第六单元创新与发明23.生物的启示【教材分析】本课以学生研究葱叶的典型生活经验为切入点，通过构建模型，搜集有关仿生学的信息资料，使学生了解什么是仿生，怎样进行仿生，知道人们在生物的启示下进行的发明创造，培养学生亲近自然的情感和勇于创新的科学态度。本课教科书分为三部分。第一部分问题与猜测，是通过观察葱叶，发现葱叶不容易弯曲，由此引发猜测与什么有关。第二部分探究与实践，有两个活动。活动一：研究圆筒结构的性能。教科书展示了同学研究圆筒结构的情境图，意在提示学生利用纸筒模拟葱叶结构，把一个纸筒像桥面一样架起来，然后往上面放小祛码，会发现圆筒结构不易弯折，平板结构易弯折。通过研究圆筒结构使学生发现，圆筒结构比平板结构的纸筒承受压力大，承重能力强。活动二：观察生物的特点，进行仿生设计。引导学生根据仿生的发明过程，尝试设计仿生产品。第三部分拓展与创新，提出拓展活动的两个指向。一是继续调查身边的仿生实例，了解人们是怎样模仿生物设计产品的。目的是加深学生对仿生的认识，培养学生搜集整理信息的探究能力。二是把仿生探究拓展到课外，使学生保持与发展想要了解世界，勇于尝试，乐于探索与发现周围事物奥秘的欲望。教材活动的设计目的是让学生经历仿生的过程，了解仿生产品的研制过程，培养学生亲近自然的情感，激发学生向生物寻求智慧的兴趣。【学生分析】学生经过四年级的科学学习，学生已经学会了在教师的引导下，自主探究学习，前面的学习已经为本科的学习打下了基础，学生能够结合身边的实物，分析了解生物的特征和身边的实物的关系，让学生了解观察生活的重要性，明白科学来自生活。【教学目标】[科学概念目标]1.通过研究葱叶结构了解仿生过程；2.认识什么是仿生。[科学探究目标]1.能通过身边的事物制作简易的科学模型；2.能根据生物特性尝试仿生设计；3.能做简单的观察实验；4.会查阅书刊及其他信息源。[科学态度目标]1.培养学生勇于创新、愿意交流与合作的科学态度；2.培养学生亲近自然、热爱科学的态度。3.在小组学习过程中，学会自我评价尊重他人的想法的互相合作的科学态度。[科学、技术、社会与环境目标]1.了解人们在生物的启示下进行的发明创造；2.通过对仿生学的认识，意识到科学技术对人类社会的发展推动作用。【教学重难点】让学生经历仿生的过程。【器材准备】[学生]鲜葱叶、韭菜叶，纸、双面胶、硬币、剪刀。[教师]鲜葱叶、韭菜叶，纸、双面胶、硬币、剪刀、课件。【教学过程】一、导入新课：1.[PPT3-4出示]我们来看几幅图片好吗？看看这些图片和生活中的什么比较像?（播放）学生观看图片，思考老师提出的问题。学生通过观察思考并交流（根据植物叶子发明锯子，根据蘑菇发明伞等）。7二、学习新课：[PPT5出示]人们正是受到了生物的启示，进行发明创造的，镜头我们就来研究一下仿生。活动一：建立模型并对模型进行检验，使学生感受仿生的过程1.[PPT6出示]设计方案：师：刚才我们通过观察蛋壳和葱叶发现了，拱形的材料能承受很大的力量，筒形的材料不容易弯曲。师：是不是同一种材料制成拱形就能承受很大的力量，制成筒形就不容易弯曲呢，你们想研究吗？师：在每个组的桌子上我给同学们准备了一些材料，利用这些材料你们想怎样研究呢，先在小组里讨论出你们的实验方案。学生利用教师准备的实验材料，在小组内讨论实验方案。2.学生讨论并汇报：师：你们想验证谁的特性，你们想怎样做？师:我在和大家交流的过程中，发现了同学们都是设计了对比实验，那我想问问你们在做对比实验的时候要注意什么？学生讨论并汇报：你们想验证谁的特性？你们想怎样做？学生思考并汇报：在做对比实验时要注意哪些问题。师：我还想提醒同学们在做对比实验的时候只有一个条件不同，其他的条件都要相同，下面各小组开始实验，在实验的同时填好实验记录表。3.学生实验并汇报：师：你们验证的是哪个问题?是怎么做的？发现了什么?结论是什么?学生交流。学生实验并汇报：你们验证的是哪个问题？是怎么做的？发现了什么？结论是什么？师小结:通过实验同学们都发现了与平面材料相比，筒形材料不容易弯曲。（板书）4.[PPT7出示]研究产品的开发：师:在日常生中人们可以利用这些特性来解决一些实际问题，大家想一想，生活中有哪些物品是根据这一特性设计出来的呢？学生思考，交流汇报。[PPT8出示]学生思考：这些产品在开发过程中经历了怎样的一个过程？师：我们先是通过观察发现了生物的一些特性，然后又建立了模型对这些特性进行验证，并且根据验证的结果开发了一些产品，这样一个过程就是仿生。（板书）与学生一起梳理仿生的过程，引导学生了解仿生的过程。师：我们一起来设计一个仿生产品。（出示章鱼图片）[PPT9出示]学生小组交流：根据章鱼的特点，可以设计哪些仿生产品？教师出示课件，引导学生交流。三、拓展延伸[PPT10-12出示]教师：哪些重大发明受到了生物的启示？学生交流汇报。[PPT13出示]教师：想一想我们生活中还有什么仿生与动植物呢？学生结合生活实际交流汇报。教师总结。【教学后记】724.印刷术【教材分析】《印刷术》是青岛版小学科学（五四学制）四年级下册《创新与发明》单元的第二课时。本课以书籍上文字的来源为探究点，引发学生思考，泡泡语的提示将这一问题的探究方向做了适当引导，激发学生对古代书籍字的来源以及现在印刷厂的探究兴趣。通过亲身体验制作印章，体验活字印刷术的制作，锻炼学生的观察和动手实践能力。感受伟大发明活字印刷术的神奇，培养学生的创新意识。教科书分为三部分。第一部分问题与猜测，是以书籍上文字的来源为探究点，引发学生思考，激发学生对古代书籍字的来源以及现在印刷厂的探究兴趣。第二部分探究与实践，有两个活动，一是了解印刷术的发展与重大影响，二是体验活字印刷术。活动一教科书先后以图片加文字的形式呈现了隋唐之前的书籍文字样式，隋唐时期发明的雕版印刷术及其文字呈现形式，宋代活字印刷术的发明，以及20世纪80年代汉字激光照排系统的出现。同时教科书还呈现了资料卡，解释印刷术的出现对人类社会各个领域产生的重要影响。旨在引导学生充分了解从古至今文字记载方式的发展，及其对人类文明发展带来的巨大影响，感受文字的出现、记载及保存的重要价值。活动二教科书首先呈现了体验活字印刷术的准备工具和材料。旨在引导写生认识到制作前要考虑所需用到的工具和材料，并及时把工具和材料准备就绪，培养学生养成良好的实验准备意识。教科书还呈现了土豆块的准备，反向字的书写，正确的雕刻方式以及雕刻完成后沾上颜料的效果，并分四步配以文字说明。同时在教科书右侧一学生展示雕刻的自己名字成品样式。旨在引导学生善于观察分析图示，并根据图示和文字介绍，自主制作。第三部分拓展与创新，通过展示静电复印机和照片打印机，同时解释了它们所应用的技术，静电打印机应用的是静电技术，照片打印机应用的是超微墨滴打印技术，目的是告诉学生印刷技术并没有停留在原地，而是在不断的发明创新，研制出更先进的技术，创新出更便利、更好用的印刷设备。教材活动的设计目的是让学生经历印章印字的过程，了解伙子印刷术的发明过程，培养学生的动手能力，激发学生的探究精神。【学生分析】学生经过四年级的科学学习，学生已经学会了在教师的引导下，自主探究学习，前面的学习已经为本科的学习打下了基础，学生能够利用简单的材料进行简单的制作，并能通过制作过程了解期中的道理，明白科学来自生活。【教学目标】[科学概念目标]1.了解古今文字的记录方式；2.知道印刷术的发展历程。[科学探究目标]1.能在制作体验活字印刷术的过程中，感受发明创新的过程以及发明创新对人类社会带来的深远影响。[科学态度目标]1.能在好奇心的驱使下，对雕刻印章产生强烈的兴趣。[科学、技术、社会与环境目标]1.了解先进的发明创新对人类社会带来的便利和影响。【教学重难点】认识印刷术的历史及其重大影响，根据印刷术原理，利用土豆等体验活字印刷术。【器材准备】[学生]土豆、刻刀、纸、笔、颜料。[教师]土豆、刻刀、纸、笔、颜料、课件。【教学过程】一、问题与猜测1.[PPT3出示]观察图片思考文字是通过什么方式记录下来的？学生会提出“印刷”。72.[PPT4出示]思考在古代没有印刷的时候怎么记录？学生会提到“手抄”抛出问题：“印刷术是怎样产生的，古代人们是怎样一步一步从手抄到发明印刷术的？”[设计意图]本环节的设计是引导学生探究文字的记录方式，通过问题引入，增强学生探究兴趣，为下面探究与实践环节做铺垫。二、探究与实践（一）印刷术在中国的发展及其重大影响。1.[PPT5出示]让学生思考以下问题：①古代人们是怎样记录文字的？②你知道几种印刷术？③印刷术的发明有什么重要意义？2.[PPT6出示]学生带着上述问题观看文字记录的发展历程，介绍从古代手抄到调版印刷术再到活字印刷术的整个过程、各时期的历史影响及各种技术的利弊。3.[PPT7出示]学生观看视频后，回答上述问题，然后教师带领学生认识各时期印刷术的发展及其影响。4.[PPT8出示]阐述印刷术发明的重大历史意义：“印刷术的发明，是人类文明史上的光辉篇章，对人类社会的许多领域产生了深远影响。尤其在文化传播方面，印刷术产生后，大量的文字典籍可以被更方便、准确地保存下来。”（二）体验印刷术。1.[PPT9出示]带领学生体验活字印刷术，每小组组长领取实验用材料，小组内先观察讨论如下问题：①桌面上都有哪些工具。②这些工具是用来做什么的？③如何制作自己名字的印章？2.[PPT10出示]课件展示土豆、刻刀、纸、笔、颜料等工具，让学生小组汇报讨论结果，然后教师引领学生将整个操作过程进行总结并在课件中展示，将每一步操作用到的工具进行连线。让学生明确操作步骤和每一步所使用的工具。重点把“在纸上写出自己名字的反向字”这一操作先让学生写一写反向字，再用图片展示或教师现场演示，让学生理解为什么用反向字。3.让学生根据上述操作步骤，各小组展开实验，刻制自己的名字或各小组指定一个字共同刻制，并将实验过程记录在活动手册上。4.制作完成后各小组评选出最佳作品，在全班展示，要求学生说明制作过程及注意事项。[设计意图]本环节的设计是引导学生了解文字记录方式的发展历程，了解印刷术在中国的发展及其重大影响。通过体验活字印刷术，感受发明制造的过程及其原理，意识到一项重大发明给人们带来的深远影响。同时也锻炼了学生动手实践和小组合作能力。二、拓展与创新了解当今先进的印刷技术。[PPT11出示]先让学生思考知道的印刷技术，并将自己知道的记录在活动手册上，然后分享给全班同学。因学生对这一技术了解少，教师需在课件中展示当今先进的印刷技术产品，向学生简单介绍其功能及工作原理。教师可让学生谈谈本节课的收获，并对未来的印刷技术大胆创新提出好的建议或想法。[设计意图]本环节的设计是拓宽学生视野，通过展示当今先进的印刷技术，让学生意识到科学技术在不断发展，正是不断的发明创新才创造了现在的多彩世界，激励学生对科学学习的欲望。【教学后记】725.走进虚拟世界【教材分析】本课以学生观看VR视频为切入点开启VR之旅，让学生对VR眼镜的结构产生兴趣，设计制作VR眼镜，从而走进虚拟世界。教材由三部分组成。第一部分是问题与猜测，通过学生戴着VR眼镜体验过山车的惊险刺激的情境，提出问题：戴上VR眼镜看屏幕上的画面，为什么会有身临其境的感觉?引导学生思考：VR眼镜里藏着什么秘密呢？从而引发学生对VR眼镜构造及其原理产生好奇心和探究欲。第二部分是探究与实践，由两个活动组成：第一个活动了解VR眼镜的结构，让学生通过拆分一款常见VR眼镜，观察探究VR眼镜，了解VR眼镜的各部分构造，知道VR眼镜之所以神奇其关键可能在于镜片，以此提高学生的观察分析能力；第二个活动是制作VR眼镜，学会制作VR眼镜的方法，初步培养技术和工程意识。第三部分评价与创新，通过了解VR技术的应用，拓宽学生视野，激发学生的创造力。【学生分析】四年级的学生具备了一定的知识搜集、提取、整理的能力，能够在教师的辅助之下完成信息的梳理和交流，提高学生的学习能力和学习意识。VR眼镜对小学生来说很神奇，课上通过拆解和制作VR眼镜，探究内部结构，进而了解VR眼镜的构造及其各部分的功能。通过最后一环节资料卡中展示的信息，了解VR技术的应用领域，并畅想未来VR领域，激发学生创造力和想象力。【教学目标】[科学概念目标]1.了解VR眼镜的结构及作用，知道其对应的科学原理。2.知道发明创新因人的需要而产生。[科学探究目标]1.在教师的引导下交流设计VR眼镜的方案并能利用身边的材料制作VR眼镜，对制作活动进行过程性反思，及时调整，并对制作活动进行总结性评价。2.大胆质疑，从不同视角提出设计思路，采用新的方法、利用新的材料，完成VR眼镜的设计与制作，培养创新能力。[科学态度目标]1.体会发明及创新的乐趣，积极参与交流和讨论，乐于分享彼此的想法，尊重他人的意见。2.能分工协作，主动与他人合作，在团队合作中贡献自己的力量。[科学、技术、社会与环境目标]1.了解VR眼镜现有的和未来的应用领域。2.知道VR技术会给人类社会的发展带来影响和变化。【重难点】1.VR眼镜相关信息的整理和分析。2.VR眼镜盒制作尺寸的确定。【器材准备】[学生]卡纸、放大镜、剪刀、尺子、彩笔、手机等[教师]课件、卡纸、放大镜、剪刀、尺子、彩笔、手机等【教学过程】一、视频导入1．[PPT2出示]出示本课的教学准备，检查学生准备情况。2．[PPT3出示]教师谈话：为什么其他人的反应与这名儿童的反应不一样呢？教师追问：带上VR眼镜观看VR视频会有什么样的感觉？曾经体验过学生谈一下体会。3．[PPT4出示]导入课题：“VR”的中文意思是虚拟现实，虚拟现实技术综合了多种科学技术，让它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感。VR眼镜（别名：VR头显）是一种虚拟现实头戴式显示设备。是利用头戴式显示设备将人对外界的视觉、听觉7封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。这节课就让我们一起走进虚拟世界，探究它的奥秘吧。（板书课题：走进虚拟世界）二、探究原理1．[PPT5出示]同学们带上VR眼镜观看VR视频会有身临其境的感觉，教师提出问题：那VR眼镜到底有什么秘密呢？我们一起来看一看。[PPT6出示]教师动手拆解VR眼镜套装。学生了解：VR眼镜的结构包括镜盖、镜片、镜身，还需要有屏幕。（板书：镜盖、镜片、镜身，屏幕）2．[PPT7出示]观察VR眼镜片VR眼镜之所以能给使用者那么逼真、炫酷的视觉效果，其关键部分是什么？（镜片）我们先来观察它的镜片。学生观察：小组观察镜片，总结VR眼镜片的特点。教师小结：我们通过观察，可以发现VR眼镜片的特点就是“中央厚、边缘薄”，这样的镜片我们把它叫做放大镜，它能够对显示的图像进行放大。教师提问：为什么要用放大镜？学生猜测作用：……教师小结：放大镜可以将画面放大增强立体效果，让人有身临其境的感觉。教师提问：那立体感是怎么产生的呢？我们来做个游戏吧。出示游戏方法：一只眼睛对手指。教师和一学生演示要领，学生做。教师小结：一只眼睛看物体立体感差，两只眼睛看物体才能在大脑中形成立体感。看来这里面含有科学原理。[PPT8出示]师生总结：VR眼镜的结构包括镜盖、镜片、镜身，还需要有屏幕。三、[PPT9出示]动手制作1.[PPT10出示]我们在制作的过程中要准备什么材料？还需要什么？（手机当屏幕）利用VR眼镜看任何一个视频都可以有身临其境的感觉吗？（引导学生发现需要用VR视频）2.提示注意问题教师提问：在制作的过程中要注意什么问题？（1）剪刀的安全使用（2）放大镜平的一面朝外，可以保证不磨损镜片。（3）瞳距的测量方法。瞳距简单说就是两只眼睛瞳孔之间的距离。人的瞳距不是固定不变的，小孩的瞳距小，成人的瞳距大，而且随着年龄的增加，一个人的瞳距也在发生变化，直至成年。下面，请大家跟着老师演示的简便方法，测测自己大概的瞳距。第一步：被测者眼睛望向正前方，在测量者的指挥下，用自己的两手进行测量；第二步：保持两手间的间距不变，将两手之间的间距定位在纸上；第三步：用直尺测量间距的距离，即可得出大概的瞳距。3.[PPT11出示]动手制作步骤（1）一个学生手持放大镜片看手机画面，看清之后量出手机到镜片的距离。让学生根据自己的手机大小先进行测量，然后再动手制作。（2）找一个比手机稍小的盒子，在盒子的一面挖两个镜孔，装上镜片。两孔间的距离就是瞳距。（3）按照量出的距离将盒子的另一面多余的部分剪掉。（4）拿出手机，打开手机中提前下载的VR视频进行调试。4.动手进行制作小组讨论制作（教师巡视）。5.[PPT12出示]展示成品，并对作品进行评价。小组成员上台展示，并请其他小组成员试用。小组间进行评价。6.改进VR眼镜的设计。7四、应用体验（1）VR镜盒子做好，小组长拿出手机。（2）打开手机中的暴风魔镜软件。（3）播放提前下载的VR视频，把播放的视频放到VR镜盒子里。（4）调整好角度，距离，观看体验自己制作的VR眼镜。创意改进：给盒子进行装饰增添美感……（学生继续制作，教师巡回指导）五、[PPT13出示]交流VR眼镜是否可以长期佩戴提问：VR视频能长时间看吗？交流：为什么VR眼镜不能长时间佩戴？小结：虽然VR眼镜是可以让虚拟世界走进现实世界，但是VR眼镜不能长期佩戴。佩戴时间过长，容易引发眼睛疲劳、晕眩、视觉紊乱，产生一定的负面影响。现在大家正处在生长发育阶段，佩戴时间最好不要超过半个小时。科学技术是一把双刃剑，用好了可以造福，用的不好就会对我们造成伤害，我们要利用这把双刃剑造福人类。六、拓展创新[PPT14出示]：播放两段视频，谈话：虚拟现实（VR），看到的场景和人物都是假的，是把人的意识代入一个虚拟的世界。其实在生活中VR技术越来越成熟，应用也越来越广泛，你们知道在哪些地方应用到这项技术了吗？教师提问：未来VR还能应用在哪些领域呢？学生交流：……【教学后记】7
