5.4《防震原理研究》（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5课《防震原理研究》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”领域核心要求，聚焦“仿生工程设计”这一主题，以“验证生物原型的防震原理”为探究主线，引导学生经历“提出问题—设计方案—动手实验—反思改进”的完整工程实践流程，落实以下核心素养目标： 科学观念：理解不同生物原型的防震原理，认识结构与功能的适应性； 科学思维：能通过对比实验分析模型优缺点，提出改进思路； 探究实践：能小组合作完成仿生模型的设计、制作与测试； 态度责任：体会工程实践的严谨性，养成反思与优化的科学态度，认识仿生技术对生活的价值。 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》的核心探究课，承接上一课《空投包的仿生原型》的仿生思路，聚焦“防震原理”这一关键问题，是单元工程实践的重要环节。教材以“验证生物原型的防震效果”为核心任务，设计了蒲公英模型、猫爪肉垫模型、椰子模型、翅果模型四个探究活动，通过“实验方案设计—动手制作—测试验证—反思改进”的流程，引导学生理解不同生物的防震原理，为后续空投包的设计制作奠定实践基础。教材注重学生的探究过程与工程思维培养，体现了“从原型到模型，从验证到优化”的工程实践逻辑。 三、学情分析 五年级学生已经具备一定的仿生学基础，对生物原型的特点有初步认识，也有简单的手工制作和实验操作能力，但对“如何通过模型实验验证防震原理”“如何分析模型优缺点并提出改进思路”缺乏系统的探究方法。学生好奇心强，喜欢动手实践，但小组合作中容易出现分工不清、实验操作不规范的问题，需要教师通过明确的步骤引导和过程性评价，帮助学生养成严谨的探究习惯。 四、教学目标 1.科学观念：了解蒲公英、猫爪肉垫、椰子、翅果等生物原型的防震原理；知道不同结构的防震效果与特点。 2.科学思维：能对比分析不同仿生模型的优缺点，建立“原型—原理—模型—优化”的工程思维逻辑。 3.探究实践：能小组合作设计并完成仿生模型的防震实验；能根据实验结果填写优缺点分析表，提出改进方案。 4.态度责任：体会工程实践中“反复验证、不断优化”的重要性；认识仿生技术在解决实际问题中的应用价值，培养创新意识与合作精神。 五、教学重难点 重点：设计并完成仿生模型的防震实验，验证不同生物原型的防震原理。 难点：分析不同模型的优缺点，结合防震效果提出合理的改进思路。 六、教学准备 教师：多媒体课件（生物原型图片、实验步骤视频、优缺点分析表模板）、示范用仿生模型、实验记录表、评价表。 学生：分组实验材料（塑料纸、棉绳、一次性杯子、气球、胶带、皱纹纸、瓦楞纸、订书机、卡纸、安全剪刀等）、课前预习的生物原型资料。 七、教学过程 （一）情境导入：空投包的防震难题（5分钟） 师：同学们，上节课我们一起为空投包寻找了大自然中的仿生原型，还记得我们找到了哪些原型吗？ 生（齐）：蒲公英、猫爪肉垫、椰子、翅果！ 师：没错！这些生物都有自己独特的安全着陆方式。但是，要根据它们设计出合格的空投包，我们首先要做什么呢？（出示课本情境图） 生1：我们要先验证它们的防震原理是否有效！ 师：说得太对了！今天，我们就一起化身“小小工程师”，来进行《防震原理研究》，验证这些生物原型的防震效果，为我们的空投包设计找到可靠的依据。（板书课题） （二）实验探究1：蒲公英模型的防震效果（10分钟） 师：我们先来看第一个生物原型——蒲公英。大家还记得蒲公英的种子是怎么安全着陆的吗？ 生2：蒲公英的种子像撑开的小伞，能减慢下降的速度，实现安全着陆！ 师：那我们怎么用模型来验证这个原理呢？请大家看课本里的蒲公英模型实验方案。（出示实验方案） 生物原型：蒲公英 原理：种子像撑开的小伞，减慢了下降的速度，实现安全着陆 模型：降落伞 材料：塑料纸、棉绳、一次性杯子 验证方法：从高处落下，观察杯中物品是否完好 分析：根据效果判断防震原理是否有效 师：现在请大家小组合作，按照实验方案制作蒲公英模型，我们来验证一下它的防震效果。制作时要注意安全，剪刀不要对着自己和同学。（学生分组制作模型，教师巡视指导，重点指导降落伞的制作和棉绳的固定） 师：模型制作好了，我们来进行测试！请每组派一名同学，从高处将模型落下，其他同学观察物品是否完好。（学生分组测试，记录实验结果） 师：哪个小组来分享你们的测试结果？ 小组1：我们的模型落下后，杯子里的物品完好无损！ 师：那蒲公英模型的防震原理有效吗？ 生3：有效！降落伞减慢了下降速度，保护了物品！ 师：那这个模型有什么优缺点呢？（出示优缺点分析表） 生4：优点是降落速度慢，防震效果好；缺点是难以控制落地位置，容易被风吹偏！ 师：总结得非常到位！ （三）实验探究2：猫爪肉垫模型的防震效果（10分钟） 师：接下来我们来研究猫爪肉垫模型。猫为什么从高处跳下来不会受伤呢？ 生5：因为猫爪有柔软的肉垫，能起到缓冲的作用！ 师：我们的猫爪肉垫模型实验方案是怎样的？（出示猫爪肉垫模型实验方案） 生物原型：猫爪肉垫 原理：柔软的肉垫，使得猫落地时得到了有效缓冲 模型：气球缓冲器 材料：气球、胶带、一次性杯子 验证方法：从高处落下，观察杯中物品是否完好 分析：…… 师：请大家小组合作，制作猫爪肉垫模型，验证它的防震效果。制作时注意气球的固定，不要让气球漏气。（学生分组制作模型，教师巡视指导） 师：模型制作好了，我们来进行测试！（学生分组测试，记录实验结果） 师：哪个小组来分享你们的测试结果？ 小组2：我们的模型落下后，物品也完好无损！ 师：那猫爪肉垫模型的防震原理有效吗？ 生6：有效！气球起到了缓冲作用，保护了物品！ 师：那这个模型的优缺点是什么呢？ 生7：优点是缓冲效果好，结构简单；缺点是气球容易破，落地时可能会反弹！ 师：分析得很全面！ （四）实验探究3：椰子模型的防震效果（8分钟） 师：接下来我们来研究椰子模型。椰子从高高的树上掉下来，为什么不容易摔破呢？ 生8：因为椰子有坚硬的外壳，能起到保护缓冲的作用！ 师：我们的椰子模型实验方案是怎样的？（出示椰子模型实验方案） 生物原型：椰子 原理：坚硬的外壳起到保护缓冲的作用 模型：椰子保护缓冲器 材料：皱纹纸、瓦楞纸、胶带、一次性杯子 验证方法：从高处落下，观察杯中物品是否完好 分析：…… 师：请大家小组合作，制作椰子模型，验证它的防震效果。制作时注意瓦楞纸的包裹，要固定牢固。（学生分组制作模型，教师巡视指导） 师：模型制作好了，我们来进行测试！（学生分组测试，记录实验结果） 师：哪个小组来分享你们的测试结果？ 小组3：我们的模型落下后，物品也完好无损！ 师：那椰子模型的防震原理有效吗？ 生9：有效！瓦楞纸的外壳起到了保护缓冲的作用！ 师：那这个模型的优缺点是什么呢？ 生10：优点是保护效果好，外壳坚硬；缺点是体积大，重量重，落地时容易翻滚！ 师：说得很对！ （五）实验探究4：翅果模型的制作与测试（8分钟） 师：最后我们来研究翅果模型。翅果是怎么实现安全着陆的呢？（出示翅果图片） 生11：翅果有大大的翅膀，能减慢下降的速度！ 师：我们来按照课本里的步骤制作翅果模型。（出示翅果模型制作步骤） 1.按照翅果原型的样子制出模板，大小约是原物的2~3倍，在中线位置钉上4个订书钉。 2.把模型放在桌子边上按压，使模型上的中线与桌子边线垂直，仿造出最贴近翅果种子的拱形结构。 3.用拇指、中指和食指抓住模型的棱角，轻轻地将它推出，使其水平滑向地面。如果模型在滑翔过程中不稳定，可以调整弧度或添加订书钉。 师：请大家小组合作，制作翅果模型，测试它的防震效果。制作时注意剪刀的使用安全，订书钉要固定牢固。（学生分组制作模型，教师巡视指导） 师：模型制作好了，我们来进行测试！（学生分组测试，记录实验结果） 师：哪个小组来分享你们的测试结果？ 小组4：我们的模型滑向地面时，下降速度很慢，物品也完好无损！ 师：那翅果模型的防震原理有效吗？ 生12：有效！大大的翅膀减慢了下降速度！ 师：那这个模型的优缺点是什么呢？ 生13：优点是滑翔效果好，能减慢下降速度；缺点是翅膀要很大才有效果，制作复杂！ 师：分析得很准确！ （六）反思与改进：模型优缺点分析（5分钟） 师：我们已经完成了四个仿生模型的测试，现在请大家小组合作，填写优缺点分析表，看看这些模型各有什么优缺点，制作空投包时有哪些可以借鉴的地方。（出示优缺点分析表） 生物原型 优点 缺点 蒲公英 降落速度慢 难以控制落地位置 猫爪肉垫 缓冲效果好 气球易破，易反弹 椰子 保护效果好 体积大，重量重，易翻滚 翅果 滑翔效果好，下降慢 翅膀需很大，制作复杂 师：哪个小组来分享你们的分析结果？ 小组5：我们觉得蒲公英模型和猫爪肉垫模型的防震效果都很好，可以把它们结合起来，既有降落伞减慢速度，又有缓冲装置保护物品！ 师：这个想法太棒了！这就是工程实践中的优化思路，我们可以结合不同模型的优点，设计出更完善的空投包。 （七）课堂小结（2分钟） 师：今天这节课，我们一起验证了四种生物原型的防震原理，谁来说说你的收获？ 生14：我知道了蒲公英、猫爪肉垫、椰子、翅果的防震原理！ 生15：我学会了制作仿生模型，测试它们的防震效果！ 生16：我还学会了分析模型的优缺点，提出改进思路！ 师：大家的收获真不少！通过今天的实验，我们验证了不同生物原型的防震效果，也为我们的空投包设计找到了很多可以借鉴的思路。下节课，我们就将结合这些原理，设计制作我们自己的空投包！ 八、板书设计 防震原理研究 一、生物原型与防震原理 1. 蒲公英：降落伞 → 减慢下降速度 2. 猫爪肉垫：气球缓冲器 → 落地缓冲 3. 椰子：瓦楞纸外壳 → 保护缓冲 4. 翅果：滑翔翅膀 → 减慢下降速度 二、模型优缺点分析 优点：防震效果好的结构 缺点：需要改进的地方 三、工程优化思路：结合不同模型的优点，设计更完善的空投包 九、教学反思 本课通过“实验验证—模型制作—反思改进”的流程，引导学生完整经历了仿生工程的探究过程，学生参与度高，能主动完成模型制作与测试，初步建立了工程思维。但部分小组在模型制作中存在固定不牢、测试操作不规范的问题，导致实验结果存在误差，后续可增加制作步骤的示范视频，帮助学生规范操作。此外，在反思改进环节，部分学生的思路不够开阔，后续可增加更多工程案例，启发学生的优化思路。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思维得到了提升。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $