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看点本期的STEM课程主题是利用仿生学的知识，进行STEM创造，既可以探究大自然的奇妙乐趣、巧夺天工的智慧，同时可以培养学生的创新意识、协作能力、动手能力，为培养一个个创新人才打下基础。概要学生将学习仿生术，以及工程师如何在创新的新产品设计中模仿自然。他们通过集思广益并根据对动物和自然的了解设计新产品来展示他们的仿生知识。工程连接工程师经常将自然界作为设计灵感。受生物启发的设计包括空中和远洋船，声纳和雷达等导航工具，医学成像设备，假肢等生物医学技术以及水和污染处理工艺。仿生技术产生了许多创新产品，例如，一种材料的灵感来自莲花植物的光滑叶片，其天然的能力可以在每次降雨时洗去污垢颗粒，而维克罗尼龙搭扣钩环系统的灵感来自于多刺的植物的毛边经常会粘到我们的衣服。学习目标完成此活动后，学生应能够：·定义仿生。·解释工程师如何使用仿生技术设计创新的新产品。·列出受自然启发的工程产品的示例。·使用仿生学来开发新产品的想法。材料清单每个学生需要：·纸·铅笔·记号笔或彩色铅笔·尺子简介有人知道“仿生”一词的含义吗？让我们把这个词分解一下吧。“生”是指生物、生命，“仿”是指模仿。因此，仿生意味着模仿生命或自然。谁听过“自然知道一切”这一说法？嗯，仿生学就是是向自然学习的一种方式。这是将观察自然付诸于行动，并利用这些知识激发新的创意。工程师经常使用这些想法来开发新颖的产品或提供更好的方式来帮助人们。今天，我们将学习有关仿生的所有知识，以及工程师如何看待动植物的一些奇妙的特性以创建新的或改进产品设计。谁能想到仿生学的例子？想一想有什么东西是靠着大自然的智慧设计出来的。魔术贴如何？魔术贴之所以被发明，是因为有一个人在走过田地时，他的衣服被多刺的种子给粘住了，他在密切地观察了这个多刺的种子之后，研究出来的。滤水器的设计是仿照动物的细胞膜，可让某些东西通过而其他的东西则被拒之门外。同样，尽管飞机不像鸟一样拍打翅膀，但它们的形状和保持飞机飞行的原理与鸟的翅膀相同。人们还创造了粘合剂，是模仿了壁虎或蜥蜴的迷人而粘稠的五脚趾的表面。你知道吗？蝙蝠的回声定位能力激发了雷达和声纳导航技术以及医学成像的灵感。同样，构成太阳能电池板的太阳能电池旨在模仿树叶从太阳收集能量的方式。谁创造了大多数这些产品？好吧，工程师，当然！工程师还使用仿生学来设计假肢，农业技术，导航工具，甚至跑鞋等东西。耐克公司环境商业机会总经理达西·温斯洛说：“自然界能够为我们提供的的、解决产品性能特征的技术方法几乎是无限的。仿生学仍然需要探索，创新和创造力，我们通过像生物学家那样去思考，或与生物学家合作，我们必须学会提出不同的问题，并寻求大自然的启发和学习机会。”工程师 会向自然寻求灵感和学习机会！工程师从大自然中学习的另一种方法是找出解决生产和使用产品造成的污染的方法。大自然有一种明确的方式来处理“垃圾”，例如死去的动物和树叶。自然界中的一切都被利用，甚至包括废物。有时，自然界的“废物”会成为其他动物的食物，或者分解成可再利用的土壤养分。对于工程师来说，这是非常重要的模式。我们可以向自然界学习，以循环利用我们的资源，而不会在每次制造东西时留下被污染的烂摊子。仿生是一个过程，在这个过程中，您会问：“自然在这里会做什么？”今天，我们将成为使用动物仿生技术提出新发明的设计工程师！你准备好了吗？步骤背景：有关仿生的更多信息人们在整个人类历史上都呼唤大自然的灵感。通过观察动物，植物和自然的进程，我们可以了解到哪些有效，哪些无效。对于工程师而言，这些观察结果对设计过程以及使用自然技术启发新发明都很有帮助。仿生学的例子很多，其中最知名的一个例子是魔术贴的设计，它被设计成像苍耳子一样的动作，就是当动物（和人）拂过这个植物时，能够被粘住。基于动物或受动物启发的发明示例·以鸟类（机翼和身体形状，猎鹰喙）为原型的飞机·变形机的机翼会根据其飞行的速度和长度而改变形状，其灵感来自于鸟儿，它们会根据飞行速度，展现不同形状的展翅·以鱼为灵感的缩放，可以轻松地相互滑过，从而使飞机的机翼变形成为可能·根据鱼的形状设计的船舱·像金枪鱼一样游动的鱼雷·潜水艇和船体模仿海豚和鲨鱼皮膜的材料·蝙蝠的回声定位能力启发了雷达和声呐导航技术和医学成像·泳衣，铁人三项和雪橇衣面料采用罗纹编织和质地制成，在保持运动的同时减少阻力，模仿鲨鱼的皮肤·微电子和太空应用的粘合剂受到壁虎和蜥蜴强大的粘合能力的启发·像动物细胞膜一样设计的滤水器，可以让某些东西通过而其他东西则被拒·通过研究动物脚部力学而学到的技术，应用在了跑步鞋上·蜘蛛制成的超强防水丝纤维，不含有*化学物质·陶瓷和挡风玻璃，是受鲍鱼贻贝制成的珍珠母启发制成·贻贝的制成原理应用于制作光滑表面的水下胶·用于平板显示器，触摸屏，灯以及电话和PDA镜片的防反射，防眩膜是仿制了从夜飞蛾眼中所发现的纳米结构·根据啄木鸟为登山者设计了更好的冰镐·根据萤火虫的启发，用可发光的化学物质制成了萤光棒·高效的泵和排风扇采用了鹦鹉螺贝壳，星系和漩涡中的螺旋形几何图案基于植物或受植物启发的发明举例·魔术贴的材质（维克罗）启发于苍耳子·受植物叶片启发的太阳能电池（光合作用，从阳光中捕获能量）·在风滚草的启发下，学到了 地提高风力驱动行星漫游车的阻力·自洁外墙涂料，瓷砖，玻璃窗和雨伞织物，其灵感来自于荷花植物的光滑叶片及其在雨中冲走污垢颗粒的天然能力·降低阻力的螺旋桨，灵感来自于海藻的螺旋形状，螺旋桨的设计，是与水流一起移动而不是与水流搏斗，因此移动水或船所需的能量要少得多·像湿地一样地过滤和清洁水如果仿生做得好，不仅是模仿，而且是把自然界已经证明成功的设计原理进行应用。JanineBenyus在她的《仿生学：大自然的创新灵感》一书中指出，仿生学可以特别应用于环保设计领域。例如，她会留意蜘蛛生产防水丝。这种丝比凯夫拉尔（Kevlar）坚韧，在室温下在水中制造，不用高温，石油，化学药品或高压。Benyus建议向自然寻求更多的可持续方式来生产优质的材料和工艺。她概述了自然界的七个“规则”（见下方，资料来源：


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