第四单元 16眼睛与仿生学 学习目标 1.了解仿生学的含义及研究视觉仿生学对于发展现代科学技术的重要意义。 2.掌握由客观到微观、由一般到特殊、由简单到复杂的说明顺序和交替运用举例、比 较等说明方法准确、通俗介绍科学知识的特点。 3.体会课文语言准确、周密的特点 关于课文 这是一篇介绍仿生学的说明文。本文是介绍仿生学的一个分支一一视觉仿生学 本文通过介绍人和动物眼睛的不同构造和功能,说明视觉仿生学的研究对发展现代科 学技术的重大意义 本文采用“总一一分一一总”的结构方式。可分为三个部分 第一部分(1-3自然段):概括说明眼睛是人和动物的重要感觉器官,研究、认识人和 动物眼睛的不同构造和功能对发展现代科学技术有着重大意义。这是总说。 第二部分(4-14自然段):分别介绍人和动物眼睛的构造和功能,说明它们在仿生学 研究中的价值及其在现代科学技术中的应用。这是分说。可分为两个层次 第一层次(4—9自然段):介绍人、蛙、鹰等动物眼睛的构造和功能及其与仿生学的 关系 第二层次(10-14自然段):介绍蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂等动物复眼的特殊构造和功能及 其与仿生学的关系 第三部分(15—16自然段):概括说明仿生学的研究范围、任务和意义,并指出视觉仿 生学已成为目前仿生学的发展重点。这是总说。 本文在写作上有如下特色: 根据内容表达的需要,采用了从一般到特殊,从简单到复杂的说明顺序 文章第一部分是从宏观上说明,用总说:第二部分是从微观上介绍,用分说:第三部 分是总结全文,用总说。就比较而言,人、蛙、鹰的眼睛,较为一般,构造比较简单,故 先作介绍;蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂的复眼,就较为特殊,构造比较复杂,故后作介绍。从宏 观到微观,从一般到特殊,从简单到复杂的说明顺序,不仅条理十分清晰,而且符合人们 的认识过程,便于读者接受和理解。 2.运用举例和比较说明的方法,准确、通俗地介绍视觉仿生学的科学原理 本文交替运用举例和比较这两种说明方法,一边大量地举出例子,一边对所举例子进
38 第四单元 16.眼睛与仿生学 学习目标 1.了解仿生学的含义及研究视觉仿生学对于发展现代科学技术的重要意义。 2.掌握由客观到微观、由一般到特殊、由简单到复杂的说明顺序和交替运用举例、比 较等说明方法准确、通俗介绍科学知识的特点。 3.体会课文语言准确、周密的特点。 关于课文 这是一篇介绍仿生学的说明文。本文是介绍仿生学的一个分支——视觉仿生学。 本文通过介绍人和动物眼睛的不同构造和功能，说明视觉仿生学的研究对发展现代科 学技术的重大意义。 本文采用“总——分——总”的结构方式。可分为三个部分。 第一部分(1—3 自然段)：概括说明眼睛是人和动物的重要感觉器官，研究、认识人和 动物眼睛的不同构造和功能对发展现代科学技术有着重大意义。这是总说。 第二部分(4—14 自然段)：分别介绍人和动物眼睛的构造和功能，说明它们在仿生学 研究中的价值及其在现代科学技术中的应用。这是分说。可分为两个层次。 第一层次(4—9 自然段)：介绍人、蛙、鹰等动物眼睛的构造和功能及其与仿生学的 关系。 第二层次(10—14 自然段)：介绍蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂等动物复眼的特殊构造和功能及 其与仿生学的关系。 第三部分(15—16 自然段)：概括说明仿生学的研究范围、任务和意义，并指出视觉仿 生学已成为目前仿生学的发展重点。这是总说。 本文在写作上有如下特色： 1.根据内容表达的需要，采用了从一般到特殊，从简单到复杂的说明顺序 文章第一部分是从宏观上说明，用总说；第二部分是从微观上介绍，用分说；第三部 分是总结全文，用总说。就比较而言，人、蛙、鹰的眼睛，较为一般，构造比较简单，故 先作介绍；蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂的复眼，就较为特殊，构造比较复杂，故后作介绍。从宏 观到微观，从一般到特殊，从简单到复杂的说明顺序，不仅条理十分清晰，而且符合人们 的认识过程，便于读者接受和理解。 2.运用举例和比较说明的方法，准确、通俗地介绍视觉仿生学的科学原理 本文交替运用举例和比较这两种说明方法，一边大量地举出例子，一边对所举例子进
行比较,既简要地介绍了相关事物的共同性,又详细地说明了它们的不同之处。本文在说 明眼睛与仿生学的关系时,就举了大量的例子进行比较说明。如在说明人眼与仿生学的关 系时,用人眼的光学系统和照相机作比较,以突出人眼的信息加工原理;在说明鹰眼的构 造时,把鹰眼与高空飞行的飞行员的视野和视敏度作比较,以突出鹰眼视野广阔、视敏度 精确的特点:在介绍复眼的构造时,把蜻蜒的眼与人眼作比较,以突出蜻蜓等节肢动物复 眼构造精巧、功能奇异的特点。凡此种种,都是为了让读者能具体、准确地把握事物的特 征,深入浅出的理解科学道理 3.本文在语言上准确周密 写说明文必须实事求是,对所说明的事物作准确的介绍。在视觉仿生学各方面的研究 中,有些已经取得成果,有些即将取得成果,有些只是有可能取得成果。本文介绍各种不 同情况,用词的分寸是比较恰当的。如“如果能够硏制出具有鹰眼视觉原理的‘电子鹰眼 就有可能用于控制远程激光制导武器的发射”,“人们按照蜜蜂的复眼的结构特点和工作原 理,制成了一种根据天空偏振光导航的航海仪器——‘偏光天文罗盘’”这两句都是讲运用 动物眼睛的视觉原理制造机械系统、仪器设备的,但介绍恰如其分,未成功的用“如果” 和“有可能”;已成功的并在实际中运用的用“制成的”。 大量运用复句进行说明也是本文语言上的一个显著特色。复句的运用,增强了说明语 言的准确性和周密性。如“人眼从外界获得的信息,不仅比其他感觉器官多得多,而且有 些是其他感觉器官所不能获得的”,运用递进复句,起到了比较、强调作用:“青蛙所以能 够具有这样一套特殊本领,主要是因为它有一双机能优异的大眼睛”,运用因果复句,强调 了事物的必然联系;“即使在这个区域里,对比较大的目标也不是总能够准确无误地发现和 识别的”,运用假设复句,起到了预见事物发展前景的作用。 补充资料 【仿生学】 “仿生学”是一门属于生物科学与技术科学之间的新兴边缘科学。在自然科学研究领 域里,有“生物科学”和“技术科学”之分。研究自然界生物肌体的发生、发育及其结构、 功能等生命现象和规律的科学,就是生物科学。它包括动物学、植物学、生理学、神经学、 生物物理学等等。技术科学则是研究生产部门的工程技术问题的科学,也称为工程科学或 工程技术。如:自动化技术、电子技术、航空技术、航海技术等等。这两种原来不相关的 科学,在现代科学技术飞速发展的前提下,逐步融合,产生了“仿生学”这门研究生物形 体构造、功能原理并用于现代科学技术的新兴边缘科学, “仿生学”这个名词,是1960年9月13日斯蒂尔在美国召开的一次仿生学讨论会上 提出来的。这次仿生学讨论会的副题是“生物原型一新技术的关键”。现在,人们将这次会 议召开的日子当成“仿生学”诞生的日子
39 行比较，既简要地介绍了相关事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。本文在说 明眼睛与仿生学的关系时，就举了大量的例子进行比较说明。如在说明人眼与仿生学的关 系时，用人眼的光学系统和照相机作比较，以突出人眼的信息加工原理；在说明鹰眼的构 造时，把鹰眼与高空飞行的飞行员的视野和视敏度作比较，以突出鹰眼视野广阔、视敏度 精确的特点；在介绍复眼的构造时，把蜻蜓的眼与人眼作比较，以突出蜻蜓等节肢动物复 眼构造精巧、功能奇异的特点。凡此种种，都是为了让读者能具体、准确地把握事物的特 征，深入浅出的理解科学道理。 3.本文在语言上准确周密 写说明文必须实事求是，对所说明的事物作准确的介绍。在视觉仿生学各方面的研究 中，有些已经取得成果，有些即将取得成果，有些只是有可能取得成果。本文介绍各种不 同情况，用词的分寸是比较恰当的。如“如果能够研制出具有鹰眼视觉原理的‘电子鹰眼’， 就有可能用于控制远程激光制导武器的发射”，“人们按照蜜蜂的复眼的结构特点和工作原 理，制成了一种根据天空偏振光导航的航海仪器——‘偏光天文罗盘’”这两句都是讲运用 动物眼睛的视觉原理制造机械系统、仪器设备的，但介绍恰如其分，未成功的用“如果” 和“有可能”；已成功的并在实际中运用的用“制成的”。 大量运用复句进行说明也是本文语言上的一个显著特色。复句的运用，增强了说明语 言的准确性和周密性。如“人眼从外界获得的信息，不仅比其他感觉器官多得多，而且有 些是其他感觉器官所不能获得的”，运用递进复句，起到了比较、强调作用；“青蛙所以能 够具有这样一套特殊本领，主要是因为它有一双机能优异的大眼睛”，运用因果复句，强调 了事物的必然联系；“即使在这个区域里，对比较大的目标也不是总能够准确无误地发现和 识别的”，运用假设复句，起到了预见事物发展前景的作用。 补充资料 【仿生学】 “仿生学”是一门属于生物科学与技术科学之间的新兴边缘科学。在自然科学研究领 域里，有“生物科学”和“技术科学”之分。研究自然界生物肌体的发生、发育及其结构、 功能等生命现象和规律的科学，就是生物科学。它包括动物学、植物学、生理学、神经学、 生物物理学等等。技术科学则是研究生产部门的工程技术问题的科学，也称为工程科学或 工程技术。如：自动化技术、电子技术、航空技术、航海技术等等。这两种原来不相关的 科学，在现代科学技术飞速发展的前提下，逐步融合，产生了“仿生学”这门研究生物形 体构造、功能原理并用于现代科学技术的新兴边缘科学。 “仿生学”这个名词，是 1960 年 9 月 13 日斯蒂尔在美国召开的一次仿生学讨论会上 提出来的。这次仿生学讨论会的副题是“生物原型—新技术的关键”。现在，人们将这次会 议召开的日子当成“仿生学”诞生的日子
17神奇的极光 学习目标 了解古代人类心目中的极光形象和现代人类对极光的科学解释,认识极光的成因及 其形成的条件。 2.掌握本文运用形象的描述,通俗的比喻和准确的概括的语言特点和在表达上的 作用。 关于课文 本文以优美的文笔,描述了古老传说中的极光形象和现代人类对极光的科学认识,详 细地解说了极光的形成条件和形成原理。 本文有三个小标题,组成三个部分 第一部分:从“古老的神话传说”谈起,写古代人类心目中的极光。作者引用了中国 古代附宝生黄帝轩辕氏、《山海怪》中有关“触龙”的记载、中国古代对极光的各种称谓、 希腊神话中极光这一术语的来源 第二部分:从外观上介绍极光,写现代人类对极光的科学认识。先说明极光外形、发 生的区域及极光的五种形态,再说明极光形体的亮度变化和色调变化 第三部分:谈“极光的来龙去脉”,即极光的形成原因。先简要介绍关于极光成因的三 种说法,并认为所谓“火光”、“辉光”“冰雪释放的光”,都是不科学的。然后详细解 说了极光形成的条件和形成的原理。课文最后一段指出人类对极光本质的认识,不能只限 于对它本身的“物理性描述”;极光的作用和影响,还有许多未解之谜有待破解 课文运用了形象的描述。形象的描述可以使抽象事理变得生动形象,真实可感。如对 神话传说中的极光的描述:“突然,在大熊星座中,飘洒出一缕彩虹般的神奇光带,如烟似 雾,摇曳不定,时动时静,像行云流水,最后化成一个硕大无比的光环,萦绕在北斗星的 周围。”这段话,生动形象地描述了极光的形状、颜色、最初状态和变化过程。又如在形容 极光体的亮度变化时,也用了“瞬息万变”、“眼睛一眨,老母鸡变鸭”、“翻手为云,覆手 为雨”等词语,十分生动传神 课文采用了通俗的比喻。通俗的比喻,可以使深奧的科学道理变得浅显明白,通俗易 懂。如将“极光的运动变化”比喻为“自然界这个魔术大师,以天空为舞台上演的一出光 的话剧”;将地球磁层比做“一个巨大无比的电视机显像管”;将极区大气比做“荧光屏” 将极光比做“电视屏幕上移动的图像”等等,都十分生动形象,且加深了人们对极光的理 解和认识 课文还对说明内容作了准确的概括。文中作者对极光的本质、类型、成因、形成条件 等都作了概括性叙述,给读者一个明晰的认识。如“现在人们认识到,极光一方面与地球 高空大气和地磁场的大规模相互作用有关,另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流
40 17.神奇的极光 学习目标 1.了解古代人类心目中的极光形象和现代人类对极光的科学解释，认识极光的成因及 其形成的条件。 2.掌握本文运用形象的描述，通俗的比喻和准确的概括的语言特点和在表达上的 作用。 关于课文 本文以优美的文笔，描述了古老传说中的极光形象和现代人类对极光的科学认识，详 细地解说了极光的形成条件和形成原理。 本文有三个小标题，组成三个部分。 第一部分：从“古老的神话传说”谈起，写古代人类心目中的极光。作者引用了中国 古代附宝生黄帝轩辕氏、《山海怪》中有关“触龙”的记载、中国古代对极光的各种称谓、 希腊神话中极光这一术语的来源。 第二部分：从外观上介绍极光，写现代人类对极光的科学认识。先说明极光外形、发 生的区域及极光的五种形态，再说明极光形体的亮度变化和色调变化。 第三部分：谈“极光的来龙去脉”，即极光的形成原因。先简要介绍关于极光成因的三 种说法，并认为所谓“火光”、“辉光”、“冰雪释放的光”，都是不科学的。然后详细解 说了极光形成的条件和形成的原理。课文最后一段指出人类对极光本质的认识，不能只限 于对它本身的“物理性描述”；极光的作用和影响，还有许多未解之谜有待破解。 课文运用了形象的描述。形象的描述可以使抽象事理变得生动形象，真实可感。如对 神话传说中的极光的描述：“突然，在大熊星座中，飘洒出一缕彩虹般的神奇光带，如烟似 雾，摇曳不定，时动时静，像行云流水，最后化成一个硕大无比的光环，萦绕在北斗星的 周围。”这段话，生动形象地描述了极光的形状、颜色、最初状态和变化过程。又如在形容 极光体的亮度变化时，也用了“瞬息万变”、“眼睛一眨，老母鸡变鸭”、“翻手为云，覆手 为雨”等词语，十分生动传神。 课文采用了通俗的比喻。通俗的比喻，可以使深奥的科学道理变得浅显明白，通俗易 懂。如将“极光的运动变化”比喻为“自然界这个魔术大师，以天空为舞台上演的一出光 的话剧”；将地球磁层比做“一个巨大无比的电视机显像管”；将极区大气比做“荧光屏”； 将极光比做“电视屏幕上移动的图像”等等，都十分生动形象，且加深了人们对极光的理 解和认识。 课文还对说明内容作了准确的概括。文中作者对极光的本质、类型、成因、形成条件 等都作了概括性叙述，给读者一个明晰的认识。如“现在人们认识到，极光一方面与地球 高空大气和地磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流
有关,这种粒子流通常称为太阳风。由此可见,形成极光必不可少的条件是大气、磁场和 太阳风,缺一不可。”这段文字准确、概括、科学地解脱了形成极光的三个必不可少的 【结构图示】 使附宝孕育黄帝轩辕的光带 在夜空发光的钟山之神触龙 古代的神话传说 形象性描述(古代) 中国古代对极光的各种称谓 古代罗马神话中的黎明女神 极光的发生区域极广 极光的形体特征极多 极光一瞥 直观性描述 极光的亮度变化极大 极光的色调种类极 地球外部的大火 (近代) 形成原因 阳反射的辉光}概括性叙述 冰雪释放的阳光 大气 极光的来龙去脉形成的条件〈磁场 太阳风 科学性阐述(现在 磁场里太阳粒子流 形成的原理 激发大气的分子原子 补充资料 1.极光的第一次命名 长期以来,人们谈到“极光”一词的由来,往往归功于法国数学家和天文学家加桑迪, 因为英国天文学家、数学家哈雷在1716年的一期《哲学学报》上提到加桑迪在1621年观 看到的一次大的极光,并给极光起了名字。但美国加利福尼亚大学的西斯库近年来对“极 光”一词的起源作了新的研究,证明这个词最早是由意大利物理学家和天文学家伽俐略发 明的。伽俐略和他的学生在1619年出版的一本书中记述了1616年的一次天文观测:“夜空 中,北半边天全照亮了,其亮度达到了晨曦最亮的地步,几乎可与太阳比拟。从而使我们 可以肯定这是北方的晨曦。”这里,伽俐略称极光为“晨曦”。 2.第一本极光教科书 第一本有关极光的教科书是法国自然哲学家梅兰所著的《北极光的物理学和历」 1731年写成。在书中,梅兰批评了当时关于极光的一种流行看法,即认为极光是极区冰雪 反射阳光造成的,还批评了哈雷认为极光是由于水汽蒸发形成的理论,他认为极光是太阳 大气的一种伸展。 4
41 有关，这种粒子流通常称为太阳风。由此可见，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和 太阳风，缺一不可。”这段文字准确、概括、科学地解脱了形成极光的三个必不可少的 条件。 【结构图示】 补充资料 1.极光的第一次命名 长期以来，人们谈到“极光”一词的由来，往往归功于法国数学家和天文学家加桑迪， 因为英国天文学家、数学家哈雷在 1716 年的一期《哲学学报》上提到加桑迪在 1621 年观 看到的一次大的极光，并给极光起了名字。但美国加利福尼亚大学的西斯库近年来对“极 光”一词的起源作了新的研究，证明这个词最早是由意大利物理学家和天文学家伽俐略发 明的。伽俐略和他的学生在 1619 年出版的一本书中记述了 1616 年的一次天文观测：“夜空 中，北半边天全照亮了，其亮度达到了晨曦最亮的地步，几乎可与太阳比拟。从而使我们 可以肯定这是北方的晨曦。”这里，伽俐略称极光为“晨曦”。 2.第一本极光教科书 第一本有关极光的教科书是法国自然哲学家梅兰所著的《北极光的物理学和历史》， 1731 年写成。在书中，梅兰批评了当时关于极光的一种流行看法，即认为极光是极区冰雪 反射阳光造成的，还批评了哈雷认为极光是由于水汽蒸发形成的理论，他认为极光是太阳 大气的一种伸展。 古代的神话传说 使附宝孕育黄帝轩辕的光带 在夜空发光的钟山之神触龙 中国古代对极光的各种称谓 古代罗马神话中的黎明女神 形象性描述（古代） 极光一瞥 极光的发生区域极广 极光的形体特征极多 极光的亮度变化极大 极光的色调种类极繁 直观性描述 极光的来龙去脉 地球外部的大火 太阳反射的辉光 冰雪释放的阳光 形成原因 概括性叙述 （近代） 形成的条件 大气 磁场 太阳风 形成的原理 磁场里太阳粒子流 激发大气的分子原子 科学性阐述（现在）
3.第一张极光照片 19世纪末,照相技术不断进步,人们试图用相机拍摄极光。但由于曝光时间很难掌握 及技术条件限制,一直没有成功。1891-1892年,德国物理学家布伦特尔到芬兰北部考察 极光对磁场的影响,用一架光圈直径60毫米、视野为20°×30°,带有一个210毫米长 焦镜头的照相机,拍摄了世界上第一张高质量的极光照片,1900年发表在德国一家气象学 杂志上 4.中国古代有关极光的记载 (1)天冲:“状如人,苍衣赤首不动。” (2)蒙星,一曰刀星:“夜,有赤气如牙旗,或长或短,四面西东最多……或遍生薄云 四方生赤气,长三尺,乍见乍没,寻皆消失。”这里生动地描写了极光解体时的情景。这 时极光达到其活动高潮期,形体割裂,满天出现光影,后成扩散极光,显示出脉动特征, 直至散尽 (3)天裂、天开、天开眼指的是极光冕。极光射线会聚于磁天顶,天顶处无光,如有 个深洞、裂缝。 (4)狱汉星,又名咸汉星:“出正北,北方之野星,去地可千丈,大而赤,数动,察之 中青。”远处的极光,看来如同贴近地面,能运动,且会变色,属极光无疑。 (5)旬始:“出北斗旁,状如雄鸡,其怒青黑色,像伏鳖。”一看便知这是半风扇型的 极光冕,也就是只有完整冕的一半 (6)格泽:“如炎火之状,黄白,起地而上,下大上兑。”这是一种火焰型脉动极光, 由于极光粒子投射速度不同,进入大气层的深度和先后不一样,因而给人以火焰往上窜的 幻觉。 (7)蚩尤旗:“类彗而后曲,像旗。”这是典型的极光带,有时出现多重带,有的部分 联成一体。 (8)枉矢:“状类大流星,蛇行而苍黑,望之如有毛羽然。”这是射线型极光的真实 反映。 (9)长庚:“广如一匹布著天”,“有星如匹练亘空,化为云而没在楚分”。显然,这 是平静的均匀极光弧或极光带。 (10)归邪:“如星非星,如云非云。”极光一种常见的形式,如云雾一般 (11)赤气、白气、苍黑云等。这些颜色,又是天空的气体,通常称为极光。 (12)“星陨如雨”,“大星如月,众小星随之”,“众星并流”,“星流如织”,在大星地 方志中,有的记载为“星陨如虹”、“星陨如雪”,海南岛人则称星陨“如洪涛”。这些极光 往往以多重弧、多重带的形式出现,还可能伴随有射线结构
42 3.第一张极光照片 19 世纪末，照相技术不断进步，人们试图用相机拍摄极光。但由于曝光时间很难掌握 及技术条件限制，一直没有成功。1891—1892 年，德国物理学家布伦特尔到芬兰北部考察 极光对磁场的影响，用一架光圈直径 60 毫米、视野为 20°×30°，带有一个 210 毫米长 焦镜头的照相机，拍摄了世界上第一张高质量的极光照片，1900 年发表在德国一家气象学 杂志上。 4.中国古代有关极光的记载 (1)天冲：“状如人，苍衣赤首不动。” (2)蒙星，一曰刀星：“夜，有赤气如牙旗，或长或短，四面西东最多……或遍生薄云， 四方生赤气，长三尺，乍见乍没，寻皆消失。”这里生动地描写了极光解体时的情景。这 时极光达到其活动高潮期，形体割裂，满天出现光影，后成扩散极光，显示出脉动特征， 直至散尽。 (3)天裂、天开、天开眼指的是极光冕。极光射线会聚于磁天顶，天顶处无光，如有一 个深洞、裂缝。 (4)狱汉星，又名咸汉星：“出正北，北方之野星，去地可千丈，大而赤，数动，察之 中青。”远处的极光，看来如同贴近地面，能运动，且会变色，属极光无疑。 (5)旬始：“出北斗旁，状如雄鸡，其怒青黑色，像伏鳖。”一看便知这是半风扇型的 极光冕，也就是只有完整冕的一半。 (6)格泽：“如炎火之状，黄白，起地而上，下大上兑。”这是一种火焰型脉动极光， 由于极光粒子投射速度不同，进入大气层的深度和先后不一样，因而给人以火焰往上窜的 幻觉。 (7)蚩尤旗：“类彗而后曲，像旗。”这是典型的极光带，有时出现多重带，有的部分 联成一体。 (8)枉矢：“状类大流星，蛇行而苍黑，望之如有毛羽然。”这是射线型极光的真实 反映。 (9)长庚：“广如一匹布著天”，“有星如匹练亘空，化为云而没在楚分”。显然，这 是平静的均匀极光弧或极光带。 (10)归邪：“如星非星，如云非云。”极光一种常见的形式，如云雾一般。 (11)赤气、白气、苍黑云等。这些颜色，又是天空的气体，通常称为极光。 (12)“星陨如雨”，“大星如月，众小星随之”，“众星并流”，“星流如织”， 在大星地 方志中，有的记载为“星陨如虹”、“星陨如雪”，海南岛人则称星陨“如洪涛”。这些极光 往往以多重弧、多重带的形式出现，还可能伴随有射线结构