資源簡介

(共32張PPT)
7.1 仿生發明探知路
遼海版九年級上冊
教學目標
實踐意識：
理解和掌握生物仿生的基本原理和技巧，包括對生物形態、結構和功能的理解和應用。
學會運用生物仿生學的原理進行創新設計，解決生活中的實際問題。
培養動手能力和團隊協作精神，通過實踐操作提高技能和素質。
教學目標
社會責任：
培養環保意識和可持續發展的理念，認識到生物仿生學在資源節約和環境保護方面的重要作用。
通過生物仿生學的案例教學和實踐，了解生物多樣性的重要性，培養尊重生命、保護生態平衡的價值觀。
關注社會熱點問題和人類發展面臨的挑戰，培養社會責任感和擔當精神，積極參與社會公益活動和科技創新。
通過小組討論、案例分析和實踐操作，培養批判性思維和創新能力，勇于提出自己的觀點和建議，為社會發展做出貢獻。
新知導入
大家發現過生活中有哪些科技技術、機械設備長得有些動物嗎？比如飛機像鳥等，這些都屬于仿生學范疇，我們一起來了解一下這個神奇的寶藏學科吧！
新知導入
新知講解
仿生設計學，亦可稱之為設計仿生學（Design Bionics），它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及數學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。仿生設計學其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩。
仿生設計
活動準備
生活中仿生設計的作品覆蓋了很多領域，例如服裝設計、生活用品、機器設計、分子材料、軍事等領域都有仿生設計的運用讓我們去了解一下吧!
我想去博物館了解仿生設計的作品。
我想上網
查閱......
活動過程
根據自己的興趣組建活動小組。
組名是___________________，組長是_____________________。
組員是_______________________________________________。
科技仿生研究組 李蕾
韓為為，張小明，李小虎
小組成員相互討論，確定本組活動的主題，并制訂活動計劃
活動準備
仿生調查活動計劃表
活動時間 2023 年11 月 1 日 活動地點 自然博物館
活動準備 筆記本、簽字筆、相機、調查路線……
成員分工 李蕾：組長、組織調查活動、負責全組同學安全和紀律工作 韓為為：記錄及攝像 張小明：收集、查找資料 李小虎：組織發言
活動流程 確定主題——查找、收集資料——確定調查地點——出發前準備必要物品——實地調查——分析數據——總結匯報
可能遇到的困難及解決的辦法 1.合理安排時間，以免交通不便影響調查進程。 2. 準備少量現金，以備不時之需。 3. 遵守交通規則，以防出現交通意外。 4. 保持手機暢通，方便與老師和其他成員及時聯系。
活動過程
查閱
從人類誕生至今，人類文明發展就離不開對大自然的探索與模仿。自然界形形色色的生物給了人類很多啟發。古人從鋸齒草得到啟發發明了鋸子，今天人們模仿蜻蜓的飛行原理設計發明了直升飛機。仿生大大地開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。
大家先行動起來，通過網絡、圖書館等途徑查找關于仿生發展歷史的資料，并記錄在表格中吧!
活動過程
查閱
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飛機的仿生發展歷史：仿生學家一直以來都在關注飛鳥翅膀的微觀結構和空氣動力學性能，這些研究為飛機的設計提供了許多啟示。世界上最早的飛機是由萊特兄弟制造的，他們在1903年成功地完成了人類首次動力飛行。自那時以來，飛機設計和制造技術得到了迅速的發展，現代飛機已經能夠實現超音速飛行和環球航行。隨著科技的進步，未來的仿生飛行器將更加高效、靈活和環保。
仿生查閱記錄表
活動過程
調查
仿生在生活中的研究成果已頗為可觀，就讓我們一起來調查一下仿生在生活中的應用吧!將調查內容填寫在表格中
仿生調查記錄表
名稱 仿生來源 應用領域
盲人探路儀 蝙蝠 醫療領域
維可牢尼龍搭扣 蒼耳 生活領域
仿蜘蛛絲纖維 蜘蛛 軍事 、醫療保健等領域
...
知識卡片
根據蛙眼的原理和結構，發明了電子蛙眼將電子蛙眼和雷達相結合，雷達的抗干擾能力大大增強，能像蛙眼一樣，敏銳迅速地跟蹤飛行中的真目標。電子蛙眼還廣泛應用于機場上，在機場，它能監視飛機的起飛和降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。
活動過程
通過調查，大家可以體會到仿生在我們的日常生活中已經得到了非常廣泛的應用。比如鳥巢的建造方式是模仿鳥類的巢穴結構，以達到高強度結構的效果。你知道下面四幅圖中的作品是模仿什么制造的嗎 寫出自己的答案。
調查
活動過程
調查
解放軍迷彩服
水下無線攝影機
靈感源于蝴蝶
靈感源于魚
活動過程
調查
靈感源于水黽
水上漂浮指南針
卡塔爾市政辦公樓
靈感源于仙人球
活動過程
以小組為單位，選出調查中感興趣的設計，做一次深入了解。
分析
名稱：_________________________________________________________
設計靈感：______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________設計原理：______________________________________________________
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維可牢尼龍搭扣
蒼耳。蒼耳是一種植物，其果實上的刺可以緊緊地附著在動物或人的皮膚上，使其難以脫落。這種設計啟發了維可牢尼龍搭扣的發明者，他們想要制造一種類似蒼耳果實的搭扣，能夠牢固地固定物體，同時又可以輕松地松開。
維可牢實際上是兩條尼龍帶，它們共同扮演蒼耳的角色，其中一條涂有涂層，上有類似芒刺的小鉤，另外一條的上面則是數千個小
環，鉤與環能夠牢牢地粘在一起。
活動過程
這樣的設計為我們的生活帶來了哪些便利
分析
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
維可牢尼龍搭扣的粘扣功能可以幫助人們更快地穿戴衣物，例如在冬季，可以更快地穿上保暖衣物。維可牢尼龍搭扣可以方便地將物品固定在一起，例如將手機和錢包固定在背包內，避免物品在背包內晃動或掉落。維可牢尼龍搭扣可以幫助將不同材料、厚度和大小的物體牢固地粘合在一起，可以在很多場景下提高物體的牢固性和安全性
知識卡片
仿生設計，是以自然界萬事萬物的“形”“色”“音”“功能”“結構”等為研究對象，有選擇地在設計過程中應用這些特征原理進行的設計，主要可以從仿生物形態、仿生物功能、仿生物色彩、仿肌理質感、仿生物結構等方面進行巧妙設計。
拓展延伸
仿生設計是來自于“大自然的驚喜”，我們一起來看看仿生設計在各個領域的設計吧！
拓展延伸
拓展延伸
仿生設計學的研究內容
仿生設計學其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由于仿生學和設計學涉及自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里，我們是基于對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。
歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有：
拓展延伸
仿生設計學的研究內容
1. 形態仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、云、山、川、雷、電等）的外部形態及其象征寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用于設計之中。
2.功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。
拓展延伸
仿生設計學的研究內容
3.視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖像的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；他廣泛應用于產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。
4.結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用于產品設計和建筑設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。
課堂總結
本次活動中，我們講解了仿生設計的概念，仿生學是一門研究生物系統的結構、功能、行為、演化等，并將這些研究成果應用于工程技術、建筑、醫療、軍事等領域的新興學科。通過了解與生物仿生相關的領域，我們成立研究小組，并確定了各成員之間的分工，明確了調查主題。我們制定了仿生調查活動計劃表，以便更好地進行調查活動。
課堂總結
在多方面查閱資料后，我們了解了生物仿生的歷史，掌握了一些生物仿生的常識，感悟了生物仿生的發展史，領略了生物仿生給我們生活帶來的便利。我們還完成了仿生查閱記錄表，記錄了生物仿生相關的知識點和應用案例。
課堂總結
各小組依據調查計劃，到調查地點進行實地調查，并完成了調查記錄表。通過實地調查，我們更加深入地了解了生物仿生在各個領域中的應用情況，并記錄了各種仿生設計的靈感和設計原理。
針對常見仿生設計進行分析，我們掌握了仿生設計的靈感和設計原理，充分發揮了自己的想象力，拓展了自己的思維。我們還完成了分析記錄表，記錄了自己對仿生設計的理解和看法。
課堂總結
通過本次綜合實踐課程，我們不僅了解了生物仿生的歷史、常識和發展趨勢，還掌握了仿生設計的靈感和設計原理。通過小組合作和實地調查，我們提高了團隊合作能力和實踐能力。通過分析仿生設計案例，我們拓展了自己的思維和創新能力。這些知識和技能將對我們今后的學習和工作產生積極的影響。
板書設計
仿生發明探知路
實踐活動：
一、了解與生物仿生相關的領域，然后成立研究小組，確定各成員之間的分工，明確調查主題，仿生調查活動計劃表。
二、多方面查閱資料，了解生物仿生的歷史，掌握一些生物仿生的常識，感悟生物仿生的發展史，領略生物仿生給我們生活帶來的便利。并完成仿生查閱記錄表。
三、各小組依據調查計劃，到調查地點進行實地調查，并完成調查記錄表。
四、生針對常見仿生設計進行分析，掌握仿生設計的靈感和設計原理，充分發揮自己的想象力，拓展自己的思維，完成分析記錄表。
作業布置
針對一個具體的仿生設計案例，完成一篇500字左右的短文，詳細描述該仿生設計的靈感來源、設計原理以及應用場景。要求文章條理清晰，語言流暢，體現自己的分析和見解。
謝謝
21世紀教育網（www.21cnjy.com)
中小學教育資源網站
兼職招聘：
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7.1 仿生發明探知路
課題 仿生發明探知路 單元 第七單元 學科 綜合實踐活動 年級 九年級
教材分析 本教材通過講解、查閱資料、實地調查和分析等環節設計的活動，讓學生們深入了解了生物仿生的概念和應用。活動注重培養學生的實踐能力和團隊合作精神，使他們能夠將理論知識應用于實際問題中。同時，活動還促進了學生自主學習和信息獲取能力的發展。通過完成仿生查閱記錄表和分析記錄表，學生們對所學知識進行了總結和鞏固，并培養了他們的創新思維和問題解決能力。為學生的綜合素質提升和未來發展奠定了良好的基礎。
學習目標 實踐意識：理解和掌握生物仿生的基本原理和技巧，包括對生物形態、結構和功能的理解和應用。學會運用生物仿生學的原理進行創新設計，解決生活中的實際問題。培養動手能力和團隊協作精神，通過實踐操作提高學生的技能和素質。社會責任：培養環保意識和可持續發展的理念，認識到生物仿生學在資源節約和環境保護方面的重要作用。通過生物仿生學的案例教學和實踐，了解生物多樣性的重要性，培養尊重生命、保護生態平衡的價值觀。關注社會熱點問題和人類發展面臨的挑戰，培養社會責任感和擔當精神，積極參與社會公益活動和科技創新。通過小組討論、案例分析和實踐操作，培養批判性思維和創新能力，勇于提出自己的觀點和建議，為社會發展作出貢獻。
重點 生物仿生的概念和應用。與生物仿生相關的領域和歷史發展。調查研究的步驟和方法，包括分工、計劃表和調查記錄表。
難點 深入思考和分析生物仿生的設計原理和靈感。將所學知識應用于實際問題中，發揮創新思維和解決問題的能力。培養學生的合作精神和團隊合作能力。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 通過播放仿生學科普視頻，讓學生了解仿生學是什么。 觀看視頻，了解仿生學概念 激發學生的學習興趣，同時鼓勵學生思考生活中其他方面的仿生設計
講授新課 仿生設計仿生設計學，亦可稱之為設計仿生學（Design Bionics），它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及數學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。仿生設計學其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩。活動準備生活中仿生設計的作品覆蓋了很多領域，例如服裝設計、生活用品、機器設計、分子材料、軍事等領域都有仿生設計的運用讓我們去了解一下吧!首先讓學生了解與生物仿生相關的領域，然后成立研究小組，確定各成員之間的分工， 明確調查主題，制訂調查活動計劃。教師先讓各小組制訂自己的調查計劃，然后，再 查看各小組調查計劃是否詳實，如有不全面的地方教師要注意及時幫助學生完善。仿生調查活動計劃表活動時間2023 年11 月 1 日活動地點自然博物館活動準備筆記本、簽字筆、相機、調查路線……成員分工李蕾：組長、組織調查活動、負責全組同學安全和紀律工作韓為為：記錄及攝像張小明：收集、查找資料李小虎：組織發言活動流程確定主題——查找、收集資料——確定調查地點——出發前準備必要物品——實地調查——分析數據——總結匯報可能遇到的困難及解決的辦法1.合理安排時間，以免交通不便影響調查進程。2. 準備少量現金，以備不時之需。3. 遵守交通規則，以防出現交通意外。4. 保持手機暢通，方便與老師和其他成員及時聯系。查閱：從人類誕生至今，人類文明發展就離不開對大自然的探索與模仿。自然界形形色色的生物給了人類很多啟發。古人從鋸齒草得到啟發發明了鋸子，今天人們模仿蜻蜓的飛行原理設計發明了直升飛機。仿生大大地開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。大家先行動起來，通過網絡、圖書館等途徑查找關于仿生發展歷史的資料，并記錄在表格中吧!例如：仿生查閱記錄表飛機的仿生發展歷史：仿生學家一直以來都在關注飛鳥翅膀的微觀結構和空氣動力學性能，這些研究為飛機的設計提供了許多啟示。世界上最早的飛機是由萊特兄弟制造的，他們在1903年成功地完成了人類首次動力飛行。自那時以來，飛機設計和制造技術得到了迅速的發展，現代飛機已經能夠實現超音速飛行和環球航行。隨著科技的進步，未來的仿生飛行器將更加高效、靈活和環保。調查：仿生在生活中的研究成果已頗為可觀，就讓我們一起來調查一下仿生在生活中的應用吧!將調查內容填寫在表格中仿生調查記錄表名稱 仿生來源應用領域盲人探路儀 蝙蝠醫療領域 維可牢尼龍搭扣蒼耳生活領域仿蜘蛛絲纖維蜘蛛軍事 、醫療保健等領域...教師要發揮指導作用，切忌親力親為，要充分調動學生積極性，發揮學生主體作用。知識卡片：根據蛙眼的原理和結構，發明了電子蛙眼將電子蛙眼和雷達相結合，雷達的抗干擾能力大大增強，能像蛙眼一樣，敏銳迅速地跟蹤飛行中的真目標。電子蛙眼還廣泛應用于機場上，在機場，它能監視飛機的起飛和降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。知識卡片：仿生設計，是以自然界萬事萬物的“形”“色”“音”“功能”“結構”等為研究對象，有選擇地在設計過程中應用這些特征原理進行的設計，主要可以從仿生物形態、仿生物功能、仿生物色彩、仿肌理質感、仿生物結構等方面進行巧妙設計。 學習仿生設計的概念，了解仿生學所涉及的相關學科了解與生物仿生相關的領域，然后成立研究小組，確定各成員之間的分工， 明確調查主題，制訂調查活動計劃多方面查閱資料，了解生物仿生的歷史，掌握一些生物仿生的常識，感悟生物仿生的發展史，領略生物仿生給我們生活帶來的便利。小組共同整理資料,完成仿生查閱記錄表學生各小組依據調查計劃，到調查地點進行實地調查，并完成調查記錄表。學習典型的仿生設計-電子蛙眼的技術，了解仿生設計具體案例，思考生活中其它方面的仿生設計，認真觀察幻燈片的四幅圖給出，拓展自己的想象力，寫出自己的答案 了解仿生學、仿生設計，激發學生學習興趣，思考生活中有哪些仿生設計培養學生分組合作、制定計劃的能力培養學生自行查閱資料、總結所學知識的能力培養學生調查分析、總結重點的能力了解電子蛙眼的設計概念，激發學生的學習興趣，同時鼓勵學生思考生活中其他方面的仿生設計，激發學生想象力
課堂練習 以小組為單位，選出調查中感興趣的設計，做一次深入了解。例如：名稱： 維可牢尼龍搭扣設計靈感：蒼耳。蒼耳是一種植物，其果實上的刺可以緊緊地附著在動物或人的皮膚上，使其難以脫落。這種設計啟發了維可牢尼龍搭扣的發明者，他們想要制造一種類似蒼耳果實的搭扣，能夠牢固地固定物體，同時又可以輕松地松開。設計原理：維可牢實際上是兩條尼龍帶，它們共同扮演蒼耳的角色，其中一條涂有涂層，上有類似芒刺的小鉤，另外一條的上面則是數千個小環，鉤與環能夠牢牢地粘在一起。這樣的設計為我們的生活帶來了哪些便利 維可牢尼龍搭扣的粘扣功能可以幫助人們更快地穿戴衣物，例如在冬季，可以更快地穿上保暖衣物。維可牢尼龍搭扣可以方便地將物品固定在一起，例如將手機和錢包固定在背包內，避免物品在背包內晃動或掉落。維可牢尼龍搭扣可以幫助將不同材料、厚度和大小的物體牢固地粘合在一起，可以在很多場景下提高物體的牢固性和安全性。 根據身邊常見或是了解的仿生設計，充分了解設計靈感和設計原理。充分發揮自己的想象力，拓展自己的思維。完成分析內容填寫。 培養學生動手實踐能力、分析總結能力，激發學生想象力，拓展學生思維，文本制作能力
拓展延伸 觀看“大自然的驚喜”--仿生設計在各個領域的運用視頻講解仿生設計學的研究內容：仿生設計學其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由于仿生學和設計學涉及自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里，我們是基于對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有：1. 形態仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、云、山、川、雷、電等）的外部形態及其象征寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用于設計之中。2.功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。3.視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖像的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；他廣泛應用于產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。4.結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用于產品設計和建筑設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。 學習仿生設計的研究內容，了解仿生設計的分類 更加深入了解仿生設計內容，培養學生拓展思考能力。
課堂小結 本次活動中，我們講解了仿生設計的概念，仿生學是一門研究生物系統的結構、功能、行為、演化等，并將這些研究成果應用于工程技術、建筑、醫療、軍事等領域的新興學科。通過了解與生物仿生相關的領域，我們成立研究小組，并確定了各成員之間的分工，明確了調查主題。我們制定了仿生調查活動計劃表，以便更好地進行調查活動。在多方面查閱資料后，我們了解了生物仿生的歷史，掌握了一些生物仿生的常識，感悟了生物仿生的發展史，領略了生物仿生給我們生活帶來的便利。我們還完成了仿生查閱記錄表，記錄了生物仿生相關的知識點和應用案例。各小組依據調查計劃，到調查地點進行實地調查，并完成了調查記錄表。通過實地調查，我們更加深入地了解了生物仿生在各個領域中的應用情況，并記錄了各種仿生設計的靈感和設計原理。針對常見仿生設計進行分析，我們掌握了仿生設計的靈感和設計原理，充分發揮了自己的想象力，拓展了自己的思維。我們還完成了分析記錄表，記錄了自己對仿生設計的理解和看法。通過本次綜合實踐課程，我們不僅了解了生物仿生的歷史、常識和發展趨勢，還掌握了仿生設計的靈感和設計原理。通過小組合作和實地調查，我們提高了團隊合作能力和實踐能力。通過分析仿生設計案例，我們拓展了自己的思維和創新能力。這些知識和技能將對我們今后的學習和工作產生積極的影響。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，加強邏輯思維和語言表達能力
板書 仿生發明探知路實踐活動：一、了解與生物仿生相關的領域，然后成立研究小組，確定各成員之間的分工，明確調查主題，仿生調查活動計劃表。二、多方面查閱資料，了解生物仿生的歷史，掌握一些生物仿生的常識，感悟生物仿生的發展史，領略生物仿生給我們生活帶來的便利。并完成仿生查閱記錄表。三、各小組依據調查計劃，到調查地點進行實地調查，并完成調查記錄表。四、生針對常見仿生設計進行分析，掌握仿生設計的靈感和設計原理，充分發揮自己的想象力，拓展自己的思維，完成分析記錄表。 學習、記憶、及勾畫知識點。完成相關課后作業 明確教學內容及重點和難點
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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