2.8《我们来仿生》（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设计基本方法，通过回顾前几课蜂巢、蛋壳等仿生实例导入，引导学生制作手臂模型理解骨骼关节肌肉配合，参与保护色游戏体验仿生原理，再分析六足机器人等实例，构建从认识到实践的学习支架。 以“制作体验—游戏探究—实例拓展—设计创新”为主线，通过动手制作（探究实践）、游戏体验（科学思维）、自主设计（创新思维），落实生物结构与功能联系的科学观念，激发学生创新意识，帮助教师高效落实课标，提升学生实践与创新能力。

五年级下册科学第二单元《仿生》 第8课《我们来仿生》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“通过动手制作、游戏体验、实例分析，理解仿生设计的基本方法，初步形成仿生设计的工程思维，激发创新意识”的学段目标，以探究实践为核心，突出学生动手能力、创新思维与工程实践能力的培养，帮助学生建立“模仿生物的形态、结构、功能可以发明创造，解决生活中的实际问题”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4课，是本单元的实践应用与拓展提升课。教材以“模仿手臂结构—保护色游戏—仿生实例拓展—设计仿生产品”为逻辑主线，通过“制作手臂模型”“保护色模拟游戏”“了解六足机器人、河鲀试管刷等仿生实例”“尝试设计仿生产品”等环节，引导学生从动手制作仿生模型入手，亲身体验仿生设计的过程，再通过游戏、实例拓展理解仿生的应用，最后尝试自主设计仿生产品，将本单元的仿生知识转化为实践能力，为后续的工程技术学习奠定基础。教材注重实践性与创新性结合，通过制作、游戏、设计等多种活动，兼顾动手能力培养与创新思维激发，体现了科学与技术、工程的融合。 三、学情分析 五年级学生已在前几课学习了仿生学的概念，了解了蜂巢、蛋壳、海豚回声定位等仿生实例，对仿生现象有了初步的认识，也具备一定的动手制作能力和创新思维，对制作模型、设计发明充满兴趣。但学生对仿生设计的基本方法缺乏系统了解，在模仿生物结构制作模型时，容易忽略生物结构与功能的内在联系，自主设计仿生产品时也缺乏明确的思路。本课教学需通过分步指导制作模型、游戏体验、实例分析，引导学生掌握仿生设计的基本方法，理解生物结构与功能的关系，激发创新意识，培养工程思维。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道手臂的结构由骨骼、肌肉、关节组成，理解肌肉收缩舒张带动骨骼运动的原理。 2. 了解保护色的概念，知道迷彩服是模仿动物保护色设计的，能举例说明保护色在仿生中的应用。 3. 认识六足机器人、河鲀试管刷等仿生实例，理解其模仿的生物结构与功能，知道仿生设计能解决生活中的实际问题。 4. 初步掌握仿生设计的基本方法：观察生物特点→分析功能→模仿设计产品。 （二）科学思维目标 1. 能通过制作手臂模型，分析肌肉、骨骼、关节的配合关系，发展结构与功能相联系的思维。 2. 能通过保护色游戏，归纳保护色的作用，发展比较与归纳思维。 3. 能根据生物的形态、结构、功能，推理其仿生应用的原理，发展迁移与创新思维。 （三）探究实践目标 1. 能按照步骤制作手臂模型，理解模型各部分模仿的生物结构，体会肌肉带动骨骼运动的原理。 2. 能参与保护色游戏，体验保护色的作用，理解迷彩服的设计原理。 3. 能尝试模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一件仿生产品，绘制简单的设计图并说明设计思路。 （四）态度责任目标 1. 对仿生设计和动手制作活动产生浓厚兴趣，乐于主动参与制作、游戏、设计等探究活动。 2. 感受生物结构的巧妙与仿生设计的实用价值，树立向自然学习、用科学改善生活的意识。 3. 体会仿生技术在工程、生活中的广泛应用，激发发明创造的欲望，培养创新精神与实践能力。 五、教学重难点 教学重点：制作手臂模型，理解肌肉、骨骼、关节的配合原理；掌握仿生设计的基本方法。 教学难点：理解仿生设计中生物结构与功能的内在联系，自主设计仿生产品并说明原理。 六、教学准备 教师准备：多媒体课件（包含手臂结构动画、仿生实例视频、迷彩服应用图片）、硬纸板、绳子、铆钉/图钉、剪刀、胶带、彩笔、小动物卡片、迷彩服图片、锥形瓶/烧瓶、普通刷子、实验记录单、仿生设计模板。 学生准备：课本、活动手册、铅笔、课前收集1-2个自己感兴趣的生物结构特点。 七、教学过程 （一）情境导入，激发兴趣（5分钟） 师：同学们，前几课我们认识了很多仿生实例，比如模仿蜂巢的建筑、模仿蛋壳的薄壳结构、模仿海豚的声呐。今天，我们就来当一回小小仿生工程师，自己动手模仿生物的结构和功能，做仿生设计，学习第8课《我们来仿生》。（板书课题：我们来仿生） 师：首先，我们来模仿我们自己的手臂，看看手臂是怎么工作的。请大家做一做手臂伸直和弯曲的动作，摸一摸手臂上的肌肉、骨骼和关节，感受它们是怎么配合工作的。 （学生做动作，感受手臂的运动） 师：谁来说说你的发现？ 生1：手臂弯曲的时候，胳膊上的肌肉会鼓起来，伸直的时候肌肉会变平。 生2：关节是手臂弯曲的地方，能活动，骨骼是支撑手臂的硬的部分。 生3：肌肉收缩的时候，手臂就弯起来了，肌肉放松的时候，手臂就伸直了。 师：说得非常准确！手臂的骨骼就像支架，关节是活动的枢纽，肌肉通过收缩和舒张，带动骨骼绕着关节运动，实现手臂的伸直和弯曲。今天，我们就来做一个手臂模型，模拟手臂的工作原理。 （二）探究活动一：制作手臂模型（12分钟） 师：请大家看课本第22页的制作步骤，我们一起来制作手臂模型。 1. 剪两块硬纸板，其中一块是另一块的两倍宽。将宽纸板沿长边对折，将窄纸板的一端剪圆。 2. 把剪圆的纸板夹在对折纸板的一侧，用铆钉/图钉连接，再把“手”固定在对折纸板的另一侧。 3. 用胶带将两根等长的绳子的两端分别固定在两块硬纸板上。 4. 拉动绳子，带动整个“手臂”运动。 师：大家想一想，模型中的硬纸板、铆钉、绳子分别模仿了手臂的什么结构？ 生：硬纸板模仿骨骼，铆钉模仿关节，绳子模仿肌肉！ 师：没错！硬纸板是骨骼，提供支撑；铆钉是关节，让手臂能活动；绳子是肌肉，拉动绳子收缩，就能带动手臂弯曲，放松绳子，手臂就伸直了。现在，请大家分组制作模型，注意安全使用剪刀，铆钉固定时不要扎到手。 （学生分组制作，教师巡视指导，提醒学生： 宽纸板对折后要对齐，窄纸板剪圆的一端要光滑。 铆钉连接要松紧合适，让纸板能灵活活动。 绳子要固定牢固，拉动时能带动纸板运动） 师：谁来展示一下你的手臂模型？拉动绳子，看看手臂能不能弯曲和伸直？ （学生展示模型，演示手臂的运动） 师：大家的模型都做得很成功！通过制作模型，我们直观地看到了肌肉、骨骼和关节是怎么配合工作的，这就是模仿生物结构制作模型的过程。除了手臂，动物的保护色也给了人类很多仿生设计的灵感，我们接下来玩一个“保护色”游戏，来体验一下。 （三）探究活动二：保护色游戏与迷彩服（8分钟） 师：请大家看课本第23页的游戏规则，我们分组来玩“保护色”游戏： 1. 分组给蚂蚱、蝴蝶、菜青虫、青蛙等小动物卡片涂上颜色，并剪下来。 2. 选一条树丛边的小路，各组将小动物卡片沿途放在其中（不能被其他物体遮盖）。 3. 以正常速度走过这条小路，比一比哪个小组做的卡片被发现得最少。 4. 重走一遍这条小路，你能发现更多的小动物卡片吗？ 师：大家想一想，怎样给卡片涂色，才能让它不容易被发现？ 生：涂成和周围环境一样的颜色，比如青蛙涂成绿色，和树叶的颜色一样，就不容易被发现了。 师：没错！这就是动物的保护色，动物的体色与周围环境相似，能隐藏自己，不容易被天敌发现。我们来分组给卡片涂色，然后去校园的小路里放卡片，玩游戏。 （学生分组涂色，然后到校园小路进行游戏，教师提醒学生遵守规则，注意安全） 师：谁来说说游戏的结果？你们组的卡片被发现了几张？为什么？ 生1：我们组的青蛙涂成了绿色，和树叶颜色一样，只被发现了1张；菜青虫涂成了绿色，也没被发现。 生2：我们组的蝴蝶涂成了鲜艳的颜色，很容易被发现，4张都被找到了。 生3：第二次重走的时候，我们发现了更多和环境颜色接近的卡片，因为第一次走的时候没注意。 师：大家的游戏结果都说明，和环境颜色相似的卡片不容易被发现，这就是保护色的作用。根据动物的保护色，人类发明了迷彩服，请大家看课本上的三种迷彩服，它们分别适合在什么环境中？ 生1：绿色的迷彩服适合在树林里，和树叶、草的颜色一样。 生2：沙漠迷彩服适合在沙漠里，和沙子的颜色一样。 生3：蓝色的迷彩服适合在海洋里，和海水的颜色一样。 师：说得非常对！迷彩服就是模仿动物的保护色设计的，能让士兵在不同的环境中隐藏自己，不容易被发现，这就是保护色的仿生应用。（板书：仿生实例1：保护色→迷彩服） （四）探究活动三：其他仿生实例与设计（10分钟） 师：除了迷彩服，还有很多仿生设计模仿了动物的结构和功能。请大家看课本第24页的六足机器人，它模仿了什么？ 生：模仿了蚂蚁、竹节虫等昆虫的三对足，用三条足为一组交替前行，能轻松跨越障碍，适合在特殊路面工作。 师：没错！工程师借鉴昆虫的三角步态，设计了六足仿生机器人，稳定性和机动性都很强，能从事工程勘测、军事侦察等危险工作。还有河鲀的启示，河鲀遇到惊吓会胀大，人们模仿它发明了什么？ 生：发明了形状可变的试管刷子，能伸到锥形瓶、烧瓶里，改变形状清洗瓶底。 师：对！普通刷子没法清洗锥形瓶和烧瓶的瓶底，而模仿河鲀的可变形状，发明的试管刷子，就能解决这个问题，这就是模仿生物功能解决实际问题的仿生设计。（板书：仿生实例2：昆虫步态→六足机器人；河鲀胀大→可变试管刷） 师：现在，请大家想一想，你还知道哪些仿生设计？它们模仿了生物的什么特点？ 生1：模仿荷叶的防水结构，发明了防水布料，水落在上面会滚走。 生2：模仿鱼的流线型，发明了船和汽车的外形，减少阻力。 生3：模仿蝙蝠的回声定位，发明了雷达，能探测目标。 师：大家了解得真多！仿生设计的基本方法就是：观察生物的形态、结构、功能→分析它的作用→模仿它设计产品，解决生活中的问题。现在，请大家也来当一回仿生工程师，仔细观察周围的生物，思考它们能给你什么启示，试着模仿一种生物的形态、结构或功能，设计一种产品。可以画在设计图上，说明你模仿的生物、设计的产品和它的作用。 （学生设计仿生产品，教师巡视指导，帮助学生梳理设计思路） 师：谁来分享一下你的仿生设计？ 生1：我模仿蒲公英的种子，设计了一种新型降落伞，伞面像蒲公英一样，更轻更稳，适合低空跳伞。 生2：我模仿壁虎的吸盘脚，设计了一种能爬墙的机器人，能在高楼外墙上作业，不用脚手架。 生3：我模仿啄木鸟的尖嘴，设计了一种新型钻头，能轻松钻开坚硬的岩石，用于矿山开采。 师：大家的设计都很有创意，都抓住了生物的特点，解决了实际问题，这就是优秀的仿生设计！ （五）全课小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起动手制作了手臂模型，玩了保护色游戏，了解了很多仿生实例，还自己设计了仿生产品，谁来说说你学到了什么？ 生1：我知道了手臂的骨骼、关节和肌肉是怎么配合工作的，还做了手臂模型。 生2：我知道了动物的保护色能让它们隐藏自己，人类模仿它发明了迷彩服。 生3：我知道了很多仿生设计，比如六足机器人、可变试管刷，它们都是模仿生物的结构和功能发明的。 生4：我学会了仿生设计的方法，先观察生物的特点，再模仿它设计产品，解决生活中的问题。 师：大家总结得非常全面！大自然是人类最好的老师，生物的形态、结构和功能，给了我们无穷的发明创造灵感。希望大家以后也能多观察大自然，做一个善于发现、勇于创新的小小仿生工程师，用科学的力量改善我们的生活。 （六）课堂练习（5分钟） 1. 制作手臂模型时，用来模仿肌肉的材料是（ ）。 A. 硬纸板 B. 绳子 C. 铆钉 2. 迷彩服模仿了动物的（ ）特点。 A. 保护色 B. 体型 C. 运动方式 3. 六足仿生机器人模仿了（ ）的步态。 A. 鸟类 B. 鱼类 C. 昆虫 4. 下列仿生设计中，模仿河鲀胀大功能的是（ ）。 A. 迷彩服 B. 可变试管刷 C. 六足机器人 5. 仿生设计的基本步骤不包括（ ）。 A. 观察生物特点 B. 分析生物功能 C. 直接制作产品，不考虑生物特点 简答题： 1. 制作手臂模型时，硬纸板、铆钉、绳子分别模仿了手臂的什么结构？它们是怎么配合让手臂运动的？ 2. 请你举一个生活中的仿生设计实例，说说它模仿了生物的什么特点，解决了什么问题。 （学生独立完成练习，教师订正答案，讲解易错点） （七）板书设计 我们来仿生 1. 制作手臂模型： 硬纸板→骨骼（支撑） 铆钉→关节（活动） 绳子→肌肉（收缩带动运动） 2. 保护色与迷彩服： 原理：体色与环境相似，隐藏自己 应用：迷彩服（不同环境的伪装） 3. 仿生实例： 昆虫步态→六足机器人（跨越障碍） 河鲀胀大→可变试管刷（清洗瓶底） 4. 仿生设计方法：观察生物特点→分析功能→模仿设计产品 八、教学反思 本课以“制作体验—游戏探究—实例拓展—设计创新”为主线，通过制作手臂模型、保护色游戏、分析仿生实例、自主设计仿生产品等活动，引导学生掌握仿生设计的基本方法，体会生物结构与功能的联系，基本达成了教学目标。教学中，借助动手制作和游戏体验，让学生直观感受仿生的原理，突破了抽象概念理解的难点；通过实例分析和自主设计，激发了学生的创新思维，培养了工程设计意识，体现了科学素养的培养要求。 但教学中也存在一些不足：一是制作手臂模型时，部分学生的模型不够灵活，影响了演示效果，可提前准备一些制作好的模型，让学生参考调整；二是保护色游戏受场地和时间限制，部分学生没有充分体验，可提前准备不同环境的背景图片，在教室内进行模拟涂色游戏；三是自主设计环节，部分学生的思路不够清晰，可提供更多仿生实例作为参考，帮助学生打开思路。 后续教学中，需进一步优化制作环节的指导，提前准备参考模型；调整游戏形式，确保所有学生都能充分体验；丰富仿生实例参考，帮助学生拓展设计思路，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 $