从蝙蝠的启示说起综合实践活动方案

“从蝙蝠的启示说起”综合实践活动方案一、活动目标：1通过研究活动，学生亲自开展调查，了解仿生学、了解生物的生态特点给我们人类带来的启示。2通过研究活动，让学生学会发现，学会观察，学会收集和整理资料，体验围绕课题探究的过程与方法。3通过研究活动，让学生形成敢于运用所学知识，发明创造新产品、新工具的科学态度。二、活动方法：查阅图书资料法、操作体验法。三、活动形式：通过查阅图书资料、交流汇报、进行小制作等形式开展活动。四、活动流程预设（一）课外实践体验探究1激趣质疑：教师引导：蝙蝠能在漆黑的岩洞里灵巧地飞来飞去，捕捉蚊虫，却不会撞上东西，连细小的电线都会灵巧地躲开，他是靠什么本领做到的呢？学生可能回答：眼睛、嘴巴和耳朵。教师引导：究竟是怎么做到的，请同学们读一读《蝙蝠和雷达》（人教版语文第七册）这篇课文，认真思考“科学家是根据蝙蝠的什么特点发明雷达的？雷达的哪些构造与蝙蝠的什么地方相似？”这两个问题。2出示并请学生阅读《蝙蝠和雷达》（人教版语文第七册）3交流汇报如下：蝙蝠用管状的嘴发射超声波，用耳朵接受从东西上反射回来的超声波，来“看”东西。雷达也是靠接受物体反射回来的无线电波来“看”东西的。科学家就是根据蝙蝠接受回声“看”东西的原理发明雷达的。师引导：人们根据生物的特点发明了很多的新产品，想了解吗？（想）请同学们在父母的帮助下做以下3件事，去探究。（1）读书或上网查找1条“现代科学家根据生物的特点发明了什么”的信息，并写下来。（2）开展多种调查活动，填好“人类根据生物的特点发明了什么”记录表。表如下：动物名称依据的特点或发明的原理发明了什么备注鱼猫草鸟……（3）你根据什么生物的特点，受到了怎样的启发？你想发明的是什么东西？可以把想法画下来，写下来，做出一个模型来。上课时进行交流评比。（二）课堂交流1激发兴趣我们知道自然界里有各种各样的生物，生物的许多本领令人惊叹羡慕。例如：鱼能在水中自由游泳，鸟能在天空自由翱翔，蝙蝠能在漆黑的岩洞里灵巧地飞来飞去……这些奇妙现象早已引起了人们的注意，人们在这些生物的启示下，发明了许许多多的新技术、新工具。比如：受到蝙蝠的启示发明了雷达。组织学生看图1，人们根据蝙蝠的什么特点发明雷达的？雷达的哪些构造与蝙蝠的什么地方相似？从中你明白了什么？教师引导学生可能作如下回答：蝙蝠用管状的嘴发射超声波，用耳朵接受从东西上反射回来的超声波，来“看”东西。雷达也是靠接受物体反射回来的无线电波来“看”东西的。科学家就是根据蝙蝠受回声“看”东西的原理发明的。2交流收集的资料（1）教师：其实，早在古代，人们就学会了仿照生物的特点来发明产品或工具，请把你课前收集并填写的“人类根据生物的特点发明了什么”记录表，先在组内和大家交流交流。（2）抽学生分组交流动物名称依据的特点或发明的原理发明了什么备注鱼鱼用鳍和尾巴游泳船、船舵、船浆茅草茅草边有锋利的齿锯子鸟用纺垂形的身体和流线型的翅膀飞风筝飞机、滑翔伞是现代发明的。树根植物的根能使松软的泥土变的坚固钢筋混凝土……（3）其实，现代人还有很多新技术、新工具是人们仿照生物的特点发明的呢。组织学生看图2，让学生参照自己收集的资料，思考人们又是根据生物的什么特点，发明新技术的？（4）组内交流教师：你都知道哪些新技术、新工具是人们仿照生物的特点发明的呢？请把课前收集的信息“现代科学家根据生物的特点发明了什么”，在组内和大家交流交流。（5）抽学生交流教师引导，学生可能交流出如下结论：科学家根据鹰眼的结构正在研制鹰眼系统导弹，这种导弹在飞临打击目标上空时就能自动寻找、识别目标而跟踪攻击。科学家根据蛇能根据动物的热辐射“看”清动物的大小、远近的原理发明了热成像仪，被普遍运用在军事上。科学家根据变色龙能根据环境改变自身颜色迷惑天敌的原理，发明了迷彩服。科学家根据猫头鹰利用红外线看清夜里的物体的原理，发明了红外线夜视镜，红外线成像仪等。科学家根据鸟利用空气飞翔的原理，发明了飞机、直升飞机。萤火虫等动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。科学家研究发现，萤火虫的发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。科学家发明了日光灯。……（6）老师也收集到一些资料，准备和大家交流。老师出示资料。（7）给各组评分。根据记录表、收集的材料和发言情况，学生评价打分，本组不打自己的。师生统计，综合评价。3实践操作：（1）学生分小组讨论：身边生物的哪一个特点使你特别地惊奇，由此你想到了什么？你想发明什么？小组展示课前制作的作品，并说明原理。互相启发。（2）你们根据什么生物的特点，受到了怎样的启发？想发明的是什么东西？把你们的想法“画下来”或“写下来”或“做出一个模型来”。小组确定内容、方式，合作完成。4交流作品：（1）请用写的方式的汇报展示，并说明原理。（2）请用画画的方式的汇报展示，并说明原理。如：利用变色龙变色迷惑敌人，我画了沙漠迷彩服、森林迷彩服、蓝天迷彩服、城市迷彩服。（3）请用制作的方式展示，并说明原理。如：制作的木锯、制作的船模型、制作的飞机模型、橡皮泥做的机器人模型；……（重在说明原理和功能）（三）评比小结：根据制作的作品和发言情况，学生评价打分，本组不打自己的。加上两次评分对各组综合评价。评出：最佳发言奖、最佳材料收集奖、最佳记录奖、最佳制作奖、最佳组织奖。（四）课后延伸：如果课堂上没有完成的作品，可以课后合作完成。觉得还不完善的，可以课后完善。附参考资料：1前景无限的仿生学科学家通过对大自然和动物界里发生的许多奇迹的仔细观察，建立了一门新兴的学科——仿生学。仿生学是集动物学、物理学、化学、心理学和工程技术相结合的一门独立的边缘科学。模拟动物的功能，以改进现有的和创立崭新的机械、建筑结构和新材料，仪器和工艺研究，创造出许多适用于生产、学习和人们生活的先进技术。目前，对生物神经系统和感觉器官的研究和模拟，占整个仿生学研究的80%左右。动物的定向与导航，对于研制新的航空和航海导航仪有很大的帮助。如海龟游出几兆米外,3年后仍可游回原产卵地。海龟的导航系统正在成为航天、航空、航海等研究工作的重点。酶学仿生也是人们研究的重点。已发现某些蓝藻含有一种不完全的光合器，可以在一定条件下产生氢气。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。氢是无污染的能源物质，利用光合作用获得氢能源，将引起动力工业的革命。“机器人”有应用生物电流的技术装置——假手。假手不仅能做动作，而且能够随环境的变化而自动调整动作。用于从事危险的工作。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。步行机有两条长腿和强有力的手臂,“头”部便是它的“脑”——操纵者。它能越过复杂的地形，行进的速度每小时可达56千米，也能拿起比较重的物件。用步行机装备部队，可期望它抬担架、运输、作战，或在崎岖的山区搬运空投物资。也可代替人负重，或在人迹罕至的原始森林中代替人开辟道路、搬运木材等。2鸟类对仿生学的贡献从始祖鸟的出现到现在，在这亿万年的漫长进化过程中，鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统，其灵敏性、高效性、准确性、抗干扰性都令人惊叹不已。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟，用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺，这就是仿生学研究的一项重要内容。鸟类有高超的飞行本领，当然现代的飞机很多性能上都远远超过鸟类，可在节约能源上，在灵巧性上就相形见绌了。如一只金鸻鸟连续在海洋上空飞行4000多公里，体重减轻0.06公斤；小巧的蜂鸟不仅能垂直起落，而且在吸吮花蜜时能取直立姿势，悬在空中进退自如，灵活异常。对这些特殊功能的研究利用，将会使飞机的性能进一步得到改进。如野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空，而人在登上4500米时呼吸已经感到很困难了。研究鸟为什么会在空气稀薄的条件下脑血管依然畅通，可对人类在供氧不足的环境中正常生活和延长生命有重大意义。鸽子在仿生学方面有很大的贡献。它的腿上有一个小巧而灵敏的感受地震的特殊结构，人们根据它的原理仿制出一种新的地震仪，使地震预报更加准确。它的眼睛有着特殊的识别本领，这是由于它的视网膜上有６类功能专一的神经节细胞：叶亮度检测器、普通边检测器、凸边检测器、方向检测器、垂直边检测器、水平边检测器，人们模仿它视网膜上的细胞结构制成的鸽眼电子模型，虽结构还不及它的复杂和完善，但安装在警戒雷达上、应用于电子计算机处理有关数据方面已有广阔的前途。地球上海水占总水量的97%。而海水的人工淡化器目前设备庞大、结构复杂、耗能量高。但海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出，一旦完成这个功能的模拟，人类利用海洋的前景将会更加广阔。此外，人们根据鹰眼的结构正在研制鹰眼系统导弹，这种导弹在飞临打击目标上空时就能自动寻找、识别目标而跟踪攻击。3动物奇特的功能与仿生学飞机的出现毫无疑问是来自人们对飞禽鸟类的直接模仿，现代飞机的垂直起降，空中定悬后掉头等诸多方面功能的实现也深受飞鸟和蚊虫的启发。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。人类模拟动物的变色术，研制了军用的迷彩服装，模拟蜻蜓、螳螂的复眼制造出了雷达以及蛙眼雷达等等，研究应用动物的灵性来为人类服务的例子真是不枚胜举。苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。苍蝇每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢?人类又把目光投向了大自然。在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。