7.海豚与雷达【课标落实】1本单元通过一系列观察、探究、设计等活动，落实课程标准高年级的课程目标。科学知识：认识人类与自然资源的关系。了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。科学探究：能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。科学态度：表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行研究的兴趣。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神科学、技术、社会与环境：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。2本单元学习内容基于课程标准课程内容中 “技术与工程领域”的高年级段要求。3知道很多发明可以在自然界找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。并能利用文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】海豚与声呐是苏教版科学五年级下册第2单元仿生的第三课。通过前两课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系。在第二课蛋壳与拱形建筑中学生习得人类可以通过模仿自然界生物的结构制造仿生物品。在此基础上，本课是基于仿造自然界中生物原理的一个案例：海豚与声呐，即人们从海豚在水中的游行和捕食的行为得到启发，完善了声呐系统。从而帮助学生进一步了解仿生，建立仿生的概念。本课教学内容分四个部分：第一部分，通过人们所做的海豚在水中游行和捕食的实验，知道海豚的游行和捕食不需要眼睛。第二部分，做模拟海豚游行和捕食的游戏，感受海豚利用前额（鼻孔）发声和耳朵接收声音捕食的情况，了解海豚游行和捕食过程。第三部分，通过阅读，了解海豚探路方式以及潜艇、B超、雷达的工作原理。说明海豚、潜艇的声纳、B超的探测利用的是回声定位，而雷达利用的是无线电波的反射来发现目标、跟踪目标，它们的原理相似。【学情分析】（知识方面）五年级的学生已经具备一定的知识储备。他们经过前课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，了解仿生与仿生物品之间的联系，并了解人类可以通过模仿自然界生物的结构而制造仿生物品。但对于我们进行生物原理的仿生虽有了解，但并不清晰，需要进行实例的具体分析加深印象。此外，对于海豚这种生物，学生对海豚回声定位的原理并不清晰，依靠的是什么，如何进行定位等。很大一部分学生认为是依靠人类听得到的海豚“叫声”进行游行和捕食，而不知道海豚是用两种频率发声：一种是人耳听不到的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或物体的存在；另一种是次声波，是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流。（技能方面）五年级的孩子已经具备较好的交流、协作能力，能较好的展开科学探究，并能运用理性思维对收集到的证据进行比较、分析、归纳、概括等整理加工，并在此基础上形成种种解释。（心理特征）高段的学生随年龄增长，已经渐渐沉稳,也具有较强的规则意识，有意注意渐渐占优势，并具备一定的逻辑思维能力。但仍需同直接与感性经验相联系。因此，有趣的探究活动仍比较容易引发他们较持久的关注和兴趣。【教学目标】1知道什么是超声波，了解超声波回声定位和无线电波反射定位的原理。2通过阅读和对比，发现海豚、潜艇的声纳、B超、雷达相似的工作原理。3分工合作，提升团队合作的意识。【教学重点】了解海豚游行以及捕食的原理。【教学难点】分工合作，提升团队合作的意识。【教学准备】教师材料：课件和视频学生材料：水，实验盘，方形木块，一次性塑料杯子、滴管，记录单【教学时间】1课时【教学过程设计】一、导入1（出示海豚图片）认识它吗？生：海豚2今天我们通过一段视频来了解一下海豚的生活。3播放海豚在水中游行和捕食的视频。4在视频中你看到了什么？生：海豚在水中灵活的游行，捕食。5为什么海豚能在水中这么灵活的游行捕食？这节课我们一起来探究一下。生：通过眼睛观察周围环境；发出的声音进行定位设计意图：利用海豚图片直接导入，再结合视频引导学生聚焦到海豚灵活游行秘密上，通过充分的交流挖掘学生的前概念，为后续的教学奠定基础。二、认识海豚的回声定位1同学们的想法都不一样。接下来，我们通过几则资料的阅读了解一下。2（出示阅读资料）学生阅读资料。资料一：有人曾做过这样的实验，在水池里插上36根金属棒，每排6根，然后把海豚放进去。只见海豚在棒中间游来游去，而绝不会碰到金属棒。即使把它的眼睛蒙上，它也照样畅游无阻。如果偷偷地在水池里放进一条小鱼，它就会立刻游过去进行捕捉。资料二：20世纪60年代，生物学家诺里斯发现，用橡皮蒙住海豚的双眼，它的活动丝毫不受影响，可把海豚的前额蒙住，它在水下就像瞎子一样，到处乱撞。显然，海豚是用前额发出声波来测定方向的。资料三：海豚不同于须鲸，它只有一个鼻孔，另一个鼻孔是封闭的，埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时，声波通过头部额隆，这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织，将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵，从而感知声波。3从资料中你获得了什么信息？生：海豚那么灵活和眼睛无关；是由前额的鼻孔里发出声波；鼻孔发出了声波，耳朵接收4交流：人们发现，海豚的音域比较宽广，可以发出两种声音，一种是人耳可以听见的声音，一种是人耳听不到的超声波。科学家研究发现，海豚是利用超声波获知水中的鱼饵或物体的存在。（超声波：超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波，是人耳不能听到的声音。）5海豚是怎么利用超声波在水中灵活游行和捕食呢？生：前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，耳朵接收。6请你画出海豚能自如游行的工作原理图。7学生画原理示意图。8交流学生的原理示意图，学生讲解聚焦到超声波以什么形式传播。9超声波到底以什么样形式传播呢？因为超声波看不见，所以我们用水波来模拟超声波。模拟超声波活动用水波模拟超声波。将实验盘装水，保持水面平静。 将水滴到实验盘中，观察水波的变化的情况。在水中放入不同的物体（ ， ），再滴水，观察水波遇到物体时的情况。画出示意图，交流发现。10交流发现：水波遇到物体会返回来。物体离波源的距离不一样，水波返回来的时间也不一样。遇到不同的物体后水波返回来的波形不一样。设计意图：因学生对海豚回声定位的本领并不清晰，因此结合几则资料让学生通过资料阅读进行分析从而了解海豚。此外，借助可视的水波模拟超声波的活动，将看不见的海豚利用超声波反射定位的现象转化为直观现象，让学生在活动中形象化地感受过程和原理。同时，增进了学生的研究兴趣。11小结：海豚的前额（鼻孔）发出超声波，超声波遇到物体返回，进入到海豚的耳朵，海豚通过对接收到的信号进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，就能灵活的游行和捕食了。这样的探路方式称为回声定位。三、搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系1我们已经知道了海豚在水中自如游行和捕食的秘密了。其实人类是很擅于向大自然学习的。人类利用海豚的这项本领做了什么？生：完善了声呐系统。2声呐系统被应用在哪些地方？它的原理是什么？ 你能尝试画出来吗？3学生画声呐系统的原理图4你还知道人类的发明与我们今天介绍的海豚的回声定位原理相似的？5学生交流。6介绍B超诊断仪和雷达，学生交流原理。B超诊断仪：利用回声定位原理，将超声波射入人体，通过分析体内组织产生的回声，探测人体内部是否健康。雷达：发出电磁波遇到目标时会返回，从而测定目标位置、速度等，为飞机导航。设计意图：切入仿生话题，将雷达、声纳、B超、海豚探路等零散的认知，通过比较分析，找出相似之处，进一步加深对仿生事例两者之间关系的认知。四、拓展我是小小设计师1我们知道海豚的回声定位本领已经运用到许多领域，人们也还在做各种尝试。今天，让我们也做个小小设计师，运用海豚的本领尝试设计一个物品，解决我们生活遇到的一些问题。2学生交流。3学生画设计图并展示交流。设计意图：通过学生根据回声定位原理自行设计物品，一方面加强了对仿生认识与应用，另一方面也渗透了工程设计意识。这个环节只要学生设计及解释合理即可。【板书设计】7.海豚与声呐回声定位物体耳朵前额(鼻孔)海 豚 【知识要点】1.海豚从前额（鼻孔）发出超声波，遇到物体返回，进入到耳朵进行分析，从而知道前方有无物体，物体的大小、形状和位置，即回声定位。2.B超诊断仪利用回声定位原理，雷达利用电磁波定位。导入新课【课堂流程图】认识海豚的回声定位搭建海豚探路与仿生物品工作原理上的关系拓展我是小小设计师