5眼睛與仿生學(xué)

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1、眼睛與仿生學(xué)教學(xué)目的:1.學(xué)習(xí)本文說明事物的順序和交錯運(yùn)用舉例和比較兩種說明事物的方法。2.了解一些仿生學(xué)的知識，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn):1.重點(diǎn):課文說明的順序及分析說明、綜合說明等說明方法。2.難點(diǎn):本文主體部分的“橫式結(jié)構(gòu)”及分類說明的結(jié)構(gòu)和方法。教學(xué)時數(shù):兩課時教學(xué)步驟:第一課時一、預(yù)習(xí)課文，弄清字詞:*明察秋毫:比喻目光敏銳，連極小的事物都能看清。察:看到。秋毫:秋天鳥獸身上新長的細(xì)毛。*別具一格:另有一種獨(dú)特的風(fēng)格。輕而易舉:形容事情容易做。視野:眼睛看到的范圍。二、知識介紹“仿生學(xué)”正式誕生于1960年。二千三百多年前

2、墨子和他的三百弟子，花了三年時間，造成一只“會飛的木鳥”，同時間希臘人阿奇太也制成一只“機(jī)械鴿子”。東漢時，張衡制成一架能飛數(shù)里的“木雕”。一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥翮制兩翼綁在雙臂上能飛（滑翔）幾百步。……自古就有許多中外人士模仿鳥類飛行試制飛行器，但都不成功，原因在于不了解鳥類的形態(tài)構(gòu)造和生理機(jī)能適于飛行的科學(xué)原理，又不了解人不具備飛行的生理?xiàng)l件，人要上天，必須依靠機(jī)械動力才有可能。一直到了?1903年美國賴特兄弟發(fā)明了飛機(jī)，人類從此實(shí)現(xiàn)了幾千年來夢寐以求的飛上天空的愿望。人類飛上天空的例子，說明了仿生學(xué)的誕生有它的漫長歷史；必須在

3、科技發(fā)達(dá)的前提下才能誕生。仿生學(xué)是一門新興不久的科學(xué)，是生物學(xué)、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)邊緣上的一門嶄新學(xué)科。它首先是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際提出的技術(shù)問題，去研究生物系統(tǒng)某一方面的結(jié)構(gòu)和功能特性——生物原型研究。然后，將研究所得生物資料進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，抽象出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立數(shù)學(xué)模型，從中取得對工程技術(shù)所需的資料，用于工程技術(shù)。日前仿生學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)展新技術(shù)的重要途徑，其研究范圍已經(jīng)發(fā)展的有：1．感覺器官的模擬——目前以眼、耳、鼻三種器官為主。已模擬制成了“人造眼”、“電子耳”、“電子鼻”、“電子警犬”等。2．神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬——目前已制成了“人工智能

4、機(jī)”、“自學(xué)習(xí)機(jī)”（經(jīng)過兩個小時的訓(xùn)練就能正確分辨超聲波是潛艇還是海豚發(fā)出的）。3．生物定向和導(dǎo)航——目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路儀”；模仿能感知千分之一溫度變化的響尾蛇“探熱器”；模仿鳥類遷飛和魚、龜、鯨等回游的機(jī)制，以研制導(dǎo)航機(jī)制；模仿蜜蜂的“太陽羅盤”和生物鐘的“偏光羅盤”、“人工電子蜜蜂”；模仿蚊、蠅等具有天然導(dǎo)航器官——楫翅的“振動陀螺儀”，用于高速飛機(jī)和火箭。4．生物力學(xué)——模擬人或動物肌肉的器具。如模仿膝關(guān)節(jié)制成的液壓模型，可以行走；做成鯨形狀的日本大型遠(yuǎn)洋貨輪，提高航速百分之二十五；模仿企鵝的特殊運(yùn)動方式，制成了深雪上行駛

5、速度達(dá)時速五十公里的雪地汽車；模仿袋鼠的運(yùn)動制成了在沙漠中通行無阻的無輪汽車——跳躍機(jī)等。55．生物力能學(xué)——如模仿螢火蟲把化學(xué)能變成光能的效率幾乎達(dá)百分之百的優(yōu)點(diǎn)，制出冷光源，可提高電能利用效率幾倍到幾十倍。6．醫(yī)學(xué)仿生學(xué)——已制成的有原子動力心臟、人工腎、能做出六個基本動作的假手……仿生學(xué)是一門綜合科學(xué)，需要生物學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、控制論、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、通訊、航空、航海、醫(yī)學(xué)等等許多科學(xué)工作者進(jìn)行合作，去解決各自需要解決的問題。仿生學(xué)是一門新生的科學(xué)，前途廣闊，不久的將來將在生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。目前研究的

6、重點(diǎn)是“感覺器官的模擬”、“神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬”。三、課文研習(xí)（一）整體感知，整理課文結(jié)構(gòu)提綱第一部分(1-3自然段)概括說明研究各種不同構(gòu)造的眼睛的意義。1.以人眼為例，說明眼睛對感知外物的重要作用。2.說明眼睛感知外物的基本原理。3.說明各種動物眼睛構(gòu)造不同及研究它的重要意義。第二部分(4-14自然段)具體說明對各種構(gòu)造不同的眼睛的研究情況及已經(jīng)或即將取得的成果。第一層(4-9自然段)人眼及動物一般眼睛的研究及意義。4.人眼的功能及重要參考價值。5.對人眼的研究已取得和即將取得的成就。6.青蛙有一雙機(jī)能優(yōu)異的大眼睛。特點(diǎn)(過渡)7.蛙眼的

7、獨(dú)特本領(lǐng)。功能8.對蛙眼研究已取得和即將取得的成就。9.鷹眼的特點(diǎn)及由此得到的啟示。第二層(10-14自然段)復(fù)眼的研究和意義。10.以蜻蜓眼睛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來說明什么是復(fù)眼。(過渡，承上啟下)11.象鼻蟲復(fù)眼的特殊功能。12.說明什么是太陽的偏振光。13.蜜蜂復(fù)眼研究的運(yùn)用。14.復(fù)眼的構(gòu)造對于研究復(fù)眼透鏡的啟發(fā)作用和取得的成就。第三部分(15-16自然段)仿生學(xué)研究的意義、范圍和任務(wù)，并指出感覺仿生學(xué)已成為目前仿生學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)。課文的整體結(jié)構(gòu)采用“總分總”的形式，開頭一至三段是引言部分，總提人眼和動物眼睛在構(gòu)造和功能上各有許多特殊之處，從中得到的

8、啟示對發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有重要意義。四至十四自然段分別介紹了人眼和幾種動物眼睛在仿生學(xué)上的作用，最后兩自然段，總結(jié)概括了仿生學(xué)的定義，指出