6.蛋壳与薄壳结构【主要概念】1.外形为弧形的建筑结构称为拱。2.薄壳结构具有优越的受力性能，且轻便省料【涉及课标】12.1.1很多发明可以在自然界中找到原型，能够说出工程师利用科学原理创造的实例。13.2.2利用摄影、文字与图案、绘图或实物，表达自己的创意与构想。【教材分析】《蛋壳与薄壳结构》是新版苏教版小学科学五年级下册第二单元“仿生”的第二课。本课从关注蛋壳的结构特征到认识与之相似的拱形结构，并通过探究拱形结构的精妙之处，了解拱形结构在仿生学在建筑物上的应用。本课内容由四部分组成。第一部分，研究鸡蛋壳的形状特点。这里包括两个活动，一是指导学生观察并描述蛋壳的特点，激发他们的学习兴趣；二是探究蛋壳的独特之处，通过试着握碎鸡蛋、戳破蛋壳、用蛋壳承载重物，发现蛋壳承受力的形状优势。第二部分，观察比较蛋壳和拱形的外形，并通过测试拱形结构的承重能力，发现拱形和蛋壳都具有承受力大的特点。第三部分，认识拱形建筑和建筑物上的拱形结构，引导学生关注生活中这类仿生物体的应用，进一步夯实对拱形优势的理解。【学情分析】五年级学生有一定的生活经验，对鸡蛋非常熟悉了解，但是并没有过多的关注过鸡蛋蛋壳的形状及其特点。因此让学生先观察鸡蛋，然后从生活实际的现象中引发思考，帮助学生一步一步揭开蛋壳外形特点的奥秘。在探究蛋壳承重能力的活动中，让学生尝试脚踩鸡蛋，这样探究方式能在孩子们的心中留下深刻印象，符合学生的年龄特点。引导学生从蛋壳的形状特点得到启发，制作设计拱形，从而认识薄壳结构，并且从生活中的建筑、物品当中发现拱形与薄壳结构的应用，由此带领学生像科学家一样经历仿生这一过程，体会仿生学的思维方式，提升了学生的探究能力，发展了学生的创新思维。苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6\n【教学目标】1.观察蛋壳，发现蛋壳的特点。2.尝试用握、戳等方式破坏蛋壳，直观感受蛋壳的稳固。3.对比蛋壳和拱形，找出两者之间的关系，从而认识薄壳结构。4.通过拱形承重实验，知道拱桥的称重能力大于平桥。【重点与难点】重点：探究蛋壳和拱形的承重能力。难点：探究拱形的承重能力。【教学准备】完好的鸡蛋，蛋壳，平板，纸张，铅笔、吸管瓶盖、相关拱形建筑的视频或图片等。【教学过程设计】一、观察鸡蛋壳，描述其特点1.交流：鸡蛋大家都熟悉都了解，仔细观察鸡蛋的蛋壳形状有什么特点？2.为什么不是球形的呢？（播放视频）现在你们知道了吗？3.除了鸡蛋以外，还有很多动物的蛋，它们的形状都类似，这不是偶然的巧合，里面蕴含着科学道理，它有什么特点呢？【设计意图】鸡蛋对学生来说再熟悉不过了，但蛋壳的形状是什么样的，它有什么样的特点，学生也许从来没有思考过。所以引导学生仔细观察，并学会描述是进入本话题研究的基础。二、探究蛋壳结构的精妙1.鸡蛋vs大力士我请班里的大力士上来和鸡蛋比试一下，请你用手包裹住鸡蛋，均匀用力，不能用手掐哦。（生展示握鸡蛋）鸡蛋真的那么厉害吗？我们再去自然界中去看看更多动物的蛋。（播放视频）2.鸡蛋从外面握不碎，但是从里面轻轻一啄就破了，这是怎么回事？活动一：研究蛋壳的抗击打能力1.假如要研究这个问题的话，你觉得可以怎么做？（模拟实验）用什么模拟小鸡的嘴呢？（铅笔尖）苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6\n2.实验步骤：①吸管平的一头紧贴蛋壳②铅笔尖在三处高度进行自由下落③记录在哪个高度被戳破注意事项：不能借助外力3.学生实验，将实验结果记录汇总到黑板上4.观察全班记录表，你有什么发现？（开口向下的蛋壳不容易戳破），那么你觉得蛋壳的外部有怎样的特点？（抗击打）活动二：研究蛋壳的承重能力1.老师这还有4枚鸡蛋，现在往上面放这本书，可以吗？继续放这么多书会怎样（破，不破）放上去，没问题。2.可以继续放吗？（可以）放一个人可以吗？（不行，有点难）老师准备了一盒鸡蛋，可以了吗？谁愿意来试试（学生拖鞋带鞋套踩在鸡蛋上）哇，成功了，看来蛋壳还有什么特点？（能承重）【设计意图】学生的已有经验是蛋壳很容易敲碎，可是它在什么情况下很不容易碎呢？，大多数学生是猜不出结果的，这个活动里的几个环节，将逐步把学生引向对拱形结构的蛋壳不宜碎的研究。三、思考蛋壳与拱形的相似之处，了解薄壳结构1.蛋壳这么薄，却能承重又能抗击打，这里有什么科学道理呢？我们继续来研究，老师这有一张白纸，将它平放在两个木块上，一块橡皮都不能承受，（边说边演示）你能根据蛋壳的形状特点得到一些启发，想办法改造一下这张白纸，让它的承重能力提高吗？（将纸拱起来）请你上来试一试。2.这种形状我们科学上称为拱形结构，请三位同学和老师一起利用白纸制作拱形，我和你组合下，你们一起来组合，下面的同学，仔细观察，有什么发现？（组合成了半个蛋壳）3.那你知道蛋壳和拱形之间有什么关系了吗？（多个拱形组成了蛋壳）是啊，蛋壳是由多个拱形组合成的薄壳结构。苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6\n【设计意图】从蛋壳到拱形，再从拱形认识薄壳结构，就是从蛋壳的构造过渡到对薄壳结构的认识，这是本课探究过程的转折点，也是引导学生对又一对仿生事例的研究。四、研讨：拱与薄壳结构在生活中的运用1.同种材料制作成拱形后，承重能力变强了，而且由于它的形状特点——薄，所以还很节省材料。因此很久以前，古人就从蛋壳的形状特点得到启发，将这种结构运用于建筑中。2.中外古代拱形、薄壳结构建筑欣赏出示古代西方建筑：古罗马万神殿，西班牙引水渠，古罗马斗兽场，巴黎凯旋门出示中国古代建筑：陕西窑洞、长城、北京永定门城楼3.智慧的中国古人利用拱形还设计制作了一种特别的建筑——无梁殿，等会我们通过视频一起涨知识，观看前我想请一位同学用ipad拍下视频中出现的拱形结构。投屏：你们找到了吗？4.中国的桥：赵州桥拱形建筑不仅用于房屋建筑，还应用于桥梁建筑当中，我们中国有一座闻名世界的拱桥，它历经千年屹立不倒，谁知道是哪座桥？（赵州桥）仔细观察，你会发现它由大大小小的拱形组成，这些敞开的小拱在减轻桥身的重量同时，又起到减少流水冲力的作用。5.张家港的桥：青龙桥，富明桥这是北方的桥，我们张家港作为江南水乡有没有这样的拱桥呢？（有）6.欣赏了那么多，可以发现拱和薄壳结构一直是世界各地建筑上面的关键元素，不仅在古代，其实在现代应用更为广发，还玩出了新花样，老师给大家准备了资料卡，请大家阅读资料，划出关键词，找一找图片中的薄壳结构，还可以用笔画一画。（生活动）7.薄壳结构是不是只用在建筑中呢？其实我们生活中随处可见，教室里找。（举起灯泡）你看这上面有吗？8.出示各种头盔：这是什么？（头盔）无论是古代还是现代，国外还是我们中国，虽然头盔的材料造型各不相同，但它们的共同点都是采用了薄壳结构的设计。9.出示一辆现代汽车：我们再来看这里汽车，这上面有拱形吗？苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6\n10.可乐瓶中有吗？每小组观察可乐瓶中的薄壳结构。【设计意图】更多地了解拱形与薄壳结构，需要去发现生活中的拱形、薄壳结构建筑和物品，这是对所学知识的一次应用和复习，同时可以扩充学生的认知面。五、总结拓展1.回家用你的眼睛继续找拱形，用拍照或者画图的方式记录。2.刚才我们从蛋壳身上，得到些启发，模仿蛋壳外形或特点，制作了拱形，这个过程就是上节课我们所学习的“仿生学”。神奇的仿生学还有哪些？下节课我们继续研究。【板书设计】蛋壳与薄壳结构形状特点启发椭球体抗击打拱形薄能承重【教学反思】《蛋壳与薄壳结构》是《仿生》单元的第二课，作为单元的具体案例探究，通过让学生充分经历从蛋壳形状特点得到启发，从而设计薄壳结构这一仿生过程，提高了学生的探究能力，促进了学生的思维能力，体会到了仿生的方法和价值。通过对本节课的教学，我有以下几点反思：1.创设多样活动，点燃探究火花多样的趣味活动可以激发学生的学习兴趣，增添科学课堂的趣味性。因此在导入环节设计了“鸡蛋VS大力士”这一游戏活动，让学生在手握鸡蛋的过程中发现，原以为很脆弱的蛋壳居然战胜了班里的大力士，一下子就点燃了探究氛围，学生主动积极地想要一探究竟，让科学学习从被动转变为主动。2.敢于放手探究，感悟科学魅力苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6\n相信科学的力量，将会打开不一样的世界。人能站在鸡蛋上吗？这个问题很多人其实是不太相信的，虽然电视上看过，但现实中并没有这样的经历。教学时，先从4枚鸡蛋能承受多少重量，学生在惊讶于4枚鸡蛋的承重力后，引发能继续承受一个人的重量吗？其实4枚鸡蛋足以承受一个人的重量，但是考虑到操作难度，所以选择了一盒鸡蛋，让一位学生站在鸡蛋上，当成功的那一刻，相信在每一位学生的心中都留下了科学的种子，在情不自禁地惊叹中，也感悟到了科学的无限魅力。3.提供大量资料，激活思维亮度学生在探究蛋壳形状特点后，通过蛋壳的结构特征得到启示，从而认识与之相似的薄壳结构，并通过探究薄壳结构的精妙之处，了解薄壳结构在仿生学在建筑、物品上的应用。这个环节提供了古今中外大量的拱形、薄壳结构建筑和物品的图文资料，学生在欣赏这些精妙建筑的同时，拓宽学生的视野，培养学生的发散思维。苏教版小学科学五年级下册第二单元仿生-6
