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探究型教學(xué)設(shè)計案例

——《生物的啟示》

案例背景

我們都知道“教學(xué)沒有唯一，只有適合”。只要是適合學(xué)生，利于學(xué)生身心發(fā)展的教學(xué)我們都可以去嘗試。所以，我一直在思考，我們上自然課的目的是什么，僅僅是為了上好這35分鐘嗎？其實不然，要上好一節(jié)課并不是一件容易的事，如果能讓學(xué)生在上完課后意猶未盡，仍能進(jìn)行自主探究，這才是我們追求的目標(biāo)。最近幾年，我們學(xué)校一直在朝著這個方向努力，尤其是在今年我校綜合組成立了《基于學(xué)校基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)生探究型活動的學(xué)習(xí)設(shè)計和實施》項目組，更是給我們提供了一個很好的平臺。在此基礎(chǔ)上，我設(shè)計了這節(jié)課。

這節(jié)課是自然科教版第五冊第五單元《生物的啟示》?！渡锏膯⑹尽肥且黄嘤龑W(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的好課文，要通過教學(xué)，使學(xué)生明白，創(chuàng)造發(fā)明并不神秘，科學(xué)就在我們身旁，只要我們勤于觀察、善于觀察，富于想象、敢于聯(lián)想，就一定能從生物身上受到某種啟示，有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明創(chuàng)造。從整體來說，本冊教材從第一單元至第四單元的探究要求都是探究生物的結(jié)構(gòu)與功能，分別對植物、動物的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系進(jìn)行了探究。本單元是對前四個單元的延續(xù)和提升，我在前三節(jié)課教學(xué)時從已有的仿生建筑出發(fā)，開闊學(xué)生的思路，引發(fā)學(xué)生對未來仿生器材的設(shè)想。首先，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)人們模仿蛋殼輕巧而堅固的形狀，建造了眾多球形建筑，由此啟發(fā)學(xué)生探究蛋殼的結(jié)構(gòu)與功能；接著探究魚類的流線型體形，思考魚的身體結(jié)構(gòu)與其生活方式之間的聯(lián)系；最后，通過觀看錄像及圖片，讓學(xué)生體會到大自然是人類的老師。

三年級學(xué)生已經(jīng)具有了一定的探究力和創(chuàng)造力，但缺乏一些觀察力和想象力。而且大部分學(xué)生可能會認(rèn)為創(chuàng)造發(fā)明是大人的事情，與我們學(xué)生無關(guān)，所以他不太會去留意身邊的事物。有問題找家長、找老師，因此現(xiàn)在的學(xué)生自己解決問題的能力不強。而有些學(xué)生雖然有很好的構(gòu)思，可是得不到家長與老師的鼓勵與支持，最終也就不了了之，這就扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造力。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我希望能激發(fā)學(xué)生探究的興趣，多注意觀察周圍的事物，多思考，多創(chuàng)造。作為學(xué)校、老師，我們要多給學(xué)生一些機會，讓他們能一展所長，通過自己的努力來設(shè)計創(chuàng)造一些好的發(fā)明，解決一些簡單的問題。

為了能充分啟發(fā)學(xué)生的探究潛能，發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)造力，因此在上完“奇妙的殼”、“靈巧的魚”、“大自然‘老師’”這三節(jié)課后，我結(jié)合我校學(xué)生的特點，設(shè)計了這堂課。

這堂課的設(shè)計思路是：首先，請學(xué)生收集一些仿生產(chǎn)品進(jìn)行交流，一方面是對之前所學(xué)知識的復(fù)習(xí)與鞏固，另一方面也是課堂學(xué)習(xí)的一種延伸，讓學(xué)生體驗到科學(xué)與我們的生活息息相關(guān)。學(xué)生通過尋找收集仿生產(chǎn)品，進(jìn)行交流，進(jìn)一步體會到大自然的奇妙。接著通過賞析本校學(xué)生的一些小發(fā)明，使學(xué)生了解到這些發(fā)明創(chuàng)造就在我們身邊，人人都可能成為發(fā)明家。從而激發(fā)學(xué)生探究的欲望。最后啟發(fā)學(xué)生根據(jù)生活中遇到的問題，將不同物體的結(jié)構(gòu)特點組合起來，從而發(fā)散思維，激發(fā)創(chuàng)造力。這節(jié)課其實是前幾節(jié)課的延伸，希望學(xué)生能從已有的事例中得到啟示，引導(dǎo)他們仔細(xì)觀察，充分發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)造力。使學(xué)生懂得發(fā)明創(chuàng)造本身就是來源于生活，人人都可以成為“發(fā)明家”。

案例過程

片段一：仿生產(chǎn)品小交流

師：前階段，我們上了《生物的啟示》，了解了“奇妙的殼”、“靈巧的魚”、“大自然的老師”。知道了人類仿造各種生物的某些特征，發(fā)明了許多產(chǎn)品。在課外你們有沒有找到類似的仿生產(chǎn)品呢？

生：一天，魯班上山時，手不小心，被小草劃破了。魯班拿起小草一看，發(fā)現(xiàn)小草邊緣上有很多小齒（展示帶齒的小草），魯班就利用小草的這個特點發(fā)明了鋸子（出示自帶的鋸子）。生：（出示東方明珠電視塔模型）這是什么？[眾答：東方明珠電視塔]你們知道它上面的圓形建筑是仿造什么建成的？（出示雞蛋）因為拱形蛋殼能承受比較大的壓力，所以人們就根據(jù)這個道理，發(fā)明了很多表面彎曲、形如蛋殼的薄殼建筑結(jié)構(gòu)，既堅固又節(jié)省材料。生：（出示雨傘，并打開）同學(xué)們你們看這是我們生活中常見的雨傘，你們看它像什么？（出示蘑菇圖片）傘就是模仿蘑菇的外形制成的。

生：（生身穿一套迷彩服）大家看，我身上穿的這套迷彩服，它是仿造變色龍（出示變色龍圖片）身上的保護(hù)色制成的。它被廣泛運用于戰(zhàn)爭中，可以起到隱蔽自己的作用。生：（生做飛行的動作）同學(xué)們你們看，我模仿的是哪一種動物？（生答：鳥）對，鳥類能在空中自由飛翔，為此人類經(jīng)過長時間的探索，仿造鳥類的外形、結(jié)構(gòu)和功能制成了飛機（出示飛機模型），實現(xiàn)了人類自由翱翔的愿望。生：（出示鴨子模型）我們知道鴨子能在水中游泳，是因為它腳上有腳蹼。為此，人類仿造鴨子的這個功能制成了腳蹼（出示腳蹼）。大家看它像不像鴨子的腳??？（眾答：像）生：（出示蝙蝠、雷達(dá)圖片）我們都學(xué)到《蝙蝠與雷達(dá)》這一課，知道蝙蝠為什么能在漆黑的夜晚自由飛行、捕食飛蟲而不撞著其他物體嗎？（學(xué)生答：因為蝙蝠能從嘴、鼻發(fā)出人們聽不見的超聲波，超聲波能向著一個固定的方向快速傳播，遇到障礙就會返回，被蝙蝠耳朵接受。所以它能夠判斷哪些是食物，哪里有危險。）科學(xué)家就是根據(jù)這一原理，發(fā)明了雷達(dá)。生：（出示魚的模型）魚的身體呈流線型，這樣它游動時就能減少阻力，游得快。（出示船的模型）為此，人類仿造魚的體型制成了船，使它在水中航行時減少了水的阻力，行駛得更快。除此之外，汽車、飛機也利用了這種流線型來減少空氣的阻力。片段二：學(xué)生作品小研究

師：大自然中各種生物的某些特征給了我們很多的啟示。其實，只要你仔細(xì)觀察，多動腦筋，你還能從我們周圍得到更多的啟示。

師：我們六師附小的學(xué)生就從中得到了很多啟示，發(fā)明了很多東西，你們想不想看一看？ 生：（異口同聲地說）想。

師：（展示學(xué)生小發(fā)明的ktv板）每一組選一項小發(fā)明來研究。要求：

1、他為什么會有這樣的想法？

2、他是如何改進(jìn)的？

3、改進(jìn)以后有什么特點？

4、你們覺得還有什么不足之處？如果是你會如何完善？ 學(xué)生分組研究。第一組

生：我們研究的是徐意淳同學(xué)發(fā)明的“滑蓋式筆套”。這個項目曾獲得“上大附中杯”第十三屆上海市青少年創(chuàng)造發(fā)明設(shè)計競賽暨首屆創(chuàng)新能力公開賽一等獎。他發(fā)現(xiàn)水筆寫字時，需要把筆蓋取下，但寫完后時常發(fā)現(xiàn)筆套沒了，這樣不僅會使筆頭干枯、出水不暢，而且若筆頭掉地，易摔壞筆尖的小圓珠，整枝筆芯都將報廢。為此他發(fā)明了只要把筆套往下推行，使其緊裹住筆桿，就可以開始寫字的滑蓋式筆套，這樣就不用擔(dān)心筆套找不到了。生：他是將筆套和筆桿整合在一起，解決了我們學(xué)習(xí)中遇到的困難。第二組

生：我們研究的是郭思奕同學(xué)發(fā)明的“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)便攜式肥皂”。這個項目獲得“上大附中杯”第十三屆上海市青少年創(chuàng)造發(fā)明設(shè)計競賽暨首屆創(chuàng)新能力公開賽三等獎。他是從我們常用的固體膠中得到了啟發(fā)，發(fā)明了這個項目。老師和家長經(jīng)常提醒我們要養(yǎng)成飯前便后洗手的良好習(xí)慣?？墒枪嫁劝l(fā)現(xiàn)洗手液和肥皂在水斗邊放的時間長了，不是用完了，就是找不到了。外出游玩時，也不方便攜帶。怎么辦？一次偶然的機會，他在做手工時，看到了固體膠用完了，看著空殼使他有了一種設(shè)想，將肥皂做成固體膠那樣，不用時旋在殼內(nèi)保存，使用時旋出來，這不是很方便嗎？于是，他就發(fā)明了這個“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)便攜式肥皂”。生：它不僅攜帶方便，而且可以替換。既節(jié)能又環(huán)保。第三組

生：大家好，我們研究的是蒲心韻同學(xué)發(fā)明的“多功能門墊”。這個項目也獲得了“上大附中杯”第十三屆上海市青少年創(chuàng)造發(fā)明設(shè)計競賽暨首屆創(chuàng)新能力公開賽三等獎。有一次，他和爸爸去探訪一個朋友，可是因為手上拎著許多東西，所以無法用手按門鈴，只能用腳去踢。他覺得這樣很不禮貌。于是他就想在門墊上做些改進(jìn)。

生：他想如果我們只要腳踏上門墊，門鈴就會響起，那不是很方便嗎？ 生：而且門墊的門鈴部位還可以設(shè)計成夜光的，即使在黑夜也能輕易的識別。生：我覺得還可以設(shè)計一些其他的功能。比如說：顯示日期、能驅(qū)蚊等。

生：我覺得這種設(shè)計還有一個好處，就是可以防小偷。因為小偷只要一踩到門墊上門鈴就會想，小偷就沒辦法偷東西了。第四組 生：我們組研究的是曹雋哲同學(xué)發(fā)明的“便攜式鞋刷”。他爸爸因工作關(guān)系，上班要穿皮鞋。可是走的路長了，皮鞋上總會粘上一些灰塵。曹雋哲經(jīng)?？匆姁鄹蓛舻陌职挚偸怯貌徒砑埐列?。于是他想哪些愛干凈的叔叔阿姨也會遇到和爸爸一樣的尷尬，怎么辦？能不能將鞋油、鞋刷和皮鞋組合在一起呢？

生：通過觀察，他發(fā)現(xiàn)皮鞋的跟部比較厚，可以充分利用起來。

生：于是他就將鞋油裝在鞋刷的手柄處，再把鞋刷藏在皮鞋的跟部。這樣就把三樣物體組合起來。他所利用的是組合法。

生：他的這個發(fā)明使用起來也挺方便的，而且又能節(jié)約許多餐巾紙，起到節(jié)能環(huán)保的效果。第五組

生：我們組研究的是黃顧宸同學(xué)發(fā)明的“空心內(nèi)灌式滾筒”，他曾榮獲第二十五屆浦東新區(qū)（北片）青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎。

生：一次，他和爸爸媽媽一起裝修臥室。他發(fā)現(xiàn)粉刷墻壁時總是要一次又一次蘸油漆或涂料，很麻煩?？吹搅丝招牡臐L筒，他受到了啟發(fā)。他的設(shè)計是一次在手柄內(nèi)灌入油漆涂料，按按鈕壓入氣壓，使涂料倉內(nèi)的涂料進(jìn)入滾筒，通過滾筒上均勻分布的小孔將涂料均勻的涂在滾筒上，這樣就可以不沾涂料進(jìn)行粉刷了。

生：這個設(shè)計有一個缺點，就是每個滾筒只能涂一種顏色，如果要換其它顏色怎么辦？ 生：可以設(shè)計一個便于清洗和拆卸的內(nèi)槽，這樣就可以涂不同的顏色了。第六組

生：吸盤和花盆是兩個完全不相干的物體。而胡平同學(xué)卻把這兩樣物體結(jié)合起來，發(fā)明了“可吸式安全花盆”。生：現(xiàn)在很多人都會在自己家的陽臺上種花，這樣即美化環(huán)境，又陶冶情操。可是每當(dāng)大風(fēng)大雨來臨時，這些花盆又成為不安全的隱患。一次偶然的機會，他在課間玩吸盤球的時候，看到了塑料吸盤，得到了啟發(fā)：把吸盤裝在花盆底部呢。于是他便發(fā)明了“可吸式安全花盆”。生：這個發(fā)明曾獲得第二十五屆浦東新區(qū)（北片）青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎。生：這個發(fā)明也是用了組合法。提高了花盆的安全性。第七組

生：胡文怡因為平時看到父母買菜回來時，手上總是被沉重的袋子弄出好幾條勒痕。她自己也嘗試過，那感覺非常難過。所以她發(fā)明了這個可以減輕痛苦、保護(hù)雙手的“簡易拎菜器”。生：整個“簡易拎菜器”是用鋁合金制成的，即輕便，又堅固。而且中間是空心的，可以減輕重量。

生：握柄處內(nèi)部是硬塑料，外部是軟海綿。這樣握在手中也會感覺比較舒適。第八組

生：我們研究的是“按壓式牙膏”。他發(fā)現(xiàn)奶奶和小妹妹擠牙膏不是很方便，很容易擠得很多，而且忘記蓋蓋子，這樣就不衛(wèi)生了。想起每天晚上用的沐浴露，他得到了啟發(fā)。將牙膏殼換成按壓式的瓶子，用時擠在牙刷上，既能輕便地按壓，控制牙膏的量，又能重復(fù)使用。生：他設(shè)計的牙膏是可以替換的，能減少塑料的浪費，節(jié)能環(huán)保。

生：他的這個設(shè)計獲得了第二十五屆浦東新區(qū)（北片）青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎。第九組

生：大家好，我們研究的是樊不多發(fā)明的“節(jié)能環(huán)保電動梳子”。

生：這個項目獲得了第二十五屆浦東新區(qū)（北片）青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎。

生：他經(jīng)?？吹綃寢層檬嶙虞o助吹頭發(fā)，還要不停的轉(zhuǎn)動梳子，很麻煩、很累。在一次刷牙時，他受到了電動牙刷的啟發(fā)，聯(lián)系到他在模型班中學(xué)到的電動模型飛機的知識，只要充幾分鐘的電，飛機就能飛的原理，他想：能否將其轉(zhuǎn)動的功能運用到梳子上呢？

生：他在滾筒梳中間加上電機，手柄內(nèi)按上蓄電池，在梳子頂部按塊太陽能電池板。使用時，按動開關(guān)，梳子轉(zhuǎn)動，梳頭發(fā)。不使用時，太陽能電池板能為蓄電池充電。生：這個梳子使用起來既方便又節(jié)能環(huán)保。

生：如果在中間加一個凹槽，可以放入染發(fā)劑，那就更好了。片段三：我的創(chuàng)意小發(fā)明

師：欣賞了這些小發(fā)明，相信大家一定得到了很多啟示，我想你們一定也有一些好的構(gòu)思和發(fā)明吧！你們想不想跟這些哥哥姐姐一樣，在這塊板上也寫上你們的名字，畫上你們的小發(fā)明呢？

生：（爭先恐后地答道）想。

師：在每一組桌上都有一張“上海市第六師范附屬小學(xué)小發(fā)明金點子設(shè)計方案”。你們可以以小組為單位共同發(fā)明或構(gòu)思一個項目。師：你們可以從這三個方面入手：

1、你為什么會有這樣的想法（即存在的缺點）？

2、你是如何改進(jìn)的？

3、改進(jìn)以后有什么特點？ 學(xué)生分組設(shè)計

生：我們都知道老師上課寫粉筆字，手會弄臟，而且粉筆也很容易斷。所以我們就想有什么辦法即可以保持手的干凈，又提高粉筆的使用功能。從剛才“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)便攜式肥皂”中我們得到了啟示。我們設(shè)計的是一個類似于唇膏的粉筆套。老師寫字時只要手捏住套子就不會弄臟了。而且每次用時，只要轉(zhuǎn)出一小部分就可以了，這樣粉筆也就不容易斷裂，提高了使用壽命。生：我人比較矮小，所以每次擦黑板上面的字都要跳起來，或者是那個椅子很麻煩。我們小組就設(shè)計了這樣一個黑板擦，它是在黑板擦后面安裝一個可以伸縮的手柄，這樣即使再高的地方我也能很容易的擦到了。

生：我家里大大小小的垃圾袋很多，可是有些太大了，有些太小，套不上垃圾桶，怎么辦？我們小組從折疊式的椅子得到了啟發(fā)。利用椅子的“χ”形支架，在上面釘幾個釘子，這樣不管多大的袋子都可以掛上去使用。而且存放起來也很方便。

生：我們設(shè)計的是一個“滑套橡皮”。平時我們寫錯字時，就要把筆放下去拿橡皮擦，這樣就打斷了我們的思路。所以我們有了這樣一個想法：將筆和橡皮結(jié)合起來。在筆上安裝一個滑套，套上橡皮。這樣寫錯時只要按下橡皮，它就會滑下來，便于你擦；不用時再滑上去。生：我們設(shè)計的是“橡膠釘子”。平時使用釘子時很容易扎到手。于是我們就像在釘子下端加上一層橡膠。使用時把橡膠往上推就可以了。這樣就可以避免手被弄傷。

師：同學(xué)們有這么多發(fā)明構(gòu)想，再一次證明，創(chuàng)造發(fā)明并不難，只要我們認(rèn)真觀察，善于聯(lián)想，就一定能成功。發(fā)明構(gòu)想并不等于發(fā)明就完成了，要把構(gòu)想變成現(xiàn)實，仍須努力。請同學(xué)們利用課余時間，繼續(xù)努力，進(jìn)一步完善你們的小發(fā)明，然后交給老師。老師希望能看到更多、更好的發(fā)明。

案例反思

其實孩子天生就是“發(fā)明家”，因為他們的天性就是好幻想，富有想象力，常常把本不關(guān)聯(lián)的事物粘在一起，把本來沒有的東西想象出來了。但一提到發(fā)明創(chuàng)造，他們就畏懼了，他們覺那是科學(xué)家的事，我們小孩子可望不可及。作為自然課老師，就是要通過具體的教學(xué)行為，消除學(xué)生的畏懼感，激活學(xué)生的創(chuàng)造才能，使學(xué)生明白：創(chuàng)造發(fā)明并不神秘。科學(xué)就在自己身旁，只要多觀察、多研究，就一定能成功。

整堂課中我把時間完全交給學(xué)生，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)理念，運用“引導(dǎo)→探究”模式進(jìn)行教學(xué)，體現(xiàn)了探究學(xué)習(xí)的基本過程。在課堂上鼓勵學(xué)生主動參與、主動探究，實現(xiàn)了對學(xué)生探究能力培養(yǎng)的過程。

一、親歷過程是創(chuàng)造發(fā)明的源泉

廣博的知識和豐富的想象力是學(xué)生開展創(chuàng)造發(fā)明的基礎(chǔ)。課前讓學(xué)生廣泛搜集生物啟示的實例，實際上是一次親歷創(chuàng)造發(fā)明的過程，學(xué)生在搜集的過程中，就已經(jīng)潛形默化地受到了怎樣搞創(chuàng)造發(fā)明的啟示。再通過全班交流，將他人的經(jīng)驗內(nèi)化成自己的知識與技能，即將間接經(jīng)驗變成了直接經(jīng)驗，懂得了搞創(chuàng)造發(fā)明的一般過程。更重要的是，學(xué)生在此過程中懂得了：只要我們平時多做有心人，多觀察、多研究，遇事多想一個為什么，窮追不舍，勇于實踐，就一定能成為一個“發(fā)明家”。

二、激活潛能是創(chuàng)造發(fā)明的翅膀

任何神秘而又有趣的東西，一旦消除了對它的畏懼感，人們就會放松心情，投入極大熱情去研究它、認(rèn)識它、實踐它，并從中獲得極大的樂趣。

通過對本校學(xué)生的小發(fā)明小創(chuàng)造的研學(xué)，一下子就激活了學(xué)生的潛能。他們明白了原來發(fā)明創(chuàng)造并不是科學(xué)家的專利。只要你多留意一下身邊的事物，多開動一下小腦筋，任何人都可能成為發(fā)明家。他們紛紛根據(jù)自己的觀察和已有經(jīng)驗，提出了許多發(fā)明構(gòu)想，課堂氣氛活躍，連平時很少發(fā)言的同學(xué)也積極參與其中。從課后的反饋看，學(xué)生在家寫發(fā)明構(gòu)想，制作發(fā)明物品的人不在少數(shù)。

當(dāng)然這節(jié)課并沒有就此結(jié)束，正確的說它才剛開始。在課堂中作為老師要激發(fā)學(xué)生的探究興趣，而正真的重點是在課外。課內(nèi)打基礎(chǔ)，課外顯身手；課堂是振動點，課外活動是波。這既是科學(xué)課的特點，也是我一貫堅持的教學(xué)原則。如果只提出問題又不解決問題，科學(xué)探究就失去了可持續(xù)發(fā)展的動力。讓學(xué)生從眾多的發(fā)明構(gòu)想中選擇一、二，把它變成現(xiàn)實，既能鍛煉學(xué)生的動手能力，又能訓(xùn)練學(xué)生堅忍不拔的毅力和不達(dá)目的決不放棄的優(yōu)良品質(zhì)，更能使學(xué)生懂得在科學(xué)的道路上沒有平坦的大道可走，只有不畏艱險，克難奮進(jìn)，才能達(dá)到理想的彼岸。這正是本案例最終要達(dá)到的目標(biāo)。

高文霞