5.2《鸟和飞机》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册大象版

五年级下册科学第五单元《大自然里的老师》 第2课《鸟和飞机》教学设计 一、设计依据 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》“技术与工程”领域要求，聚焦“仿生学不仅模仿生物的形态结构，更要研究其原理，为工程技术提供设计思想”这一核心概念，引导学生通过观察、阅读、实验和交流，理解飞机发明的仿生学过程，认识机翼升力的原理，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养的培养要求。 二、教材分析 本课是大象版五年级下册科学第五单元《大自然里的老师》的第二课，承接第一课《苍耳的启示》的仿生学基础，深入探究“从模仿形态到研究原理”的仿生学进阶思路。教材以“人类的飞行梦”为线索，通过“观察鸟与飞机—阅读飞机发明史—实验探究机翼升力—表达交流飞行原理”的完整流程，层层递进地引导学生认识仿生学的深度内涵，体现了科学探究从“表象模仿”到“原理研究”的进阶，为后续仿生学的学习奠定了深度基础。 三、学情分析 五年级学生已经知道飞机是模仿鸟发明的，对“鸟和飞机的外形相似”有初步认知，但对“飞机发明的历史过程”“机翼升力的原理”“仿生学不仅模仿形态，更要研究原理”缺乏系统认识，难以理解“飞机发明不是简单模仿鸟的翅膀，而是研究其飞行原理”。学生具备一定的观察、对比和小组合作能力，但对“机翼升力实验”的操作与原理理解存在困难，需要教师通过故事引导、实验演示和模型建构帮助学生建立认知。 四、教学目标 1.科学观念：知道飞机是模仿鸟的飞行发明的，了解飞机发明的历史过程；知道机翼上凸下平的形状能产生升力，理解飞机飞行的原理；认识到仿生学不仅模仿生物的形态结构，更要研究其原理。 2.科学思维：能通过观察和对比，分析鸟与飞机的飞行异同，归纳飞机模仿鸟的特征；能通过实验现象，分析机翼升力的原理，建立仿生学“形态—原理—发明”的进阶模型。 3.探究实践：能观察鸟与飞机的飞行特征，猜想飞机模仿鸟的哪些特征；能制作机翼模型，通过实验观察机翼在气流中产生的现象；能结合实验现象解释飞机飞行的原理。 4.态度责任：体会科学家为实现飞行梦不断探索、反复实验的精神；认识到仿生学的深度内涵，激发对工程技术与仿生学探究的兴趣，树立科学探索的严谨态度。 五、教学重难点 重点：了解飞机发明的仿生学过程，认识机翼上凸下平的形状能产生升力，理解飞机飞行的原理。 难点：理解机翼升力的原理，认识仿生学从“模仿形态”到“研究原理”的进阶过程。 六、教学准备 教师：多媒体课件（鸟与飞机飞行视频、飞机发明史动画、机翼升力实验视频）、机翼模型、电风扇、卡纸、铁丝、实验记录表、评价表。 学生：课前收集的飞机发明相关资料，准备观察和实验工具。 七、教学过程 （一）情境导入：人类的飞行梦（5分钟） 师：同学们，从古至今，人类一直向往能够像鸟儿那样在辽阔的蓝天自由飞翔。于是，鸟儿也成了人类模仿的对象。大家想一想，飞机和鸟的飞行有什么相同和不同之处？飞机模仿了鸟的哪些特征？今天，我们就一起来探究《鸟和飞机》，看看人类是如何从鸟儿身上获得飞行灵感的。（板书课题） （二）观察探究：鸟与飞机的飞行对比（7分钟） 师：请大家观察课本里的图片，说说飞机和鸟的飞行有什么相同和不同之处，猜想飞机模仿了鸟的哪些特征。（学生观察图片，小组讨论） 师：谁来说说你的发现？ 生1：飞机和鸟都有翅膀，都是靠翅膀在天上飞！ 生2：飞机的翅膀和鸟的翅膀形状很像，都是上面凸、下面平！ 生3：飞机有尾翼，鸟也有尾巴，用来保持平衡！ 生4：不同的是，鸟靠扑动翅膀飞行，飞机靠发动机提供动力，翅膀是固定的！ 师：大家观察得非常仔细！飞机确实模仿了鸟的很多特征，比如翅膀、尾翼，但又不是简单的模仿，而是经过了漫长的探索和研究。我们一起来看看飞机的发明史。 （三）阅读探究：从飞鸟到飞机（10分钟） 师：人类的飞行梦始于对鸟类飞行的模仿，中国汉代就有模仿鸟类扑动翅膀来飞行的传说和记载。500多年前，意大利著名的艺术家和发明家达·芬奇也曾设计了这种能扑动翅膀的“扑翼飞行器”。但这些仅仅从形态上进行的模仿都没有真正成功。 师：为什么简单模仿鸟的翅膀扑动不能成功呢？我们来看德国的奥托·李林塔尔的研究。他最先把精力放在对鸟的飞行原理的研究上。为了解开鸟儿飞行的奥秘，他悉心观察、仔细研究了各种鸟类的翅膀结构和飞翔的方法，模仿鸟的翅膀制造了许多架滑翔机，进行了数千次的实验，发现鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。 师：在空中保持平衡一直是飞行中的难题，李林塔尔根据鸟类的尾巴制造出了一个水平的尾翼，另外再加一个与之垂直的尾翼，由此，他将人类的飞行梦想带上了成功之路。 师：1901年，莱特兄弟为了实验和改进机翼，建造了风洞，并在风洞中研究和比较了200种以上的机翼形状，设计出了最佳的机翼剖面形状和角度，以便获得最大的升力。1903年，他们制造了人类历史上第一架飞机——带有发动机的“飞行者一号”，成功飞行了260米，拉开了人类动力航空史的序幕。 师：大家想一想，从达·芬奇的扑翼飞行器到莱特兄弟的飞机，人类的飞行探索经历了怎样的变化？ 生5：一开始只是模仿鸟的形态，扑动翅膀；后来李林塔尔研究了鸟的飞行原理，发现了弧形翅膀的作用；莱特兄弟又研究了机翼的形状和角度，获得了最大的升力！ 师：说得非常完整！看来仿生学并不只是对形态、结构和功能的模仿，更重要的是研究它们的原理，这样才能为工程技术提供更有价值的设计思想。 （四）实验探究：机翼的升力（12分钟） 师：为什么翅膀的形状对飞行如此重要？鸟的翅膀和飞机的机翼有什么相似之处？我们来观察鸟的翅膀和飞机的机翼，它们的形状都是上凸下平的。大家猜一猜，这样的形状在气流中会产生什么现象？ 生6：这样的形状可能会产生向上的力，把飞机托起来！ 师：我们来做一个实验验证一下。（出示实验材料和步骤） 实验材料：电风扇、卡纸、铁丝。 实验步骤： 1.用卡纸制作一个上凸下平的机翼模型； 2.用铁丝固定机翼模型，放在电风扇前； 3.打开电风扇，观察机翼模型在气流中产生的现象。 师：大家在实验中要注意安全，不要把手伸进电风扇里。（教师演示实验，学生观察） 师：大家看到了什么现象？ 生7：机翼模型被气流托起来了！ 师：为什么会被托起来呢？我们来看一下气流的流动。机翼上凸下平，空气流过机翼上方的路程更长，流速更快，压力更小；流过下方的路程更短，流速更慢，压力更大。上下的压力差就产生了向上的升力，把飞机托了起来。 师：请大家小组合作，制作机翼模型，动手实验观察一下。（学生分组制作模型并实验，教师巡视指导） 师：哪个小组来分享你们的实验现象？ 小组1：我们的机翼模型在电风扇前被托起来了，说明上凸下平的形状能产生升力！ 师：大家的实验都很成功！原来上凸下平的结构在气流中能够获得向上的升力，这就是飞机能够飞起来的关键原理。 （五）表达交流：飞机飞行的原理（3分钟） 师：结合我们的实验现象，谁来解释一下飞机飞行的原理？ 生8：飞机的机翼是上凸下平的，空气流过时，上方流速快、压力小，下方流速慢、压力大，产生了向上的升力，把飞机托起来，飞机就能飞起来了！ 师：说得非常准确！仿生学不仅以生物的形态、结构和功能等特征为模仿对象，还需要研究它们的原理，从而为工程技术提供更有价值的设计思想。飞机的发明，正是从模仿鸟的形态，到研究鸟的飞行原理，再到优化机翼形状的过程，体现了仿生学的深度内涵。 （六）课堂小结（3分钟） 师：今天这节课，我们一起探究了鸟和飞机，谁来说说你的收获？ 生9：我知道了飞机是模仿鸟的飞行发明的，经历了从形态模仿到原理研究的过程！ 生10：我了解了机翼上凸下平的形状能产生升力，这是飞机飞行的关键原理！ 生11：我还知道了仿生学不仅要模仿生物的形态，更要研究它们的原理！ 师：大家的收获真不少！人类的飞行梦，是无数科学家不断探索、反复实验才实现的。希望大家也能学习科学家的探索精神，从大自然中学习，从生活中发现，不断探索科学的奥秘。 八、板书设计 鸟和飞机 1.仿生学探索历程： 形态模仿：达·芬奇扑翼飞行器（失败） 原理研究：李林塔尔滑翔机（研究弧形翅膀） 优化设计：莱特兄弟飞机（风洞实验，优化机翼） 2.机翼升力原理： 形状：上凸下平 原理：上方流速快、压力小；下方流速慢、压力大 → 压力差产生升力 3.仿生学进阶：不仅模仿形态结构，更要研究原理，提供设计思想 九、教学反思 本课通过观察对比、阅读探究、实验演示和交流讨论，引导学生系统认识了飞机发明的仿生学过程和机翼升力的原理，理解了仿生学从“模仿形态”到“研究原理”的进阶内涵，体现了科学探究的严谨性与深度。学生能通过实验直观观察到机翼升力的现象，初步理解飞机飞行的原理。但部分学生对“流速与压力的关系”理解仍有困难，后续可增加动态动画演示，帮助学生直观理解气流的流动与压力差的形成。此外，课堂时间有限，学生的模型制作和实验时间不够充分，后续可布置课后实验任务，让学生继续优化机翼模型，观察不同形状机翼的升力效果。整体来看，本课较好地落实了科学核心素养的培养要求，学生的探究实践能力和科学思维得到了提升，也激发了对仿生学和工程技术的探究兴趣。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $