《眼睛与仿生学》教案.docx
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《眼睛与仿生学》教案
南阳医学高等专科学校教案
班级：
2013级五年制计算机网络技术专业班学时：
2学年:
___-2014学期:
1
课程名称：
语文单元、章节：
第六章说明文的阅读与写作
课题：
《眼睛与仿生学》
教学目的和要求：
1、了解课文提及的人和动物的眼睛构造与功能的特点及其与仿生学的关系。
2、理解本文的说明顺序，掌握分类、举例、比较等说明方法。
领会说明文语言的科学性、准确性。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
今天我们来学习《眼睛与仿生学》，了解一下眼睛的仿生价值。
讲授新课：
第一课时
一、注音释义
制导：
通过无线电装置，控制和引导导弹等，使其按一定轨道运行。
散射：
光线通过有尘土的空气或胶质溶液等媒质时，部分光线向多方面改变方向的现象。
明察秋毫：
比喻目光敏锐，连极细小的事物都看得清楚。
秋毫：
秋天鸟兽身上新长的细毛。
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。
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。
第三部分则说明了仿生学的定义，任务、研究范围和发展重点。
三、对各类眼睛的研究及启示。
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。
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。
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
“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。
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。
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，又符合人们的认识规律，因此显得合情合理。
（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。
（三）、说明方法恰到好处
1、举实例与作比较两种方法交错运用。
例如说明“研究、认识眼睛的各种构造和功能”，“对发展现代科学技术有重要的意义”，就列举人眼为例。
为了说明人眼的仿生学意义，又把人眼的结构功能与照相机作比较，说明了人眼的信息加工传输功能的仿生学意义。
又例如为了说明研究、认识眼睛的构造功能对发展现代科技有重要意义，还以蜻蜓复眼为例。
为了说明蜻蜓复眼特殊结构功能，又把蜻蜓复眼与人眼作比较，说明蜻蜓的眼睛没有人眼的那种眼球，也不能转动，而是靠头部的转动朝向物体；接着具体介绍蜻蜓复眼的构造功能，说明复眼构造精巧、功能奇异；接着又与人眼比较，说明复眼在某些方面为人眼所不及。
举实例是为了说明观点或道理，而作比较则使得实例更加特征鲜明，更加强了“实例”说明观点、道理的作用。
2、下定义。
定义是以简练的语言揭示概念内涵的可靠方法，在本篇课文中使用多次，如下列五例：
（1）、探索人和动物眼睛奥秘的仿生学研究工作，称为视觉仿生。
（2）、由几十至几万个独立小眼构成的眼睛，叫做“复眼”。
（3）、具有偏振现象的光叫做偏振光。
（4）、仿生学是在生物科学与技术科学之间发展起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改善现有的或创造新型的机械系统、仪器设备、建筑结构和工艺过程。
（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。
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。
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。
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。
1、鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。
相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。
通过反复的观察、模仿和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。
这样，即使在波涛滚滚的江河中，人们也能让船只航行自如。
2、以鲨鱼皮为设计原型的船外壳表面和连体泳衣。
鲨鱼游得快是因为其皮肤上有一层细小的脊柱形突起，鲨鱼在水中游动的时候，这些突起能够更有效地使身体周围的水流走，从而减少阻力，使鲨鱼成为海洋中游泳的佼佼者。
奥运会的游泳比赛中，天才泳星菲尔普斯和他的队友穿着黑色连体紧身“鲨鱼皮”泳装，夺得一枚又一枚奖牌，“鲨鱼皮”泳装的高科技威力由此受到越来越多人们的青睐。
3、鸟巢与体育馆：
鸟儿是人类的朋友、春天的使者，也是大自然的建筑大使。
缝叶莺会缝叶成巢，营冢鸟能造出恒温的巢，燕子会用泥丸垒成巢，骨顶鸟会造浮巢……最精美的鸟巢就数织布鸟编织的瓶状巢了，它撕取长条的树状纤维，像织布工人那样用嘴和脚灵巧地穿针引线，并适时地打结而成坚固的编巢，如果在编巢时遇到大风，织布鸟还会衔一些泥团来“镇风”呢！
鸟巢的艺术让建筑师们浮想联翩，他们思考着如何借鉴大自然给的建筑灵感，现在，这种设想已经有些成果了。
___北京奥运会的标志性建筑——国家体育场就是一个“鸟巢”式建筑，结构的组件相互支撑，形成了网络状的构架，它就像树枝编织的鸟巢，简洁而典雅。
4、蝴蝶和防伪纸币：
科学家通过研究大凤蝶发现其翅膀颜色本来是黄色和蓝色的，但是，在一般人看起来，它却是绿色的，这是为什么呢？
原来科学家发现在显微镜下：
蝴蝶翅膀上有很多很小的下凹的小坑，小坑底是黄色的，而坑的斜坡上是蓝色的，当阳光照射在蝴蝶翅膀上的时候，由于发生光的折射作用，人眼看到的蝴蝶就是绿色的。
根据这个现象，人们在纸币或信用卡上也设置了许多小坑，这样，无论假币有多么逼真，都难逃光学设备的“法眼”。
巩固课堂知识内容与方法：
1、教师对重点知识内容的指导讲解。
2、学生对重点难点问题的分析、讨论。
3、运用讨论法、提问法。
4、对学生不理解的问题进行答疑辅导。
5、加强课堂练习。
布置作业：
1、仔细观察身边的事物，找找看，有没有仿生学运用的例子。
2、预习下一课。
课后分析：
参考资料：
[1]周茜.大学语文教学参考书[M].北京：
高等教育出版社
[2] 金秋萍，陆家桂.大学语文[M].北京：
人民教育出版社，___2
《眼睛和眼镜》教学设计
一、教学内容
人教版新课标教材《物理（八上）》第68-71页，主要包括眼睛的构造、成像原理，眼睛的调节作用、近远视眼及其矫正等内容。
课型：
新授课
二、教材分析和设计思想
眼睛和眼镜是第三章“透镜及其应用”中的重要组成部分，它不仅涉及透镜的初步知识、照相机成像原理、凸透镜成像规律等物理知识，还涉及生物学科知识。
它是在学生认识了凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，了解凸透镜如放大镜、照相机、投影仪等的应用，探究凸透镜成像的规律后的一个与人们生活密切相关的内容。
眼睛、近视眼及其矫正、远视眼及其矫正等内容都与我们的生活息息相关，这节教材充分体现了新的课程标准“从生活走向物理，从物理走向社会”这一发展的理念。
眼睛是人体最重要的器官之一，是观察世界的窗口。
《眼睛和眼镜》这一节从眼睛的构造、成像原理，眼睛的调节作用逐步展开，在介绍眼睛的调节作用后，进一步引出了视力缺陷及其矫正的问题.1．模拟眼睛成像，随后，由模拟眼球成像实验与真正的眼睛的区别引出眼睛的调节作用。
从长时间的近观导致眼睛的病变引入课题。
2．近视眼和远视的成因，让学生在上一个实验的基础上选用器材，进行对比实验，验证猜想。
3．近视和远视的矫正。
设计恰当的学习活动；突出学生对新知识学习的思维过程，把知识的产生过程以及获取知识的方法和手段相结合，引导学生积极地应用已学到的知识，参与知识的获取过程，探求获取知识的方法和手段并内化为学习研究的能力。
三、教学目标
1．知识与技能
●了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的；
●了解眼镜是怎样矫正视力的。
2．过程和方法
●通过模拟眼睛成像活动，经历、体验和领悟眼睛成像的原理，通过比较实验，领会近视的成因。
3．情感、态度、价值观
●通过课堂教学和课外活动，培养学生关心残疾人和热爱世界的情感；
●通过课堂教学和课外活动，使学生具有眼保健意识。
四、教学要点
1．重点：
眼睛成像原理和调节作用、近视眼和远视眼的矫正；
2．难点：
眼睛调节作用、近视眼和远视眼的矫正。
五、教学方法
探究性学习（以启发式为主，在教师的引导下学生自主探索知识）。
六、教具
凸透镜3只（焦距不同）、白纸两张、凹透镜一只、光具座，蜡烛，打火机
多媒体教学课件，湿抹布。
七、教学过程
（一）创设情景，提出研究研究课题
教师活动
学生活动
情景之一：
我们都有一双明亮的眼睛，它是人体重要的器官之一，眼睛会流露出你的感情，是心灵的窗户。
（关键词：
明亮的眼睛，心灵的窗户）
情景之二：
盲人摸象活动（关键词：
盲人需要帮助，爱心使世界光明）
由此启发，让学生提出问题，并选取其中三个问题作为本节课研究的主题。
（1）眼睛为什么能看清物体？
（2）近视眼是怎么形成的？
（3）近视眼和远视眼应如何矫正？
我们都拥有一双眼睛。
有关眼睛，你想了解什么问题？
请提出一个有关眼睛的问题，
（过渡：
为了解决你的问题，我们一起来研究和学习与眼睛、眼镜相关的知识）
（二）子课题1探究“眼睛为什么能看见物体”
1．投影眼睛结构图，观察我们眼睛的结构
2．眼睛的调节
预备知识：
凸透镜中间越厚，焦距较短，凸透镜使光线偏折的程度越大，会聚本领越强。
引导学生思考：
人眼睛如何看到远近不同的物体？
进而讨论：
人眼睛如何看到远近不同的物体？
结合多媒体课件演示共同归纳总结：
远眺时：
睫状体放松，晶状体较薄，焦距较长，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，人便能看清楚远处的物体；近观时：
睫状体收缩，晶状体较厚，焦距较短，近处物体射来的光又会聚在视网膜上，人便能看清楚近处的物体。
课件投影，学生回答
动画展示，学生思考回答
（三）子课题2：
近视眼的成因和矫正（对比探究）
教师活动
学生活动
引导学生对提出的问题“近视眼的成因是什么？
”进行合理猜想，教师对猜想进行归纳和汇总。
组织学生讨论：
（1）如何在上一个课题的基础上选用器材；
（2）进行对比实验的步骤；（3）实验数据的记录方法；（4）应注意的问题。
并对讨论结果完善补充。
实验：
第一步，把2号凸透镜放置在凸透镜前两倍焦距之外并正对凸透镜，找到倒立缩小的实像，
第二步，不打破三者的关系，换用1号镜，观察能否看到刚才看到的清晰的像，记下光屏的位置。
第三步：
前后移动光屏，再次在光屏上成倒立缩小的实像。
学生分步骤进行实验后，
提问：
在换用二号镜之后，是向前移动光屏还是向后移动光屏才找到像的？
得出结论：
眼睛近视是由于晶状体变厚，使光线在视网膜前发生会聚。
多媒体演示加深印象。
第四步：
将光屏移至刚记录的位置，此时不成像，用1号或3号挡在2号透镜之前，观察像。
结论：
用凹透镜矫正
学生猜想说出猜想的理由。
小组讨论并派代表汇报讨论结果.
小组实验操作、观察并记录有效的信息并与实验一的成像的位置相比较，
得出结论：
眼睛近视是由于晶状体变厚，使光线在视网膜前发生会聚。
教师活动
学生活动
引导学生对刚才的实验进行归纳和汇总。
组织学生讨论：
（1）如何在上一个课题的基础上选用器材；
（2）进行对比实验的步骤；（3）实验数据的记录方法；（4）应注意的问题。
并对讨论结果完善补充。
得出结论：
眼睛远视是由于晶状体变薄，使光线在视网膜前发生会发散。
多媒体演示加深印象。
。
总结：
远视眼矫正：
凸透镜
学生猜想并说出猜想的理由。
小组讨论并派代表汇报讨论结果
结论：
眼睛近视是由于晶状体变厚，使光线在视网膜前发生会聚。
（四）子课题3：
远视的成因和矫正
（五）如何预防近视眼和远视眼（学生总结，教师引导，课件展示）
（六）课堂小结：
学生总结，教师汇总。
（七）轻松一刻：
呼吁大家爱眼护眼！
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