1、第六单元 仿生建筑模型20.仿生建筑模型大比拼（一）【教材分析】本课以工程实践为主线，设计了“任务”“调研”和“设计”三个活动。“任务”的目的是通过创设“仿生建筑模型征集令”情境，指导学生明确活动任务，根据任务提出需要解决的主要问题。“调研”的目的是通过网络、采访、考察等途径，引领学生获取与主要问题有关的信息。“设计”的目的是引领学生运用“大自然的启示与发明”“风格各异的建筑”等单元的科学知识，结合通过调研获取的有关仿生建筑的信息，利用概念图进行设计分析，采用头脑风暴和“组合法”构思多样的作品方案，利用草图把构思的方案呈现出来，并进行交流与筛选。通过本课的学习，培养学生提出问题、制订计划、搜集
2、证据、处理信息、表达交流、反思评价等科学探究能力；激发学生利用新的思路、新的材料、新的方法设计制作仿生建筑模型的兴趣；帮助学生树立能接受别人的意见，调整自己的设计方案，能与他人合作学习、沟通交流，尊重他人、形成集体观点的科学态度。本课重点是设计制作仿生建筑模型方案。【教学目标】科学观念1.能说出制作仿生建筑模型需要考虑结构系统、供水系统、采光系统和供暖系统等。2.能说出设计仿生建筑模型的过程和方法。3.能说出人们的需求促进了仿生建筑技术的发展。科学思维1.能用概念图、图表、草图等方式呈现设计仿生建筑模型的过程和结果。2.能对自己或他人的设计方案进行分析与筛选。探究实践1.能根据不同任务提出要探
3、究的主要问题。2.能通过网络、采访、考察等方式获取主要问题的相关信息。3.能采用“头脑风暴”“组合法”等方法设计制作仿生建筑模型的方案。态度责任1.能对设计仿生建筑模型表现出探究兴趣。2.能接受别人的批评意见，反思、调整自己的制作方案。3.能采用新的思路、新的材料、新的方法设计制作方案。4.能与他人合作学习、沟通交流，综合考虑大家意见，形成集体观点。【教师准备】有关仿生建筑的图片或视频等。【学生准备】课前搜集仿生建筑的资料、科学学生活动手册、笔等。 【课时安排】2课时。【教学过程】第一课时（一）创设情境，明确任务1.引导：（出示仿生建筑模型征集令图片）住建局联合教育局举办了一场STEAM大赛，
4、内容是制作仿生建筑模型。请同学们看一看征集令。征集令上有三个任务，请选择本组的活动任务。2.讨论：你们小组选择哪个任务？理由是什么？面临的主要问题是什么？3.汇报：指定小组代表汇报讨论结果。（二）制订计划，合作调研1.引导：我们选择了自己的制作任务，明确了面临的主要问题，下面就可以通过实地观察、专家咨询、查阅资料、收看电视广播、浏览互联网等途径进行调研，获取相关信息。调研之前需要先制订小组调研计划。2.制订：学生在小组内制订调研计划，并记录在科学学生活动手册第25页中。3.调研：以小组为单位根据调研计划，通过网络，采访、考察等途径获取相关信息。（该活动建议安排在课前进行。）4.整理：根据主要问
5、题，将收集到的信息进行整理，并以调研报告的形式呈现出来。（三）交流信息，提高认识1.汇报：指定学生汇报调研结果，其他学生进行补充与评价。2.讨论：我们从仿生建筑中吸取哪些经验？从哪些方面进行设计创新？3.小结：通过调研，我们对仿生建筑的结构和特点有了一定的了解，同时对自己要制作的仿生建筑模型有了一定的设计思路，下节课我们就来设计自己的仿生建筑模型。 第二课时（一）提供思路，设计分析1.引导：我们面对收集到的信息，要根据任务要求和解决的主要问题，尽可能多地想到解决问题的办法。2.讨论：（1）如何选择材料？（2）模仿什么样的模型，才能实现漂浮、稳固的要求？（3）仿生建筑模型有哪些系统组成？3.分析
6、：学生分组进行设计分析，并用概念图的形式记录下来。4.汇报：指定小组代表汇报讨论结果，其他学生进行补充与评价。（二）思维发散，构思呈现1.引导：通过设计分析，我们想到了很多解决问题的方法，接下来我们根据设计分析中的三个要素的具体设想，先采用头脑风暴法，设计出多种符合设想的具体方法；再采用组合法构思出一系列的仿生建筑模型方案。2.讨论：（建议用概念图的形式呈现下列问题）（1）制作仿生建筑底壳材料和音乐厅的材料有哪些？（2）仿生建筑模型的采光系统、供暖系统采用什么设备？（3）底壳和音乐厅采用的具体原型是什么？小组采用头脑风暴法进行讨论，围绕三个要素想出更多的具体的方法，并把结果记录在概念图中。3.
7、组合：（1）选项。从上面设计的各个具体方法中，各选择一项，如空塑料瓶、木板、导光管采光、太阳能、浮萍、蛋壳等。（2）组合。将各项组合在一起，想象仿生建筑模型是什么样的。学生按要求自由组合，组合成若干个仿生建筑模型。4.呈现：把自己构思的仿生建筑模型用草图画下来。 （三）交流评价，筛选改进 1.筛选：学生以小组为单位，依据科学性、创意性、美观性、操作性等标准，对方案进行分析、比较，筛选出小组满意的设计方案，并把筛选的结果和原因记录在科学学生活动手册第25页中。教师巡回指导。2.交流：组织学生展示筛选的最佳方案，引导学生进行相互评价，提出修改、完善设计方案的意见和建议。3.改进：根据大家的意见对选
8、择的方案进行改进。【学习背景】人类从蒙昧时代进入文明时代，就是在模仿自然和遵循自然规律的基础上不断发展起来的。我国从古代的穴居到现今各类建筑的出现，都留下了模仿自然的痕迹，这就是建筑仿生。为了建筑创新，以及使城市达到生态平衡和持续发展，人们创建了建筑仿生学。建筑仿生学主要研究的内容包括：城市仿生、功能仿生、结构仿生、形式仿生等方面。建筑仿生学的应用范围很广，从城市总体设计到单体建筑，从居住环境到材料都包含其中。可以说未来的城市将是仿生与生态的城市。六年级的学生，认识了各种各样的仿生、工程师发明创造的过程、建筑物的结构、建筑物的系统和功能，这为本课学习奠定了基础。 【教学后记】21.仿生建筑模型
9、大比拼（二）【教材分析】本课以工程实践为主线，设计了“制作”和“调试”两个活动。“制作”的目的是通过绘图、选材、制作等活动，先指导学生根据仿生建筑模型的制作方案绘制简单三视图；再根据方案选择成本较低、绿色环保的材料；最后根据制作方法，使用工具加工制作仿生建筑模型。体现科学与技术、工程、数学、艺术的整合。“调试”的目的是通过制订测试方案、测试模型功能、诊断模型存在的问题等活动，指导学生学会测试、诊断仿生建筑模型的方法。通过本课的学习，培养学生提出问题、制订计划、实验观察、分析现象、得出结论、沟通交流、反思评价等科学探究能力；培养学生选择材料、绘制图纸、加工制作、效能测试等工程思维能力；帮助学生树
10、立尊重证据、以事实为依据作出判断，能接受别人意见、调整自己方案，能与他人合作学习、沟通交流，综合考虑大家意见，形成集体观点的科学态度。本课重点是制作仿生建筑模型。【教学目标】科学观念1.能说出选择材料的依据和制作仿生建筑模型的方法。2.能说出测试仿生建筑模型功能的方法。3.能说出人类的好奇和需要是仿生建筑技术发展的动力。科学思维能通过实验、数据分析等方式测试仿生建筑模型的效果。探究实践1.能绘制仿生建筑模型的图纸。2.能选择合适的工具和材料制作仿生建筑模型。态度责任1.能对制作仿生建筑模型表现出探究的兴趣。2.能经过多次测试，以事实为依据提出比较合理的改进和完善模型的方案。3.能与他人合作学习
11、、交流沟通，综合考虑大家意见，形成集体的观点。【教师准备】电路元件、电池盒、开关、导线、电池、胶枪、手锯、电钻、刻刀、绘图和制作方法视频等。【学生准备】泡沫板、木板、砂纸、竹条、彩笔、胶水、剪刀、圆规、直尺、丁字尺、曲线板、科学学生活动手册、笔等。【教学过程】第一课时（一）明确任务1.引导：（出示几幅学生改进后制作仿生建筑模型的方案）上节课各小组经过设计、筛选、改进等，最终确定了制作方案，那么设计的这些仿生建筑模型效果怎样，还需要制作出来进行测试验证。2.任务：根据设计方案，绘制图纸、选择材料、制作仿生建筑模型。 （二）绘制图纸1.引导：前面我们已经绘制过三视图，想一想应该怎样绘制三视图呢？下
12、面我们通过视频来了解使用丁字尺和曲线板绘制仿生建筑模型三视图的方法。2.播放：绘制仿生建筑模型三视图的方法视频。 3.准备：小组合作观察样图，做绘图准备（准备纸张、丁字尺、曲线板等绘图工具）。4.绘制：学生在小组先绘制底稿图，再检查正误，并纠正错误、补充遗漏，确定无误后，用粗实线描深，标上尺寸，并记录在科学学生活动手册第26页中。 （三）选择材料1.引导：图纸绘制出来之后，需要选择合适的材料。请同学们说一说，应该怎样去选择材料呢？2.要求：选择材料时要根据自己的方案，选择成本较低、绿色环保的材料。3.选材：先确定本组制作模型需要的材料是什么，再从课前准备的材料中进行筛选。4.思考：你是通过哪些
13、途径获得制作材料和工具的？是否达到了节约成本和节约时间的目的？（四）制作模型框架1.讲述：下面我们以任务3为例来制作仿生建筑模型框架，如果你选择的是任务1或任务2，可以按照自己的制作方案完成相应的操作。2.播放：制作仿生建筑模型方法（一）的视频。（提示学生关注制作分几步，每步有几个环节，主要方法是什么。） 3.出示制作方法：（1）制作底座。先在木板或泡沫板上分别画出半径为15厘米和11厘米的同心圆，接着用手锯沿线锯下，用砂纸将边缘打磨光滑，最后用胶枪将木板和泡沫板粘接在一起，并用电钻打孔固定。（2）安装竹条。先将底座内圆分为12等份，使用电钻在定位点上打出2厘米深的孔；然后将6根长约38.5厘
14、米的竹条分别插进底座的小孔中；最后用两个直径分别为16厘米和10厘米的竹条圆圈，分别盖在竹条框架上，用细金属丝将横向与纵向的竹条绑在一起。4.制作：根据制作方法，小组成员分工合作进行制作。教师巡回指导。（五）总结评价1.汇报：指定小组代表汇报本组的制作结果。2.评价：教师对小组或学生的表现进行评价。第二课时（一）明确任务引导：上节课制作了仿生建筑模型的框架，本节课我们在前面的基础上继续完成仿生建筑模型的制作和测试任务。（二）掌握方法1.播放：制作仿生建筑模型方法（二）视频。（提示学生关注制作分几步，各包括几个环节，主要的制作关键是什么。）2.出示：制作仿生建筑模型的方法。（1）安装采光元件。先
15、将电池盒、开关用双面胶固定在底板上（注意电路开关要安置在离门口近的地方，方便控制），将LED灯分布固定在竹条框架上；然后将LED灯采用串联的方式与电池盒、开关连接在一起，形成电路。（2）粘接外墙。先在彩纸上画出相距约17.3厘米的两条平行线；接着将一条线从纸边开始每隔6厘米画一个点，在另一条线上距纸边3厘米处画点，再以此点开始每隔6厘米画一个点；然后将两条线上的点依次连接画线，用剪刀沿线将纸条剪下；最后在竹条上均匀涂抹胶水，将纸条依次粘在竹条框架上，形成球形音乐厅的外墙体。（3）美化外观。先在音乐厅周围制作诸如花、草、树木、旗子、路灯等景观；然后在音乐厅底部四个角各固定一个金属钩码或大螺丝帽作
16、为配重。（三）动手制作1.出示注意事项：使用工具时要注意安全，要保持安静、有序。2.制作：学生在小组内分工制作。教师巡回指导，帮助学生解决遇到的困难。（四）效果测试1.引导：同学们通过小组合作，已经制作完成了自己的仿生建筑模型。仿生建筑模型能否达到我们设计的效果，需要通过测试来得出结论。下面我们先设计测试方案。2.提示： （1）按照不同的任务模拟相应的环境。（2）按照不同的任务制定不同的测试方案。3.设计：分组设计测试方案，并记录在科学学生活动手册第26页中。4.测试：小组合作根据测试方案，对仿生建筑模型的效果进行多次测试，并把测试的结果记录在科学学生活动手册第26页中。5.分析：分析测试结果
17、，判断仿生建筑模型的效果。6.评价：从成本、功能、工艺和系统等方面对本组的仿生建筑模型进行评价。7.交流：指定学生代表交流本组制作的仿生建筑模型是否达到了设计的效果，自己认为哪组制作的效果好，并用所学知识进行解释。【学习背景】学生在实际操作过程中，把自己的想法用作品体现出来，会加深学生对所学知识的理解。从设计到制作，再到美化，是动手操作的一系列程序，在这些环节中，应引导学生思考，让演绎推理参与整个实际制作的过程。没有思维参与的制作，是没有教学价值的活动。而一切思维的关键在于学生所学的知识在制作过程中是否得到灵活运用，能否在实际动手制作过程中进行思考，运用所学的科学知识去分析、判断制作过程和制作
18、结果的科学性。在此之前的学习中，学生已经基本掌握了常用的绘图工具、制作工具和测量工具的使用方法，并且学生在上节课已经设计完善了仿生建筑模型制作方案，这为本课学习奠定了基础。 【教学后记】22.仿生建筑模型大比拼（三）【教材分析】本课以工程实践为主线设计了两个活动。“展示”的目的是通过准备、展示和评价等活动，指导学生了解举办“仿生建筑模型”展示会的方法和步骤，学会布展、参观、制定评价标准和对作品进行评价的方法。“改进”的目的是通过制定改进方案、改进作品等活动，指导学生掌握整理他人建议，制定改进方案的方法。通过本课的学习，培养学生提出问题、制订计划、搜集信息、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价
19、等科学探究能力；帮助学生树立尊重证据、以事实为依据作出判断，接受他人意见、调整自己行为，愿意与他人合作学习、沟通交流，综合考虑大家意见，形成集体观点的科学态度。本课重点是学会展示、评价作品的方法。【学习背景】展示会参展模型，主要有以下几种陈列方式：1.分类陈列。将仿生建筑模型按任务的不同集中组织陈列。这种陈列方式能让参观者快捷、方便地获得自己想要的信息，能迅速、系统地了解模型，也给观众比较模型提供了方便。2.综合陈列。将不同类别的模型经过合理的搭配处理，综合布置到一个空间。3.特写陈列。在特定空间集中介绍某一种模型，模仿电影特技的处理方式，通过视觉放大或加强，将某个或某种模型的陈列表现得非常突
20、出。这种方法适用于比较有特色的模型的陈列。学生经过六年的学习，已经熟悉了模型展示的方式与方法，并且通过前两课的学习，已经设计、制作出了各具特色的仿生建筑模型，这为本课学习奠定了基础。【教学目标】科学观念1.能说出仿生建筑模型展示会的内容和方式。2.能说出评价仿生建筑模型的标准和方法。3.能说出改进仿生建筑模型的内容和理由。能说出仿生建筑技术的发展和应用影响着社会的发展。科学思维能对活动的过程和结果进行反思与评价。探究实践1.能针对自己的仿生建筑模型设计出多种展示方式。2.能制定标准，对自己和他人的仿生建筑模型进行评价。3.能制定改进仿生建筑模型的方案。态度责任1.能对展示仿生建筑模型表现出浓厚
21、的兴趣。2.能采用新的思路、新的方法、新的手段展示仿生建筑模型。3.能与他人分工合作，沟通交流，形成集体观点。【教师准备】电脑、投影仪、展台、评价表、教学课件等。【学生准备】仿生建筑模型、照相机、产品说明书、科学学生活动手册、笔等。【课时安排】1课时。【教学过程】（一）明确任务引导：通过前面的学习，我们完成了仿生建筑模型的设计、制作等任务，并通过测试，了解了自己制作的仿生建筑模型的特点和效果。那么自己组的仿生建筑模型与其他组相比有什么优点和不足呢？让我们举办一场“仿生建筑模型”展示会吧！（二）准备展示1.准备展示会。（1）思考：我们要做哪些准备活动？（2）讲解：筹备展示会每个小组需要做好以下准
22、备工作：整理好展示的内容，如制作方案、草图、制作图样、制作过程图、测试记录表、评估报告、改进方案、仿生建筑模型等；确定展示的方式，可以从讲演、影像、展板、图片、说明书等方式中选择1-3种进行展示；推荐一名同学进入评委会；小组分工，明确责任；按时、按区域进行小组布展。（3）准备：学生分头准备参加展示会的材料和工具，如解说词、说明书、幻灯片、展板、照相机、记录表等。（该内容建议在课前完成）（4）由各组推荐学生和老师组建评委会，制定评价标准，规划展示会场地，邀请教师及家长参观展示会。（该内容课前完成）2.布置展示会。布展：小组同学把自己的仿生建筑模型摆放在相应的展览区。（三）展示评价1.展示：各小组
23、负责展示的同学，分别利用讲演、影像、展板、说明书等形式，向评委、教师、家长代表以及其他参观的学生展示自己小组设计、制作的仿生建筑模型及相关资料。2.参观：学生可以采用观看、询问、照相、记录等方式获取有关作品的信息。3.评价：评委会成员对各组的仿生建筑模型进行评价，最终可以根据评价意见评出各个项目成果奖项，并将评价结果记录在科学学生活动手册第27页中。 （四）改进完善1.引导：通过参观展示会，大家相互提出了很多改进建议，根据大家的建议，我们需要取长补短，改进自己的作品。2.讨论：我们的作品还存在哪些有待改进的地方？改进的依据是什么？预测改进后的仿生建筑模型会达到什么效果？小组讨论，制定出改进方案，并记录在科学学生活动手册第27页中。3.改进：各组根据改进方案，课下对自己的仿生建筑模型进行改进。（五）反思评价1.引导：同学们经历了一个完整的项目探究和实践的过程，请大家反思自己在整个项目实施中的优点和需要继续努力的地方。2.反思：学生反思，并将结果记录在科学学生活动手册第27页中。 【教学后记】7
