探秘仿生：开启自然灵感之旅——《我们来仿生》教学设计
□彭英娟
字数：2145
2025-07-27
版名：教育理论
本课是江苏凤凰教育出版社出版的五年级下册科学教材第二单元“仿生”的第四课。通过前三课的学习，学生已经初步建立了仿生的概念，本课为学生创建仿生设计平台，让学生在吸收本单元知识的基础上融合内化生成知识应用能力。
【教学过程】
一、游戏体验，初历仿生
1.进行保护色游戏
师：同学们，今天老师给大家带来了一个非常有趣的小游戏——“伪装大师”。我们分组来一场眼力竞技PK，看看谁是火眼金睛！
规则介绍：每组会拿到一张包含很多动物的图纸，请找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找得又快又准。（全班分为丛林、荒漠、海洋三组。）
各小组按完成顺序将图纸张贴到黑板上。学生观察后发现：图纸上动物颜色与背景差异越大的寻找速度越快，动物颜色和背景越相似的寻找速度越慢。
2.开展“创意外衣”绘制活动
师：你觉得哪种情况更有利于动物隐藏呢？
学生观察后总结：动物形态和颜色与周围环境越相近越有利于动物隐藏。
师：如果让你隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件什么样的外衣？请开始你的设计。
3.交流设计感受
师生归纳发现：大家设计的衣服都与周围环境相近，类似迷彩服。迷彩服正是利用保护色这一原理制作的，能与环境融为一体，避免被发现。
二、实例分析，辨认仿生
1.播放六足机器人视频
师：随着科技的发展，我们身边开始有了各种各样的机器人。有一个机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等，让我们一起通过一段视频来了解一下吧。
2.交流感受
师：六足机器人也是一款仿生产品，它模仿的是哪种生物呢？请交流讨论，找出这种生物。
学生总结发现，六足机器人是借鉴昆虫的三角步态设计制作而成的，这属于结构上的仿生。
3.AI拓展
教师出示有关AI应用，引导学生发现更多相关类型的仿生物品。
三、制作模型，感受仿生
1.播放《秧BOT》视频片段
2.引出实践任务
师：在刚才的表演中，你觉得哪里最受震撼？
学生交流得出：机器人的类人属性非常明显，尤其手臂动作非常灵活。
师：不错，这款机器人无论是手臂外形还是功能都和我们人类十分相似，它就是一款仿生产品。今天，我们也来尝试做一个手臂模型，并让其摆出不同动作。
3.感受人体运动
师：想要做好一个手臂模型，我们首先必须了解人体的构成、身体各部分是怎样配合运动的，在此过程中又有什么变化。下面两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作来观察我们的手臂。
学生感受并汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲，上侧的肌肉有一点鼓起。
4.介绍手臂伸缩运动
师：一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起，而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则正好相反。
5.动手制作模型
师：通过一系列观察，大家对手臂的结构和功能有了详细了解。老师为大家准备了材料（纸板、木片、铆钉、橡皮筋、弹簧、线绳、剪刀、胶带等），请按照小组绘制好的手臂模型图，选择合适的材料，按照裁剪、折叠、固定的顺序边思边做，小组合作分工完成。
6.展示分享
师：现在我们开始展评手臂模型，按照牢固程度、力量、美观度进行评价。其他小组可以对展评的小组提出建议。
7.改进优化
师：按照展评效果和其他同学的建议，继续改进完善手臂模型。将制作过程中的感受记录下来，和同学、家人交流。
四、生活启示，发现仿生
1.呈现生活问题
师：最近老师在打扫实验室时遇到了一个小麻烦——在清洗实验室的玻璃器皿时，像球形烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力，还常常洗不干净。你能从生物中找寻灵感，设计一个新型工具解决这个难题吗？
2.呈现锦囊
教师给毫无头绪的小组发放锦囊，内有河豚的介绍卡片。3.小组讨论，展示设计方案
4.拓展生活中常见的仿生设计
师：生活中常见的仿生设计还有根据鸭蹼的形态设计的潜水脚蹼，借鉴海豚的流线型形态设计的潜艇、冲浪板和帆船等，观察蚊子嘴仿生发明的微针技术等。
五、课堂小结
1.观察生活
课后观察生活，尝试从生物的特点出发，思考如何将它们运用到我们的生活中来。
2.课堂升华
试着从生活问题出发，在生物身上找寻灵感，设计一款仿生产品。
点评
本课课程目标融合到位，在知识维度、能力维度和素养维度都有融合贯通，通过“观察—设计—制作”流程培养工程实践能力，渗透“人与自然 和谐共生”的生态理念。
本课认知冲突设计精妙，通过“伪装大师”小游戏，自然引发对保护色原理的认知冲突；通过六足机器人与昆虫运动的对比，打破“仿生就是简单模仿”的思维定式；通过初步设计（图纸）与实际效果（模型）的差异促进反思改进。
学习活动层层递进。从感性认识到理性分析：游戏体验→案例观察→原理探究→实践应用；从模仿到创新：模仿迷彩服→理解六足机器人→自主设计仿生手臂；从单一到综合：颜色仿生→结构仿生→功能仿生。
该教学设计已具备STEM课程的良好基础，可在以下几方面着力优化提升：思维工具显性化不足，建议在案例对比环节明确使用双气泡图比较不同仿生类型，设计过程可引入流程图工具梳理工程思维，评价环节可采用PMI表格进行结构化反思；较多停留在应用层面，可增加分析、对比成功与失败的仿生案例，设计解决实际问题的原创仿生方案，记录设计过程中的思维变化；差异化教学体现不足，可设置基础任务（完成指定动作的仿生手臂）、进阶任务（实现多关节协调运动）、挑战任务（增加环境适应性功能“材料超市”，供学生自主选择搭配）等分层任务。
（点评教师：陕西省学科带头人行璐）
【教学过程】
一、游戏体验，初历仿生
1.进行保护色游戏
师：同学们，今天老师给大家带来了一个非常有趣的小游戏——“伪装大师”。我们分组来一场眼力竞技PK，看看谁是火眼金睛！
规则介绍：每组会拿到一张包含很多动物的图纸，请找出隐藏其中的全部动物，比一比哪个组找得又快又准。（全班分为丛林、荒漠、海洋三组。）
各小组按完成顺序将图纸张贴到黑板上。学生观察后发现：图纸上动物颜色与背景差异越大的寻找速度越快，动物颜色和背景越相似的寻找速度越慢。
2.开展“创意外衣”绘制活动
师：你觉得哪种情况更有利于动物隐藏呢？
学生观察后总结：动物形态和颜色与周围环境越相近越有利于动物隐藏。
师：如果让你隐藏在刚刚的场景中，你会为自己设计一件什么样的外衣？请开始你的设计。
3.交流设计感受
师生归纳发现：大家设计的衣服都与周围环境相近，类似迷彩服。迷彩服正是利用保护色这一原理制作的，能与环境融为一体，避免被发现。
二、实例分析，辨认仿生
1.播放六足机器人视频
师：随着科技的发展，我们身边开始有了各种各样的机器人。有一个机器人可以轻松跨越森林、沙地、沼泽等，让我们一起通过一段视频来了解一下吧。
2.交流感受
师：六足机器人也是一款仿生产品，它模仿的是哪种生物呢？请交流讨论，找出这种生物。
学生总结发现，六足机器人是借鉴昆虫的三角步态设计制作而成的，这属于结构上的仿生。
3.AI拓展
教师出示有关AI应用，引导学生发现更多相关类型的仿生物品。
三、制作模型，感受仿生
1.播放《秧BOT》视频片段
2.引出实践任务
师：在刚才的表演中，你觉得哪里最受震撼？
学生交流得出：机器人的类人属性非常明显，尤其手臂动作非常灵活。
师：不错，这款机器人无论是手臂外形还是功能都和我们人类十分相似，它就是一款仿生产品。今天，我们也来尝试做一个手臂模型，并让其摆出不同动作。
3.感受人体运动
师：想要做好一个手臂模型，我们首先必须了解人体的构成、身体各部分是怎样配合运动的，在此过程中又有什么变化。下面两人一组，通过伸直和弯曲手臂的动作来观察我们的手臂。
学生感受并汇报：曲臂时，手臂在关节处弯曲，上侧的肌肉有一点鼓起。
4.介绍手臂伸缩运动
师：一起观察手臂伸缩运动的动态图，验证一下你们的发现。连接骨骼的肌肉称为骨骼肌，骨骼肌的两端分别连接两块骨骼，它们成对存在。曲臂时，上方的骨骼肌收缩、鼓起，而下方的骨骼肌伸长、紧绷；伸臂时则正好相反。
5.动手制作模型
师：通过一系列观察，大家对手臂的结构和功能有了详细了解。老师为大家准备了材料（纸板、木片、铆钉、橡皮筋、弹簧、线绳、剪刀、胶带等），请按照小组绘制好的手臂模型图，选择合适的材料，按照裁剪、折叠、固定的顺序边思边做，小组合作分工完成。
6.展示分享
师：现在我们开始展评手臂模型，按照牢固程度、力量、美观度进行评价。其他小组可以对展评的小组提出建议。
7.改进优化
师：按照展评效果和其他同学的建议，继续改进完善手臂模型。将制作过程中的感受记录下来，和同学、家人交流。
四、生活启示，发现仿生
1.呈现生活问题
师：最近老师在打扫实验室时遇到了一个小麻烦——在清洗实验室的玻璃器皿时，像球形烧瓶这样口小体大的器皿用刷子清洗起来费时费力，还常常洗不干净。你能从生物中找寻灵感，设计一个新型工具解决这个难题吗？
2.呈现锦囊
教师给毫无头绪的小组发放锦囊，内有河豚的介绍卡片。3.小组讨论，展示设计方案
4.拓展生活中常见的仿生设计
师：生活中常见的仿生设计还有根据鸭蹼的形态设计的潜水脚蹼，借鉴海豚的流线型形态设计的潜艇、冲浪板和帆船等，观察蚊子嘴仿生发明的微针技术等。
五、课堂小结
1.观察生活
课后观察生活，尝试从生物的特点出发，思考如何将它们运用到我们的生活中来。
2.课堂升华
试着从生活问题出发，在生物身上找寻灵感，设计一款仿生产品。
点评
本课课程目标融合到位，在知识维度、能力维度和素养维度都有融合贯通，通过“观察—设计—制作”流程培养工程实践能力，渗透“人与自然 和谐共生”的生态理念。
本课认知冲突设计精妙，通过“伪装大师”小游戏，自然引发对保护色原理的认知冲突；通过六足机器人与昆虫运动的对比，打破“仿生就是简单模仿”的思维定式；通过初步设计（图纸）与实际效果（模型）的差异促进反思改进。
学习活动层层递进。从感性认识到理性分析：游戏体验→案例观察→原理探究→实践应用；从模仿到创新：模仿迷彩服→理解六足机器人→自主设计仿生手臂；从单一到综合：颜色仿生→结构仿生→功能仿生。
该教学设计已具备STEM课程的良好基础，可在以下几方面着力优化提升：思维工具显性化不足，建议在案例对比环节明确使用双气泡图比较不同仿生类型，设计过程可引入流程图工具梳理工程思维，评价环节可采用PMI表格进行结构化反思；较多停留在应用层面，可增加分析、对比成功与失败的仿生案例，设计解决实际问题的原创仿生方案，记录设计过程中的思维变化；差异化教学体现不足，可设置基础任务（完成指定动作的仿生手臂）、进阶任务（实现多关节协调运动）、挑战任务（增加环境适应性功能“材料超市”，供学生自主选择搭配）等分层任务。
（点评教师：陕西省学科带头人行璐）
