，为下节课的制作做铺垫。评价嵌入：以“设计方案的完整性、原理应用的合理性”为评价重点。 （六）单元总结与拓展(3分钟) 1.单元联结：“今天我们完成了空投包的项目分析，从生物原型中获得了设计灵感，画出了初步设计草图。下节课，我们将根据这些设计，动手制作空投包，并进行投掷测试！看看哪个小组的空投包最成功。” 2.课后任务：- （必做） 完善空投包设计图，准备制作材料。   - （选做） 查阅资料，了解还有哪些生物有防震保护的“本领”。 明确下节课任务，产生期待。 接受课后任务，为制作做准备。设计意图：建立单元知识联系，体现大单元教学的整体性。课后任务培养学生持续探究的习惯。 七、板书设计 工程师主题：空投包的仿生原型——向大自然学设计 项目分析表： 项目需求：鸡蛋落地不破碎 项目计划：讨论→设计→制作→测试→改进 项目检测：鸡蛋完好、重量≤？、高度≥？、方便拆解 难点分析：鸡蛋易碎→ 向自然请教 生物原型与启示： 蒲公英→ 宽大翅膀 → 减缓下落速度 猫→ 厚厚肉垫 → 增加缓冲效果 椰子→ 坚硬外壳 → 增强保护力度 我们的设计：（各小组设计草图展示区） 学科网（北京）股份有限公司 $