5.3《空投包的仿生原型》（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3课《空投包的仿生原型》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“基于仿生原型设计和制作产品，解决实际问题”这一核心概念，引导学生通过项目式探究，从大自然中寻找安全着陆的仿生原型，设计并制作鸡蛋空投包，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，强化工程设计与仿生学的融合应用。 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》的第三课，是单元的实践应用课，承接前两课的仿生学基础，聚焦“仿生学在工程设计中的应用”。教材以“鸡蛋空投包”项目为载体，通过“项目分析—寻找仿生原型—探究安全着陆原理—设计制作”的完整流程，引导学生将仿生学思路应用到实际工程设计中，体现了“从自然原型到工程设计”的实践路径，是对仿生学知识的综合与升华。 三、学情分析 五年级学生已经了解仿生学的基本思路，对“模仿生物特征发明东西”有初步认知，但对“基于仿生原型解决实际工程问题”缺乏系统经验，不了解工程设计中“需求分析—原型寻找—原理探究—制作测试”的完整流程。学生具备一定的观察、分析和小组合作能力，但对“空投包的功能需求分析”“仿生原型的原理提炼”“制作与测试”的实践操作存在困难，需要教师通过项目引导、案例分析和分步指导帮助学生完成探究。 四、教学目标 1.科学观念：知道大自然中许多生物都有安全着陆的本领，了解它们实现安全降落的原理；知道空投包的设计可以从生物的安全着陆本领中获得仿生学启示；理解工程设计需要明确需求、寻找原型、研究原理、制作测试的完整流程。 2.科学思维：能通过观察和分析，归纳生物实现安全着陆的特征与原理；能结合空投包的项目需求，提炼仿生原型的设计思路，建立“仿生原型—工程设计”的逻辑模型。 3.探究实践：能完成鸡蛋空投包的项目需求分析；能从大自然中寻找安全着陆的仿生原型，探究其原理；能根据仿生原型设计并制作鸡蛋空投包，进行测试与改进。 4.态度责任：体会工程设计中严谨的需求分析、原型探究和反复测试的重要性；认识到仿生学在工程技术中的应用价值，激发对工程设计与仿生学探究的兴趣，树立用科学解决实际问题的意识。 五、教学重难点 重点：分析鸡蛋空投包的项目需求，从大自然中寻找安全着陆的仿生原型，探究其原理。 难点：结合仿生原型的原理，设计并制作能保护鸡蛋安全着陆的空投包，理解工程设计与仿生学的融合应用。 六、教学准备 教师：多媒体课件（飞机空投物资视频、生物安全着陆案例视频）、鸡蛋空投包项目分析表、生物安全着陆图片（猫、飞鼠、翅果、椰子等）、空投包制作材料（塑料袋、绳子、泡沫、海绵、纸盒等）、评价表。 学生：课前收集的生物安全着陆相关资料，准备制作和测试工具。 七、教学过程 （一）情境导入：空投物资的难题（5分钟） 师：同学们，飞机的作用真大，能让我们走得更快、更远，还可以便捷地把物资运送到各地。飞机使用空投包可以将物资安全地投放到地面。大家想一想，空投包需要解决什么问题？ 生1：空投包要能保护物资，让物资从高空落下时不被摔坏！ 师：说得非常对！我们今天就来挑战一个工程设计任务——设计一个鸡蛋空投包，让鸡蛋从二楼抛下后保持完整。今天，我们就一起来探究《空投包的仿生原型》，看看大自然里的生物是如何安全着陆的，我们又能从它们身上获得怎样的设计启示。（板书课题） （二）讨论探究：鸡蛋空投包的项目分析（8分钟） 师：要设计一个合格的空投包，首先要明确项目需求。我们先来看两个项目分析表： 饮用水空投项目：空投饮用水，需要保护水不洒漏，空投包质量、大小有限制。 鸡蛋空投项目：空投1个鸡蛋，空投包质量不超过100克，体积不超过1立方分米，从教学二楼抛下后鸡蛋保持完整；难点是既能保护易碎的鸡蛋，又能方便地拆解。 师：大家想一想，鸡蛋空投包的项目需求有哪些？ 生2：要保护鸡蛋不被摔碎，质量和体积不能超过限制，还要方便拆解！ 师：我们来梳理一下鸡蛋空投包的项目流程： 1.寻找大自然中的原型； 2.通过实验研究原型的防震原理； 3.设计空投包图样； 4.制作空投包； 5.实验检测； 6.交流、评价、完善。 师：大家要记住，在日常生活中禁止高空抛物，做有关实验时也应注意安全，测试时要在老师的指导下进行。 （三）调查探究：大自然里的安全着陆原型（10分钟） 师：安全着陆是大自然中许多生物的拿手本领。请大家观察课本里的图片，从大自然中寻找原型，了解它们是如何实现安全降落的。（出示猫、飞鼠、翅果、椰子等生物的图片） 师：谁来说说你的发现？ 生3：猫从高处落下不会摔伤，它们的脚有厚厚的肉垫，而且能调整身体姿态！ 生4：飞鼠有宽大的翅膀，能在空中滑翔，减慢下落的速度！ 生5：翅果有像翅膀一样的结构，下落时会旋转，减慢速度，安全落地！ 生6：椰子有坚硬的外壳，能保护里面的种子，从高处落下不会摔坏！ 师：大家观察得非常仔细！这些生物的安全着陆本领，都可以给我们的空投包设计带来启示。科学家们往往并不能直接从大自然中找到可以仿效的解决方案，他们首先需要观察，找到自己需要的生物原型，接着研究这种动物或者植物是如何解决这一问题的。 （四）表达交流：仿生原型的设计启示（7分钟） 师：来自大自然的生物原型给我们带来了哪些启示？ 生7：猫的肉垫给了我们缓冲防震的启示，可以给鸡蛋加上防震材料！ 生8：飞鼠和翅果给了我们减慢下落速度的启示，可以给空投包加上降落伞，减慢下落速度！ 生9：椰子的外壳给了我们保护结构的启示，可以给鸡蛋加上坚硬的外壳保护！ 师：说得非常完整！我们可以结合这些启示，设计空投包的结构：比如用塑料袋制作降落伞减慢速度，用泡沫、海绵等材料给鸡蛋做缓冲防震层，用硬纸盒做保护外壳。 （五）设计制作：鸡蛋空投包的设计与制作（12分钟） 师：请大家小组合作，根据我们的项目需求和仿生原型的启示，设计鸡蛋空投包的图样，然后利用身边的材料制作空投包。（学生分组设计图样并制作空投包，教师巡视指导，重点指导结构设计和材料使用） 师：哪个小组来分享你们的设计思路？ 小组1：我们模仿飞鼠的滑翔结构，用塑料袋做了一个降落伞，减慢下落速度；模仿猫的肉垫，用海绵把鸡蛋包起来，做缓冲层；外面再套上一个纸盒做保护外壳！ 师：设计得非常棒！大家的空投包都制作完成了，我们可以在老师的指导下进行测试，看看鸡蛋能不能安全着陆，然后根据测试结果进行改进。 （六）课堂小结（3分钟） 师：今天这节课，我们一起探究了空投包的仿生原型，谁来说说你的收获？ 生10：我知道了鸡蛋空投包的项目需求和设计流程！ 生11：我了解了大自然里的生物安全着陆的原理，能给空投包设计带来启示！ 生12：我还学会了结合仿生原型设计制作鸡蛋空投包！ 师：大家的收获真不少！工程设计需要严谨的需求分析、原型探究和反复测试，而大自然里的生物给我们提供了很多优秀的设计原型。希望大家能继续完善自己的空投包，在测试中不断改进，也希望大家能从大自然中学习，用仿生学的思路解决更多的实际问题。 八、板书设计 空投包的仿生原型 1.鸡蛋空投包项目： 需求：保护鸡蛋不碎；质量≤100g；体积≤1立方分米；从二楼抛下 流程：寻找原型→研究原理→设计→制作→测试→完善 2.仿生原型与启示： 猫：肉垫 → 缓冲防震（海绵、泡沫） 飞鼠/翅果：滑翔/旋转 → 减慢速度（降落伞） 椰子：硬壳 → 保护结构（纸盒） 3.工程设计：仿生学+需求分析+反复测试 九、教学反思 本课通过项目式探究、原型分析和制作实践，引导学生将仿生学思路应用到鸡蛋空投包的设计中，体现了科学探究的实践性与工程设计的严谨性。学生能通过分析项目需求、寻找仿生原型、提炼设计思路，初步完成空投包的设计与制作，理解了仿生学在工程技术中的应用价值。但部分学生对“原型原理的提炼”和“空投包的结构优化”仍有困难，后续可增加更多仿生原型的原理分析和优秀设计案例分享，帮助学生拓展思路。此外，课堂时间有限，学生的测试和改进环节不够充分，后续可安排课后测试与改进活动，让学生在实践中完善自己的设计。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工程设计思维得到了提升，也树立了用科学解决实际问题的意识。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $