1、生活中的仿生设计教学设计 一、一、导入：导入： 老师：老师：大家一起看图，图上有大家一起看图，图上有什么？什么？ 学生：学生：一束鲜花。一束鲜花。 老师老师：这不是真正的鲜花，而：这不是真正的鲜花，而是模仿鲜花是模仿鲜花形态形态做成的花束香皂，做成的花束香皂， 引出本课引出本课生活中的仿生设计生活中的仿生设计。 二、教学目标二、教学目标 1 1、知识与技能、知识与技能 、知道什么是仿生设计。、知道什么是仿生设计。 、知道仿生设计的种类。、知道仿生设计的种类。 、能够自己制作简单的仿生设计产品。、能够自己制作简单的仿生设计产品。 2、能力目标、能力目标 培养学生独立思考能力培养学生独立思考能力
2、培养学生创新精神培养学生创新精神 3、情感态度与价值观、情感态度与价值观 从科技角度激发学生爱国热情，产生为祖国学习的动力。从科技角度激发学生爱国热情，产生为祖国学习的动力。 三、教学过程三、教学过程 1、仿生设计的种类、仿生设计的种类 分别从四个方面分别从四个方面举例说明仿生设计的种类：举例说明仿生设计的种类： 红裙子像哪种植物的颜色？引出色彩仿生定义。红裙子像哪种植物的颜色？引出色彩仿生定义。 给出蘑菇图片引出形态仿生定义。给出蘑菇图片引出形态仿生定义。 给出铲土机机械臂猜想引出结构仿生定义。给出铲土机机械臂猜想引出结构仿生定义。 （铲土机机械臂模仿螳螂前臂的结构，实现可以自由伸缩的功铲土
3、机机械臂模仿螳螂前臂的结构，实现可以自由伸缩的功 能。能。 ） 猜想雷达仿生于什么生物？引出功能仿生定义。猜想雷达仿生于什么生物？引出功能仿生定义。 （蝙蝠的喉头发出一种超过人的耳朵所能听到的高频声波， 这种蝙蝠的喉头发出一种超过人的耳朵所能听到的高频声波， 这种 声波沿着直线传播， 一声波沿着直线传播， 一碰到物体就迅速返回来， 蝙蝠用耳朵接收了这碰到物体就迅速返回来， 蝙蝠用耳朵接收了这 种返回来的超声波，使其能作出准确的判断，引导蝙蝠飞行。而雷达种返回来的超声波，使其能作出准确的判断，引导蝙蝠飞行。而雷达 正是运用了这一特性， 科学家借助仿生原理， 人类根据蝙蝠的回声定正是运用了这一特性
4、， 科学家借助仿生原理， 人类根据蝙蝠的回声定 位系统制造出了雷达。位系统制造出了雷达。 ） 总结仿生设计种类： 色彩仿生总结仿生设计种类： 色彩仿生、 形态仿生、 结构仿生、 功能仿生。、 形态仿生、 结构仿生、 功能仿生。 2、仿生设计的定义、仿生设计的定义 根据以上案例根据以上案例得出仿生设计的定义：得出仿生设计的定义： 通过研究自然界生物系统的通过研究自然界生物系统的 优异形态、功能、色彩、结构等特征，并有选择性地在设计过程中应优异形态、功能、色彩、结构等特征，并有选择性地在设计过程中应 用这些原理和特征进行设计。用这些原理和特征进行设计。 3、详细举例加深理解，、详细举例加深理解，发
5、散思维发散思维。 色彩仿生设计较容易理解， 举两个例子： 迷彩服仿生于变色龙，色彩仿生设计较容易理解， 举两个例子： 迷彩服仿生于变色龙， 美女的服装色彩仿生于老虎。美女的服装色彩仿生于老虎。 （变色龙周身长满了颗粒状的鳞片， 具有能够随景变色的特异隐（变色龙周身长满了颗粒状的鳞片， 具有能够随景变色的特异隐 身功能。身功能。这种功能可以根据所处环境的不同色彩、亮度，随时改变其这种功能可以根据所处环境的不同色彩、亮度，随时改变其 皮肤的颜色。皮肤的颜色。 科学家受变色龙变换肤色的启发， 致力于研制涂料、 染料等其他科学家受变色龙变换肤色的启发， 致力于研制涂料、 染料等其他 材料， 以使这些材
6、料能随着光照、 热辐射或其他物理场变化而改变颜材料， 以使这些材料能随着光照、 热辐射或其他物理场变化而改变颜 色。 战士们穿上这种能够变色的服装， 能够更好地隐蔽自己以保护自色。 战士们穿上这种能够变色的服装， 能够更好地隐蔽自己以保护自 己的安全。己的安全。 ） 形态仿生先举一个莲花寺的例子， 再以连线形态仿生先举一个莲花寺的例子， 再以连线的的形式出现三个案形式出现三个案 例。例。 （莲花寺， 印度首都新德里根据巴哈伊教教义， 所有莲花寺， 印度首都新德里根据巴哈伊教教义， 所有的礼拜场所的礼拜场所 都必须拥有九边形的圆状结构。 其它巴哈伊教寺庙都通过圆顶设计达都必须拥有九边形的圆状结构
7、。 其它巴哈伊教寺庙都通过圆顶设计达 到了这一目的， 而位于新德里的莲花寺看起来则与众不同。 在莲花的到了这一目的， 而位于新德里的莲花寺看起来则与众不同。 在莲花的 启发下，建筑师构想出启发下，建筑师构想出 27 块独立的大理石“花瓣” ，每块独立的大理石“花瓣” ，每 3 块一组，块一组， 由此构成由此构成 9 条边。条边。 道奇蝰蛇道奇蝰蛇是是美式超级跑车的代表， 可谓是性价比最高的超级跑车。美式超级跑车的代表， 可谓是性价比最高的超级跑车。 作为美国最凶险的蛇类之一作为美国最凶险的蛇类之一蝰蛇， 具备蛇类所有凶险的特征。 道蝰蛇， 具备蛇类所有凶险的特征。 道 奇的蝰蛇以此设计作为突破
8、口， 外观的造型十分夸张， 特意凸显了锐奇的蝰蛇以此设计作为突破口， 外观的造型十分夸张， 特意凸显了锐 利的、精神的前脸和大灯。汽车前脸与蝰蛇面部的“三角和王字”形利的、精神的前脸和大灯。汽车前脸与蝰蛇面部的“三角和王字”形 面部特征非常相似，给人以凶险的、威武凶猛的视觉感，如同一名勇面部特征非常相似，给人以凶险的、威武凶猛的视觉感，如同一名勇 士，随时准备进行生死搏斗。无士，随时准备进行生死搏斗。无论从名字、标志和车大灯，还是整体论从名字、标志和车大灯，还是整体 造型设计都像蝰蛇一样充满攻击性。造型设计都像蝰蛇一样充满攻击性。 ） 结构仿生：用结构仿生：用锯子和蜂巢的案例说明，再给出梅花鹿
9、、鱼和云锯子和蜂巢的案例说明，再给出梅花鹿、鱼和云 杉树及其仿生物品连线加深理解。杉树及其仿生物品连线加深理解。 (1、相传有一次鲁班进深山砍树木时，一不相传有一次鲁班进深山砍树木时，一不小心，脚下一滑，手小心，脚下一滑，手 被一种野草的叶子划破了，渗出血来，他摘下叶片轻轻一摸，原来叶被一种野草的叶子划破了，渗出血来，他摘下叶片轻轻一摸，原来叶 子两边长着锋利的齿， 他用这些密密的小齿在手背上轻轻一划， 居然子两边长着锋利的齿， 他用这些密密的小齿在手背上轻轻一划， 居然 割开了一道口子。 他的手就是被这些小齿划破的， 鲁班从这件事上得割开了一道口子。 他的手就是被这些小齿划破的， 鲁班从这件
10、事上得 到了启发。他想，要是这样齿状的工具，不是也能很快地锯断树木了到了启发。他想，要是这样齿状的工具，不是也能很快地锯断树木了 吗吗!于是，他经过多次试验，终于发明了锋利的锯子，大大提高了工于是，他经过多次试验，终于发明了锋利的锯子，大大提高了工 效。效。 鲁班给这种新发明的工具起了一个名字，叫做“锯” 。这就是锯鲁班给这种新发明的工具起了一个名字，叫做“锯” 。这就是锯 子的由来。子的由来。 2、这种蜂窝结构强度很高，重量又很轻，还有益于隔音和隔热。、这种蜂窝结构强度很高，重量又很轻，还有益于隔音和隔热。 因此，现在的航天飞机、人造卫星、宇宙飞船在内部大量采用蜂因此，现在的航天飞机、人造卫
11、星、宇宙飞船在内部大量采用蜂 窝结窝结构，卫星的外壳也几乎全部是蜂窝结构。因此，这些航天器又统构，卫星的外壳也几乎全部是蜂窝结构。因此，这些航天器又统 称为称为“蜂窝式航天器蜂窝式航天器“。而且这些。而且这些“蜂窝式航天器蜂窝式航天器“都很节省材料。都很节省材料。 3、弹跳鞋专业名词弹跳器是一种源于中国高翘，由德国人研制、弹跳鞋专业名词弹跳器是一种源于中国高翘，由德国人研制 开发的新型体育用品鞋。弹跳鞋集娱乐、健身、时尚于一体。运用仿开发的新型体育用品鞋。弹跳鞋集娱乐、健身、时尚于一体。运用仿 生学原理，根据袋鼠的腿仿制而成，可以产生强力的弹性，推动运动生学原理，根据袋鼠的腿仿制而成，可以产生
12、强力的弹性，推动运动 者跳得更高。者跳得更高。 鱼身体的流线型给人们很大的启发， 所以船的外部型线也做得流鱼身体的流线型给人们很大的启发， 所以船的外部型线也做得流 线型，能够很好的减少水的阻力。线型，能够很好的减少水的阻力。 云杉云杉树干底部直径显著增大树干底部直径显著增大,整个树干形成一个圆锥形整个树干形成一个圆锥形,此外此外,云云 杉的根系极为发达。人们根据云杉对大风的适应性特点杉的根系极为发达。人们根据云杉对大风的适应性特点,把建造在山把建造在山 顶上的电视塔设计成类似的圆锥体顶上的电视塔设计成类似的圆锥体,就能抵抗住大风袭击。 ）就能抵抗住大风袭击。 ） 功能仿生： 防毒面罩仿生于野
13、猪鼻子、 干电池仿生于电鱼和蝇功能仿生： 防毒面罩仿生于野猪鼻子、 干电池仿生于电鱼和蝇 眼照相机仿生于苍蝇的复眼举例说明。眼照相机仿生于苍蝇的复眼举例说明。 （1、防毒面具、防毒面具 人类根据野猪鼻子发明了防毒面具人类根据野猪鼻子发明了防毒面具。 科学家经过研究发现， 野猪闻到刺激性气味时， 会拼命用嘴巴拱科学家经过研究发现， 野猪闻到刺激性气味时， 会拼命用嘴巴拱 土。将土拱松后，野猪就把嘴巴和鼻子插进松软的泥土中。这样，含土。将土拱松后，野猪就把嘴巴和鼻子插进松软的泥土中。这样，含 有毒气的空气经过土壤颗粒的过滤后，就变得不那么强烈了。所以，有毒气的空气经过土壤颗粒的过滤后，就变得不那么
14、强烈了。所以， 野猪能在毒气中安然无恙。野猪能在毒气中安然无恙。 英国制造的第一批防毒面具， 原理就是仿照猪鼻子。 这种防毒面英国制造的第一批防毒面具， 原理就是仿照猪鼻子。 这种防毒面 具里装着木炭粒，用来滤掉毒气。此后，人们又多次具里装着木炭粒，用来滤掉毒气。此后，人们又多次改进了防毒面具改进了防毒面具 的过滤材料，使其保护性能更好。但防毒的原理一直没变，所以猪鼻的过滤材料，使其保护性能更好。但防毒的原理一直没变，所以猪鼻 子的形状就一直保持了下来。子的形状就一直保持了下来。 2、电鳗尾部两侧的肌肉，是由有规则地排列着的、电鳗尾部两侧的肌肉，是由有规则地排列着的 600010000 枚肌肉
15、薄片组成， 每枚肌肉薄片像一个小电池， 只能产生枚肌肉薄片组成， 每枚肌肉薄片像一个小电池， 只能产生 150 毫伏的毫伏的 电压，但近万个“小电池”串联起来，就可以产生很高的电压。电压，但近万个“小电池”串联起来，就可以产生很高的电压。 19 世纪初世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设 计出世界上最早的伏打电池。也就是现在干电池的原型。计出世界上最早的伏打电池。也就是现在干电池的原型。 3、 苍蝇的复眼、 苍蝇的复眼苍蝇的眼睛十分特殊苍蝇的眼睛十分特殊, ,共有共有 5 5 只只. .其中其中,3,3 只较小的只较小的 是单眼是单
16、眼, ,是感觉亮度强弱的是感觉亮度强弱的, ,另外另外2 2只为复眼只为复眼, ,每只由每只由30003000多多个小眼组个小眼组 成成. .这众多的小眼都自成体系这众多的小眼都自成体系, ,有独立的光学系统和通向大脑的神经有独立的光学系统和通向大脑的神经, , 这些小眼的视觉神经都能互相配合这些小眼的视觉神经都能互相配合, ,既能协调一致又能独立工作既能协调一致又能独立工作. .因因 此此, ,蝇眼不仅有速度、 高度的分辨能力蝇眼不仅有速度、 高度的分辨能力, ,并且能从不同的方位感受视像并且能从不同的方位感受视像, , 这也就是人们用蝇拍从背后打它也易被发现的原因。这也就是人们用蝇拍从背后
17、打它也易被发现的原因。 ） 科学家模仿苍蝇的复眼，制成了科学家模仿苍蝇的复眼，制成了“蝇眼蝇眼”照相机。这种照相机的镜照相机。这种照相机的镜 头由头由 1329 块小透镜组成。它还可以拍摄电影的特技画面，使电影产块小透镜组成。它还可以拍摄电影的特技画面，使电影产 生神奇的效果。 人们仿效苍蝇复眼中小眼的蜂窝型结构制成了用于科生神奇的效果。 人们仿效苍蝇复眼中小眼的蜂窝型结构制成了用于科 研的研的“蝇眼照相机蝇眼照相机”，一次就能拍摄，一次就能拍摄 1329 张照片，张照片， 其分辨率达其分辨率达 4 千条千条 线。线。 ） 4、畅所欲言、畅所欲言 让学生畅谈自己生活中接触到的仿生产品。让学生畅谈自己生活中接触到的仿生产品。 5、让学生让学生对对图片图片给出的给出的仿生设计产品仿生设计产品的特点，有什么优点进行的特点，有什么优点进行 简要说明简要说明。 6、让学生运用、让学生运用仿生原理自己制作仿生产品。仿生原理自己制作仿生产品。 要求要求： 可以根据老师给可以根据老师给出出的图上物品的图上物品， 也可以自己创意其它物品也可以自己创意其它物品。
