《眼睛与仿生学》教案

3、培养学生对科普读物的阅读兴趣，使学生初步具备独立阅读和分析科普读物的能力。
教学重点、难点：
重点：了解人和动物的眼睛构造与功能的特点及其与仿生学的关系要点。
难点：理解本文的说明顺序，掌握分类、举例、比较等说明方法。
课时安排：2课时
第一课时：让学生在反复阅读的基础上理清文章的结构层次，掌握说明的顺序，从整体上把握课文的内容。
目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研究范围已发展有：
一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、“电子警犬”等。
二、神经元和神经网络模拟──目前已制成的“人工智能机”。
三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞机和火箭。
那么实际上，人眼并不是把投射到视网膜上的图像一点不漏地传给大脑，而是先对图像进行信息加工。（选取我们需要的信息）这是人眼不同于照相机的特殊功能。
那么对于这种功能的研究，对于人类的科技发展有许多启示：对于改进某些机器的输入装置和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和发现系统，都具有十分重要的参考价值。
（2）、人眼除了可以对外来图像信息进行加工这个功能外，还具对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和相对大小。 这也对我们有许多启发。
4、分析与综合。
课文（1～3）段综合说明眼睛的重要作用、基本功能以及仿生学意义；（4～14）段则是分析说明眼睛的仿生学意义，先把眼睛分成“单眼”与“复眼”，再把“单眼”分成人眼、蛙眼、鹰眼分别加以说明，把“复眼”分为蜻蜓眼、象鼻虫眼、蜜蜂眼等分别加以说明；（15～16）段又综合说明仿生学的任务、什么是视觉仿生学等。分析说明必须建立在对所说明的对象科学分类的基础上，因而也必须遵循分类的规则，即每次分类只能使用一个标准。
（二）、结构安排紧凑合理。
说明文的基本结构有“总──分──总”“总──分”、“分──总”三种形式。就文章的主体部分来说，由于层次之间的关系不同，常见的有“纵式结构”（层进关系），“横式结构”（并列关系）和“纵、横合式结构”。通过分析各自然段的内容，可以归纳出这篇说明文的结构。
全文共十六个自然段，其段落大意可分别概括为：(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛与仿生学(4)人眼的仿生价值之一(5)人眼的仿生价值之二(6)蛙与蛙眼(7)蛙眼的特点(8)蛙眼的仿生价值(9)鹰眼的仿生价值(10)复眼的启示(11)象鼻虫与仿生学(12)蜂眼的特点(13)蜜蜂与仿生学(14)蜻蜓和苍蝇与仿生学(15)仿生学的定义及研究任务(16)仿生学的研究范围，类别和发展重点。
别具一格：另有一种独特的风格。
二、内容主旨
课文可分为三部分。
第一部分从“眼睛是人和动物的重要感觉器官”到“这对发展现代科学技术有重要的意义。”第二部分从“人眼的光学系统跟照相机是十分类似的”到“大大提高了工效与质量。”第三部分从“上述各方面的研究工作”到“感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。”
第一部分讲的是“研究视觉仿生的意义”，共有三个自然段，包括(1)眼的重要；(2)眼的功能；(3)眼睛与仿生学。
四、生物力学──模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车──跳跃机等。
五、生物力能学──如模仿萤火虫把化学能变化光能的效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电能利用效率几倍到几十倍。
由于仿生学是一门新兴科学，人们一般对它都比较陌生，所以作者不是先在科学定义上作文章，而是先介绍人们最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生学中的意义，然后再说明一些动物的眼睛及其构造和功能。就眼的构造来说，一般眼的构造比复眼简单，所以作者先从一般眼睛谈起，然后再介绍复眼的构造及其在仿生学中的意义。
本文的说明顺序是由一般到特殊，由简单到复杂。这样的说明顺序既便于读者理解，又符合人的认识规律，因此显得合情合理。
人类飞上天空的例子，说明了仿生学的诞生有它的漫长历史，必须在科学发达的前提下才能诞生。仿生学是一门新兴不久的科学，是生物学、数学和工程技术学边缘的一门崭新学科。它首先是根据生产实际提出的技术问题，去研究生物系统某一方面的结构和功能特性──生物原型研究。然后，将研究所得生物资料进行数学分析，抽象出它们之间的内在联系，建立数学模型，从中取得对工程技术所需的资料，用于工程技术。
（5）、太阳光本来是自然光，它的振动均匀地分布在各个方向上。但是当它穿过大气层时，由于受到大气分子和尘埃颗粒等的散射，它的振动就只分布在某个方向上，或者在某个方向上的振动占了优势。这种现象叫做光的偏振现象。
3、列数据。
在说明人眼从外界获得的信息比其他感觉器官多时，采用了列数据的方法：“据研究，从外界进入人脑的信息，有百分之九十以上来自眼睛。”在说明由于受到视野和视敏度的限制，在高空飞行的飞行员单凭肉眼很难发现和识别地面目标时，也采用下列数据的方法：“例如飞行员在六千米高空作水平飞行时，飞行员只能看到两侧八九公里和前方一二十公里狭窄范围内的地面。即使在这个区域里，对比较大的目标也不是总能准确无误地发现和识别的。”这段话是在举实例之中，兼用了列数据的方法。
六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾，能做出六个基本动作的假手。
中国女子中长跑运动员王军霞一次次扬威世界体坛，一次次让五星红旗在运动场上升起，这标志着我国的中长跑运动取得了突破性进展。王军霞成功的奥秘何在？究其原因，固然与她的身体素质与刻苦训练的精神分不开，但更重要的是她采用了科学的训练方法。据报道，马俊仁教练曾潜心研究过羚羊奔跑的姿态，并让队员们在跑步时进行模仿。马教练这种科学的训练方法，正是运用了仿生学的原理。仿生学是一门新兴科学，前途广阔，不久的将来将在生产，生活各个领域里得到广泛的运用。
六、拓展延伸
其实，能够对人类科技发展起到重要作用的又岂止是眼睛而已。下面我们就一起来了解一下其他的仿生学知识。
“偏光天文罗盘”
蜻蜓眼
角膜由许许多多个六角形的小眼角膜排列构成
“复眼透镜”、“复眼照相机”
正所谓“人不可貌相，海水不可斗量”，作者的介绍让我们大开眼界，原来即使小如象鼻虫也能够为人类科技的发展做出如此的贡献。
C、作者在介绍每一种眼睛的时候有没有共同之处？
一般先说明某种眼睛的构造或某种特点，然后说明其仿生学意义以及人们得到的启示。作者通过这种功能（结构）到应用的模式化说明，将事理说的一清二楚，人们也很容易就理解了。
五、课文总结
从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。这篇文章是介绍仿生学这门新兴科学的说明文，为了说明这门新兴科学，作者运用了举例和比较交错运用，以及分析与综合的说明方法，具体，生动的生活实例加上本文准确、严密、简明的语言把深奥难懂的科学道理表达得深入浅出、通俗易懂。
第二课时：着重研究说明方法与说明顺序。
教法设计：合作探究法 点拨法
教学用具：教材、黑板、多媒体课件
讲授内容
旁批
导入：
“仿生学”正式诞生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟羽制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。……自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。一直到了公元1903年美国莱特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。
1、文章4-14小节中共提到了多少种眼睛？
人眼、蛙眼、鹰眼/复眼（象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇）。不同的眼睛究竟对科技的发展有何启示，下面我们就一起来看一看。首先我们就先从最熟悉的人眼开始。
A、“人眼”。
（1）、眼睛是我们认识世界的重要感觉器官，每天我们通过眼睛可以看到这个世界上的万物，甚至通过眼睛来感受万物的变化。所以久而久之，我们就认为，在大脑中出现的一切，都是通过眼睛一点不漏的看进去的。就好像一部照相机。
小结：作者在文章的4-14小节中，采用从简单到复杂，从一般到特殊的说明顺序，运用举例子、作比较的说明方法，为我们说明了各种眼睛的功能及仿生学的意义。
第二课时
四、写作手法
（一）、说明顺序有条不紊。
合理的说明顺序对于说明非常重要，因此说明文的顺序必须既符合人们认识客观事物的规律，又符合事物本身固有的特点。人们认识事物有它的规律性，如由感性到理性，由简单到复杂；事物和事理本身都有它内在的逻辑关系，如“一般──特殊”；“整体──部分”；“因──果”；“主──次”；“深──浅”；“大──小”（或相反）。按照这些关系安排说明顺序，就叫逻辑顺序。
B、其他各种动物的眼睛。
快速阅读6-14小节，然后完成表格。
不同的眼睛
眼睛的构造或功能
研究的启示
单眼
人眼
略
略
蛙眼
能够敏捷地发现具有特定形状的运动目标
雷达系统、人造卫星跟踪系统
鹰眼
视野广阔、视敏度高
电子鹰眼（控制远程激光制导武器、导弹跟踪）
复眼
象鼻虫眼
“天然速度计”
地速计
蜜蜂眼
具有特殊的结构，可以利用太阳偏振光来导航
第二部分则探讨了研究视觉仿生的成果，又可以分为两层，第一层讲单眼的构造与功能，从文章的第四自然段到第九自然段分别讲了人眼、蛙眼、鹰眼，第二层则分别以象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇为例讲了复眼的构造与功能，从第十自然段到第十四自然段。