第一篇:动物与仿生 教学设计
《动物与仿生》教学设计
一、教学目标:
1.知道什么是仿生学,了解人们利用仿生学原理进行的发明创造。2.能合作或自己制作动物仿生的手抄报。3.激发学生热爱科学,用于探索的精神。
二、教学重难点:对仿生学有初步的了解,能制作手抄报。
三、教学准备:课件,动物仿生实例资料或图片。
四、活动过程:(一)情境导入:
同学们,今天我们上一节非常有趣的课,请看大屏幕,看看你们能不能发现其中蕴含的奥秘(出示课件1---4)。发现了吗?每组图片之间有什么必然的联系?
师:有什么发现?(出示课件5)学生自由回答。
师:是的,这个奥秘被聪明的同学们发现了,自然界中各种生物的奇异本领成了科学技术及重大发明的源泉,并逐步成为一门奇妙有趣的学问------仿生学。我们可以这样定义仿生学,(出示课件6)请同学们齐读,写在8页的横线上。
指名再读,(教师板书:模仿 结构 功能原理)
今天,就让我们走进动物世界,共同领略动物仿生学的神奇吧!(出示课件7),板书:奇妙的动物仿生。(二)活动实施:
1、了解什么是仿生学。
师:本次活动我们要做到以下两点,(出示课件8)指名读。师:下面请同学们回顾、整理收集到的资料,看书第9页的仿生实例。(出示课件内容)
师:仿生是一门科学,不是神秘难懂的奥秘,同学们请看这是什么? 出示课件一系列动物与仿生的图片,知道这是模仿什么动物而制成的吗?
2、学生交流仿生学实例。
师:其实,仿生学在我们生活中无处不在。只要同学们细心观察,认真查阅,就会发现许多这样的例子。(出示课件)指名读。师:请各小组按要求交流。
3、学生汇报交流结果。(出示课件)
师:各组汇报交流结果。按“请看,这是我们组收集的----,我们是通过------的形式收集的。这项发明是模仿-----的-----创造的。”的句式汇报。
师:看来同学们通过查阅书籍、上网等形式获取了不少动物仿生的知识,老师这里还有一些这方面的实例,看一下吧。(出示课件)。
4、制作手抄报。
(1)、师:今天的学习有什么收获?想不想把你们知道的让更多的人了解呢?用什么样的方式?(出示课件)指名读。
师:在制作之前,我们来欣赏一些同学们的作品,供同学们借鉴。(出示课件)
(2)、学生制作,教师巡视指导。(好的手抄报贴在黑板上。)
5、评:
师:同学们制作的手抄报,比较精致、美观,版面设计比以前有很大进步,希望继续努力。
五、总结:
同学们,科学并不是高不可攀、深不可测的世界,只要我们从小努力学习、善于观察(板书:观察)、勇于探索(板书:研究),相信你们的聪明才智一定会创造出更加美丽的世界!(板书:发明创造)
板书设计:
动物与仿生
观察研究------模 仿------发明创造
(结构、功能原理)
第二篇:动物与仿生
十大人类发明动物仿生技术
从古至今,人类一直在从大自然吸取灵感。维可牢尼龙搭扣即是研究人员受野蓟钩刺启发开发出来的,而第一代道路反射镜也是模仿猫眼结构制造的。今天,模仿大自然的科学(即生体模仿学)已成为一个产值达十亿美元的行业。以下是我们人类从动物王国“偷学”的十大技术。1.塑料涂层(偷学对象:鲨鱼)
基于鲨鱼皮开发出的一种塑料涂层,目前正在医院患
者接触频率最高的一些地方进行实验细菌感染恐怕是最令医院头疼的一件事,无论医生和护士洗手的频率有多高,他们仍不断将细菌和病毒从一个患者传到另一个患者身上,尽管不是故意的。事实上,美 国每年有多达10万人死于他们在医院感染的细菌疾病。但是,鲨鱼却可以让自己的身体长久保持清洁——长达一亿多年。如今,正是由于鲨鱼这一特性,细菌感染 可能会重蹈恐龙的覆辙——从地球上彻底消失。
与其他大型海洋动物不同,鲨鱼身体不会积聚黏液、水藻和藤壶。这一现象给工程师托尼·布伦南(Tony Brennan)带来了无穷灵感,在2003年最早了解到鲨鱼的特性以后,他多年来一直在尝试为美国海军舰艇设计更能有效预防藤壶的涂层。在对鲨鱼皮展开 进一步研究以后,他发现鲨鱼整个身体覆盖着一层层凹凸不平的小鳞甲,就像是一层由小牙织成的毯子。黏液、水藻在鲨鱼身上失去了立足之地,而这样一来,大肠 杆菌和金黄色葡萄球菌这样的细菌也就没有了栖身之所。
一家叫Sharklet的公司对布伦南的研究很感兴趣,开始探索如何用鲨鱼皮开发一 种排斥细菌的涂层材料。今天,该公司基于鲨鱼皮开发出一种塑料涂层,目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验,比如开关、监控器和把手。迄今为 止,这种技术看上去确实可以赶走细菌。Sharklet公司还有更宏伟的目标:下一步是开发一种可以消除另一个常见感染源——尿液管——的塑料涂层。
2.音波手杖(偷学对象:蝙蝠)这听上去就像一个糟糕玩笑的开头:一位大脑专家、一位生物学家和一位工程师走进了同一家餐厅。然而,这种事情确实发生在英国利兹大学,几个不同领域的专家的 突发奇想最终导致音波手杖(Ultracane)的问世:这是一种盲人用的手杖,在靠近物体时会振动。这种手杖采用了回声定位技术,而蝙蝠就是利用同样的 感觉系统去感知周围环境。音波手杖能以每秒6万个的速度发送超声波脉冲,并等待它们返回。
当一些超声波脉冲回来的时间超过别的超声波脉冲时,这表明附近有物体,引起手杖产生震动。利用这种技术,音波手杖不仅可以“看到”地面物体,如垃圾桶和消防栓,还能感受到头顶的事物,比如树杈。由于音 波手杖的信息输出和反馈都不会发出声音,使用者依旧能听到周围发生的事情。尽管音波手杖并未出现顾客排队购买的热卖景象,但美国和新西兰的几家公司目前正 试图利用同样的技术,开发出适销对路的产品。
3.新干线列车(偷学对象:翠鸟)
日本的高速列车都具有长长的像鸟喙一样的车头,令其相对安静地离开隧道。
日本第一列新干线列车在1964年建造出来的时候,它的速度达到每小时120英里(约合每小时193公里)。但是,如此快的速度却有一个不利方面,列车驶出 隧道时总会发出震耳欲聋的噪音,乘客抱怨说有一种火车挤到一起的感觉。这时,日本工程师中津英治(Eiji Nakatsu)介入了这件事。中津英治还是一位鸟类爱好者,他发现新干线列车总在不断推挤前面的空气,形成了一堵“风墙”。
当这堵墙同隧道外面的空气相碰撞时,便产生了震耳欲聋的响声,这本身对列车施加了巨大的压力。中津英治在对这个问题仔细分析之后,意识到新干线必须要像跳水运动员入 水一样“穿透”隧道。为了获取灵感,他开始研究善于俯冲的鸟类——翠鸟的行为。翠鸟生活在河流湖泊附近高高的枝头上,经常俯冲入水捕鱼,它们的喙外形像刀 子一样,瞬间穿越空气,从水面穿过时几乎不产生一点涟漪。
中津英治对不同外形的新干线列车进行了实验,发现迄今最能穿透那堵风墙的外形几乎同翠鸟的喙外形一样。现在,日本的高速列车都具有长长的像鸟喙一样的车头,令其相对安静地离开隧道。事实上,外形经过改进的新干线列车的速度比以前快10%,能效高出15%。
4.风扇叶片(偷学对象:驼背鲸)
美国宾夕法尼亚大学西切斯特分校流体动力学专家、海洋生物学家弗兰克·费什(Frank Fish)教授表示,他从海洋深处找到了解决当前世界能源危机的办法。费什注意到,驼背鲸的鳍状肢可以从事一些似乎不可能的任务。驼背鲸的鳍状肢前部具有 垒球大小的隆起,它
们在水下可以令鲸鱼轻松在海洋中游动。但是,根据流体力学原则,这些隆起应该会是鳍的累赘,但现实中却帮助鲸鱼游动自如。
于是,费什决定对此展开调查。他将一个12英尺(约合3.65米)长的鳍状肢模型放入风洞,看它挑战我们对物理学的理解。这些名为结节的隆起使得鳍状肢更符 合空气动力学原理。费什发现,它们排列的方位可以将从鳍状肢上方经过的空气分成不同部分,就像是刷毛穿过空气一样。费什的发现现在叫做“结节效应”(tubercle effect),不仅能用于各种水下航行器,还应用于风机的叶片和机翼。
根据这项研究,费什为风扇设计出边缘有隆起 的叶片,令其空气动力学效率比标准设计提升20%左右。他还成立了一家公司专门生产这种叶片,不久将开始申请使用其节能技术,用以改善全世界工厂和办公大 楼的风扇性能。费什技术的更大用途则是用于风能。他认为,在风力涡轮机的叶片增加一些隆起,将使风力发电产业发生革命性变革,令风力的价值比以前任何时候 都重要。
5.在水面行走的机器人(偷学对象:蛇怪蜥蜴)
蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)常常被称为是“耶稣蜥蜴”
蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)常常被称为是“耶稣蜥蜴”(Jesus Christ lizard),这种称呼还是有一定道理的,因为它能在水上走。很多昆虫具有类似本领,但它们一般身轻如燕,不会打破水面张力的平衡。体形更大的蛇怪蜥蜴 之所以能上演“水上漂”,是因为它能以合适的角度摆动两条腿,令身体向上挺、向前冲。2003年,卡内基梅隆大学的机器人技术教授梅廷·斯蒂(Metin Sitti)正从事这方面的教学工作,重点是研究自然界存在的机械力
学。当他在课堂以蛇怪蜥蜴作为奇特的生物力学案例时,他深受启发,决定尝试制造一个具 有相同本领的机器人。
这是一项费时费力的工作。发动机的重量不仅要足够的轻,腿部还必须一次次地与水面保持完美接触。经过几个月的努力,斯蒂和他的学生终于造出第一个能在水面行走的机器人。尽管如此,斯蒂的设计仍有待进一步完善。这个机械装置偶尔会翻滚,沉入水中。在他克服了重重障碍以 后,一种能在陆地和水面奔跑的机器人便可能见到光明的未来。我们或许可以用它去监测水库中的水质,甚至在洪水期间帮助营救灾民。
6.太阳能电池板(偷学对象:马勃菌)
橙黄色的马勃菌海绵(puffball
sponge)并不多见,它基本上是一种生活在海底的“碰碰球”
橙黄色的马勃菌海绵(puffball sponge)并不多见,它基本上是一种生活在海底的“碰碰球”。马勃菌海绵并没有任何的附肢、器官、消化系统和循环系统,无时无刻不在过滤水体。然而,这种并不招摇的生物或许会是未来技术革命的催化剂。马勃菌海绵的“骨骼”是由众多格子状的硅钙物质构成,事实上,它类似于我们用以制造太阳能电池板、微芯 片和电池的材料,但有一点不同:我们在制造这些材料时需要大量能量和各种各样的有毒化学物质。
海绵显然在这方面做得更好:它们只要向水中 释放特殊的酶,从中吸收硅钙,就能把这两种化学物质变成需要的外形。美国加州大学圣巴巴拉分校生物技术教授丹尼尔·摩斯(Daniel Morse)研究了马勃菌海绵酶的特性,并在2006年成功进行了复制。他通过清洁、效率很高的海绵技术制出大量电极。当前,多家公司将投资数百万美元创 建一个企业联盟,将类似产品推向市场。几年以后,当太阳能电池板忽然出现在美国每家每户的屋顶上,微芯片只卖几美元的时候,千万不要忘了感谢让这一切成为现实的不起眼的马勃菌。
7.多刃锯(偷学对象:树蜂)
不要害怕树蜂屁股上两根像鞭子一样的大大的针状物。它们不是刺儿,而是“钻头”。树蜂利用这些针状物(有时比整个身体还长)在树上钻洞,然后在里面“寄存” 幼仔。多年来,生物学家一直不清楚树蜂“钻头”的用法。与需要外力的传统钻洞方法不同,树蜂可以从任何角度毫不费力地钻洞。经过几年的研究,科学家最终发 现,树蜂的两根针状物可以深入木头,然后像拉链一样锁起来锯东西。
英国巴斯大学的天文学家认为,树蜂的“钻头”在太空大有用武之地。长久 以来,科学家为了在火星上寻找生命,他们必须在火星表面凿洞。但是,在几乎没有重力的火星环境下,他们不清楚是否能找到可以在坚硬表面凿洞的压力。受树蜂 的启发,研究人员设计出一种一侧有多余刀刃的锯子,让它们像树蜂的“钻头”一样互相推。从理论上讲,这套装置可以用于在无任何重力的流星的表面凿洞。
8.X光透视机(偷学对象:龙虾)
研究员借鉴龙虾的视觉系统研发新型X射线技术。
X 光透视机大而笨重是有原因的,与可见光不同,X光不喜欢弯曲,所以难以操作。我们对机场包裹以及医院患者进行扫描的唯一途径是,用一连串放射物同时轰击他 们——这便需要仪器的个头很大。但是,生活在水下300英尺(约合90米)处的龙虾却具有“X光视线”,而且性能远远超过我们的X光透视机。与人眼(必须 由大脑解读所折射的图像)不同,龙虾可以直接看到反射的图像,将其聚焦于某一个点,全部在此聚集以后形成图像。
科学家多年来就试图找到“偷学”龙虾这 种技巧的方法,用于制造新型的X光透视机。“龙虾眼X光成像仪”(LEXID)是一种便携式“手电筒”,可以看穿3英寸(约合8厘米)厚的钢板。这套仪器 可以射出一串细细的低功耗X光穿透物体,无论碰到什么东西,都会在另一端恢复原状。正如在龙虾的眼睛一样,返回的信号通过小管中转生成图像。美国国土安全 部已投资100万美元用于“龙虾眼X光成像仪”的研发,希望用它去探测违禁物品。
9.保存疫苗(偷学对象:还魂植物和水熊虫)
当事情不妙的时候,装死显然是不错的选择。这是大自然两种最具耐力的生物——还魂植物和水熊虫——的座右铭。科学家或许会利用这两种生物的惊人生物化学特 性,用于拯救发展中国家的数百万条生命。还魂植物(Resurrection plan)是指在干旱时节枯萎,看上去枯死一样的沙漠苔藓。可一旦下雨,它们会再次生机勃发,好像一切都没有发生似的。水熊虫具有类似的装死本领,这种只 能在显微镜下看到的动物会在某一段时间内停止一切活动,承受对人类来说最为残酷的环境。
它们可以在接近绝对零度和300华氏度以上的极端 温度下存活,一滴水不喝也能活上十年,承受辐射的能力是地球上其他动物的1000倍,甚至还能在真空状态下存活。在正常条件下,水熊虫看上去就像是四肢胖 乎乎的睡袋,可一旦遭遇极端条件,它们便像霜打的茄子一样枯萎。如果环境重新回归正常,小家伙只要一点儿水就又能焕发生机。还魂植物和水熊虫生存之道在于 冬眠。在此期间,它们会用一种糖(最终变得如玻璃般坚硬)替代体内所有水分,结果令其陷入一种假死状态。尽管这种方法不适于人类——用糖 取代血液中的水分会令我们一命呜呼,但的确可以用于保存疫苗。据世界卫生组织估计,全世界每年有200万儿童死于疫苗本身可以阻止的疾病,如白喉、破伤 风、百日咳。因为疫苗具有一些活物质,一旦遭遇温度过高的环境会立即死去,所以,将疫苗安全送达需要它们的地方极为困难。这也是英国一家公司从还魂植物和 水熊虫的生活习性吸取经验的原因。他们开发出一种特殊的防腐剂,可以将疫苗内的活物质变成盖玻片水珠,令疫苗在酷暑中也能存活一周多的时间。
10.汽车车板(偷学对象:巨嘴鸟)“巨嘴鸟山姆”(果脆圈品牌的吉祥物)巨嘴鸟的喙大而厚重,本应该让这种鸟儿不堪重负。但是,正如果脆圈(一种谷类早餐)爱好者告诉你的一样,“巨嘴鸟山姆”(果脆圈品牌的吉祥物)只会因此感到幸运。这是因为巨嘴鸟的喙简直是工程学上的奇迹。它十分坚实耐用,可以啄穿最硬的水果外壳,还是对付其他鸟类的有力武器,而它们的密度却与保 丽龙杯(Styrofoam cup)一样。
美国加州大学圣迭戈分校工程学教授马克·梅耶斯(Marc Meyers)为揭开巨嘴鸟的喙特性之谜花费了大量心血。乍看上去,它好像是包了一层硬壳的泡沫,如摩托车头盔。然而,梅耶斯发现,所谓的“泡沫”其实是 由小脚手架和细细薄膜构成的复杂网络。脚手架本身由厚重的骨骼构成,但它们的间隔十分有序,使得整个喙的密度只有水的十分之一。梅耶斯认为,通过模仿巨嘴 鸟喙的特性,我们可以开发出更坚实、更轻便、更安全的汽车车板。今天的汽车已经广泛采用了这项技术。
第三篇:仿生设计学的研究内容与特点
第一章设计仿生学,它是在仿生学的基础上,结合设计学形成的一个新的交叉学科,主要涉及数学,生物学,电子学,物理学,控制论,信息论,工程学,心理学,材料科学,力学,色彩学,工程学,经济学,伦理学,美学,动力学等很多的学科。仿生设计学和旧的仿生学不同,它的本质是对所有事物“形式”、“结构”、“颜色”、“功能”、“声音”等方面的研究[f6l,将一些新的方法、思维和新的创意结合仿生学应用到设计中去,使人们的生活方式发生变化,得到仿生设计所带来的实惠。仿生设计正在逐步的成为人类生活不可取代的重要设计形式,是人类学习自然,了解自然的成果体现,在口常生活中应用十分广泛。仿生设计在设计领域里,通过模仿自然,学习自然,解决了人们所面临的很多问题,这种既具有科学性又具有艺术性的创新设计符合人类今天的发展需要。目前的仿生设计在工业设计领域己成为最重要的创新方法之一。
第二章仿生设计学的研究内容与特点 仿生设计是一个跨多学科的,研究非常广泛的知识体系,内容丰富,研究涉及自然科学和社会科学多个学科,因此,仿生设计的研究内容比较复杂。仿生设计的研究类别主要可以概括为:“形态仿生、功能仿生、色彩仿生、结构仿生等几个方面。形态仿生设计是研究生物(包括动物,植物,微生物,人体)和自然物质存在(如口,月,风,云,山,川,光,电等)的外在形式,其象征性的意义,并将这些应用到设计作品之中功能仿生设计学研究的是生物的存在及性质、功能和原则,这些原则就是为了改善现有的或建立新的技术体系,以促进产品升级或新产品的开发。
3、颜色仿生设计研究的是有机体的颜色对视觉的感受,把视觉器官对颜色的处理和分析广泛的应用在视觉传达设计、产品设计、环境设计作品里。
第三章结构仿生设计研究的是以生物体及物质存在的结构特征及原理为基本原则,它广泛应用于机械、电子、建筑等领域中。主要研究的对象有:植物的茎、叶、根等结构脉络,动物的经络、肌肉结构、骨骼结构等。从现今世界上仿生设计学的发展来看,目前研究的重点是形态仿生设计和功能仿生设计。作为一个边缘而新兴的交叉学科,仿生设计学有仿生学和设计学的共同特性,又与这两个学科有所不同。在实际应用中,仿生设计研究具有以下特性:
1、艺术科学性 仿生设计学作为现代设计基础理论的有机组成部分具有现代设计的共同特征就是艺术性。仿生设计学是集艺术性与科学性于一身,融合了设计基础以及仿生学原理的一门学科。
2、商业性 现代设计目的是更好的为人类、为自然服务。
第四篇:《动物与能量》教学设计
第10课《动物与能量》教学设计
【教学目标】
(一)知识目标
1.能举例说明动物的所有生命活动都需要能量。2.能用自己的话说出食物链的概念。
(二)科学探究目标
1.能正确判断动物的哪些生命活动需要能量。
2.能正确分析每条食物链中的物质和能量是怎样流动的。
(三)情感态度价值观
能通过本课学习意识到保护动植物、保持生态平衡的重要性。【教学重难点】
能用自己的话说出食物链的概念,能分析出当外界因素影响到食物链中某种生物的生存时,会对食物链中其他的生物造成什么影响。【学前准备】
课件:关于动物生命活动的图片、视频。【教学过程】
一、创设情景,导入新课
1、上课之前老师想问一下同学们,谁是吃了早餐后来学校的?我们为什么要吃饭呢?(补充能量)
我们的活动离不开能量,上节课我们学习了《植物与能量》一课,我们已经知道植物的生长需要能量,它能利用光合作用自己制造能量,它是生态系统的生产者。2.提问设疑:动物的生命活动需要能量吗?动物怎样获得能量?
3.讲述:今天,我们就学习一下有关动物与能量的一些知识。板书课题:动物与能量
二、探究新知
(一)判断动物的哪些生命活动需要能量 1.出示课件(各种动物不同生命活动的图片。)
2.提问:图中是什么动物?它们在干什么?这一活动需要能量吗? 3.学生思考后依次回答。
4.根据课堂情况适时提问:老师在上课,同学们在学习,这一过程需要能量吗?
5.引导归纳:动物的哪些生命活动需要能量? 6.汇报结果。(飞翔,奔跑,生蛋,进食,睡眠等)7.总结:动物的一切生命活动都需要能量。
(二)寻找动物所需能量的来源。1.提问:当你饥饿的时候怎样补充能量? 2.生回答。
3.思考:动物会以什么方式补充能量? 4.讨论并回答。
5.学生举例说明各种动物以什么做为食物。
6.总结:动植物建立了食物关系,它们之间就有了能量流动。板书:动植物
食物关系
能量流动
三、建立食物链概念 1.创设情境,游戏启发。
青草
蝗虫 青蛙 蛇 鹰
学生表演谁被谁吃。
2.a.提问:根据动物的食性,你能判断出动物属于那种类型吗?它们按照谁被谁吃的顺序应怎样排列?它们之间的能量怎样流动? b.学生思考,汇报结果。
3、讲述:根据食物关系,把这些动植物紧密地联系在一起,就像一条由很多链环组成的锁链一样,人们把动植物之间的这种食物关系叫做食物链。在食物链中,物质和能量在不断地流动着。(指着此食物链说)
4、观看《螳螂捕蝉》故事短片: 提问:你能找出故事中的食物链吗?
请把它们按谁被谁吃的顺序排列起来。你能说出它们之间的能量流动吗? 树
蝉
螳螂
黄雀
5、小组讨论,总结规律。
a.观察“食物链”,你发现什么规律?
b.引导学生总结:
1、用箭头表示吃与被吃的关系
2、箭头指向吃者
3、食物链至少包括三种动植物
4、食物链从植物开始
四、认识食物网
在自然界中,很多动植物之间的食物关系并不是单一的 1.(出示图片)上面有很多动植物,看看你能连接几条食物链? 2.小组活动:画食物链,组成食物网。3.小组汇报:
4.提问:观察这些彼此交错,形成网状的食物链,谁能给它起个名字? 讲述:这些食物链彼此交错,形成网状,叫做食物网。
食物链与食物网的区别——食物链组成食物网,食物网分解成食物链。
五、利用原有知识,巩固应用
1.提问:你还记得《蛇与庄稼》一课吗? 课文写了蛇和庄稼的什么故事? 2.小组共同回忆,选一名代表陈述。3.提问:为什么蛇会和庄稼的丰收有联系呢? 4.观看《蛇与庄稼》片段。
5.归纳总结:食物链中的一个环节被破坏,会影响整条食物链。6.观看大自然和谐宁静的图片,引发同学们保护动植物,保持生态平衡意识。
(说明:生物界是一个和谐的整体,大自然中的动物植物就像人类幼小的孩子一样,应受到我们的关心和爱护,我们应该为它们创造一个宁静和谐的生存环境。保持生态平衡,就是保护我们自己。)
六、板书设计
第十课
动物与能量
动植物
食物关系
能量流动
草——蝗虫——青蛙——蛇——鹰
食物链
第五篇:《仿生科学与技术》感想
《仿生科学与技术》感想
在仿生学学习的过程中我的感受就是新奇、有趣。以前很少接受到仿生科学与技术方面的知识,通过老师的讲授学到了很多知识,开拓了视野,对前沿知识有了一定的了解,也对《仿生科学与技术》这门课有了深刻的了解,也有了一些新的见解。
仿生科学与技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。人类很早就开始向生物学习,古代哲学大都是源自于对仿生科学的研究,诸如老子、墨子和孔子等都通过仿生学的悟道来研究社会百态的。仿生技术也古亦有之,古人根据大自然的启发,发明制造了许多工具物品为自己所用,如中国古代的鲁班造据等。大自然是人类创新的源泉,也是人类智慧的源泉,我们社会生活中的很多现象,在大自然中都有映像,通过仿生社会学的研究,我们可以客观形象的认识到人类社会的发展现状、所存在的问题,并且大自然的现象也为我们解决诸多社会问题提供了原始答案。
自然界形形色色的生物,都有着奇异本领,它们的种种本领,给了人类很多启发,模仿这些本领,人类可以造出很多各种功能的机器。他是模仿生物的科学。确切地说,仿生科学与技术是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。根据对生物系统的研究,设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生科学与技术光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统,为人类造福。
自然为师,仿生科学为我们提供了,丰富的学习资源。人类也在不断的仿生,不断的完善,进步。例如蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。再如,长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。等等。这些事例告诉我们,虽然,我们人类已经做得很好了,但是同那些经过长期进化后存活下来的物种相比,我们还有很多不足,我们还得细心观察,虚心学习,以自然为师。
随着生产的需要和科学技术的发展仿生科学与技术必然会进入,各个学科,生活的每一个角落。
一个个例子就可以引起无穷的遐想。比如说有同学讲到昆虫的复眼,它的特殊结构使着复眼的功能超乎寻常,复眼看到的范围十分广阔且分辨力极高。这时我就想:就同一个世界,昆虫与人类是不是有着不同的认知?有没有一种方式让我们捕捉到昆虫眼里的那个世界然后将它展现出来,利用这种功能观察到我们从未观察过的事物?荷叶的自洁效应及蝴蝶能将自己的翅膀保持得十分干净。我想到:如果做出像蝴蝶翅膀那样的材料并把它制成衣裳,那不将是最色彩斑斓、干净鲜亮的衣服吗?如果将荷叶的基因转到其他的瓜果蔬菜上并顺利地表达,那么我们不就从此不用费力地清洗它们了吗?
出于对昆虫眼睛还有仿生材料的好奇,我查了一下关于这方面的资料。于是我了解到复眼的基本结构决定了它强大的功能,它给现代工业带来了许多惊喜:蝇眼照相机、能分辨紫外线的紫眼等等,许多还在孕育之中。我还了解到:现代的仿生材料以高分子仿生材料为主,一种好的高分子仿生材料应该是环境友好型且经济又实用的材料。如果应用于人体,要求更严格,简单地讲就是它不能给人体带来伤害同时人体又不能影响它工作。在这方面有一些进展的有生物膜、人造骨等的研究。
总之,在这个课堂上我体会到了很多乐趣,得到了很多新知识,相信对将来的学习和生活会有较大的帮助。当然我不会让自己的问题只停留在思考的层面,补充相关的知识然后解决问题并将它应用于实际才是关键。