14.生活中的仿生设计
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大班科学活动《奇妙的仿生》优秀教案及教学反思活动背景:在主题活动《工具,我们的朋友》中,幼儿认识了生活中常见的各种工具,并知道了他们的功能及用途。
在对工具的了解过程中,有几个孩子发现钳子特别象螃蟹的大螯、挖掘机工作起来的样子特别象人的手臂、压路机象擀面杖、机器人是模仿人的一切动作。
于是孩子们纷纷议论起这些工具和机器是怎么来的,于是这样的问题随即产生:这些工具到底怎么来的?和我们常见的动植物有什么样的关系呢?在这样的情景下,我设计了此次活动。
活动准备:小鸟飞机鸭子脚蹼鱼潜水艇蝙蝠雷达降落伞蒲公英夹子螃蟹蜻蜓直升飞机母子雨衣袋鼠蜘蛛网图片活动目标:知道生活中有许多的发明是仿生而来的,愿意观察寻找生活中的仿生现象。
活动过程:一、提出疑问,引起幼儿的探究兴趣。
出示两组图片提问:飞机和小鸟有什么联系?脚蹼和鸭子有什么联系?孩子只能说出他们之间表面的联系如:小鸟和飞机都会飞,鸭子和脚蹼都能游,教师肯定幼儿的回答之后,提出让孩子探究的问题:他们之间还有什么特殊的联系?二、通过观察比较,了解生活中的仿生发明。
1、讲述故事,了解锯子的发明过程。
教师提问:锯子是谁发明出来的?他是根据什么发明出来的?根据锯子的什么特点发明出来的?这一过程通过讲述《鲁班造锯》的故事,让幼儿了解锯子的发明过程,了解锯子和茅草之间的特殊联系:锯子是根据茅草带小齿的叶子可以划破手的特点发明出来的。
依据这种惯性思维,和老师固定统一的排图方式,幼儿就会一下明白小鸟和飞机、鸭子和脚蹼之间的特殊联系:飞机是根据小鸟发明出来的,脚蹼是根据鸭子的脚发明出来的。
2、用观察比较的方法找出两种事物的共同特点,知道后者是根据前者的某一特点发明出来的。
幼儿可以说出潜水艇是根据鱼发明出来的、雷达是根据蝙蝠发明出来的,但对其工作原理也就是两者之间的共同特点说不出来,因此教师有必要用形象的、易于幼儿理解的语言向幼儿解说其工作原理,让幼儿惊叹我们人类的智慧:能从动植物身上得到灵感,进行发明创造。
一、教案名称:《我们来仿生》第一章——走进仿生世界1. 教学目标:(1)让学生了解仿生的概念,认识到仿生技术在生活中的应用。
(2)培养学生对自然界生物的观察力和想象力。
(3)激发学生对科学技术的兴趣,培养创新意识。
2. 教学内容:(1)仿生的定义及其意义。
(2)自然界中的经典仿生案例。
(3)仿生技术在现代科技领域的应用。
3. 教学过程:(1)导入:通过展示自然界中的生物现象,引导学生思考仿生的概念。
(2)新课导入:讲解仿生的定义及其意义。
(3)案例分析:介绍自然界中的经典仿生案例,如蝙蝠的回声定位、鲨鱼的皮肤等。
(4)课堂互动:让学生分享生活中熟悉的仿生技术,如雨伞、飞机等。
(5)总结:强调仿生技术在现代科技领域的重要性和发展方向。
4. 教学评价:(1)学生对仿生概念的理解程度。
(2)学生对自然界生物观察力和想象力的提升。
(3)学生对仿生技术的兴趣和创新意识的培养。
二、教案名称:《我们来仿生》第二章——探索仿生原理1. 教学目标:(1)让学生了解仿生原理,认识到仿生技术的发展离不开对生物的深入研究。
(2)培养学生运用仿生原理解决实际问题的能力。
(3)激发学生对科技创新的热情,培养创新精神。
2. 教学内容:(1)仿生原理的概述。
(2)仿生技术的研发过程。
(3)仿生技术在各个领域的应用案例。
3. 教学过程:(1)导入:通过展示自然界中的生物现象,引导学生思考仿生原理。
(2)新课导入:讲解仿生原理的概述。
(3)案例分析:介绍仿生技术的研发过程和应用案例,如飞机、潜水艇等。
(4)课堂互动:让学生运用仿生原理解决实际问题,如设计一款适合老年人的辅助工具。
(5)总结:强调仿生技术在各个领域的重要性和发展前景。
4. 教学评价:(1)学生对仿生原理的理解程度。
(2)学生运用仿生原理解决实际问题的能力。
(3)学生对科技创新的热情和创新精神的培养。
三、教案名称:《我们来仿生》第三章——实践仿生设计1. 教学目标:(1)让学生掌握仿生设计的基本方法,能够运用到实际项目中。
有趣的仿生学提出自己的问题 一、什么是仿生学呢? 仿生学啊,简单说就是人类向大自然学习的一门学科。大自然里的动植物那可都是超级厉害的“老师”呢。你看那蝙蝠,黑灯瞎火的也能飞,还不会撞到东西。这是为啥呢?原来啊,蝙蝠能发出超声波,然后根据反射回来的超声波来判断周围的环境。科学家们就从蝙蝠这儿得到了灵感,发明了雷达。飞机在天上飞的时候,有了雷达就像长了眼睛一样,可以避开各种障碍物啦。这就是仿生学的一个超酷的例子哦。
二、仿生学在生活中的例子可多啦。 比如说荷叶。荷叶表面有很多微小的凸起,这些凸起让水在荷叶上形成水珠,然后水珠就会带着灰尘滚走啦。这就叫荷叶的“自清洁效应”。人们就仿照荷叶的这种结构,做出了自清洁的涂料。现在很多大楼的外墙都用这种涂料呢,这样大楼就不用经常人工清洗啦,灰尘啊雨水啊自己就把外墙弄干净了。还有啊,像壁虎。壁虎能在墙上轻松爬行,是因为它的脚掌上有很多小绒毛,这些小绒毛和墙壁之间能产生一种特殊的力。科学家就模仿壁虎的脚掌做出了一种特殊的材料,这种材料可以让机器人也能像壁虎一样在墙上爬来爬去,这要是用在一些特殊的救援或者探索工作里,那可太有用啦。
三、仿生学还能给我们带来好多有趣的发明。 水母那种软软的,透明的生物,看起来好像很柔弱。但是水母能在海里轻松地游动,而且它还有一种特殊的能力,就是能感知风暴的来临。科学家研究水母,发现它的身体结构和它感知风暴的原理,就发明了一种风暴预测仪。这样在海上作业的船只就能提前知道风暴要来了,赶紧找个安全的地方躲起来。还有蜂巢,蜂巢的结构可坚固啦,而且用的材料还特别少。建筑师们就从蜂巢这儿学到了东西,设计出了既节省材料又很坚固的建筑结构。你想啊,如果盖房子都能像蜂巢一样又省料又结实,那得省多少钱,还能减少好多资源的浪费呢。
四、仿生学的未来。 我觉得仿生学的未来简直是充满了无限可能啊。现在我们还只是学到了大自然的一点点小本事,还有那么多的动植物等着我们去研究呢。说不定以后啊,我们能发明出像鸟儿一样可以直接飞起来的交通工具,而且还特别环保,不会像现在的汽车飞机那样污染环境。或者做出像变色龙一样可以根据周围环境改变颜色的衣服,那可太酷了。到时候走在大街上,就像一个个小魔法师一样,想变成什么颜色就变成什么颜色。仿生学就像一个充满宝藏的大盒子,每打开一层都有新的惊喜在等着我们呢。
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。
黑翅土白蚁的主巢温度通常处于25至28℃,当冬季周围土温降至9至19℃时,巢内温度不低于20℃,夏季巢外酷暑,而巢温仍然相对稳定。