2.5《生物的启示》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册苏教版

该小学科学教学设计聚焦仿生学概念、蜂巢结构优势及鱼鸟仿生实例，通过飞机与鸟、船与鱼等生活实例图片导入，引导学生分享课前收集的仿生案例，从感性认识过渡到理性概念，搭建“感知—探究—应用”的学习支架。 此设计以跨学科探究为特色，通过计算不同图形周长、折棱柱测试抗压实验，培养科学思维与探究实践能力，科学观念上建立生物结构与发明的联系，激发学生创新意识，助力教师落实新课标，提升课堂互动与实践深度。

五年级下册科学第二单元《仿生》 第5课《生物的启示》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“技术与工程实践”“生物与环境的相互作用”两大核心概念，落实“认识仿生现象，了解仿生学的概念，通过探究蜂巢结构的特点，理解生物结构对发明创造的启示，初步形成仿生设计的意识”的学段目标，以探究实践为核心，突出学生科学思维与工程实践能力的培养，帮助学生建立“生物的形态结构能给人类发明创造带来灵感”的科学观念。 二、教材分析 本课是苏教版小学科学五年级下册第二单元《仿生》的第1课，是学生认识仿生学的起始课。教材以“感知仿生—探究蜂巢—拓展应用”为逻辑主线，通过“分析物品设计与动植物的相似之处”“研究蜂巢形状的奥秘”“了解鱼和鸟对造船、飞机发明的启示”等环节，引导学生从生活中的仿生现象入手，深入探究蜂巢结构的科学原理，再拓展到鱼、鸟等生物对人类发明的启示，逐步建构仿生学的概念，为后续学习蛋壳结构、声呐等仿生应用奠定基础。教材注重探究性与实践性，通过对比观察、数学计算、动手实验等活动，兼顾知识学习与工程思维的培养，同时融入数学、工程等跨学科元素，体现了科学课程的综合性。 三、学情分析 五年级学生已具备一定的观察、分析和动手能力，在生活中见过飞机、船、吸盘等物品，也听说过“模仿生物发明东西”的说法，对仿生现象有初步的感性认识，但对“仿生学”的概念缺乏系统了解，对生物结构与发明创造的内在联系理解不深。同时，学生对数学计算、动手实验等活动充满兴趣，但对“蜂巢猜想”的数学原理、结构抗压性的探究存在一定难度，需要教师通过直观演示、分步引导帮助学生突破难点。本课教学需借助生活实例、动手实验和跨学科探究，引导学生从现象到本质，理解仿生的原理，培养工程思维与创新意识。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道仿生学的概念，了解人类模仿生物的结构和功能创造人造物的过程。 2. 认识蜂巢的正六边形结构特点，理解其在节省材料、抗压能力方面的优势。 3. 能列举生活中受动植物启示的仿生设计实例，了解鱼、鸟对造船、飞机发明的启示。 （二）科学思维目标 1. 能通过对比分析物品与动植物的形态结构，归纳仿生设计的共同特点，发展比较与归纳思维。 2. 能通过数学计算、动手实验探究蜂巢结构的优势，发展跨学科思维与逻辑推理能力。 3. 能根据生物的结构特点，推理其对人类发明创造的启示，发展迁移与应用思维。 （三）探究实践目标 1. 能观察并分析物品设计与动植物形态结构的相似之处，描述仿生设计的特点。 2. 能通过计算不同图形的周长、动手折棱柱并测试抗压能力，探究蜂巢结构的奥秘。 3. 能主动收集鱼、鸟等生物对人类发明启示的资料，交流分享仿生实例。 （四）态度责任目标 1. 对仿生现象和仿生设计产生浓厚兴趣，乐于主动参与观察、计算、实验等探究活动。 2. 感受生物结构的巧妙与科学发明的智慧，树立尊重自然、向自然学习的科学态度。 3. 体会仿生学在人类生活中的应用价值，激发发明创造的欲望，培养创新意识。 五、教学重难点 教学重点：认识仿生学的概念，探究蜂巢正六边形结构的优势，了解常见的仿生实例。 教学难点：理解蜂巢结构在节省材料和抗压能力方面的科学原理，体会生物结构对工程设计的启示。 六、教学准备 教师准备：多媒体课件（包含仿生实例图片/视频、蜂巢猜想资料、鱼和鸟的仿生应用视频）、A4纸、剪刀、胶水、直尺、计算器、不同形状的蜂巢模型、重物（如课本）、实验记录单。 学生准备：课本、活动手册、铅笔、课前收集1-2个生活中的仿生设计实例。 七、教学过程 （一）情境导入，激发兴趣（5分钟） 师：同学们，今天老师带来了几张图片，大家看看这些发明和自然界的生物有什么关系？（出示飞机和鸟、船和鱼、吸盘和章鱼的图片） 生1：飞机是模仿鸟的样子发明的！ 生2：船的形状像鱼，吸盘和章鱼的触手很像！ 师：大家观察得真仔细！这些发明创造，都是人类从动植物身上得到的启示。大自然就像一个神奇的设计师，给了人类很多发明创造的灵感。今天，我们就一起走进《生物的启示》，来探索大自然的智慧。（板书课题：生物的启示） 师：大家先分享一下课前收集的仿生实例，你还知道哪些物品的设计是受动植物的启示？ 生1：我知道雷达是模仿蝙蝠的回声定位发明的！ 生2：雨衣的材料模仿了荷叶的防水结构，水落在上面会滚走。 生3：锯子是模仿茅草的边缘发明的，茅草有小锯齿，锯子也有，能锯断木头。 师：大家了解得真多！这些模仿生物的结构和功能创造人造物的做法，逐渐发展成了一门学科——仿生学。（板书：仿生学：模仿生物的结构和功能，创造人造物） （二）探究活动一：寻找物品与动植物的相似之处（8分钟） 师：请大家看课本第14页的图片，这些物品的设计和动植物的形态结构有什么相似之处？我们分组讨论，每组选一个来说一说。 （学生分组讨论，教师巡视引导） 师：谁来说说你发现的相似之处？ 生1：铁丝网的刺和玫瑰的刺很像，都有尖刺，能起到防护的作用。 生2：鞋子上的魔术贴，模仿了苍耳的倒刺，能勾住东西，粘得很牢。 生3：吸盘挂钩模仿了章鱼的触手，能紧紧吸在光滑的墙上，挂东西不掉下来。 生4：降落伞的伞面和蒲公英的种子很像，都有伞状的结构，能借助空气阻力慢慢降落。 师：大家说得非常准确！这些物品的设计，都模仿了动植物的形态结构，利用了它们的特点来实现特定的功能。比如玫瑰的刺用来保护自己，铁丝网的刺就用来防护；苍耳的倒刺用来附着传播种子，魔术贴就利用这个特点来固定物品。这就是仿生设计的巧妙之处。 （三）探究活动二：研究蜂巢形状的奥秘（15分钟） 师：大自然中还有很多巧妙的结构，比如蜜蜂的蜂巢。请大家看课本第15页的蜂巢图片，蜂巢的房房是什么形状的？ 生：是正六边形的！ 师：没错，蜂巢的每个巢房都是正六边形的。古希腊数学家佩波斯提出了“蜂巢猜想”：截面呈正六边形的密铺，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的。为什么蜜蜂会选择正六边形来建巢呢？我们一起来探究一下。 师：首先，我们来思考一个问题：如果蜜蜂用正五边形建蜂巢，会怎么样？请大家看课本上的图片，三个正五边形拼在一起，中间会有缝隙，对不对？ 生：对！正五边形没法像正六边形那样，不留空隙也不重叠地拼在一起。 师：没错！用同种正多边形密铺，只有正三角形、正方形、正六边形可以做到，不留空隙也不重叠。那为什么蜜蜂偏偏选了正六边形呢？我们来做两个实验，探究它的优势。 实验一：计算周长，探究节省材料的优势 师：假设这三个图形的面积相等，我们来计算一下它们的内接圆直径和蜂巢壁的总长度，看看哪个最节省材料。（出示课本上的三个图形：平行四边形、正方形、正六边形） 师：大家看，这三个图形里，每个图形里的圆的面积都是相等的，我们来算一算围成这些圆需要的壁的总长度。 （教师引导学生用直尺测量，或用课本给出的数据计算： 平行四边形：总长度约为4.56×4=18.24厘米 正方形：总长度为3×4=12厘米 正六边形：总长度约为1.61×6=9.66厘米） 师：大家看，面积相等的情况下，正六边形的总长度最短，说明围成同样大小的空间，正六边形用的材料最少！这就是“蜂巢猜想”的奥秘——正六边形结构最节省蜂蜡，能让蜜蜂用最少的材料建最多的巢房。（板书：优势1：节省材料） 实验二：折棱柱，探究抗压能力 师：除了节省材料，蜂巢结构还有什么优势呢？我们来做个实验。请大家拿出A4纸，分别折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱，然后在上面放课本，看看哪种形状的抗压能力最强。 （学生分组折纸，进行抗压实验，教师巡视指导，提醒学生折得尽量规整） 师：谁来说说你们的实验结果？ 生1：我们组的正三棱柱放了2本课本就塌了。 生2：正四棱柱放了3本就塌了。 生3：正六棱柱放了4本课本还没塌！ 师：大家的实验结果都一样！正六棱柱的抗压能力最强，也就是说，蜂巢的正六边形结构能承受更大的压力，更坚固耐用。（板书：优势2：抗压能力强） 师：现在大家明白了，为什么蜜蜂会选择正六边形建蜂巢了吧？谁来说说？ 生：因为正六边形既能不留空隙地密铺，又能节省材料，还很坚固，抗压能力强，是最适合建蜂巢的形状！ 师：说得太对了！蜂巢结构的这些优势，也被人类用到了很多地方，大家想一想，生活中哪些物体有蜂巢结构？ 生1：有的建筑墙面用了蜂巢结构，既轻又坚固。 生2：一些飞机、汽车的部件里也有蜂巢结构，减轻重量还能增加强度。 生3：包装用的蜂窝纸板，也是模仿蜂巢做的，很轻但不容易压坏。 师：没错！这些物体利用蜂巢结构，既能节省材料、减轻重量，又能保证强度，这就是仿生设计的应用。 （四）探究活动三：鱼和鸟对人类发明的启示（10分钟） 师：除了蜂巢，鱼和鸟也给了人类很多发明创造的启示。请大家看课本第16页的图片，人们在造船时，从鱼的身上得到了哪些启示？ 生1：鱼的形状是流线型的，船的外形也模仿了鱼的流线型，这样在水里阻力小，游得快。 生2：鱼的鳍能控制方向和保持平衡，船的桨、舵就是模仿鱼鳍做的。 生3：鱼的鳔能控制上浮和下沉，潜水艇就是模仿鱼鳔的原理发明的，通过改变自身重量来上浮下沉。 师：大家说得非常全面！鱼的身体结构，从外形到器官，都给了造船很多启示，让船能更好地在水里航行。那鸟呢？人类从鸟的身上获得了哪些发明创造的启示？ 生1：鸟的翅膀能产生升力，飞机的机翼就是模仿鸟的翅膀做的。 生2：鸟的骨头是中空的，很轻，飞机的机身也用了很多轻便的材料，减轻重量。 生3：鸟的羽毛能减少空气阻力，飞机的外形设计也很光滑，减少空气阻力。 师：没错！人类模仿鸟的翅膀、身体结构，发明了飞机，实现了飞天的梦想。像这样的仿生例子还有很多，大家课后可以继续收集，看看大自然还藏着哪些发明的灵感。 （五）全课小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探索了生物的启示，谁来说说你学到了什么？ 生1：我知道了什么是仿生学，就是模仿生物的结构和功能，创造人造物。 生2：我知道了蜂巢的正六边形结构很巧妙，既能节省材料，又很坚固，抗压能力强。 生3：我知道了很多仿生例子，比如模仿鱼造了船和潜水艇，模仿鸟造了飞机，模仿苍耳做了魔术贴。 生4：我知道了大自然是个神奇的设计师，给了人类很多发明创造的灵感。 师：大家总结得非常全面！大自然的每一种生物，都在长期进化中形成了巧妙的结构和功能，这些都是人类发明创造的灵感源泉。希望大家以后也能多观察大自然，从生物身上获得启示，做一个小小发明家。 （六）课堂练习（5分钟） 1. 仿生学是一门（ ）的学科。 A. 模仿生物的结构和功能，创造人造物 B. 研究生物进化 C. 保护生物多样性 2. 蜂巢的巢房是（ ）形状的。 A. 正五边形 B. 正六边形 C. 正方形 3. 蜂巢结构的优势不包括（ ）。 A. 节省材料 B. 抗压能力强 C. 容易变形 4. 下列发明中，不是受鱼的启示的是（ ）。 A. 船的流线型外形 B. 潜水艇 C. 降落伞 5. 下列仿生实例中，对应关系错误的是（ ）。 A. 魔术贴——苍耳 B. 飞机——鸟 C. 吸盘挂钩——蒲公英 简答题： 1. 蜜蜂为什么选择正六边形建蜂巢？这种结构有什么优势？ 2. 请你再举两个生活中的仿生设计实例，并说说它们分别模仿了生物的什么特点。 （学生独立完成练习，教师订正答案，讲解易错点） （七）板书设计 生物的启示 1.仿生学：模仿生物的结构和功能，创造人造物 2.蜂巢的奥秘（正六边形结构）： 密铺无空隙 节省材料（周长最短） 抗压能力强 3.常见仿生实例： 鱼→船、潜水艇（流线型、鱼鳔） 鸟→飞机（翅膀、中空结构） 苍耳→魔术贴、章鱼→吸盘挂钩、蒲公英→降落伞 八、教学反思 本课以“感知仿生—探究蜂巢—拓展应用”为主线，通过生活实例分析、跨学科探究、动手实验等活动，引导学生理解仿生学的概念，探究蜂巢结构的奥秘，基本达成了教学目标。教学中，借助学生熟悉的仿生实例导入，激发了学生的探究兴趣；通过数学计算和动手实验，让学生直观感受蜂巢结构的优势，突破了教学难点；结合鱼、鸟的仿生应用，拓展了学生的视野，培养了学生的工程思维与创新意识，体现了科学素养的培养要求。 但教学中也存在一些不足：一是部分学生对数学计算的理解不够深入，对“周长最短”的原理认识不清晰，可借助动画演示帮助学生理解；二是动手实验环节，部分学生折的棱柱不够规整，影响了抗压实验的结果，可提前准备好标准棱柱模型，让学生对比观察；三是课堂上对仿生设计的拓展不够，可增加一个“小小仿生设计师”的环节，让学生尝试设计自己的仿生物品，进一步培养创新意识。 后续教学中，需进一步优化跨学科探究环节，借助直观演示帮助学生理解数学原理；规范实验操作指导，确保实验结果的准确性；增加创新设计环节，让学生在实践中深化对仿生学的理解，更好地落实2022版新课标的要求，提升学生的科学素养。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $