3眼睛与仿生学

３、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、多媒体课件教学过程：一导入：“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。

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。

二、复习提问1.说明方法？明确：下定义、诠释法、比喻法、比较法、举例子、引用法、数据法、图示法、表格法、类别法。

2.说明顺序？明确：时间序、空间序、并列序、逻辑序（按事物本身的内在联系和人们认识事物的规律来安排的说明。

由主到次、由浅入深、由表及里、由一般到特殊、由具体到抽象、由现象到因果本质等）。

三、讲授新课（一）检查预习词语辨析：①信息：指眼睛把外界光的刺激转换成符号。

由于外界的的刺激，所以符号是预先所不知道的。

②信号：指传递外界刺激的电波。

③功能：指眼睛所发挥的作用。

④机能：指眼睛本身的作用和活动的能力。

⑤识别：指从不同的物体中，确认出所要找的事物。

⑥辨别：辨认出。

（二）整理思路1.齐读1、2、3段思考问题：（1）第1段是围绕哪个词语来写的？为什么说重要？运用了哪种说明方法？明确：重要感觉器官。

因为从外界进入人脑的信息，有90%以上来自眼睛。

先用“概括法”综合说明，再用“列数字”进行具体说明，很有说服力。

（2）第2段是怎样介绍眼睛的基本功能的？明确：先用概括法，总说眼睛的基本功能，然后用分析法，按先后顺序说明为什么眼睛有这种功能，从概括到具体。

（3）第3段在文中起什么作用？明确：扣题，由此自然过渡到下文，着重介绍眼睛与仿生学两者的情况，这样处理，一、二两部分的衔接就显得自然得多了。

小结：[归纳板书]第一部分：总括眼睛作用特点与仿生学的关系1段：眼睛的作用2段：眼睛的基本功能3段：眼睛在仿生学方面的意义2.学生阅读4—14段复述以下问题（1）各种眼睛的功能？（2）研究成功的科学技术？（3）正在研究的新的科学技术？（对照书自行检查订正）3.齐读4、5段讨论问题：（1）照相机的发明算不算仿生学的内容？明确：不算。

因为照相机并不是从人眼的功能得到启示而研制的。

（2）文中在这里选择照相机这一材料有什么作用？明确：先点明人眼与照相机在光学系统上类似，是类比说明，指出两者有可比的条件。

用照相机主要是说明人眼和它不同，是比较说明。

（3）人眼和照相机有何不同？明确：照相机的软片只能把像录下来，而人眼的视网膜却能进行信息加工。

这就是人眼功能的特殊之处。

（4）这种信息加工原理在“仿生学”上有什么启示？明确：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。

这说明人眼的信息加工原理与仿生学有着密切的联系。

[板书]4段：人眼的信息加工与仿生学继续讨论问题：（5）人眼还有什么功能特殊的地方？由此得到启示，研制成功了什么？明确：可以对比周围的景物，使人感知自身的运动状态，确定物体的距离，形状和相对大小。

“生物—电子位置传递器”即“人造眼”。

[板书]5段：人眼对比周围景物与仿生学4.阅读6—14段以上的4、5两段是写人眼的，这里写的就是动物的眼。

思考问题：（1）接下来列举哪五种动物的眼睛？明确：（1）蛙眼、鹰眼、象鼻虫眼、蜜蜂眼、蜻蜓眼、苍蝇眼。

（2）作者为了把复杂的问题说清楚，文章先后两次将眼睛进行了分类，这两次分类的标准是什么？2次：从局部看，先说明眼睛的功能，再说明眼睛在仿生学方面的意义，也是逻辑序。

5.齐读6、7、8段思考问题：（1）蛙眼功能特殊的地方是什么？运用了哪种说明方法？明确：对运动的物体简直是明察秋毫，而对静止不动的物体却视而不见。

作比较（2）阅读“就是靠这套本领，青蛙才能准确地捕食和逃避敌害，在地球上生存了两百万年之久”这句话强调什么的？明确：以青蛙生存年代的久远，说明青蛙眼睛机能的优异性。

（3）蛙眼对仿生学有什么启示？明确：用到雷达系统，可以准确地把预定要搜索的目标同其他物体分开，同背景分开，提高雷达系统的抗干扰能力，还可以区别真假导弹。

6.齐读9段思考问题：鹰眼的功能是什么？鹰眼对仿生学有何启示？明确：视野和视敏度却比人眼广阔和优越得多。

电子鹰眼（控制远程激光制导武器、导弹跟踪）7.小结作者写“人眼”“蛙眼”“鹰眼”的有关功能时，运用了不同的说明方法，首先把人眼和照相机比较；再把蛙眼对“运动的物体”和“静止不动的物体”的反映情况进行比较；接着把展翅飞翔的鹰和高空飞行的飞行员进行比较，这样不仅有力地说明了各自眼睛的功能，而且语言还显得生动活泼。

8.齐读10—14段思考问题：（1）第10段开头一句话在全文中起什么作用？明确：承上启下，由对“一般眼睛”的说明转入对“复眼”的说明，概括地说明了10—14段的内容，即复眼的特点与仿生学关系。

（2）文中说“象鼻虫根据各个小眼看到同一个物体的时间差以及自身在此期间飞过的距离，可以很快地‘计算’出它相对于地面的飞行速度”①“计算”这一词为何加引号？明确：用了拟人手法，把功能特性给仿生学的启示通俗易懂地介绍出来。

②象鼻虫的小眼为何不是同时看到一个物体？明确：因为它的眼是复眼，呈半球形，很多小眼排列在曲面上，这也说明象鼻虫复眼构造的精巧。

③“相对于地面”中“相对”是什么意思？明确：以地面作为标准而变化。

（３）蜜蜂眼的特点及启示？明确：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”。

（４）蜻蜓眼的特点及启示？明确：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”。

9.齐读15、16段思考问题：（1）什么是仿生学？研究的任务是什么？什么是视觉仿生学？目前仿生学发展的重点是什么？明确：（见书）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。

探索人和动物眼睛奥秘的仿生学研究工作,称为视觉仿生。

它跟听觉仿生、嗅觉仿生、触觉仿生和味觉仿生一起,统称为感觉仿生。

感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。

（2）概括大意？总结全文，说明研究仿生学的目的、任务和重要性。

（三）概括全文1.总结归纳本文的第一部分说明眼睛的重要性及在仿生学上的意义，是综合说明。

第二部分是按横向并列式排列结构，分别列举了六种眼睛以及在仿生学上的意义，是分析说明。

其说明顺序，从整体上看是按由熟悉到不熟悉的逻辑序安排的；从局部看先说明眼的功能，再说明眼在仿生学方面的意义，是由一般到特殊或由具体到抽象，也是按逻辑序进行的。

第三部分又是综合说明，它是在以上大量感性认识的基础上，开始上升到理论认识的高度，使读者对被说明的事物有一个完整的、较准确的认识。

2.思想主题文章主要介绍人和动物眼睛的不同结构和功能，从而向我们揭示了研究各种不同构造和功能的眼睛，对发展仿生学、发展现代科学技术都有重要意义。

3.写作特点（1）顺序明确（逻辑序并列序），条理清晰。

（2）综合运用多种说明方法，语言生动形象，体现了文学性。

（3）语言准确性、知识性强，四、作业练习册。