仿生知多少
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仿生知多少活动内容小学五年级综合实践活动《动物的本领》里的第二版块“仿生知多少”活动目标1、通过活动让学生初步了解仿生以及仿生对人类社会文明和发展所起到的推动作用。
2、通过仿生创意设计,增强学生自信心,培养学生操作能力和创造才能。
3、通过观察思考,查阅仿生资料,小组研讨等研究性学习活动,保持强烈的探究欲望和积极尝试不断反省的探究态度,学会自我评价、尊重他人、相互合作。
4、进一步培养学生了解动物、保护动物、热爱动物的意识。
教学重、难点通过本活动培养学生发现创新方法和进行创新的能力。
教学准备学生准备:小组合作搜集,整理材料并将成果制作。
教师准备:多媒体课件制作精致的“收集星、观察星、智慧星、表达星、设计星、绘画星、创新星等若干个活动过程:一、游戏激趣,导入仿生1、找朋友游戏:(出示飞机、洒精探测器,迷彩服、潜艇等)它们模仿了哪些动物的结构与功能?2、揭示课题:仿生知多少3、今天老师将为大家颁发收集星、智慧星、设计星、绘画星等等希望同学们在这节综合实践活动课中表现出色,摘取属于你的那颗星。
二、研究探索,了解仿生1、请出搜集行动小组(课前让生自由组合小组搜集材料,并在课堂上进行展示)2、组织学生用喜欢形式汇报自己搜集的仿生资料,评出收集星预设1:“仿生知识卡片”展板,有关仿生的诞生,发展,意义。
预设2:人类在仿生学取得了哪些成果?制作成了电子演示文稿预设3:调查了生活中仿生物品的例子,完成课本表格。
实物展示预设4:找到了仿生设计的探究方法3、教师补充展示《仿生》视频,评出观察星4、小结归纳(多媒体抢答竞赛)评出智慧之星三、奇思妙想,设计仿生 1、明确任务:设计仿生产品 2、小组讨论完成任务的注意事项3、各小组合作设计作品,老师巡视并个别指导。
(1)出示表格(2)小组合作,填写表格(3)集体交流,汇报评议四、活动评价1、口头评价请大家评一评他们哪个小组做的好,好在哪?2、完成“个人活动自评表”3、选票评出奖项,颁奖。
常见的仿生学仿生学是研究仿生现象并应用于技术和设计领域的学科。
它通过模仿生物的结构、功能和行为,来解决现实世界中的问题。
随着科技的进步,仿生学在各个领域都有着广泛的应用,如航空航天、医学、机器人技术等。
本文将从仿生学的定义、原理以及应用领域展开讨论。
仿生学可以被定义为研究生物体形态、结构、功能和行为的科学。
通过对生物的观察和研究,仿生学家可以发现生物体的优秀设计和适应性,从而将这些原理应用到技术和设计中。
仿生学的研究对象包括动物、植物和微生物等各个生物类别,从微观到宏观都有广泛的研究内容。
仿生学的原理主要包括结构仿生、功能仿生和行为仿生。
结构仿生是指通过模仿生物的形态和结构来设计新材料和新装置。
例如,借鉴蜘蛛的网状结构,科学家们设计出更轻、更坚固的材料,应用于航空航天领域。
功能仿生是指通过模仿生物的功能来设计新技术和新产品。
例如,借鉴鸟类的飞行原理,工程师们设计出更高效的飞机翼形,提高了飞行器的性能。
行为仿生是指通过模仿生物的行为和交互方式来设计新系统和新算法。
例如,借鉴蚂蚁的群体行为,研究人员开发出蚁群算法,用于解决复杂的优化问题。
仿生学的应用领域广泛而多样。
在航空航天领域,仿生学可以帮助设计更高效的飞行器和航天器。
例如,借鉴鸟类的飞行原理,科学家们设计出了具有更好操控性和减阻性的飞机翼形。
在医学领域,仿生学可以用于设计更好的人工器官和医疗设备。
例如,借鉴鱼类的游泳原理,研究人员设计出了更适应人体运动的假肢和假体。
在机器人技术领域,仿生学可以帮助设计更智能、更灵活的机器人。
例如,借鉴昆虫的感知和运动方式,工程师们开发出了能够在复杂环境中自主行动的机器人。
除了上述领域,仿生学还在建筑设计、交通运输、能源等领域有着重要的应用。
例如,在建筑设计中,借鉴植物的生长原理,建筑师们设计出了具有自调温、自供能能力的建筑物。
在交通运输领域,借鉴鱼类的群体行为,研究人员开发出了具有自动驾驶功能的车辆。
在能源领域,借鉴植物的光合作用原理,科学家们研究出了模拟光合作用的人工光合系统,用于太阳能的转化和储存。
十大人类发明动物仿生技术十大人类发明动物仿生技术2009年09月15日 17:59:46 作者: znyanghong据美国《心理绒毛》杂志报道,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。
新苏教版五年级科学下册第二单元《仿生》知识点梳理、教材问题解答第5课生物的启示一、知识点梳理:1、生物在长期进化的过程中,形成了许多有利于生存的形态结构和生理特点,人们从中获得很多启示。
2、塑料吸盘的设计受到了章鱼身上的吸盘的启发。
衣服、鞋子等魔术贴的设计受到了苍耳的启发。
降落伞的设计受到了蒲公英的启发。
3、蜂窝猜想:公元4世纪,古希腊数学家佩波斯提出猜想:截面呈正六边形的密铺(不留空隙,也不相互重叠)的蜂窝巢房,是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的。
4、蜜蜂用正六边形建蜂巢的优点:耗最少的蜂蜡、修建容积最大的容器,且容器抗压能力强。
因此蜜蜂是自然界中高明的“建筑工程师”。
5、人类模仿生物的结构和功能,创造出各种人造物。
这些做法逐渐发展为一门从自然中学习,进而应用到工程技术中的学科——仿生学。
二、教材中问题解答:1、下面物品的设计与动植物的形态结构有什么相似之处?(P14)答:铁丝网和植物茎上的刺的尖锐部分都能起到保护作用;塑料吸盘和八爪鱼的吸盘都呈碗状,具有吸附功能;尼龙搭扣上的弯钩和苍耳果实上的钩刺都有很强的附着力;降落伞与带冠毛的蒲公英种子的整体形状相似。
2、你还知道哪些物品的设计是受了动植物的启示?(P14)答:锯子与锯齿草、大跨度建筑屋顶架构与王莲叶、人工冷光与萤火虫的光、风暴预测仪与水母耳、电子蛙眼与蛙眼等。
3、假设蜜蜂用正五边形建蜂巢,结果会怎样?(P15)答:用正五边形建蜂巢,因为不能密铺,浪费空间和蜂蜡。
在同种正多边形中,能密铺的只有正三角形、正方形、正六边形。
4、假如你是蜜蜂,你会选择哪种形状建蜂巢?为什么?(P15)答:假如我是蜜蜂,我会你会选择正六边形形状建蜂巢。
因为用正六边形建蜂巢的优点是耗最少的蜂蜡、修建容积最大的容器,且容器抗压能力强。
因此蜜蜂是自然界中高明的“建筑工程师”。
5、你还发现哪些物体有蜂巢结构?这种设计有什么好处?(P15)答:生活中具有蜂巢结构的物体还有:蜂窝板材、蜂窝填充料、蜂窝底的锅、移动通信基站的蜂窝状排列,等等。
仿生学的知识仿生学是指人类模仿生物功能,来发明创造的科学。
它是20世纪60年代出现的一门新型边缘学科。
那么你对仿生学的知识了解多少呢?以下是由店铺整理关于仿生学的知识的内容,提供给大家参考和了解,希望大家喜欢!仿生学的简介仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。
仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“ bios(生命方式的意思)”和字尾“ nlc(‘具有……的性质’的意思)”构成的。
这个词语大约从1961年才开始使用。
某些生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。
例如关于信息接受( 感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。
可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构( 游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。
又比如,苍蝇是细菌的传播者,一般归类为害虫,可是苍蝇的楫翅是天然导航仪。
而且,它的眼睛是一种“ 复眼”,由3000多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。
“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。
“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“ 蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。
这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。
仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。
仿生学的历史沿革仿生学是连接生物与技术的桥梁自从瓦特(James Watt,1736~1819)在1782年发明蒸汽机以后,人们在生产斗争中获得了强大的动力。
在工业技术方面基本上解决了能量的转换、控制和利用等问题,从而引起了第一次工业革命,各式各样的机器如雨后春笋般的出现,工业技术的发展极大地扩大和增强了人的体能,使人们从繁重的体力劳动解脱出来。
你还知道哪些仿生学知识试着和同学们分享仿生学,也被称为计算生物学,是一门科学,其宗旨是根据生物模式来分析、建模和设计人工系统。
它涉及使用计算机模拟和生物模型,以及使用计算机和机器人来实现生物行为。
仿生学的历史可以追溯到古希腊的拉斐尔,他在宇宙中发现了星体的运动可以用数学方法来模拟和预测,这种技术称为状态规范。
古希腊时期,人们借助状态规范的概念,把智能机器的概念引入了技术领域。
现代仿生学的概念源自19世纪晚期和20世纪初,人类开始运用复杂的数学方法,研究自然系统中出现的现象,研究生物系统中由不断变化的行为和组织结构构成的结构性特征,以及生物系统如何应对环境变化。
仿生学是一门极其宽泛的学科,它融合了众多学科,主要包括生物学、计算机科学、工程学、机器人技术、建模技术等。
仿生学的发展与运用涉及到的领域也日益广泛,主要有下述几个方面:首先,仿生模型可以用于研究各种复杂的生物系统;其次,仿生模型可以提供给计算机科学的研究方向;第三,仿生模型可以用于机器人技术的研究,例如在机器人的视觉系统中,仿生技术可以用来模拟眼睛和大脑;第四,仿生模型技术也可以用来研究和改进工程设计,例如自动驾驶系统的设计,行程控制器的设计等等;第五,仿生模型技术可以被运用到医疗保健领域,帮助医生诊断和治疗疾病;最后,仿生技术也可以用于电子产品的设计,开发出更高科技、更智能的产品。
仿生学涉及到一系列复杂的技术细节,主要有以下几个方面:首先,仿生机器人是指将活体机构或系统结构仿照生物系统,并利用机器人技术和计算机技术,以达到有效模拟或替代生物体的目的。
其次,仿生传感器技术指的是开发出用于监测和模拟环境的传感器,帮助机器人实现对环境的检测和反应。
再者,仿生运动技术涉及机器人运动控制,包括机器人操纵执行器的控制技术与算法,以及机器人运动规划,主要用于解决机器人在不确定环境中的运动问题。
最后,仿生认知技术主要是研究机器与环境交互的技术,旨在使机器具有类似于人类的认知能力。
仿生知多少1学生和教材内容分析《仿生知多少》这一课题是学生非常喜欢的研究课题。
但受限于五年级学生的知识经验,很多仿生知识都停留在生活中的点滴积累上,没有个系统的概念。
诸如:蝙蝠与雷达的关系等。
本主题活动内容有趣生动,学生不仅可以在日常生活中去调查统计生活中的仿生产品,增强对仿生知识的了解,发现生物与现代科学技术的密切联系,又或许还能通过本主题活动的学习,进行思维风暴,说不定可以发挥孩子们的想象力,创造出一两样奇妙的仿生设计。
2教学目标1.知识与技能:学习仿生知识,了解人们利用仿生学原理进行的发明创造,并能自主制作简单仿生设计作品。
2.过程与方法:通过问题探究、分组学习、合作探究等方法充分开发学生的发散性思维和创新性思维。
3.情感态度与价值观:对人类的聪明才智产生敬佩感,对发明创造产生浓厚的兴趣。
3重点难点重点:了解仿生知识及人们进行的仿生创造。
难点:能自己动手制作简单的仿生设计作品。
4教学策略问题探究、分组学习、合作探究等方法5活动准备 1.学生对动物本领资料的收集。
2.课件。
6课时安排 1课时7教学过程7.1第一学时7.1.1教学活动活动1【导入】(一)谈话导入,激发兴趣1.交流分享各自已有的仿生知识经验。
2.教师播放PPT,进行热身配对。
出示动物与相对应的仿生发明对比图讨论:左右两幅图相似之处?你能否从中发现他们的联系?3.出示仿生的科学概念活动2【活动】(二)仿生探秘,分组讨论,了解仿生美丽绿洲→热带河流→苍茫沙漠活动3【活动】(三)开启创意,合作探究,发挥想象出示蜂巢的结构图,让学生进行发散性思维,看看能想像出哪些作品。
活动4【活动】(四)展示交流,互相评价,优化完善各小组汇报自己的想象作品,小组互评,完善作品。
活动5【作业】作业设计、拓展延伸1. 调查生活中了解到的仿生设计,并填写调查表,制作仿生知识资料卡。
2. (选做)完成仿生创意设计表,进一步优化、完善仿生作品,班级举办仿生创新设计大赛。
仿生知多少(说课稿)【活动背景】本次综合实践活动的主题为“仿生”。
在科技与自然之间,我们发现了一种神奇的科技——仿生学,即模仿自然界中生物的形态和运动方式,为人们提供更多的科技奇迹。
五年级学生正处于认知阶段的巅峰,他们具备了一定的观察能力和思维能力,是一个非常适合探究仿生知识的时期。
因此,本次综合实践活动旨在通过生动形象的活动,帮助学生进一步认识和了解仿生,培养他们创新思维和科学实践能力。
【活动目标】知识目标:1.了解仿生学的基本概念和发展历史。
2.学习仿生学对实际生活的重要作用和运用。
3.进一步了解机械结构和运动规律。
能力目标:1.发掘、观察自然界中仿生现象。
2.利用现有技术,提高仿生设计效率和质量。
3.锻炼运用知识解决问题的能力。
情感目标:1.培养学生对仿生技术的兴趣,鼓励勇于尝试,善于创新。
2.提高学生的合作意识和团队精神。
3.培养学生的创新思维和自主学习能力。
【活动内容】活动一:仿生知识的普及通过观看PPT和科普视频,让学生了解仿生学的基本概念以及生物体和机械设计的关系。
让学生认识到仿生技术在实际生活中的重要性和应用。
活动二:仿生用途的探索以“仿生用途——智能手臂”的设计挑战为主题,让学生围绕仿生的一些常见用途,利用图纸和简单的电机零部件,设计并制作一支可控制的智能手臂,实现基本的操作(抓取、举起等)。
通过设计和制作的过程,让学生更深入了解机械结构和运动规律。
活动三:仿生创新的实践针对学生智能手臂制作中的问题,引导学生寻找现实生活中的仿生问题,并且结合实际情况,提出仿生设计改进方案。
鼓励学生创新思维,提高他们对仿生技术的运用能力。
活动四:团队展示交流学生完成手臂仿生设计、制作和改进后,进行团队展示交流,分享自己的学习和体会。
通过展示交流,学生之间互相学习借鉴,提高合作能力和创新思维。
【教学评价】定性评价从生活、实践和经验的角度出发,评价活动是否让学生兴趣盎然、认知深入、情感投入;定量评价以活动中所涉及任务的完成情况为依据,对学生进行数学化综合评价。
小学科学仿生知识点归纳近年来,仿生学作为一门新兴的学科,吸引了越来越多的关注。
它以自然界中生物体的结构、功能和行为作为设计的灵感来源,致力于将生物学的智慧应用于技术和工程领域。
在小学科学教育中,引入仿生学知识,可以增加学生对生命科学的兴趣,拓宽他们的科学思维和实践能力。
以下是一些常见的小学科学仿生知识点的归纳。
1. 蜘蛛丝的结构与应用蜘蛛丝是一种非常坚韧的天然材料,具有良好的拉伸性和韧性。
科学家们通过研究蜘蛛丝的结构,成功合成出类似的材料,用于制造坚韧的纺织品、医疗器械等。
小学生可以通过观察蜘蛛丝的特点,了解纺织材料的不同性能和用途。
2. 荷叶的防水原理荷叶表面上有一层微小的凹槽和微细的毛细结构,使得水滴在其表面无法扩散,而是以球状形态滚落。
这种防水原理被用于制造防水涂层和材料。
通过实验和观察,小学生可以深入了解荷叶的防水机制,并将其应用到日常生活中,例如制作防水衣物或雨具。
3. 花朵的传粉方式不同的花朵有着各自特定的传粉方式,其中以蜜蜂传粉最为常见。
学生可以观察花朵的结构,了解花朵色彩、形状和气味如何吸引昆虫,帮助花粉传播。
此外,还可以通过模拟传粉过程,设计吸引昆虫的花朵模型,提高学生的动手操作和观察力。
4. 鸟类的飞行原理鸟类的翅膀结构使其能够高效地飞翔。
翼骨的形态和翅膀的羽毛排列可以提供升力和稳定性,在空气中产生推力。
小学生可以通过制作纸鸟或模拟翅膀形状,了解鸟类飞行的基本原理,培养对力学和物理的兴趣。
5. 蜜蜂的群居行为蜜蜂的群居行为充满了智慧和团结合作的精神。
学生可以观察蜜蜂的巢穴结构、分工合作和信息传递等行为,了解蜜蜂社会的组织方式,并探索团队合作的重要性。
6. 鲨鱼的水动力学设计鲨鱼身体的流线型形状和背鳍的设计使其能够在水中迅速游动。
学生可以通过制作纸鱼模型或观察鲨鱼的解剖结构,了解鲨鱼体表纹理和身体形态如何减少水的阻力,从而提高游泳速度。
7. 蝴蝶的色彩保护蝴蝶的翅膀上具有美丽的色彩和图案,这些色彩有时具有保护性的作用。
七大“生物仿生”技术作者:塔尔来源:《发明与创新·中学生》 2012年第7期塔尔科学家所谓的“生物仿生”意思是灵感源自自然的人工设计。
在自然进化过程中,已经形成特殊的生物链,可以让万事万物在其中生存繁衍。
下面介绍七种惊人的源自自然的“生物仿生”技术。
鲨鱼皮与泳衣鲨鱼皮泳衣,是Speedo公司出产的一种模仿鲨鱼皮肤制作的高科技泳衣。
1999年10月,国际泳联正式允许运动员穿鲨鱼皮泳衣参赛。
2004年悉尼奥运会中,伊恩·索普穿着鲨鱼皮泳衣一举夺得3枚金牌,使得鲨鱼皮泳衣名震泳坛。
2009年世锦赛身着鲨鱼皮泳衣的菲尔普斯败给了身着Arena 产品的比德尔曼,鲨鱼皮泳衣在高科技泳衣领域的地位被赶超。
2009年7月,国际泳联决定于2010年5月之前全球禁用高科技泳衣。
从2000年到高科技泳衣被禁止使用,鲨鱼皮泳衣在期间世界纪录的打破上起了巨大的作用,也经历了从高科技泳衣行业的一家独大到被其他公司赶超的过程。
从电子显微镜下看,鲨鱼皮是由称为“皮质鳞突”的无数重叠的鳞片组成。
这些鳞突在长度方向有凹槽,可以调整水在其表面的流动。
这些凹槽同时可阻止漩涡或者是湍流旋涡的形成。
此外,粗糙的外形还能阻止藻类等在其身上寄生。
科学家已经在泳衣设计中(现在已经在重大的比赛中禁用)和船的底部设计中利用了“皮质鳞突”的特点。
同时,科学家还利用这种特点开发出需要阻止细菌生长的医疗技术。
白蚁巢穴和办公楼白蚁是天生的杰出建筑师。
白蚁是巢居生活的昆虫,蚁巢是白蚁集中生活的大本营,但群体活动的范围可以扩展到巢外相当远的距离。
各类白蚁不论如何生活,都有或简或繁的蚁巢,有些在地上筑垄高达9米,基部直径20至30米,有的巢筑在地下,也有的筑在墙壁里、树木中。
在天然环境中脱离蚁巢的白蚁很难长期生存,所以蚁巢在白蚁生活中占有极其重要的地位。
蚁巢不仅保护白蚁群体免受外敌侵害,而且提供一个适于白蚁生活的稳定环境。
蚁巢内常年维持温暖,冬季巢内温度高于巢外,而在夏季巢内温度却低于巢外。
十种仿生科技原来X光透视仪是仿龙虾的1. 塑料涂层仿生对象: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。
2. 音波手杖仿生对象:蝙蝠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。
3. 新干线列车仿生对象: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。
4. 风扇叶片仿生对象:驼背鲸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。
5. 在水面行走的机器人仿生对象:蛇怪蜥蜴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。
6.太阳能电池板仿生对象:马勃菌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。
「航空科普」飞机设计制造中的仿生学仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。
日常生活中的很多发明都来源于自然界的仿生原理,飞机的设计制造也不例外。
+ 机翼曲线(Wing Curve)与鸟类1800年左右,英国科学家、空气动力学的创始人之一凯利,模仿山鹬的纺锤形,找到阻力小的流线型结构。
凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线,对航空技术的诞生起了很大的促进作用。
同一时期,法国生理学家马雷,对鸟的飞行进行了仔细的研究,在他的著作《动物的机器》一书中,介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。
德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中,发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。
亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。
人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿,根据鸟类飞行机构的原理,终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
+ 雷达导航(Radar Navigation)与蝙蝠蝙蝠是在夜里飞行的,还能捕捉飞蛾和蚊子;而且无论怎么飞,从来没见过它跟什么东西相撞。
为了弄清楚这个问题,100多年前,科学家做了三次不同的试验证明,蝙蝠夜里飞行,靠的不是眼睛,它是用嘴和耳朵配合起来探路的。
它能够用嘴发出超声波后,在超声波接触到障碍物反射回来时,用双耳接收到。
科学家模仿蝙蝠探路的方法,给飞机装上了雷达。
雷达通过天线发出无线电波,无线电波遇到障碍物就反射回来,显示在荧光屏上。
驾驶员从雷达的荧光屏上,能够看清楚前方有没有障碍物,所以飞机在夜里飞行也十分安全。
+ 翼梢小翼(Winglet)与鹰隼飞机在飞行中由于上下压差的不同,翼尖附近机翼下表面空气会绕流到上表面,形成翼尖涡,致使翼尖附近区域机翼上下表面的压差降低,从而导致这一区域产生的升力降低。
这是产生诱导阻力的根源。
人们通过长期观察自然界大型鸟类,比如鹰和隼,发现它们在飞行中展开翅膀向上偏折翅尖羽毛以减小阻力,从而实现远距离滑翔。
受此启发,有专家提出在翼尖加装短板来减小诱导阻力的想法。
十大仿生技术随着科学技术的不断发展,人们对仿生技术的研究日益深入。
仿生技术是从生物界中获取灵感,将其应用于人工系统中的技术。
该技术已经为各个行业带来了许多福音,并在不断推动人类科技的进步。
在这篇文章中,我们将介绍十大仿生技术,包括如下内容:机器人、飞机翼、抗污物质、超声定位、仿生纤维、生物传感器、超声交流器、人工鱼鳍、仿生机械臂和海洋探测器。
1.机器人仿生机器人是一些设计师和制造商受到生物系统启发而制造的机器人,其设计与操作类似于生物体。
柔性机器人被设计成模仿花朵或蜘蛛,它们可以发现并适应复杂的环境。
仿生机器人在医疗、制造和其他领域有着广泛应用。
目前,许多科学家已经成功制造出了类似于蜜蜂、蜘蛛和蚱蜢的机器人,并已经投入使用。
2.飞机翼飞机翼的设计始于鸟的翅膀结构,随着科技的进步,飞机翼在形状和材料上也有了很多改进。
飞机翼的前缘被设计成像海豚的鼻子一样圆。
这让新的翼型在飞行时减少了摩擦阻力,提高了飞行效率。
流线型翼型和复合材料的使用也是改进的一部分,这些都可追溯到自然界中的例子。
3.抗污物质一些生物体表面有着独特的微小结构,这些结构使它们具有抗污的性质。
蝴蝶的翅膀表面有许多绒毛状的微结构,使得它们非常不容易被污染物附着。
这些微结构的应用已经被用于紫外线辐射、污染物清洁等领域。
4.超声定位蝙蝠使用超声波进行导航,超声波在水中也具有导航作用。
水下超声波在水下探测器和潜艇中得到广泛应用。
而在医学领域,超声波在诊断和治疗方面也有着重要作用。
5.仿生纤维仿生纤维通过考察天然纤维的结构和组成,进而制造出人工合成的仿生纤维。
这些纤维的性质与自然纤维相似,具有许多优点,如轻量、柔软、耐久和所需体积小。
近年来,仿生纤维在纺织、医疗和建筑等领域得到了广泛应用。
6.生物传感器生物传感器由生物元素制成,包括细胞、酶和抗体等,可以被用于检测化学物质和生物分子。
这些传感器通常与微型计算机和输出装置相结合,以在环境监测、医学和农业等领域中实现高级应用。
列举几个你所知道的仿生技术新发明,体会仿生技术
所使用的思维方法。
以下是一些仿生技术的新发明的例子,并解释其所使用的思维方法:
1.龙船:受启发于鱼类游泳的方式,设计师开发了一种仿生
龙船,具有减少水阻和提高速度的特点。
这种发明利用了
仿生学的思维方法,通过观察和模仿鱼类的游泳动作和身
体结构,实现了提高船体在水中的行进效率。
2.蜘蛛丝人工合成:仿生技术的思维方法在合成材料领域得
到应用。
科学家通过研究蜘蛛丝的结构和特性,开发出一
种仿生合成方法,能够制造出与天然蜘蛛丝相似的高强度、高韧性的合成丝。
这种思维方法通过借鉴自然界中的设计,实现了对高性能材料的仿生合成。
3.峰顶蝙蝠无声飞行:蝙蝠以其无声飞行而闻名,科学家研
究了蝙蝠的翼膜结构和飞行方式,设计出了仿生飞行器,
能够降低噪音并提高飞行效率。
这种仿生技术的思维方法
通过观察和模仿自然界中的飞行动物,实现了更高效和低
噪音的飞行技术。
4.荷叶效应自洁材料:植物的荷叶表面具有出色的自洁性能,
科学家研究了荷叶表面的微观结构,并应用于自洁材料的
设计和制备。
这种思维方法通过借鉴自然界中植物的特性,实现了仿生材料的设计与开发,从而提供了更好的自洁性
能。
这些例子展示了仿生技术所使用的思维方法。
仿生技术强调从自然界中观察和学习,将自然界中的设计和机制应用于解决现实世界的问题。
这种思维方法涉及对生物结构、行为和功能的研究和理解,通过模仿自然,以创新和改进技术和产品。
它促使人们从全新的角度思考问题,赋予设计师结合创造力和科学的能力,以创造出更高效、更可持续的解决方案。
小学仿生学知识点总结仿生学是一门跨学科的科学,它通过观察和研究自然界的生物,从中获取灵感,模仿生物的结构和功能来发明和创造新的技术或产品。
在小学阶段,学生可以通过仿生学的学习,了解自然界的奇妙,激发他们对科学的兴趣和好奇心。
以下是小学仿生学的一些基本知识点总结:一、仿生学的定义和起源仿生学是模仿自然界生物的结构和功能,来设计和制造人工系统和设备的科学。
这一概念最早由奥地利生物学家冯·弗里希在20世纪40年代提出。
二、自然界的生物多样性自然界中的生物种类繁多,每一种生物都有其独特的生存方式和适应环境的能力。
例如,鸟类的飞行能力、鱼类的游泳能力、昆虫的复眼等,都是人类可以模仿的对象。
三、仿生学的应用实例1. 飞机设计:模仿鸟类的翅膀,设计出更高效的飞机翼型。
2. 潜水艇:模仿鱼类的流线型身体,减少水下阻力。
3. 雷达系统:模仿蝙蝠的回声定位能力,发展出雷达技术。
4. 建筑结构:模仿蜘蛛网的结构,设计出更坚固的建筑结构。
5. 运动装备:模仿动物的肌肉和骨骼,制造出更轻便、更高效的运动装备。
四、仿生学在日常生活中的应用仿生学不仅仅局限于高科技领域,在日常生活中也有广泛的应用。
例如,模仿鲨鱼皮的泳衣可以减少水的阻力,提高游泳速度;模仿蜂巢结构的建筑材料可以提高建筑的稳定性。
五、仿生学的意义1. 创新思维:仿生学鼓励人们从自然界中寻找解决问题的新思路。
2. 环境保护:通过模仿自然界的生物,我们可以设计出更环保、更可持续的技术。
3. 科学教育:仿生学是一个很好的科学教育工具,可以帮助学生理解自然界的复杂性和多样性。
六、结语通过学习仿生学,小学生可以更好地理解自然界的奥妙,培养他们的观察力、想象力和创造力。
同时,仿生学也为我们提供了一种与自然和谐共处的方式,让我们在模仿自然的同时,也能够尊重和保护自然。
希望这份知识点总结能够帮助小学生更好地了解和学习仿生学,激发他们对科学的兴趣和探索精神。
2016年第5期综合园地
仿生知多少
王静平
(福建省福州市屏西小学,福州350000)
摘要:《仿生知多少》是教育科学出版社五年级下册第6单元第二主题活动,基于学生兴趣爱好,这一课题是学生非常喜欢的研究课题。
本主题活动,引导学生学习、讨论、分享到收集的资料,增强对仿生知识的了解,发现动物与现代科学技术的密切联系。
开展头脑风暴,进入奇妙的仿生设计之旅。
关键词:综合实践活动;仿生设计;创新性思维
【教学设计】
一、学生和教材内容分析
《仿生知多少》是教育科学出版社五年级下册第6单元第二主题活动,基于学生兴趣爱好,这一课题是学生非常喜欢的研究课题。
但受限于知识经验,教师在主题活动中需要多加点拨和指导。
本主题活动,引导学生学习、讨论、分享到收集的资料,增强对仿生知识的了解,发现动物与现代科学技术的密切联系。
开展头脑风暴,进入奇妙的仿生设计之旅。
二、教学目标
1.学习仿生知识,了解人们利用仿生学原理进行的发明创造。
2.训练学生发散性思维和创新性思维。
3.对人类的聪明才智产生敬佩感,对发明创造产生浓厚的兴趣。
三、教学重难点
了解仿生知识及人们进行的仿生创造。
四、活动准备
1.学生对仿生资料的收集。
2.教师制作的课件。
五、教学过程
(一)谈话导入,激发兴趣
1.教师分享其他班级学生的仿生资料卡,生交流各自已有的仿生知识经验。
2.教师播放PPT,进行热身配对。
出示动物与相对应的仿生发明对比图
讨论:左右两幅图相似之处?你能否从中发现他们的联系?
3.出示仿生的科学概念
(二)仿生探秘,了解仿生
师带领学生开启探究之旅,从美丽绿洲→热带河流→苍茫沙漠,生从中认识到蜻蜓与直升机、蛇怪蜥蜴与水上机器人、纳米布沙漠甲虫与自动蓄水水壶之间的关系,从而明白仿生探究需要经历一个持之以恒的过程,借鉴生物形态、结构、功能等特点,构想设计,仿生不分美丑等。
(三)开启创意,教师指导
根据蜂巢六边形、坚固的结构特点,指导学生大胆想象,创想可以发明的事物:建筑、轮胎、纸板、散热器等。
(四)展示交流,优化完善
根据某一生物的特点,进行仿生设计,突出创意点。
六、作业设计
1.进一步优化、完善仿生作品,参加仿生创新设计大赛。
2.制作仿生知识资料卡,开展仿生资料卡漂流活动。
七、拓展延伸
1.选择感兴趣的一种动物进行深入研究,了解这种动物具有的独特本领及原因。
2.进一步研究科学家是怎样进行仿生发明。
……
【课堂实录】
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