3.7《蝙蝠与雷达》（教学设计）-2025-2026学年科学六年级下册冀人版

六年级下册科学第三单元《大自然的启示与发明》 第7课《蝙蝠与雷达》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”领域核心素养要求设计，紧扣“认识仿生学原理，了解蝙蝠与雷达的联系，制作简易照相机”核心目标，以“探究式学习”为核心，通过情境导入、实验探究、资料分析、交流讨论、制作拓展等活动，引导学生经历“提出问题—实验探究—分析归纳—交流反思—实践应用”的科学探究过程，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任的四维目标，培养学生的仿生学思维与工程实践创新能力。 二、教材分析 本课是冀人版小学科学六年级下册“大自然的启示与发明”单元的第一课，重点引导学生探究蝙蝠捕食的奥秘，了解雷达的发明原理，认识仿生学的概念和意义，是单元仿生学教育的基础内容。教材内容分为四个部分： 1. 情境与问题：以蝙蝠夜间捕食和雷达捕获目标的现象引入，提出“蝙蝠是怎样在夜晚捕食昆虫的？雷达捕获目标信息与蝙蝠捕食昆虫有什么相似之处？”的核心问题，激发学生的探究兴趣。 2. 探究与发现：分为两个探究活动，一是通过超声波传感器实验，探究蝙蝠捕食的原理；二是通过资料收集，了解雷达的发明与工作过程，分析雷达与蝙蝠的异同点。 3. 交流与反思：通过讨论雷达的工作原理、与蝙蝠的联系，体会仿生学的意义，认识到大自然是人类发明创造的灵感源泉。 4. 应用与拓展：通过制作简易照相机的活动，了解照相机与眼睛结构的关系，将仿生学原理应用于实践，培养学生的工程实践能力。 教材内容层层递进，从现象感知到实验探究，再到资料分析、交流反思与实践制作，体现了科学探究的完整性，同时融入实验、资料分析和制作活动，体现了科学与生活、科学与技术的联系。 三、学情分析 六年级学生已具备以下学习基础： 1. 知识基础：对蝙蝠、雷达有初步的生活认知，知道蝙蝠能在夜间飞行、雷达能探测目标，但对蝙蝠捕食的超声波原理、雷达的工作过程缺乏系统认识，对仿生学概念了解较少。 2. 能力水平：已具备基本的实验操作、对比观察和小组讨论能力，能参与简单的探究活动，但对实验现象的分析归纳、资料梳理和流程图绘制能力不足，需要教师通过方法指导和步骤引导突破难点。 3. 认知特点：对仿生学现象充满好奇心，乐于通过实验和资料探究原理，适合通过超声波实验、资料分析和简易照相机制作，培养探究兴趣和归纳概括能力。 4. 情感特点：对科技发明和科学家的探索精神有浓厚兴趣，愿意了解发明背后的故事，需要通过雷达发明历程的介绍，激发学生对科学探究的热情和创新意识。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道蝙蝠通过超声波定位捕食昆虫，了解超声波的发射、反射和接收过程。 2. 认识雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，了解其发明原理和工作过程，知道雷达与蝙蝠的仿生学联系。 3. 了解照相机与眼睛结构的关系，知道简易照相机的成像原理，理解仿生学的概念。 （二）科学思维目标 1. 能通过超声波传感器实验观察数据变化，分析蝙蝠捕食的原理，发展逻辑推理与归纳概括能力。 2. 能对比分析雷达与蝙蝠的工作过程，归纳两者的异同点，发展对比分析与辩证思维能力。 3. 能通过简易照相机的制作，理解仿生学原理在生活中的应用，发展工程设计思维。 （三）探究实践目标 1. 能使用超声波传感器完成实验，观察并记录数据变化，提升实验操作与数据记录能力。 2. 能通过查阅资料了解雷达的发明历程，用时间轴和流程图记录信息，提升资料处理与信息表达能力。 3. 能设计并制作简易照相机，调整装置并观察成像效果，提升工程实践与动手操作能力。 （四）态度责任目标 1. 体会仿生学对人类发明创造的启示作用，认识到大自然是人类发明创造的灵感源泉，培养热爱自然、崇尚科学的态度。 2. 了解科学家对蝙蝠捕食的研究过程，体会科学探究的严谨性与坚持不懈的品质，激发对科学探究的兴趣。 3. 感受科学技术的进步，理解科技发明与自然现象的联系，树立用科学知识服务生活、推动创新的意识。 五、教学重难点 教学重点 1. 认识蝙蝠通过超声波定位捕食的原理，了解雷达的工作过程与仿生学联系。 2. 理解仿生学的概念，认识大自然对人类发明创造的启示作用。 教学难点 1. 分析超声波实验数据，推导蝙蝠捕食的过程，理解超声波定位的原理。 2. 制作简易照相机并调整成像效果，理解其与眼睛结构的仿生学联系。 六、教学准备 教师准备 1. 教学课件：包含蝙蝠捕食视频、超声波实验原理动画、雷达发明历程资料、简易照相机制作步骤视频。 2. 教具：超声波传感器（或超声波测距仪）、飞虫模型、笔记本电脑、雷达发明时间轴模板、简易照相机制作材料（凸透镜、纸盒、半透明纸、剪刀、双面胶等）。 3. 拓展资料：科学家对蝙蝠的研究过程、雷达的应用案例、照相机与眼睛结构对比图。 学生准备 1. 课前收集蝙蝠和雷达的相关资料，了解它们的基本特征和功能。 2. 预习课本内容，初步了解超声波和雷达的工作原理。 七、教学过程 （一）情境导入：蝙蝠与雷达的奇妙联系（5分钟） 师：同学们，上课！大家看这两张图片，一张是夜间飞行捕食的蝙蝠，另一张是雷达。蝙蝠能在夜晚灵活捕食昆虫，雷达能远距离敏锐地捕获目标信息，它们之间有什么联系呢？今天，我们就一起来探究《蝙蝠与雷达》，揭开仿生学的奥秘！（板书课题） （二）探究活动1：蝙蝠捕食的奥秘（12分钟） 1. 提出问题，猜想假设 师：18世纪前后，科学家做过实验：蒙上双眼的蝙蝠依然能飞行自如，但塞住双耳、封住嘴后，它们就会在黑暗中乱撞。请大家以小组为单位讨论，蝙蝠是怎样在夜晚捕食昆虫的？说说你的猜想，给大家2分钟时间，开始吧！ （学生小组讨论猜想，教师巡视指导，引导学生结合实验现象提出猜想） 师：时间到！哪个小组来说说你们的猜想？ 生：我们小组猜想，蝙蝠不是靠眼睛看，而是靠嘴和耳朵配合，发出一种我们听不到的声音，通过声音的反射来判断昆虫的位置。 师：这个猜想很有道理！接下来，我们通过超声波传感器实验，来验证这个猜想。 2. 明确实验器材与步骤 师：我们的实验目的是模拟蝙蝠的超声波定位，探究蝙蝠捕食的原理。请大家讨论一下，这个实验需要哪些器材？ （学生小组讨论，教师引导学生说出实验器材） 生：器材有超声波传感器（或超声波测距仪）、飞虫模型、笔记本电脑。 师：实验步骤是： 1. 打开仪器电源开关，将飞虫模型放置在传感器前方，观察显示的数据； 2. 前后移动飞虫模型，观察数据变化； 3. 遮挡超声波传感器，移动飞虫模型，观察数据变化。 大家在实验的时候，要注意仪器的正确使用，不要用力拉扯连接线，移动飞虫模型时要缓慢，观察数据变化并及时记录，给大家5分钟时间，开始吧！ （学生小组进行实验，教师巡视指导，帮助学生操作仪器，观察记录现象） 3. 分析实验现象与结论 师：时间到！哪个小组来说说你们的实验现象？ 生1：当飞虫模型在传感器前方时，仪器显示了距离数据；前后移动模型，数据会随着模型的靠近和远离而变化；遮挡传感器后，数据就没有变化了。 师：观察得很仔细！请大家比较超声波实验与蝙蝠捕食有哪些相同点？ 生：超声波传感器发出超声波，遇到飞虫模型反射回来，仪器接收反射波并显示距离；蝙蝠发出超声波，遇到昆虫反射回来，通过耳朵接收判断位置，它们的原理是一样的。 师：说得非常对！课本里的资料也告诉我们，蝙蝠在飞行过程中，能从喉部发出人耳听不到的超声波，超声波碰到昆虫或物体反射回来，传入蝙蝠耳内，它就能判断出食物或障碍物的位置和距离。请大家用流程图的方式，记录蝙蝠捕食昆虫的过程，给大家3分钟时间，开始吧！ （学生绘制流程图，教师巡视指导，帮助学生梳理步骤） 师：谁来分享一下你的流程图？ 生：蝙蝠喉部发出超声波 → 超声波遇到昆虫反射 → 反射波传入蝙蝠耳朵 → 蝙蝠判断昆虫位置，捕食昆虫。 师：梳理得非常清晰！这就是蝙蝠捕食的奥秘，也是仿生学中雷达发明的灵感来源。 （三）探究活动2：雷达与蝙蝠的联系（8分钟） 师：了解了蝙蝠捕食的原理，我们再来看雷达。请大家以小组为单位，结合课前收集的资料和课本里的内容，讨论雷达的发明与工作过程，说说它与蝙蝠有什么关系，给大家4分钟时间，开始吧！ （学生小组讨论，教师巡视指导，引导学生梳理雷达的发明历程和工作原理） 师：时间到！哪个小组来说说你们的讨论结果？ 生1：雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，工作过程是：雷达发射机通过天线把电磁波射向空间，物体反射碰到的电磁波，雷达天线接收反射波，处理后提取目标的距离、方位等信息。 生2：雷达的发明受到了蝙蝠的启示，蝙蝠用超声波，雷达用电磁波，都是通过发射、反射、接收信号来定位目标，原理是一样的。 师：分析得非常全面！大家看课本里的雷达发明时间轴，从1888年赫兹发现无线电波，到1935年瓦特发明第一台实用雷达，科学家们正是受到蝙蝠的启示，不断研究改进，发明了雷达。请大家用时间轴记录雷达的发明历程，用流程图记录雷达发现目标的过程，给大家2分钟时间，开始吧！ （学生绘制时间轴和流程图，教师巡视指导） 师：谁来分享一下你的时间轴？ 生：1888年：赫兹成功产生无线电波 → 1925年：伯烈特与杜武合作使用“雷达” → 1935年：瓦特发明第一台实用雷达。 师：梳理得很准确！请大家再讨论两个问题：1. 科学家利用什么科学原理发明了雷达？雷达是怎样工作的？2. 雷达与蝙蝠有什么异同点？它们之间有什么联系？给大家2分钟时间，开始吧！ （学生小组讨论，教师巡视指导） 师：谁来说说你们的观点？ 生：科学家利用电磁波反射的原理发明了雷达，雷达通过发射和接收电磁波来探测目标；雷达与蝙蝠的相同点是都通过发射-反射-接收信号来定位，不同点是蝙蝠用超声波，雷达用电磁波，蝙蝠是生物本能，雷达是人工发明，它们之间的联系是雷达模仿了蝙蝠的超声波定位原理，属于仿生学发明。 师：说得非常对！像雷达这样，很多发明都能在自然界找到类似的原型，大自然给人类的发明创造提供了很多启示。 （四）交流与反思：仿生学的意义（2分钟） 师：请大家想一想，如果科学家先研究出蝙蝠捕食的真正原因，雷达的发明历程会怎样？ 生：如果先研究清楚了蝙蝠的超声波原理，科学家就能更快地找到雷达的工作原理，可能会更早发明出实用的雷达，少走一些弯路。 师：说得非常对！大自然早已解决了雷达要解决的问题，我们从自然中得到启示，就能更快地推动发明创造的进程。 （五）应用与拓展：制作简易照相机（5分钟） 师：除了雷达，还有很多发明也来自大自然的启示，比如照相机，它的原型是我们的眼睛。请大家以小组为单位，结合课本里的制作方法，讨论简易照相机的制作步骤，说说它与眼睛结构的关系，给大家2分钟时间，开始吧！ （学生小组讨论制作方法，教师巡视指导） 师：谁来说说制作步骤和原理？ 生：制作步骤是：在一个纸盒的一端挖孔，安装凸透镜；把另一个纸盒的底部去掉，安装半透明纸；将两个纸盒插接在一起，前后调整位置。凸透镜相当于眼睛的晶状体，半透明纸相当于视网膜，物体通过凸透镜成像在半透明纸上，和眼睛的成像原理一样。 师：说得很清楚！大家在制作的时候，要注意剪刀和小刀的使用安全，凸透镜要安装牢固，插接纸盒时要调整好位置，在光线稍暗的地方，将镜头朝向明亮的地方，观察半透明纸上的图像。大家可以课后完成制作，下节课带来展示，比一比谁的简易照相机成像效果最好！ （六）课堂小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了蝙蝠捕食的奥秘，了解了雷达的仿生学原理，还讨论了简易照相机的制作方法。谁来说说，你今天最大的收获是什么？ 生1：我知道了蝙蝠通过超声波定位捕食昆虫，了解了它的工作过程。 生2：我了解了雷达的发明受到了蝙蝠的启示，利用电磁波反射原理工作，和蝙蝠的超声波定位很相似。 生3：我知道了什么是仿生学，很多发明都来自大自然的启示，比如雷达模仿蝙蝠，照相机模仿眼睛。 师：大家的收获都非常丰富！大自然是人类的老师，给了我们很多发明创造的灵感。希望大家以后多观察大自然，发现更多的奥秘，用仿生学的原理发明创造，为人类的生活服务！ （七）板书设计 蝙蝠与雷达 蝙蝠捕食的奥秘： 原理：超声波定位 过程：喉部发出超声波 → 遇物体反射 → 耳朵接收 → 判断位置捕食 雷达与蝙蝠的联系： 雷达原理：电磁波反射（发射→反射→接收） 仿生学联系：模仿蝙蝠超声波定位发明 异同点：相同点（发射-反射-接收定位），不同点（超声波/电磁波，生物/人工） 拓展：简易照相机（模仿眼睛结构） 结构：凸透镜（晶状体）+ 半透明纸（视网膜） 原理：凸透镜成像，与眼睛成像原理相同 八、教学反思 本课紧扣2022版新课标“技术与工程”领域的要求，通过情境导入、实验探究、资料分析、交流讨论、制作拓展等环节，引导学生经历了完整的科学探究过程，落实了四维目标。教学中，通过超声波实验帮助学生直观理解了蝙蝠捕食的原理；通过雷达发明历程的介绍和工作过程的分析，引导学生认识了仿生学的应用；通过简易照相机制作的讨论，激发了学生的工程实践兴趣和创新思维。 教学中也存在一些不足：部分学生对超声波实验的数据变化观察不够仔细，对蝙蝠捕食过程的理解不够深入；个别学生在分析雷达与蝙蝠的异同点时，不够全面准确。后续教学中，可增加超声波实验的多次演示，帮助学生更清楚地观察数据变化；同时提供对比分析表格，引导学生系统梳理雷达与蝙蝠的相同点和不同点，加深对仿生学原理的理解。此外，可组织学生开展仿生产品调查活动，收集生活中的仿生发明案例，进一步强化科学与生活的联系，培养学生的探究能力和创新意识。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $