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探究型教学设计案例
——《生物的启示》
案例背景
我们都知道“教学没有唯一，只有适合”。只要是适合学生，利于学生身心发展的教学我们都可以去尝试。所以，我一直在思考，我们上自然课的目的是什么，仅仅是为了上好这35分钟吗？其实不然，要上好一节课并不是一件容易的事，如果能让学生在上完课后意犹未尽，仍能进行自主探究，这才是我们追求的目标。最近几年，我们学校一直在朝着这个方向努力，尤其是在今年我校综合组成立了《基于学校基础学科的学生探究型活动的学习设计和实施》项目组，更是给我们提供了一个很好的平台。在此基础上，我设计了这节课。
这节课是自然科教版第五册第五单元《生物的启示》。《生物的启示》是一篇培育学生的创新意识，提高学生的创新能力的好课文，要通过教学，使学生明白，创造发明并不神秘，科学就在我们身旁，只要我们勤于观察、善于观察，富于想象、敢于联想，就一定能从生物身上受到某种启示，有所发现、有所发明创造。从整体来说，本册教材从第一单元至第四单元的探究要求都是探究生物的结构与功能，分别对植物、动物的结构与功能的关系进行了探究。本单元是对前四个单元的延续和提升，我在前三节课教学时从已有的仿生建筑出发，开阔学生的思路，引发学生对未来仿生器材的设想。首先，引导学生发现人们模仿蛋壳轻巧而坚固的形状，建造了众多球形建筑，由此启发学生探究蛋壳的结构与功能；接着探究鱼类的流线型体形，思考鱼的身体结构与其生活方式之间的联系；最后，通过观看录像及图片，让学生体会到大自然是人类的老师。
三年级学生已经具有了一定的探究力和创造力，但缺乏一些观察力和想象力。而且大部分学生可能会认为创造发明是大人的事情，与我们学生无关，所以他不太会去留意身边的事物。有问题找家长、找老师，因此现在的学生自己解决问题的能力不强。而有些学生虽然有很好的构思，可是得不到家长与老师的鼓励与支持，最终也就不了了之，这就扼杀了学生的创造力。通过这节课的学习，我希望能激发学生探究的兴趣，多注意观察周围的事物，多思考，多创造。作为学校、老师，我们要多给学生一些机会，让他们能一展所长，通过自己的努力来设计创造一些好的发明，解决一些简单的问题。
为了能充分启发学生的探究潜能，发挥他们的想象力和创造力，因此在上完“奇妙的壳”、“灵巧的鱼”、“大自然‘老师’”这三节课后，我结合我校学生的特点，设计了这堂课。
这堂课的设计思路是：首先，请学生收集一些仿生产品进行交流，一方面是对之前所学知识的复习与巩固，另一方面也是课堂学习的一种延伸，让学生体验到科学与我们的生活息息相关。学生通过寻找收集仿生产品，进行交流，进一步体会到大自然的奇妙。接着通过赏析本校学生的一些小发明，使学生了解到这些发明创造就在我们身边，人人都可能成为发明家。从而激发学生探究的欲望。最后启发学生根据生活中遇到的问题，将不同物体的结构特点组合起来，从而发散思维，激发创造力。这节课其实是前几节课的延伸，希望学生能从已有的事例中得到启示，引导他们仔细观察，充分发挥他们的想象力和创造力。使学生懂得发明创造本身就是来源于生活，人人都可以成为“发明家”。
案例过程
片段一：仿生产品小交流
师：前阶段，我们上了《生物的启示》，了解了“奇妙的壳”、“灵巧的鱼”、“大自然的老师”。知道了人类仿造各种生物的某些特征，发明了许多产品。在课外你们有没有找到类似的仿生产品呢？
生：一天，鲁班上山时，手不小心，被小草划破了。鲁班拿起小草一看，发现小草边缘上有很多小齿（展示带齿的小草），鲁班就利用小草的这个特点发明了锯子（出示自带的锯子）。生：（出示东方明珠电视塔模型）这是什么？[众答：东方明珠电视塔]你们知道它上面的圆形建筑是仿造什么建成的？（出示鸡蛋）因为拱形蛋壳能承受比较大的压力，所以人们就根据这个道理，发明了很多表面弯曲、形如蛋壳的薄壳建筑结构，既坚固又节省材料。生：（出示雨伞，并打开）同学们你们看这是我们生活中常见的雨伞，你们看它像什么？（出示蘑菇图片）伞就是模仿蘑菇的外形制成的。
生：（生身穿一套迷彩服）大家看，我身上穿的这套迷彩服，它是仿造变色龙（出示变色龙图片）身上的保护色制成的。它被广泛运用于战争中，可以起到隐蔽自己的作用。生：（生做飞行的动作）同学们你们看，我模仿的是哪一种动物？（生答：鸟）对，鸟类能在空中自由飞翔，为此人类经过长时间的探索，仿造鸟类的外形、结构和功能制成了飞机（出示飞机模型），实现了人类自由翱翔的愿望。生：（出示鸭子模型）我们知道鸭子能在水中游泳，是因为它脚上有脚蹼。为此，人类仿造鸭子的这个功能制成了脚蹼（出示脚蹼）。大家看它像不像鸭子的脚啊？（众答：像）生：（出示蝙蝠、雷达图片）我们都学到《蝙蝠与雷达》这一课，知道蝙蝠为什么能在漆黑的夜晚自由飞行、捕食飞虫而不撞着其他物体吗？（学生答：因为蝙蝠能从嘴、鼻发出人们听不见的超声波，超声波能向着一个固定的方向快速传播，遇到障碍就会返回，被蝙蝠耳朵接受。所以它能够判断哪些是食物，哪里有危险。）科学家就是根据这一原理，发明了雷达。生：（出示鱼的模型）鱼的身体呈流线型，这样它游动时就能减少阻力，游得快。（出示船的模型）为此，人类仿造鱼的体型制成了船，使它在水中航行时减少了水的阻力，行驶得更快。除此之外，汽车、飞机也利用了这种流线型来减少空气的阻力。片段二：学生作品小研究
师：大自然中各种生物的某些特征给了我们很多的启示。其实，只要你仔细观察，多动脑筋，你还能从我们周围得到更多的启示。
师：我们六师附小的学生就从中得到了很多启示，发明了很多东西，你们想不想看一看？ 生：（异口同声地说）想。
师：（展示学生小发明的ktv板）每一组选一项小发明来研究。要求：
1、他为什么会有这样的想法？
2、他是如何改进的？
3、改进以后有什么特点？
4、你们觉得还有什么不足之处？如果是你会如何完善？ 学生分组研究。第一组
生：我们研究的是徐意淳同学发明的“滑盖式笔套”。这个项目曾获得“上大附中杯”第十三届上海市青少年创造发明设计竞赛暨首届创新能力公开赛一等奖。他发现水笔写字时，需要把笔盖取下，但写完后时常发现笔套没了，这样不仅会使笔头干枯、出水不畅，而且若笔头掉地，易摔坏笔尖的小圆珠，整枝笔芯都将报废。为此他发明了只要把笔套往下推行，使其紧裹住笔杆，就可以开始写字的滑盖式笔套，这样就不用担心笔套找不到了。生：他是将笔套和笔杆整合在一起，解决了我们学习中遇到的困难。第二组
生：我们研究的是郭思奕同学发明的“转转便携式肥皂”。这个项目获得“上大附中杯”第十三届上海市青少年创造发明设计竞赛暨首届创新能力公开赛三等奖。他是从我们常用的固体胶中得到了启发，发明了这个项目。老师和家长经常提醒我们要养成饭前便后洗手的良好习惯。可是郭思奕发现洗手液和肥皂在水斗边放的时间长了，不是用完了，就是找不到了。外出游玩时，也不方便携带。怎么办？一次偶然的机会，他在做手工时，看到了固体胶用完了，看着空壳使他有了一种设想，将肥皂做成固体胶那样，不用时旋在壳内保存，使用时旋出来，这不是很方便吗？于是，他就发明了这个“转转便携式肥皂”。生：它不仅携带方便，而且可以替换。既节能又环保。第三组
生：大家好，我们研究的是蒲心韵同学发明的“多功能门垫”。这个项目也获得了“上大附中杯”第十三届上海市青少年创造发明设计竞赛暨首届创新能力公开赛三等奖。有一次，他和爸爸去探访一个朋友，可是因为手上拎着许多东西，所以无法用手按门铃，只能用脚去踢。他觉得这样很不礼貌。于是他就想在门垫上做些改进。
生：他想如果我们只要脚踏上门垫，门铃就会响起，那不是很方便吗？ 生：而且门垫的门铃部位还可以设计成夜光的，即使在黑夜也能轻易的识别。生：我觉得还可以设计一些其他的功能。比如说：显示日期、能驱蚊等。
生：我觉得这种设计还有一个好处，就是可以防小偷。因为小偷只要一踩到门垫上门铃就会想，小偷就没办法偷东西了。第四组 生：我们组研究的是曹隽哲同学发明的“便携式鞋刷”。他爸爸因工作关系，上班要穿皮鞋。可是走的路长了，皮鞋上总会粘上一些灰尘。曹隽哲经常看见爱干净的爸爸总是用餐巾纸擦鞋。于是他想哪些爱干净的叔叔阿姨也会遇到和爸爸一样的尴尬，怎么办？能不能将鞋油、鞋刷和皮鞋组合在一起呢？
生：通过观察，他发现皮鞋的跟部比较厚，可以充分利用起来。
生：于是他就将鞋油装在鞋刷的手柄处，再把鞋刷藏在皮鞋的跟部。这样就把三样物体组合起来。他所利用的是组合法。
生：他的这个发明使用起来也挺方便的，而且又能节约许多餐巾纸，起到节能环保的效果。第五组
生：我们组研究的是黄顾宸同学发明的“空心内灌式滚筒”，他曾荣获第二十五届浦东新区（北片）青少年科技创新大赛一等奖。
生：一次，他和爸爸妈妈一起装修卧室。他发现粉刷墙壁时总是要一次又一次蘸油漆或涂料，很麻烦。看到了空心的滚筒，他受到了启发。他的设计是一次在手柄内灌入油漆涂料，按按钮压入气压，使涂料仓内的涂料进入滚筒，通过滚筒上均匀分布的小孔将涂料均匀的涂在滚筒上，这样就可以不沾涂料进行粉刷了。
生：这个设计有一个缺点，就是每个滚筒只能涂一种颜色，如果要换其它颜色怎么办？ 生：可以设计一个便于清洗和拆卸的内槽，这样就可以涂不同的颜色了。第六组
生：吸盘和花盆是两个完全不相干的物体。而胡平同学却把这两样物体结合起来，发明了“可吸式安全花盆”。生：现在很多人都会在自己家的阳台上种花，这样即美化环境，又陶冶情操。可是每当大风大雨来临时，这些花盆又成为不安全的隐患。一次偶然的机会，他在课间玩吸盘球的时候，看到了塑料吸盘，得到了启发：把吸盘装在花盆底部呢。于是他便发明了“可吸式安全花盆”。生：这个发明曾获得第二十五届浦东新区（北片）青少年科技创新大赛一等奖。生：这个发明也是用了组合法。提高了花盆的安全性。第七组
生：胡文怡因为平时看到父母买菜回来时，手上总是被沉重的袋子弄出好几条勒痕。她自己也尝试过，那感觉非常难过。所以她发明了这个可以减轻痛苦、保护双手的“简易拎菜器”。生：整个“简易拎菜器”是用铝合金制成的，即轻便，又坚固。而且中间是空心的，可以减轻重量。
生：握柄处内部是硬塑料，外部是软海绵。这样握在手中也会感觉比较舒适。第八组
生：我们研究的是“按压式牙膏”。他发现奶奶和小妹妹挤牙膏不是很方便，很容易挤得很多，而且忘记盖盖子，这样就不卫生了。想起每天晚上用的沐浴露，他得到了启发。将牙膏壳换成按压式的瓶子，用时挤在牙刷上，既能轻便地按压，控制牙膏的量，又能重复使用。生：他设计的牙膏是可以替换的，能减少塑料的浪费，节能环保。
生：他的这个设计获得了第二十五届浦东新区（北片）青少年科技创新大赛二等奖。第九组
生：大家好，我们研究的是樊不多发明的“节能环保电动梳子”。
生：这个项目获得了第二十五届浦东新区（北片）青少年科技创新大赛二等奖。
生：他经常看到妈妈用梳子辅助吹头发，还要不停的转动梳子，很麻烦、很累。在一次刷牙时，他受到了电动牙刷的启发，联系到他在模型班中学到的电动模型飞机的知识，只要充几分钟的电，飞机就能飞的原理，他想：能否将其转动的功能运用到梳子上呢？
生：他在滚筒梳中间加上电机，手柄内按上蓄电池，在梳子顶部按块太阳能电池板。使用时，按动开关，梳子转动，梳头发。不使用时，太阳能电池板能为蓄电池充电。生：这个梳子使用起来既方便又节能环保。
生：如果在中间加一个凹槽，可以放入染发剂，那就更好了。片段三：我的创意小发明
师：欣赏了这些小发明，相信大家一定得到了很多启示，我想你们一定也有一些好的构思和发明吧！你们想不想跟这些哥哥姐姐一样，在这块板上也写上你们的名字，画上你们的小发明呢？
生：（争先恐后地答道）想。
师：在每一组桌上都有一张“上海市第六师范附属小学小发明金点子设计方案”。你们可以以小组为单位共同发明或构思一个项目。师：你们可以从这三个方面入手：
1、你为什么会有这样的想法（即存在的缺点）？
2、你是如何改进的？
3、改进以后有什么特点？ 学生分组设计
生：我们都知道老师上课写粉笔字，手会弄脏，而且粉笔也很容易断。所以我们就想有什么办法即可以保持手的干净，又提高粉笔的使用功能。从刚才“转转便携式肥皂”中我们得到了启示。我们设计的是一个类似于唇膏的粉笔套。老师写字时只要手捏住套子就不会弄脏了。而且每次用时，只要转出一小部分就可以了，这样粉笔也就不容易断裂，提高了使用寿命。生：我人比较矮小，所以每次擦黑板上面的字都要跳起来，或者是那个椅子很麻烦。我们小组就设计了这样一个黑板擦，它是在黑板擦后面安装一个可以伸缩的手柄，这样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，怎么办？我们小组从折叠式的椅子得到了启发。利用椅子的“χ”形支架，在上面钉几个钉子，这样不管多大的袋子都可以挂上去使用。而且存放起来也很方便。
生：我们设计的是一个“滑套橡皮”。平时我们写错字时，就要把笔放下去拿橡皮擦，这样就打断了我们的思路。所以我们有了这样一个想法：将笔和橡皮结合起来。在笔上安装一个滑套，套上橡皮。这样写错时只要按下橡皮，它就会滑下来，便于你擦；不用时再滑上去。生：我们设计的是“橡胶钉子”。平时使用钉子时很容易扎到手。于是我们就像在钉子下端加上一层橡胶。使用时把橡胶往上推就可以了。这样就可以避免手被弄伤。
师：同学们有这么多发明构想，再一次证明，创造发明并不难，只要我们认真观察，善于联想，就一定能成功。发明构想并不等于发明就完成了，要把构想变成现实，仍须努力。请同学们利用课余时间，继续努力，进一步完善你们的小发明，然后交给老师。老师希望能看到更多、更好的发明。
案例反思
其实孩子天生就是“发明家”，因为他们的天性就是好幻想，富有想象力，常常把本不关联的事物粘在一起，把本来没有的东西想象出来了。但一提到发明创造，他们就畏惧了，他们觉那是科学家的事，我们小孩子可望不可及。作为自然课老师，就是要通过具体的教学行为，消除学生的畏惧感，激活学生的创造才能，使学生明白：创造发明并不神秘。科学就在自己身旁，只要多观察、多研究，就一定能成功。
整堂课中我把时间完全交给学生，体现了以学生为本的教学理念，运用“引导→探究”模式进行教学，体现了探究学习的基本过程。在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究，实现了对学生探究能力培养的过程。
一、亲历过程是创造发明的源泉
广博的知识和丰富的想象力是学生开展创造发明的基础。课前让学生广泛搜集生物启示的实例，实际上是一次亲历创造发明的过程，学生在搜集的过程中，就已经潜形默化地受到了怎样搞创造发明的启示。再通过全班交流，将他人的经验内化成自己的知识与技能，即将间接经验变成了直接经验，懂得了搞创造发明的一般过程。更重要的是，学生在此过程中懂得了：只要我们平时多做有心人，多观察、多研究，遇事多想一个为什么，穷追不舍，勇于实践，就一定能成为一个“发明家”。
二、激活潜能是创造发明的翅膀
任何神秘而又有趣的东西，一旦消除了对它的畏惧感，人们就会放松心情，投入极大热情去研究它、认识它、实践它，并从中获得极大的乐趣。
通过对本校学生的小发明小创造的研学，一下子就激活了学生的潜能。他们明白了原来发明创造并不是科学家的专利。只要你多留意一下身边的事物，多开动一下小脑筋，任何人都可能成为发明家。他们纷纷根据自己的观察和已有经验，提出了许多发明构想，课堂气氛活跃，连平时很少发言的同学也积极参与其中。从课后的反馈看，学生在家写发明构想，制作发明物品的人不在少数。
当然这节课并没有就此结束，正确的说它才刚开始。在课堂中作为老师要激发学生的探究兴趣，而正真的重点是在课外。课内打基础，课外显身手；课堂是振动点，课外活动是波。这既是科学课的特点，也是我一贯坚持的教学原则。如果只提出问题又不解决问题，科学探究就失去了可持续发展的动力。让学生从众多的发明构想中选择一、二，把它变成现实，既能锻炼学生的动手能力，又能训练学生坚忍不拔的毅力和不达目的决不放弃的优良品质，更能使学生懂得在科学的道路上没有平坦的大道可走，只有不畏艰险，克难奋进，才能达到理想的彼岸。这正是本案例最终要达到的目标。
高文霞
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