眼睛与仿生学
教学目的:
1.学习本文说明事物的顺序和交错运用举例和比较两种说明事物的方法。 2.了解一些仿生学的知识，激发学生对科学的兴趣。 教学重点、难点:
1.重点: 课文说明的顺序及分析说明、综合说明等说明方法。 2.难点: 本文主体部分的“横式结构”及分类说明的结构和方法。 教学时数: 两课时 教学步骤:
第一课时
一、预习课文，弄清字词:
*明察秋毫:比喻目光敏锐，连极小的事物都能看清。察:看到。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。 轻而易举: 形容事情容易做。 视野: 眼睛看到的范围。 二、知识介绍
“仿生学”正式诞生于1960年。
二千三百多年前墨子和他的三百弟子，花了三年时间，造成一只“会飞的木鸟”，同时间希腊人阿奇太也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟翮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有可能。一直到了 1903年美国赖特兄弟发明了飞机，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；必须在科技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上的一门崭新学科。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。
日前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径，其研究范围已经发展的有：
1．感觉器官的模拟——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。
2．神经元和神经网络的模拟——目前已制成了“人工智能机”、“自学习机”（经过两个小时的训练就能正确分辨超声波是潜艇还是海豚发出的）。
3．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；模仿蜜蜂的“太阳罗盘”和生物钟的“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。
4．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，可以行走；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五十公里的雪地汽车；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。
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5．生物力能学——如模仿萤火虫把化学能变成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。
6．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…… 仿生学是一门综合科学，需要生物学、生理学、心理学、生物物理学、生物化学、控制论、数学、电子学、通讯、航空、航海、医学等等许多科学工作者进行合作，去解决各自需要解决的问题。
仿生学是一门新生的科学，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应用。
目前研究的重点是“感觉器官的模拟”、“神经元和神经网络的模拟”。 三、课文研习
（一）整体感知，整理课文结构提纲
第一部分(1-3自然段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。 1.以人眼为例，说明眼睛对感知外物的重要作用。 2.说明眼睛感知外物的基本原理。
3.说明各种动物眼睛构造不同及研究它的重要意义。
第二部分(4-14自然段)具体说明对各种构造不同的眼睛的研究情况及已经或即将取得的成果。
第一层(4-9自然段)人眼及动物一般眼睛的研究及意义。 4.人眼的功能及重要参考价值。
5.对人眼的研究已取得和即将取得的成就。 6.青蛙有一双机能优异的大眼睛。特点(过渡) 7.蛙眼的独特本领。功能
8.对蛙眼研究已取得和即将取得的成就。 9.鹰眼的特点及由此得到的启示。
第二层(10-14自然段)复眼的研究和意义。
10.以蜻蜓眼睛的结构特点来说明什么是复眼。(过渡，承上启下) 11.象鼻虫复眼的特殊功能。 12.说明什么是太阳的偏振光。 13.蜜蜂复眼研究的运用。
14.复眼的构造对于研究复眼透镜的启发作用和取得的成就。
第三部分(15-16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，并指出感觉仿生学已成为目前仿生学的发展重点。
课文的整体结构采用“总分总”的形式，开头一至三段是引言部分，总提人眼和动物眼睛在构造和功能上各有许多特殊之处，从中得到的启示对发展现代科学技术有重要意义。 四至十四自然段分别介绍了人眼和几种动物眼睛在仿生学上的作用，最后两自然段，总结概括了仿生学的定义，指出它的任务，介绍了它的研究范围、类别和发展重点。
课文主体部分采用了条分缕析的方法，始终停留在一个平面上举例介绍了人眼和其他动物眼睛的特殊构造、功能及其在仿生学上的作用。这种“横式”结构便于作者较全面地充分介绍丰富的材料，使说明对象的各个部分和侧面较清晰地展现出来，各并列部分之间有一个由浅入深的问题，结构上有它的内在联系。
横式结构在写作时往往运用分类说明的方法，将被说明的对象，按照一定的标准，一类一类地加以说明。本文以眼睛为说明对象，以十段为分界和过渡，前面说明一般的眼，后面说明复眼。一般的眼中分别说明人眼(45自然段)、蛙眼(68自然段)、鹰眼(9自然段)，复眼中分别说明象鼻虫眼(11自然段)、蜜蜂眼(13自然段)、蜻蜓和苍蝇眼(14自然段)。这些
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眼睛的分类主要以构造功能为标准，类别的划分突出了每种眼睛之间的差异，使每种眼睛的特征更加突出。
（二）阅读课文，筛选信息
筛选关于眼睛仿生的研究成果或正在研究的新科学技术。 已取得的成果 成果项目 人造眼 电子蛙眼 地速计 偏光天文罗盘 复眼透镜 可能取得的成果 改进机器的输入装置等 人造眼装置 电子蛙眼 电子鹰眼 四、作业
第二课时
一、 本文的说明顺序是由一般到特殊，由简单到复杂:
视觉仿生的依据是眼睛，而人们最熟悉、印象最深刻的，便是人的眼睛。所以作者先从人眼的构造和功能及其在仿生学中的意义谈起，然后再谈其他动物的眼睛及其特殊功能。这样的说明顺序易于为读者理解。从眼睛的构造来说，一般眼睛的构造比复眼要简单，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。这样由浅入深地说明事物，符合人们的认识规律。要做到深入浅出，还必须抓住事物的特征。课文分别介绍了人和蛙、鹰、象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓及苍蝇等动物的眼睛，之所以选这些材料，就是因为它们的眼睛有特征，有区别于其它眼睛的独特构造和功能。仿生学之所以要研究它们，原因也在于此。本文在分析说明的时候，采用了相同的层次结构，即对各种眼睛在仿生学中的意义进行分析说明时，都先说明这些眼睛的构造特点或功能特点，然后再说明它们对于发展科学技术的启发。这样写眉目清楚，使读者易于掌握。
二、说明方法:本文交错运用举例和比较这两种方法进行说明。
分析：
（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：
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仿生类型 人眼仿生 蛙眼仿生 象鼻虫眼仿生 蜂眼仿生 苍蝇眼角膜仿生 人眼仿生 人眼仿生 蛙眼仿生 鹰眼仿生 功能作用 对比的功能 准确的识别目标 测算相对于地面目标的速度 导航功能 大量复制功能 信息加工 自动控制 更加准确的识别目标 有效控制 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。
以上五个定义，按照下定义的方法分为两类，前三个属于一类，叫做“属加种差定义”，后两个属于另一类，叫做“发生定义”。（注：这两种下定义方法的名称，略知即可。）
（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，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。
一边大量举例子，一边对所举例子进行比较，既简略介绍相关事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。如以人眼为例说明研究各种不同构造的眼睛在仿生学中的意义时，拿人眼与照相机比较。先用“人眼的光学系统跟照相机十分类似”，极简略地说明两者的相似处，再介绍不同处: 1.照相机只是把外界事物的图象映在照相底片上，而人眼则是先要对图象进行信息加工，并编制成神经密码信号再传给大脑；2.人眼还可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和大小。又如介绍复眼时，先以蜻蜓为例，与人眼进行比较，说明复眼的特殊构造与功能，然后用“虾、蟹、蜂、蚁等节肢动物的眼睛都是复眼”一句简略说明它们的共同点: 都是复眼，再分别说明象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇等各自不同构造的复眼及其功能。 本文还运用了分析说明和综合说明。分析说明通常指对某一说明对象按照不同的角度或眼睛分开来说明。如本文对眼睛的说明，一般的眼睛(人眼、蛙眼、鹰眼)特殊的眼睛复眼(蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂、苍蝇)。综合说明是从总体上对一个事物作概括的说明(13自然段)(10自然段)(1516自然段)
三、语言准确、严密:
课文在介绍视觉仿生学的一系列研究成果时，用词特别准确、严密。对其中取得较好效果的，如“复眼透镜”，作者就具体介绍它的特殊作用，指出它“大大提高了工效与质量”,对有些虽已制成但效果尚不理想的,如“人造眼”，
作者在介绍它的用途后，同时强调它还需要“进一步完善”，对于有些仅仅得到某种启示，尚未研制成仪器或机器的，如“电子鹰眼”，作者就连用“如果……就能够”、“如果……就有可能”、“如果……就可以”三个假设关系的复句来表示，说明只是一种假设，并未变成现实。这样实事求是反映发展现状的写法，是科学说明应当遵循的原则。 四、作业:[思考和练习]第二题、第三题、第四题(作周记)。
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