《17.生物的启示》教学设计-2026-2027学年科学五年级上册苏教版

该小学科学教学设计聚焦仿生学核心知识，通过生物与发明物配对观察（如刺猬与铁丝网、章鱼与吸盘挂钩）建立初步联系，以苍耳倒钩与尼龙搭扣案例深化仿生逻辑，结合蜂巢结构实验和鸟的飞行史，构建从具体到抽象的学习支架。 此资料亮点在于实验设计突出科学思维，如用棉签密铺比较正六边形与正方形面积、折纸柱测试抗压能力，培养推理论证能力，放大镜观察苍耳倒钩提升探究实践，科学史阅读渗透态度责任，助学生理解仿生逻辑，为教师提供丰富案例与可操作实验，便于教学实施。

课 题 《生物的启示》 （共 课时） 总第 课时 教学内容 生物的启示 第___课时 教学目标 科学观念：知道仿生是模仿生物的结构和功能进行创造发明的方法。 科学思维：能通过观察生物特征与发明物的相似之处，建立仿生学的基本逻辑——从“生物原型”到“仿生产品”。 探究实践：能用放大镜观察苍耳果实上的倒钩结构与尼龙搭扣的相似之处；能用棉签密铺正方形和正六边形并比较面积大小。 态度责任：关注生物形态结构与人类发明创造之间的联系，感受大自然中蕴含的智慧。 教学重点与难点 教学重点：通过观察和实验，发现蜂巢正六边形结构的优势——用材少、空间大、承重强。 教学难点：理解仿生学的基本逻辑——“生物特征→获得启示→发明物品”。 教学方法 观察法、实验探究法、小组合作法、讨论法、阅读法 教学准备 教师材料：课件（生物与发明物对比图、蜂窝猜想图文资料、鸟与飞机飞行史图片）、放大镜、苍耳果实（或图片）、尼龙搭扣实物、蜜蜂蜂巢图片、金属蜂窝面板图片 学生分组材料：放大镜、苍耳果实、尼龙搭扣、等长棉签、A4纸、记录单 学生活动设计 观察生物与发明物配对→找相似之处→放大镜观察苍耳倒钩与尼龙搭扣→认识仿生概念→阅读蜂窝猜想→用棉签密铺正方形和正六边形→比较面积大小→折纸柱测试抗压能力→归纳蜂巢特点→阅读鸟与飞机飞行史→分析人类飞行实现路径→课后了解更多仿生产品。 教 学 过 程 设计意图 一、情境导入——大自然的启示（约6分钟） 1.观察与配对 （1）课件出示三组生物与发明物的对比图： 刺猬 ←→ 铁丝网 章鱼 ←→ 吸盘挂钩 蒲公英 ←→ 降落伞 （2）教师提问：“观察这些生物的特征以及人们据此发明的物品，找出发明物与生物的相似之处。” （3）学生观察讨论： 刺猬身上有尖刺 → 铁丝网也有尖刺 章鱼有吸盘 → 吸盘挂钩也有吸盘 蒲公英种子随风飘落 → 降落伞缓慢下降 2.揭示课题 （1）教师：“人类从生物身上获得启示，发明了许多有用的物品。这就是——仿生。今天我们来学习《生物的启示》。” （2）板书课题：第1课 生物的启示。 二、深入观察——苍耳与尼龙搭扣（约8分钟） 1.展示观察对象 （1）课件出示狗毛上沾着苍耳果实的图片，以及苍耳果实的放大图。 （2）教师：“苍耳果实能附着在动物皮毛上，它是怎么做到的？” 2.放大镜观察 （1）学生分组用放大镜观察苍耳果实上的倒钩结构。 （2）课件出示尼龙搭扣的结构图。 （3）教师提问：“苍耳果实上的倒钩和尼龙搭扣有什么相同之处？” （4）学生对比观察发现：苍耳上的倒钩和尼龙搭扣的“钩子”都能勾住物体。 3.讲述发明故事 （1）教师讲解：瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔在遛狗时发现苍耳紧紧粘在裤子上，用放大镜观察到倒钩结构后，受此启发发明了尼龙搭扣（魔术贴）。 （2）总结：发明就是一种创新，发明的成果可以是物品、技术、方法等。 4.形成核心概念 （1）教师总结：生物在长期进化的过程中，形成了有利于生存的形态结构，人们从中获得启示，发明了许多有用的物品。这就是仿生学的核心思想。 （2）板书：生物→启示→发明。 三、探究蜂巢结构的奥秘（一）——密铺与面积（约10分钟） 1.引入蜂窝猜想 （1）学生阅读“蜂窝猜想”资料。 （2）提取关键信息：公元4世纪，古希腊数学家帕普斯提出猜想——截面呈正六边形的密铺蜂窝巢房，是用最少量的蜂蜡建成的。 2.提出问题 （1）教师：“正六边形真的比正方形、三角形更省材料吗？我们用实验来验证。” 实验一：密铺面积比较 （1）实验材料：60根等长棉签。 （2）实验要求：分别用60根棉签密铺成正方形和正六边形，比较哪种图形面积更大。 （3）学生分组操作，记录现象。 （4）发现：用同样多的棉签（周长相同），正六边形密铺的面积更大。 3.分析结论 （1）教师引导：正六边形用相同周长的材料围出了更大的面积——说明蜜蜂用最少的蜂蜡建成了最大的巢房。 （2）板书：正六边形 → 用材少、空间大。 四、探究蜂巢结构的奥秘（二）——抗压与强度（约10分钟） 1.提出问题 （1）教师：“蜂巢不仅空间大、省材料，还非常坚固。正六边形的抗压能力与其他形状相比如何？” 实验二：柱体抗压比较 （1）实验材料：3张A4纸。 （2）实验要求： ① 将3张A4纸分别折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱（无上下底）。 ② 在三种柱体上一本一本地放练习本。 ③ 观察哪种柱体能承受更多练习本（不变形）。 （3）学生分组操作，记录现象： 柱体形状 能承受的练习本数量 抗压能力排序 正三棱柱 ____本 正四棱柱 ____本 正六棱柱 ____本 （4）发现：正六棱柱抗压能力最强。 3.归纳蜂巢结构特点 （1）教师引导综合两个实验的结论： 实验一：正六边形 用材少、空间大 实验二：正六边形 抗压能力强 （2）这正是蜂巢结构的奥秘——结构稳定、节省材料、坚固耐用。 4.联系生活应用 （1）教师出示金属蜂窝面板图片：“生活中许多物品都是根据蜂巢结构原理制作的，如航空、建筑等领域使用的蜂窝板材，质轻、坚固、保温隔音。” 五、阅读与思考——鸟与飞机（约8分钟） 1.自主阅读 （1）学生阅读“鸟与飞机”资料。 （2）提取关键信息： 人物 国籍 贡献/特点 达·芬奇 意大利 模仿鸟翅扇动设计扑翼机（未能造出） 乔治·凯利 英国 认为扑翼无法同时产生升力和推力，提出固定翼设想， 造出滑翔机 奥托·李林塔尔 德国 发现鸽子翅膀有利于产生升力，制造滑翔机 2.分析人类飞行梦的历程 （1）教师提问：“人类的飞行梦经历了怎样的探索过程？” （2）学生梳理： 最初：模仿鸟扇动翅膀（扑翼机）→ 失败 中间：认识扑翼的局限 → 提出固定翼设想 → 滑翔机诞生 关键：科学家通过对鸟的研究，找到了飞行的关键所在——固定翼产生升力 3.体会科学精神 （1）教师：“从达·芬奇到李林塔尔，人类经过数百年的探索，才最终实现了飞行梦。这告诉我们——科学探索需要不断试错、持续改进。” 4.教师总结 （1）飞机对鸟的模仿不是简单的“照搬”，而是理解原理后的创造性设计。 六、拓展延伸——更多仿生产品（约3分钟） 课后探索任务 （1）教师出示教材课后连线任务（变色龙、海豚、萤火虫等生物与相应发明物的连线）。 （2）学生课后自主完成。 （3）预告：下节课我们将继续研究更多仿生学案例，甚至自己尝试完成仿生设计。 七、课堂总结与作业布置（约3分钟） 师生共同总结 （1）仿生学：从生物的特征中获得启示，发明创造有用的物品。 （2）蜂巢结构的启示：正六边形用材少、空间大、抗压强。 （3）鸟与飞机的启示：人类通过对鸟的观察与研究，理解了飞行的原理，最终实现了飞行梦。 （4）仿生学的基本逻辑：生物特征 → 获得启示 → 发明创造。 通过直观的配对观察，让学生初步感受生物与发明物之间的相似性，激发探究兴趣。 通过苍耳与尼龙搭扣的案例分析，让学生深入理解仿生学的基本逻辑，培养观察和类比能力。 通过棉签密铺实验，让学生亲身体验正六边形的面积优势，理解蜂巢结构的科学原理。 通过两个实验，从“面积”和“抗压”两个角度全面揭示蜂巢结构的优势，培养学生综合实验得出结论的能力。 通过阅读科学史，让学生了解人类飞行梦的实现过程，体会仿生学中“从模仿到创造”的思维方式。 拓展仿生学视野，为后续学习做准备。 梳理本课核心知识，形成清晰的概念体系。 作业设计： 1. 基础作业（必做） ：向家人介绍：人类从苍耳果实身上获得了什么启示？发明了什么？ 拓展作业（选做其一） ： 1　 完成教材中的连线题：把变色龙、海豚、萤火虫等生物与相应的发明物连线，并说明仿生的依据。 2　 找一找生活中还有哪些物品是仿生学的结果，记录3个例子。 板书设计： 第17课　生物的启示 一、什么是仿生 生物特征 → 获得启示 → 发明创造 二、案例1：苍耳 → 尼龙搭扣 苍耳果实上的倒钩 → 勾住皮毛 尼龙搭扣的钩毛结构 → 勾住固定 三、案例2：蜂巢 → 蜂窝结构 正六边形的特点： · 用材少（面积大） · 空间大 · 抗压强（结构稳定） 四、案例3：鸟 → 飞机 模仿鸟翅 → 扑翼机（失败） 研究升力原理 → 固定翼飞机（成功） 从“模仿外形”到“理解原理” 学科网（北京）股份有限公司 $