◇閔朝花（江蘇：宜興新莊小學(xué)）

【學(xué)情分析】

本課是蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第二單元“仿生”的第三課。相比于前一課的結(jié)構(gòu)仿生，本課主要是讓學(xué)生進(jìn)一步了解原理仿生、過(guò)程仿生，為學(xué)生了解仿生、建立仿生概念奠定基礎(chǔ)。在前兩課的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)初步建立了仿生的概念，知道人類可以通過(guò)模仿生物結(jié)構(gòu)發(fā)明創(chuàng)造物品，但對(duì)于原理仿生卻只有一個(gè)模糊的認(rèn)識(shí)。

【教學(xué)策略】

本課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的過(guò)程，認(rèn)識(shí)海豚是怎樣進(jìn)行活動(dòng)和捕食的。一般教學(xué)是讓學(xué)生直接進(jìn)行海豚捕魚的游戲，但本課在教學(xué)中引入OBE 教學(xué)理念。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，我為學(xué)生設(shè)計(jì)了3 個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更為明確，理解更為透徹。本課以“擊鼓傳花”的游戲作為主線，通過(guò)游戲中的“聽聲辨位”“傳聲定位”以及海豚在真實(shí)環(huán)境中的活動(dòng)模擬，讓學(xué)生深入理解海豚是怎么樣活動(dòng)及捕食的，并在學(xué)生深入理解的基礎(chǔ)上延伸至生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和思考能力。

【OBE設(shè)計(jì)目標(biāo)】

了解海豚依靠回聲定位來(lái)活動(dòng)及捕食；

通過(guò)模擬“海豚捉魚”的游戲，感受什么是回聲定位；

體會(huì)聲吶、B 超、雷達(dá)的工作原理與海豚活動(dòng)的共同點(diǎn)。

【主要材料準(zhǔn)備】

課件、響鈴鼓、眼罩、閱讀材料。

【教學(xué)過(guò)程】

一、導(dǎo)入新課、聚焦問(wèn)題

視頻播放：海豚在水中的活動(dòng)及捕食。

出示海豚在充滿障礙物的水池中行進(jìn)的圖片。

提問(wèn)：人們?cè)谒乩锊迳辖饘侔簦ｋ嘤蝿?dòng)時(shí)不會(huì)碰到，這說(shuō)明什么？

出示蒙眼海豚在充滿障礙物的水池中行進(jìn)的圖片。

提問(wèn)：海豚即使被蒙上眼睛，照樣暢游無(wú)阻，還能準(zhǔn)確捕捉獵物，這說(shuō)明什么？

討論：海豚在水中活動(dòng)依靠了它的哪一種感覺器官？

總結(jié)：看來(lái)，海豚探路和捕食并非依靠眼睛，而是依靠了其他感覺器官，最有可能是依靠了聽覺。

通過(guò)視頻的播放及圖片的展示，初步完成對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想，海豚活動(dòng)依靠的可能不是眼睛，而是耳朵。在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也為接下來(lái)原理的滲透奠定了基礎(chǔ)。

二、探究海豚活動(dòng)及捕食原理

談話：蒙上眼睛的海豚能依靠聽覺辨別小魚的位置嗎？下面我們來(lái)進(jìn)行一個(gè)小游戲，模擬這一個(gè)過(guò)程。

1.出示擊鼓傳花規(guī)則

①“海豚”：蒙上雙眼，站于講臺(tái)前；

②“小魚”：全班“擊鼓傳花”，鼓聲停止時(shí)，手拿搖鈴的學(xué)生扮作“小魚”，搖晃搖鈴發(fā)出聲響；

③“海豚”：聽聲辨位，指出“小魚”的位置。

選取學(xué)生活動(dòng)。

總結(jié)：海豚能通過(guò)聽音辨位的方法確定小魚的位置，聽覺可以幫助海豚辨別獵物。

2.談?wù)撍伎?/p>

你能畫一畫聽聲辨位的原理示意圖嗎？用箭頭表示聲音是怎么在海豚和物體間傳遞的。

“擊鼓傳花”是學(xué)生熟悉的游戲，通過(guò)鼓聲來(lái)辨別同伴的位置，讓學(xué)生初步了解物體與海豚之間是通過(guò)聲音產(chǎn)生聯(lián)系的，海豚依靠聲音知道前方有障礙物，以此來(lái)解釋圖中科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)示意圖的方式讓學(xué)生初步感受原理。

1.思考

小魚幾乎不會(huì)發(fā)出聲音，海豚怎么才會(huì)收到他們傳來(lái)的聲音呢？

提示：生活中你聽到過(guò)不發(fā)聲的物體傳來(lái)的聲音嗎？（出示大山的回聲圖片）

提問(wèn)：聯(lián)系圖片，海豚可以怎樣做，使物體發(fā)出聲音？（海豚發(fā)出聲音，遇到物體返回）

談話：下面我們?cè)賮?lái)進(jìn)行一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，邀請(qǐng)一位學(xué)生來(lái)扮演“海豚”，模擬海豚傳聲定位。

2.游戲規(guī)則

①海豚蒙上雙眼，站于講臺(tái)前；

②全班根據(jù)鼓聲，隨機(jī)傳送“障礙物”和“小魚”；

③鼓聲停止后，海豚分別提問(wèn)“在哪兒”；

④障礙物拍手，小魚回答“在這兒”；

⑤海豚聽聲定位障礙物和小魚分別在哪兒。

你能畫一畫剛剛海豚辨位的原理示意圖嗎？這一次聲音又是怎樣在海豚和物體間傳遞的？

總結(jié)：看來(lái)，不管物體會(huì)不會(huì)發(fā)出聲音，海豚都能通過(guò)主動(dòng)發(fā)出聲音、接受回聲的方法來(lái)判斷物體的位置。

海豚活動(dòng)依靠聲音的傳遞，但海中的物體大都是不會(huì)發(fā)出聲音的，這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知沖突。海豚和物體之間怎樣才能有聲音傳遞？大山的回聲讓學(xué)生立刻想到海豚主動(dòng)發(fā)聲的方法，隨機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)更讓學(xué)生體會(huì)到這種方法的可行性。最后的總結(jié)讓學(xué)生形象地認(rèn)知海豚傳聲定位的原理。

1.談話

大海中有很多障礙物，海豚能依靠這個(gè)原理模型，穿越障礙，捕捉到獵物嗎？

我們?cè)龠M(jìn)行一次模擬游戲，看看海豚在充滿障礙物的情況下怎樣捕捉獵物。

提問(wèn)：根據(jù)之前的原理，作為海豚的學(xué)生應(yīng)該怎么做？障礙物怎么做？小魚又應(yīng)該怎么做？

2.游戲規(guī)則

①海豚蒙眼一邊快速移動(dòng)，一邊喊“在哪兒”；

②障礙物立刻拍手回應(yīng)；

③小魚回應(yīng)“在這兒”。（小魚需要很緩慢地移動(dòng)）

選取學(xué)生模擬游戲。

3.總結(jié)討論

海豚通過(guò)發(fā)出聲音，接受回聲，辨別障礙物和獵物，從而穿越障礙物，捕捉獵物。通過(guò)主動(dòng)發(fā)出聲音，接受回聲，幫助海豚定位，這種原理模型就叫作回聲定位。

【設(shè)計(jì)意圖】認(rèn)知海豚捕食的原理采用由分到總的過(guò)程，在學(xué)生一步步了解回聲定位的過(guò)程后，通過(guò)真實(shí)模擬海洋中既有障礙物又有獵物的活動(dòng)，讓學(xué)生充分運(yùn)用回聲定位原理，模擬海豚躲避障礙物捕食的行為，讓學(xué)生在活動(dòng)中形象地感受過(guò)程和原理。

三、回聲定位原理應(yīng)用

視頻播放：海豚回聲定位原理。

談話：我們已經(jīng)知道了海豚在水中游走和捕食的秘密了，人類非常擅于向大自然學(xué)習(xí)，通過(guò)海豚回聲定位，科學(xué)家發(fā)明了聲吶。聲吶現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用于各種潛艇、水下作業(yè)等等。你能試著說(shuō)一說(shuō)聲吶的工作原理嗎？

提問(wèn)：你還知道人類有哪些發(fā)明與我們今天介紹的海豚回聲定位原理相似的？

介紹B超診斷儀和雷達(dá)，學(xué)生交流原理。

海豚捕食活動(dòng)最終是讓學(xué)生了解仿生對(duì)我們生活的意義重大。以聲吶、B 超、雷達(dá)的工作原理與海豚進(jìn)行比較，進(jìn)一步理解兩者之間的聯(lián)系。

四、總結(jié)提升

談話：本節(jié)課，我們經(jīng)歷了海豚捕食的研究過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了海豚回聲定位的秘密，也了解到人類通過(guò)海豚的啟示有了一系列的發(fā)明創(chuàng)造。無(wú)數(shù)的高科技產(chǎn)品其實(shí)是科學(xué)家通過(guò)仿生設(shè)計(jì)發(fā)明出來(lái)的。課后查找資料，找一找還有哪些發(fā)明是依據(jù)了回聲定位原理。

課后思考：你能否發(fā)揮想象，發(fā)明一種利用回聲定位原理工作的物品。

鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)回聲定位原理自行設(shè)計(jì)物品，加強(qiáng)對(duì)于仿生原理的應(yīng)用，更滲透工程設(shè)計(jì)的思想。

五、板書設(shè)計(jì)

【專家點(diǎn)評(píng)】OBE 教育理念是指成果導(dǎo)向教育、能力、目標(biāo)或者需求導(dǎo)向教育。用教學(xué)目標(biāo)引導(dǎo)教師重視教學(xué)設(shè)計(jì)，主要采用逆向思維方式進(jìn)行課堂授課，使課堂環(huán)節(jié)清晰，學(xué)生目標(biāo)明確。本節(jié)課亮點(diǎn)在于通過(guò)三個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，層層遞進(jìn)，以此實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

本節(jié)課學(xué)生需要知道什么？又要滲透怎樣的科學(xué)理念？如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？教師是這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)的：首先，科學(xué)家是怎樣研究的？通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析猜測(cè)，海豚探路捕食是依靠了什么原理？結(jié)果指向海豚探路不需要視覺，依靠聽覺。聽覺怎么產(chǎn)生？這時(shí)候就想到主動(dòng)發(fā)聲探路的方式：回聲定位。如何讓學(xué)生體會(huì)這一原理？上課時(shí)，教師對(duì)回聲定位活動(dòng)進(jìn)行了再創(chuàng)造，對(duì)活動(dòng)進(jìn)行層次化。

第一步，學(xué)生“擊鼓傳花”，聽聲辨位。這一步非常重要，因?yàn)橄旅媛?lián)想到海豚，基本原理和“聽聲辨位”類似。那怎樣才能有聲音傳遞？以圖片提示學(xué)生：海豚可以主動(dòng)發(fā)聲，對(duì)方被動(dòng)回聲。這時(shí)引入回聲的概念，是教師對(duì)于教材的再開發(fā)，用學(xué)生的學(xué)習(xí)成果反向設(shè)計(jì)教學(xué)。最后，組織學(xué)生模擬大海里的真實(shí)情況，既有復(fù)雜的周遭環(huán)境，又有獵殺環(huán)境。在游戲中，學(xué)生深入體會(huì)回聲定位模型，并將此模型通過(guò)書面的形式建立起來(lái)。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維，而第一個(gè)思維就是建模。模型具有廣泛性、普遍性、類似性。

生活中是否有類似的模型？聲吶、B 超等就是類似模型，由此讓學(xué)生了解這些模型的工作原理圖，并進(jìn)行比較。鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)尋找具有相同工作原理的物體，甚至可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。