《眼睛與仿生學》教學教案

【目的要求】

1.掌握本文由一般到特殊，由簡單到複雜的說明順序和整體“總──分──總”式，主體“橫式”的結構特點。

2.認識本文舉例和比較交錯運用以及分析和綜合的說明方法。

3.認識本文準確，嚴密和簡明的語言特點。

【課文分析】

1.注音釋義

制導：通過無線電裝置，控制和引導導彈等，使其按一定軌道執行。

散射：光線通過有塵土的空氣或膠質溶液等媒質時，部分光線向多方面改變方向的現象。

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：另有一種獨特的風格。

2.內容主旨

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“這對發展現代科學技術有重要的意義。”第二部分從“人眼的光學系統跟照相機是十分類似的”到“大大提高了工效與質量。”第三部分從“上述各方面的研究工作”到“感覺仿生已經成為目前仿生學的發展重點。”

第一部分共有三個自然段，分別講的是(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學，第一部分講的是“研究視覺仿生的意義”。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複眼的構造與功能，從第十自然段到第十四自然段。文章的第三部分則說明了仿生學的定義，任務、研究範圍和發展重點。

這篇文章是介紹仿生學這門新興科學的說明文，為了說明這門新興科學，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，生動的生活例項加上本文準確、嚴密、簡明的語言把深奧難懂的科學道理表達得深入淺出、通俗易懂。

3.寫作手法

①說明順序有條不紊

合理的說明順序對於說明非常重要，因此說明文的順序必須既符合人們認識客觀事物的規律，又符合事物本身固有的特點。人們認識事物有它的規律性，如由感性到理性，由簡單到複雜；事物和事理本身都有它內在的邏輯關係，如“一般──特殊”；“整體──部分”；“因──果”；“主──次”；“深──淺”；“大──小”（或相反）。按照這些關係安排說明順序，就叫邏輯順序。由於仿生學是一門新興科學，人們一般對它都比較陌生，所以作者不是先在科學定義上作文章，而是先介紹人們最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生學中的意義，然後再說明一些動物的眼睛及其構造和功能。就眼的構造來說，一般眼的構造比複眼簡單，所以作者先從一般眼睛談起，然後再介紹複眼的構造及其在仿生學中的意義。

本文的說明順序是由一般到特殊，由簡單到複雜。這樣的說明順序既便於讀者理解，又符合人們的認識規律，因此顯得合情合理。

②結構安排緊湊合理

說明文的基本結構有“總──分──總”“總──分”、“分──總”三種形式。就文章的主體部分來說，由於層次之間的關係不同，常見的有“縱式結構”（層進關係），“橫式結構”（並列關係）和“縱、橫合式結構”。通過分析各自然段的內容，可以歸納出這篇說明文的結構。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(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)複眼的啟示(11)象鼻蟲與仿生學(12)蜂眼的特點(13)蜜蜂與仿生學(14)蜻蜓和蒼蠅與仿生學(15)仿生學的定義及研究任務(16)仿生學的'研究範圍，類別和發展重點。

根據以上的分析，我們可以把文章歸納為：

<一>研究視覺仿生的意義（(1)─(3)）（總）

<二>研究視覺仿生的成果（(4)—(14)）（分）

人眼──人造眼（(4)──(5)）

單眼（(4)—(9)） 蛙眼──電子蛙眼（(6)──(8)）

鷹眼──電子鷹眼（(9)）

象鼻蟲──地速計（(10)──(11)）

複眼（(10)──(14)） 蜜蜂──偏光天文盤（(12)──(13)）

蜻蜓、蒼蠅──複眼透鏡（(14)）

<三>仿生學的定義、任務、研究範圍和發展重點（(15)──(16)）（總）

對照上文的段落提綱，我們可以看出這篇文章的整體結構採用的是“總──分──總”的形式，主體結構即文章的第二部分則採用的是橫式結構。

③說明方法恰到好處

交錯運用舉例和比較的手法是本文在運用說明方法上的特點。一邊大量地舉出例子，一邊對舉出的例子進行比較，既簡略地介紹了相關事物的共同性，又詳細地說明了它們的不同之處。例如，文章開頭部分以人眼與照相機進行比較，來說明研究各種不同構造的眼睛在仿生學中的意義。通過兩者的比較，著重說明了人眼跟照相機不同的地方：要先對影象進行資訊加工，抽取線段、角度、弧度、運動、色度和明暗對比等包含重要資訊的簡單特徵，並把它們編製成神經密碼訊號，再傳給大腦。同時，人眼還可以對比周圍的景物，使人感知自身的運動和位置狀態，確定物體的距離，形狀和相對大小等。又如，在介紹複眼時，以蜻蜓為例，把它同人眼相比，說明它沒有眼球，不能轉動，靠頭部的轉動朝向物體，表面是一層比較硬的半透明角膜，邊緣與頭部邊緣融為一體。最後概括起來說明，複眼構造的特點是“精巧”；功能的特點是“奇異”，在某些方面的人眼所不及。通過舉例與比較突出了人和動物眼睛的不同特徵，給人留下了深刻的印像。

【資料窗】

“仿生學”正式誕生於1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年時間，造了一隻“會飛的木鳥”，同時間希臘阿奇卡也製成一隻“機械鴿子”。東漢時，張衡製成一架能飛數裡的“木雕”。大約一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥翮制兩翼綁在雙臂上能飛（滑翔）幾百步。……自古就有許多中外人士模仿鳥類飛行試製飛行器，但都不成功。原因在於不瞭解鳥類的形態構造和生理機能適於飛行的科學原理；又不瞭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年美國賴特兄弟發明了飛機，人類從此實現了幾千年來夢寐以求的飛上天空的願望。

人類飛上天空的例子，說明了仿生學的誕生有它的漫長曆史；必須在科學發達的前提下才能誕生。仿生學是一門新興不久的科學，是生物學，數學和工程技術學邊緣的一門嶄新學科。它首先是根據生產實際提出的技術問題，去研究生物系統某一方面的結構和功能特性──生物原型研究。然後，將研究所得生物資料進行數學分析，抽象出它們之間的內在聯絡，建立數學模型。從中取得對工程技術所需的資料，用於工程技術。

目前仿生學已經成為現代的發展新技術的重要途徑。其研究範圍已發展有：

一、感覺器官模擬──目前以眼、耳、鼻三種器官為主。已模擬製成了“人造眼”、“電子耳”、“電子鼻”、“電子警犬”等。

二、神經元和神經網路的模擬──目前已製成的“人工智慧機”、“自學習機”（經過兩小時的訓練就能正確分辨超聲波是潛艇還是海豚發出的）。

三、生物定向和導航──目前已製成的有：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、鯨等迴游的機制，以研製導航機制；模仿蜜蜂的“太陽羅盤”和生物種的“偏光羅盤”，“人工電子蜜蜂”；模仿蚊、蠅等具有天然導航器官──楫翅的“振動陀螺儀”，用於高速飛機和火箭。

四、生物力學──模擬人或動物肌肉的器具。如模仿膝關節制成的液壓模型，可以行成。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，製成了深雪上行駛速度達時速50公里的雪地汽車。還有模仿袋鼠的運動製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──如模仿螢火蟲把化學能變化光能的效率幾乎達百分之百的優點，製出冷光源，可提高電能利用效率幾倍到幾十倍。

六、醫學仿生學──已製成的有原子動力心臟，人工腎，能做出六個基本動作的假手。

仿生學是一門綜合科學，需要生物學、生理學、心理學、生物物理學、生物化學、控制論、數學、電子學、通訊、航空、航海、醫學等等許多科學工作者進行合作，去解決各自需要解決的問題。

仿生學是一門新生的科學，前途廣闊，不久的將來將在生產，生活各個領域裡得到廣泛的運用。