《眼睛與仿生學(xué)》教案

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校教案

班級：2013級五年制計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)班學(xué)時：2學(xué)年:2013--2014學(xué)期:1

課程名稱：語文單元、章節(jié)：第六章說明文的閱讀與寫作

課題：《眼睛與仿生學(xué)》

教學(xué)目的和要求：

1、了解課文提及的人和動物的眼睛構(gòu)造與功能的特點及其與仿生學(xué)的關(guān)系。

2、理解本文的說明順序，掌握分類、舉例、比較等說明方法。領(lǐng)會說明文語言

的科學(xué)性、準確性。

3、培養(yǎng)學(xué)生對科普讀物的閱讀興趣，使學(xué)生初步具備獨立閱讀和分析科普讀物

的能力。

教學(xué)重點、難點：

重點：了解人和動物的眼睛構(gòu)造與功能的特點及其與仿生學(xué)的關(guān)系要點。

難點：理解本文的說明順序，掌握分類、舉例、比較等說明方法。

課時安排：2課時

第一課時：讓學(xué)生在反復(fù)閱讀的基礎(chǔ)上理清文章的結(jié)構(gòu)層次，掌握說明的順序，

從整體上把握課文的內(nèi)容。

第二課時：著重研究說明方法與說明順序。

教法設(shè)計：合作探究法點撥法

教學(xué)用具：教材、黑板、多媒體課件

講授內(nèi)容旁批

導(dǎo)入：

“仿生學(xué)”正式誕生于1960年。距今2300多年前墨子和他的

300弟子，花了三年時間，造了一只“會飛的木鳥”，同時間希臘阿

奇卡也制成一只“機械鴿子”。東漢時，張衡制成一架能飛數(shù)里的“木

雕”。大約一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥羽制兩翼綁在雙

臂上能飛（滑翔）幾百步?！怨啪陀性S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

理機能適于飛行的科學(xué)原理；又不了解人不具備飛行的生理條件，

人要上天，必須依靠機械動力才可能。一直到了公元1903年美國萊

特兄弟發(fā)明了飛機，人類從此實現(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，

必須在科學(xué)發(fā)達的前提下才能誕生。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)邊緣的一門嶄新學(xué)科。它首先是根據(jù)

生產(chǎn)實際提出的技術(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)。

目前仿生學(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

已發(fā)展有：

一、感覺器官模擬──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。

二、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬──目前已制成的“人工智能機”。

三、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、鯨等回游的機制，以研制導(dǎo)航機制；模仿蜜蜂“太

陽羅盤”和生物種的“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”，用于高速飛機和火箭。

四、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。做成鯨形狀的日本大型遠洋貨輪，提高航速百分之

二十五。模仿企鵝的特殊運動方式，制成了深雪上行駛速度達時速

50公里的雪地汽車。模仿袋鼠的運動制成了在沙漠中通行無阻的無

輪汽車──跳躍機等。

五、生物力能學(xué)──如模仿螢火蟲把化學(xué)能變化光能的效率幾

乎達百分之百的優(yōu)點，制出冷光源，可提高電能利用效率幾倍到幾

十倍。

六、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。

中國女子中長跑運動員王軍霞一次次揚威世界體壇，一次次讓

五星紅旗在運動場上升起，這標志著我國的中長跑運動取得了突破

性進展。王軍霞成功的奧秘何在？究其原因，固然與她的身體素質(zhì)

與刻苦訓(xùn)練的精神分不開，但更重要的是她采用了科學(xué)的訓(xùn)練方法。

據(jù)報道，馬俊仁教練曾潛心研究過羚羊奔跑的姿態(tài)，并讓隊員們在

跑步時進行模仿。馬教練這種科學(xué)的訓(xùn)練方法，正是運用了仿生學(xué)

的原理。仿生學(xué)是一門新興科學(xué)，前途廣闊，不久的將來將在生產(chǎn)，

生活各個領(lǐng)域里得到廣泛的運用。

今天我們來學(xué)習(xí)《眼睛與仿生學(xué)》，了解一下眼睛的仿生價值。

講授新課：

第一課時

一、注音釋義

制導(dǎo)：通過無線電裝置，控制和引導(dǎo)導(dǎo)彈等，使其按一定軌道運行。

散射：光線通過有塵土的空氣或膠質(zhì)溶液等媒質(zhì)時，部分光線向多

方面改變方向的現(xiàn)象。

明察秋毫：比喻目光敏銳，連極細小的事物都看得清楚。秋毫：秋

天鳥獸身上新長的細毛。

別具一格：另有一種獨特的風(fēng)格。

二、內(nèi)容主旨

課文可分為三部分。

第一部分從“眼睛是人和動物的重要感覺器官”到“這對發(fā)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有重要的意義?！钡诙糠謴摹叭搜鄣墓鈱W(xué)系統(tǒng)跟照相

機是十分類似的”到“大大提高了工效與質(zhì)量?！钡谌糠謴摹吧鲜?/p>

各方面的研究工作”到“感覺仿生已經(jīng)成為目前仿生學(xué)的發(fā)展重點?！?/p>

第一部分講的是“研究視覺仿生的意義”，共有三個自然段，包

括(1)眼的重要；(2)眼的功能；(3)眼睛與仿生學(xué)。

第二部分則探討了研究視覺仿生的成果，又可以分為兩層，第一

層講單眼的構(gòu)造與功能，從文章的第四自然段到第九自然段分別講

了人眼、蛙眼、鷹眼，第二層則分別以象鼻蟲、蜜蜂、蜻蜓和蒼蠅

為例講了復(fù)眼的構(gòu)造與功能，從第十自然段到第十四自然段。

第三部分則說明了仿生學(xué)的定義，任務(wù)、研究范圍和發(fā)展重點。

三、對各類眼睛的研究及啟示。

1、文章4-14小節(jié)中共提到了多少種眼睛？

人眼、蛙眼、鷹眼/復(fù)眼（象鼻蟲、蜜蜂、蜻蜓和蒼蠅）。不同

的眼睛究竟對科技的發(fā)展有何啟示，下面我們就一起來看一看。首

先我們就先從最熟悉的人眼開始。

A、“人眼”。

（1）、眼睛是我們認識世界的重要感覺器官，每天我們通過眼睛可

以看到這個世界上的萬物，甚至通過眼睛來感受萬物的變化。所以

久而久之，我們就認為，在大腦中出現(xiàn)的一切，都是通過眼睛一點

不漏的看進去的。就好像一部照相機。

那么實際上，人眼并不是把投射到視網(wǎng)膜上的圖像一點不漏地

傳給大腦，而是先對圖像進行信息加工。（選取我們需要的信息）這

是人眼不同于照相機的特殊功能。

那么對于這種功能的研究，對于人類的科技發(fā)展有許多啟示：

對于改進某些機器的輸入裝置和自動控制系統(tǒng)的傳送器，研制新型

跟蹤和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，都具有十分重要的參考價值。

（2）、人眼除了可以對外來圖像信息進行加工這個功能外，還具對

比周圍的景物，使人感知自身的運動和位置狀態(tài)，確定物體的距離、

形狀和相對大小。這也對我們有許多啟發(fā)。

B、其他各種動物的眼睛。

快速閱讀6-14小節(jié)，然后完成表格。

眼睛的構(gòu)造

不同的眼睛研究的啟示

或功能

人眼略略

能夠敏捷地

發(fā)現(xiàn)具有特雷達系統(tǒng)、人造衛(wèi)星跟蹤

單蛙眼

定形狀的運系統(tǒng)

眼

動目標

視野廣闊、視電子鷹眼（控制遠程激光

鷹眼

敏度高制導(dǎo)武器、導(dǎo)彈跟蹤）

“天然速度

象鼻蟲眼地速計

計”

具有特殊的

結(jié)構(gòu)，可以利

蜜蜂眼“偏光天文羅盤”

復(fù)用太陽偏振

眼光來導(dǎo)航

角膜由許許

多多個六角“復(fù)眼透鏡”、“復(fù)眼照相

蜻蜓眼

形的小眼角機”

膜排列構(gòu)成

正所謂“人不可貌相，海水不可斗量”，作者的介紹讓我們大開

眼界，原來即使小如象鼻蟲也能夠為人類科技的發(fā)展做出如此的貢

獻。

C、作者在介紹每一種眼睛的時候有沒有共同之處？

一般先說明某種眼睛的構(gòu)造或某種特點，然后說明其仿生學(xué)意

義以及人們得到的啟示。作者通過這種功能（結(jié)構(gòu)）到應(yīng)用的模式

化說明，將事理說的一清二楚，人們也很容易就理解了。

小結(jié)：作者在文章的4-14小節(jié)中，采用從簡單到復(fù)雜，從一般到特

殊的說明順序，運用舉例子、作比較的說明方法，為我們說明了各

種眼睛的功能及仿生學(xué)的意義。

第二課時

四、寫作手法

（一）、說明順序有條不紊。

合理的說明順序?qū)τ谡f明非常重要，因此說明文的順序必須既符

合人們認識客觀事物的規(guī)律，又符合事物本身固有的特點。人們認

識事物有它的規(guī)律性，如由感性到理性，由簡單到復(fù)雜；事物和事

理本身都有它內(nèi)在的邏輯關(guān)系，如“一般──特殊”；“整體──部

分”；“因──果”；“主──次”；“深──淺”；“大──小”（或相反）。

按照這些關(guān)系安排說明順序，就叫邏輯順序。

由于仿生學(xué)是一門新興科學(xué)，人們一般對它都比較陌生，所以作

者不是先在科學(xué)定義上作文章，而是先介紹人們最熟悉，印象最深

的人的眼睛，及其在仿生學(xué)中的意義，然后再說明一些動物的眼睛

及其構(gòu)造和功能。就眼的構(gòu)造來說，一般眼的構(gòu)造比復(fù)眼簡單，所

以作者先從一般眼睛談起，然后再介紹復(fù)眼的構(gòu)造及其在仿生學(xué)中

的意義。

本文的說明順序是由一般到特殊，由簡單到復(fù)雜。這樣的說明

順序既便于讀者理解，又符合人們的認識規(guī)律，因此顯得合情合理。

（二）、結(jié)構(gòu)安排緊湊合理。

說明文的基本結(jié)構(gòu)有“總──分──總”“總──分”、“分──

總”三種形式。就文章的主體部分來說，由于層次之間的關(guān)系不同，

常見的有“縱式結(jié)構(gòu)”（層進關(guān)系），“橫式結(jié)構(gòu)”（并列關(guān)系）和“縱、

橫合式結(jié)構(gòu)”。通過分析各自然段的內(nèi)容，可以歸納出這篇說明文的

結(jié)構(gòu)。

全文共十六個自然段，其段落大意可分別概括為：(1)眼的重要

(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學(xué)(4)人眼的仿生價值之一(5)人眼的仿

生價值之二(6)蛙與蛙眼(7)蛙眼的特點(8)蛙眼的仿生價值(9)鷹眼

的仿生價值(10)復(fù)眼的啟示(11)象鼻蟲與仿生學(xué)(12)蜂眼的特點

(13)蜜蜂與仿生學(xué)(14)蜻蜓和蒼蠅與仿生學(xué)(15)仿生學(xué)的定義及研

究任務(wù)(16)仿生學(xué)的研究范圍，類別和發(fā)展重點。

（三）、說明方法恰到好處

1、舉實例與作比較兩種方法交錯運用。

例如說明“研究、認識眼睛的各種構(gòu)造和功能”，“對發(fā)展現(xiàn)代

科學(xué)技術(shù)有重要的意義”，就列舉人眼為例。為了說明人眼的仿生學(xué)

意義，又把人眼的結(jié)構(gòu)功能與照相機作比較，說明了人眼的信息加

工傳輸功能的仿生學(xué)意義。又例如為了說明研究、認識眼睛的構(gòu)造

功能對發(fā)展現(xiàn)代科技有重要意義，還以蜻蜓復(fù)眼為例。為了說明蜻

蜓復(fù)眼特殊結(jié)構(gòu)功能，又把蜻蜓復(fù)眼與人眼作比較，說明蜻蜓的眼

睛沒有人眼的那種眼球，也不能轉(zhuǎn)動，而是靠頭部的轉(zhuǎn)動朝向物體；

接著具體介紹蜻蜓復(fù)眼的構(gòu)造功能，說明復(fù)眼構(gòu)造精巧、功能奇異；

接著又與人眼比較，說明復(fù)眼在某些方面為人眼所不及。舉實例是

為了說明觀點或道理，而作比較則使得實例更加特征鮮明，更加強

了“實例”說明觀點、道理的作用。

2、下定義。

定義是以簡練的語言揭示概念內(nèi)涵的可靠方法，在本篇課文中

使用多次，如下列五例：

（1）、探索人和動物眼睛奧秘的仿生學(xué)研究工作，稱為視覺仿生。

（2）、由幾十至幾萬個獨立小眼構(gòu)成的眼睛，叫做“復(fù)眼”。

（3）、具有偏振現(xiàn)象的光叫做偏振光。

（4）、仿生學(xué)是在生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)之間發(fā)展起來的，它的任務(wù)

是用生物體結(jié)構(gòu)與功能的原理，去改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新型的機械系

統(tǒng)、儀器設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)和工藝過程。

（5）、太陽光本來是自然光，它的振動均勻地分布在各個方向上。

但是當它穿過大氣層時，由于受到大氣分子和塵埃顆粒等的散射，

它的振動就只分布在某個方向上，或者在某個方向上的振動占了優(yōu)

勢。這種現(xiàn)象叫做光的偏振現(xiàn)象。

3、列數(shù)據(jù)。

在說明人眼從外界獲得的信息比其他感覺器官多時，采用了列

數(shù)據(jù)的方法：“據(jù)研究，從外界進入人腦的信息，有百分之九十以上

來自眼睛?！痹谡f明由于受到視野和視敏度的限制，在高空飛行的飛

行員單憑肉眼很難發(fā)現(xiàn)和識別地面目標時，也采用下列數(shù)據(jù)的方法：

“例如飛行員在六千米高空作水平飛行時，飛行員只能看到兩側(cè)八

九公里和前方一二十公里狹窄范圍內(nèi)的地面。即使在這個區(qū)域里，

對比較大的目標也不是總能準確無誤地發(fā)現(xiàn)和識別的?！边@段話是在

舉實例之中，兼用了列數(shù)據(jù)的方法。

4、分析與綜合。

課文（1～3）段綜合說明眼睛的重要作用、基本功能以及仿生

學(xué)意義；（4～14）段則是分析說明眼睛的仿生學(xué)意義，先把眼睛分

成“單眼”與“復(fù)眼”，再把“單眼”分成人眼、蛙眼、鷹眼分別加

以說明，把“復(fù)眼”分為蜻蜓眼、象鼻蟲眼、蜜蜂眼等分別加以說

明；（15～16）段又綜合說明仿生學(xué)的任務(wù)、什么是視覺仿生學(xué)等。

分析說明必須建立在對所說明的對象科學(xué)分類的基礎(chǔ)上，因而也必

須遵循分類的規(guī)則，即每次分類只能使用一個標準。

五、課文總結(jié)

從仿生學(xué)的誕生、發(fā)展，到現(xiàn)在短短幾十年的時間內(nèi)，它的研

究成果已經(jīng)非?？捎^。仿生學(xué)的問世開辟了獨特的技術(shù)發(fā)展道路，

也就是向生物界索取藍圖的道路，它大大開闊了人們的眼界，顯示

了極強的生命力。這篇文章是介紹仿生學(xué)這門新興科學(xué)的說明文，

為了說明這門新興科學(xué)，作者運用了舉例和比較交錯運用，以及分

析與綜合的說明方法，具體，生動的生活實例加上本文準確、嚴密、

簡明的語言把深奧難懂的科學(xué)道理表達得深入淺出、通俗易懂。

六、拓展延伸

其實，能夠?qū)θ祟惪萍及l(fā)展起到重要作用的又豈止是眼睛而

已。下面我們就一起來了解一下其他的仿生學(xué)知識。

1、魚兒在水中有自由來去的本領(lǐng)，人們就模仿魚類的形體造船，以

木槳仿鰭。相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用

尾巴的搖擺而游動、轉(zhuǎn)彎，他們就在船尾上架置木槳。通過反復(fù)的

觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓和舵，增加了船的動力，掌握了使

船轉(zhuǎn)彎的手段。這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船只

航行自如。

2、以鯊魚皮為設(shè)計原型的船外殼表面和連體泳衣。鯊魚游得快是因

為其皮膚上有一層細小的脊柱形突起，鯊魚在水中游動的時候，這

些突起能夠更有效地使身體周圍的水流走，從而減少阻力，使鯊魚

成為海洋中游泳的佼佼者。奧運會的游泳比賽中，天才泳星菲爾普

斯和他的隊友穿著黑色連體緊身“鯊魚皮”泳裝，奪得一枚又一枚

獎牌，“鯊魚皮”泳裝的高科技威力由此受到越來越多人們的青睞。

3、鳥巢與體育館：鳥兒是人類的朋友、春天的使者，也是大自然的

建筑大使?？p葉