Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Биология / Конспекты / Разработка внеаудиторного мероприятия по биологии "Бионика"

Разработка внеаудиторного мероприятия по биологии "Бионика"


  • Биология

Поделитесь материалом с коллегами:

ПРАВИТЕЛЬСТВО брянской области

ДЕПАРТАМЕНТ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ


ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


«НОВОЗЫБКОВСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»


«Утверждаю»

Зам. директора по УР

______________ Л.А. Шкарина

«____» ________________ 2015г.


РАССМОТРЕНО

на заседании методсовета

«____»_______________ 2015 г.

Протокол №_________




Методическая разработка внеаудиторного мероприятия


БИОНИКА


Специальность: 31.02.01. Лечебное дело

Форма проведения: научная конференция

Курс: I.



ОБСУЖДЕНО

на заседании методической комиссии специальности Лечебное дело

«____»_______________ 2015г. Протокол №__________

Председатель комиссии

_______________ Е.И.Медведева






Подготовила:

Преподаватель ОСД

высшей квалификац. категории

Иванова Л.Н.






Новозыбков

2015



Тема: Бионика.

Форма проведения: научная конференция

Цели:

Обучающие:

  • Стараться реализовать познавательную потребность студентов;

  • Продемонстрировать роль живых организмов и живой природы в деятельности человека;

  • Углубить знания студентов о биологических науках;

Развивающие:

  • Способствовать развитию и обогащению знаний в области биологии;

  • Формировать и развивать творческие способности студентов;

Воспитательные:

  • Получать положительные эмоции при подготовке и проведении мероприятия.

  • Способствовать расширению кругозора

Помимо этого, подготовка и проведение конференции способствует реализации следующих компетенций:

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, а также для своего профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу, человеку.

Место проведения: актовый зал колледжа.

Время проведения: 12 марта, 13ч. 00минут.

Оснащение: проектор мультимедиа, ноутбук, проигрыватель, экран, презентация. Видеоролики: «Архитектурная бионика», «Эхолокация», «Нейробионика», «Биолюминесценция».


План подготовки:

Дата

Содержание

Ответственные

1.


2.



3.


4.


5.

6.

3.02.2015-14.02.2015.

15.02.2015-10.03.2015.


21.02-24.02


1.03.2015-10.03.

11.03.2015

12.03.2015

Подготовка материала к мероприятию

Проведение репетиций



Подготовка видеороликов

Подготовка презентации

Проведение репетиций


Генеральная репетиция

Проведение мероприятия

Иванова Л.Н.


Иванова Л.Н., студенты 11 ф группы: Грудина С., Корнейкова В., Нагорная В., Захарова Е., Васильцова Е.

Казютин Д.

Иванова Л.Н.

Иванова Л.Н., студенты 11 ф группы


Иванова Л.Н., студенты

Иванова Л.Н., студенты

Введение

Вводное слово преподавателя: Живая природа – самая удивительная лаборатория. Все живые организмы (животные и растения) приспосабливаются к условиям окружающей среды. Человек восхищается, удивляется такому совершенству природы и многие её изобретения копирует и применяет в своей жизни. Несколько лет назад академик А.И. Берг писал: «Мы часто гордимся достижениями современной науки и техники и имеет для этого серьёзные основания. Но сопоставление наших предельных результатов с тем, что достигнуто живыми организмами в процессе длительного приспособления и отбора, заставляет нас быть более скромными». Сегодня наша встреча посвящена относительно новому научному направлению в биологии. Слово нашим участникам.

Участник 1. С незапамятных времен мысль человека искала ответ на вопрос: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сможет ли он, например, летать, как птица или плавать под водой, как рыба? Сначала человек мог только мечтать об этом, но вскоре изобретатели начали применять особенности организации живых организмов в своих конструкциях. Человек представляет собой высшую ступень развития живой природы не потому, что его чувствительные или рабочие органы и системы лучше, чем у животных. Многочисленные примеры убеждают в том, что у многих животных та или иная система жизнедеятельности во много раз совершенней, чем у человека. Приведем лишь некоторые из них. Лучшие спортсмены-бегуны на короткие дистанции развивают скорость 40 – 42 км/ч. В мире животных в 2 – 3 раза быстрее бегают гепард, страус. Более того, относительная скорость передвижения и расстояние, на которое могут перемещаться животные, еще разительнее отличаются от естественных возможностей человека.   Природа даёт человеку множество примеров для технических изобретений. Соединение биологии и техники создало новое направление науки - бионику. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.

Участник 2. Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов, свойств, функций и структур живой природы. Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц.

Появление этой науки явилось следствием развития кибернетики, биофизики, биохимии, космической биологии, инженерной психологии и др. Симпозиум в Дайтоне (США) в сентябре 1960г. дал название новой науке – бионика. Лозунг симпозиума: «Живые прототипы – ключ к новой технике» хорошо определяет перспективы развития бионики на многие годы. В действительности принципы построения биоформ, биоструктур, биофункций с целью их использования при создании технических систем или архитектурных объектов исследует не одна, а несколько биофизических наук.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т. п.

Работы по бионике охватывают исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.

Участник 1. Одно из направлений бионики – это архитектурная бионика.

Густав Эйфель, в 1889 году построил чертеж Эйфелевой башни. Это сооружение считается одним из самых ранних очевидных примеров использования бионики в инженерии.

Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера (Hermann Von Meyer). За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость почему-то не ломается под тяжестью тела. Фон Мейер обнаружил, что головка кости покрыта изощренной сетью миниатюрных косточек, благодаря которым нагрузка удивительным образом перераспределяется по кости. Эта сеть имела строгую геометрическую структуру, которую профессор задокументировал.

В 1866 году швейцарский инженер Карл Кульман подвел теоретическую базу под открытие фон Мейера, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Эйфелем.

Участник 2 Бионики, изучая закономерности формообразования природы, создают оригинальные, экономичные строительные конструкции. У поперечных срезов стеблей травянистых растений — иное строение по сравнению с древесными. Например, в поперечном разрезе стебель растения пухоноса имеет форму круга. Стебель пухоноса полый и в нем воздухоносные полости 2, предназначенные для циркуляции воздуха. Склеренхимные тяжи 1 придают прочность растению при воздействии на них ветровых нагрузок. Кожица 3 защищает стебель от атмосферных и климатических явлений. Сердцевина стебля растет быстрее, чем кожица. Последняя как бы сдерживает ее рост. Сердцевина растянута, кожица сжата. Вследствие этого в структуре стебля создаются внутренние напряжения. Это и придает упругость стеблю.

Фабричная труба на поперечном срезе по структуре похожа на стебель пухоноса. Продольная арматура 1 придает ей прочность подобно тяжам в стебле, пустоты 2 облегчают конструкции. Центральное круглое отверстие в срезе - дымоотвод, спиральная арматура 3. На изготовление трубы, конструкция которой заимствована у природы, использовано меньше строительных материалов, чем если бы она была монолитная, затрачено меньше физического труда. Противостойкость ветровым нагрузкам у такой трубы не хуже природного аналога.

Участник 1. Практический интерес для биоников представляет строение вегетативных органов растений семейства злаковые. Важной особенностью злаков является строение стебля, которое дает им возможность выжить при столь массовом росте на полях. При легком дуновении ветерка пшеница слегка покачивается. При сильном ветре стебель гнется, низко наклоняется колос. Стих ветер, и выпрямился стебель. Высота пшеницы в 200—300 раз больше диаметра ее стебля. Секрет сохранения растением гибкости и прочности в его строении. У стебля пшеницы междоузлие полое, а узлы заполнены тканями. Благодаря такому строению стебель гнется, но не ломается.

По такому принципу построена Останкинская телевизионная башня, сконструированная инженером Н. В. Никитиным. В ее форме и в натянутых по периферии стальных вантах, скрытых в толще бетона и стягивающих отдельные барабаны ствола башни, отразились конструктивные принципы строения стебля растений, ствола дерева. Основание ее утолщено, вершина — остроконечная. Ее общая высота 540 м 74 см. Это высочайшее сооружение в мире. Масса 55 тыс. тонн. При сильном ветре башня может раскачиваться, как стебель пшеницы, до 10 м в сторону от своего нормального вертикального положения, сохраняя при этом прочность. Она выдерживает ветер в 15 баллов и землетрясения в 8. Надежность рассчитана на 300 лет.

Участник 2. С древних времен бамбук использовали как строительный материал. Мосты через реки подвешивали на канатах из крученого бамбука.

Издавна бамбук использовался для крыш, карнизов и водосточных труб. Во Вьетнаме из многослойных спрессованных бамбуковых панелей делают стены домов, потолки и перегородки.

При своей огромной высоте (до 40 м) бамбук сохраняет устойчивость и прочность. Кто держал бамбуковое удилище в руках, тот знает, какое оно легкое, гибкое и прочное. Даже крупная рыба не сломает его.

Но, конечно, наиболее ценен бамбук как строительный и поделочный материал. Прочность у него исключительная. Твердость существенно выше, чем березы, рябины, дуба

При таких характеристиках бамбук годится даже для изготовления хирургических инструментов. Еще совсем недавно акушеры в Китае перерезали пуповину новорожденного острым бамбуковым ножом.

Участник 1. Пожалуй, самым поразительным применением бамбука является постройка висячих мостов из канатов, сплетенных из длинных узких полос стебля. Сменялись династии, годы слагались в столетия, но неизменными оставались легкие висячие мостики, соединяющие берега бурных рек и края глубоких ущелий.

Висевшее когда-то над рекой Мин на месте современного Аньшанского моста сооружение, подвешенное на бамбуковых канатах, многие историки считают инженерным чудом Древнего мира. Построенный в III в., этот мост провисел до 1975 г. не менее 1700 лет! Такими свойствами современные стальные конструкции не обладают.

Ролик 1 «Архитектурная бионика»

Участник 3. Работы в бионике проводятся по направлениям:

  • исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;

  • изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;

Для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, животные используют эхолокацию в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (саланганы).

Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая. Данный способ ориентации в пространстве позволяет животным обнаруживать объекты, распознавать их и даже охотиться в условиях полного отсутствия света, в пещерах и на значительной глубине.

Можно отметить удивительное свойство кошек хорошо ориентироваться в темноте.

Видеоролик 2 «Эхолокация»

Участник 4. Техническая бионика применяет модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Самое простое в природе и технике сочленение — шарнирное. Оно позволяет вращаться одной части вокруг другой и при этом не сдвигаться с места. Тихоокеанские сердцевидки-великаны, для того чтобы сложить две свои створки, ракушки используют шарниры. Величина тихоокеанских сердцевидок-великанов достигает почти 15 сантиметров, и поэтому их сочленение хорошо видно невооруженным глазом. У меньших по размерам сердцевидок наших побережий оно точно такое же. Левая створка, имеющая выступ, попадает в углубление правой, и наоборот. Это шарнирное соединение состоит только из двух частей, которые очень прочно смыкаются друг с другом, выполняя свою задачу наилучшим образом. Если в технике шарнир может состоять из трех частей, то в природе он состоит только из двух. Этот более компактный вид шарнира был со временем разработан и в технике. Вспомним защелкивающуюся крышку, например крышку шампуня, для шарнира которой необходимы только две части. Они изготавливаются с помощью литья под высоким давлением.

  Технические шарниры можно приобрести на любом строительном рынке. Их применяют, например, для того, чтобы прикрепить крышку к ящику. При этом крышка легко открывается и закрывается. Шарнирами снабжено большинство очечников. Их крышка плотно соединяется с нижней частью и не может соскочить, поэтому, когда такой футляр кладут в карман, очки не выпадают. Технические шарниры обычно состоят из двух частей, которые соединяются друг с другом с помощью стержня. При этом возможно единственное движение — вращение двух половинок вокруг соединительного стержня: сложить — разложить.

Участник 5. Другое знаменитое заимствование сделал швейцарский инженер Джордж де Местраль) в 1955 году. Он часто гулял со своей собакой и заметил, что к ее шерсти постоянно прилипают какие-то непонятные растения. Устав постоянно чистить собаку, инженер решил выяснить причину, по которой сорняки прилипают к шерсти. Исследовав феномен, де Местраль определил, что он возможен благодаря маленьким крючкам на плодах дурнишника (так называется этот сорняк). В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку» Velcro, которая сегодня широко используется при изготовлении не только военной, но и гражданской одежды.

Участник 4. Для того чтобы схватить предмет, в природе и в технике используются одинаковые методы. Раньше орлов и их родственников относили к группе хищных птиц, сегодня их называют ловчими. Такое название объясняется самим принципом охоты птиц. Чтобы удержать добычу, они цепко обхватывают свою жертву и впиваются в нее острыми когтями. Из таких объятий вырваться невозможно. Беркут охотится на мелких млекопитающих и птиц. Своими сильными и цепкими когтями он, например, намертво впивается в шкуру молодых сурков. Скопа и орлан-белохвост питаются чаще всего рыбой, которую можно поймать на поверхности воды. Их удлиненные лапы с очень острыми загнутыми когтями и грубой жесткой чешуйчатой внутренней стороной позволяют им впиваться в скользкую, готовую в любой момент ускользнуть рыбу так, что та уже не может вырваться. Лапы 290 видов ловчих птиц имеют свои различия: природа позаботилась о том, чтобы «захватывающий аппарат» был приспособлен для охоты на определенный вид добычи. Таким образом, птица всегда может добыть пропитание.

Осьминог изобрел изощренный метод охоты на свою жертву: он охватывает ее щупальцами и присасывается сотнями присосок, целые ряды которых находятся на щупальцах. Присоски помогают ему также двигаться по скользким поверхностям, не съезжая вниз. На щупальце осьминога хорошо видны присоски, расположенные плотными рядами. Коврик с присосками — заимствование у природы.

   Если выстрелить из рогатки присасывающейся стрелой в стекло окна, то стрела прикрепится и останется на нем. Присоска слегка закруглена и расправляется при соприкосновении с преградой. Затем эластичная шайба опять стягивается; так возникает вакуум, и присоска прикрепляется к стеклу. Квакши обыкновенные хорошо удерживаются на листьях и деревьях с помощью присосок, находящихся на концах их лапок.

  Участник 5. Техника использует специальные инструменты: клещи и пинцеты. Природа же работает с многочисленными «комбинированными приборами».

   Веретенники. Своим длинным 15-сантиметровым клювом веретенник ощупывает землю, втыкая его в мягкую почву. При этом кончик клюва птица в нужный момент открывает и закрывает. Таким образом ей легко хватать маленьких червяков и другую добычу. Ее тонкий клюв родит довольно глубоко в землю, и оттуда птица достает себе пищу. Клюв — это комбинированный инструмент. Тонкий клюв веретенника является, как и клещи муравьиного льва, одним из видов комбинированного инструмента. До захвата пищи клюв сжат и служит в качестве ковыряющего и ищущего инструмента. Только глубоко в земле он открывается, словно две створки пинцета, выполняя в этом случае функцию точно работающего хватающего механизма. Природа создала инструмент, который способен решить большое количество задач. . Человек изобрел инструмент, который выполняет те же функции, что и клюв веретенника. Это пинцет. Его острые концы легко проникают под верхний слой предметов. Сжав пальцами обе половинки пинцета, можно захватить даже самые мелкие предметы. Если отпустить их, пинцет разожмется и выпустит предмет. Преимущество инструмента, обе половинки которого движутся навстречу друг другу, состоит в том, что захватить предмет довольно легко. Тоже самое мы наблюдаем, когда работаем ножницами. Если удерживать одну их половину и двигать только другой, можно быстро заметить, насколько труднее режется бумага. 

Участник 4. Нейробионика – ещё одно направление, которое занимается изучением нервной системы человека и животных и моделированием нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика)

Ролик 3. «Нейробионика»

Участник 3. Природа создаёт самые уникальные материалы.

   Насекомые, пауки и раки создают свои панцири из хитина. Это природное вещество может оказаться полезным и для человека. Множество функций. Хитин - это многофункциональный материал, который можно использовать для различных целей, изменяя его соответствующим образом. В остов из хитиновых молекул могут, например, входить другие вещества, делающие хитин более твердым. Именно это можно наблюдать у жал пчел и ос, которые, не сгибаясь и не ломаясь, должны проникать в ткани или у тонких, но твердых частей сочленений крыльев мух и пчел, выдерживающих большую нагрузку. Применяемый в других последовательностях, хитин может быть очень мягким. Это используют, например, членистоногие — в суставной коже между пластинами или трубками панциря из хитина. Только благодаря этому пластины могут сдвигаться, при этом вредные вещества не проникают в тело насекомого между отдельными пластинами. И, наконец, в хитин может примешиваться известковый материал, благодаря чему панцирю придается жесткость. Ракообразные используют эту возможность, чтобы защититься от врагов. Хитин — это нарастающий материал. Его можно получить, кроме всего прочего, из панцирей крабов северного моря и потом облагородить с помощью различных химических процессов. Хитин может стать важным материалом будущего, причем он будет иметь множество отраслей применения. Особенно большое значение этому материалу придается в медицине и в фармацевтике, так как человеческое тело не воспринимает хитин как инородное тело и поэтому не отторгает его. С помощью наложения хитина можно, например, значительно усовершенствовать лечение ожогов.

Участник 6. Паутина паука – волокнистый белок, который выделяется как жидкость и образует полимер, Такой полимер даже сильнее стали (если ее вытянуть) и обладает большей эластичностью. Прочность паутины на разрыв - до 260 килограмм на квадратный миллиметр (более чем в 6 раз прочнее натурального шелка, и в 4 раза - нейлона). Паутинная нить - настоящее технологическое чудо. В ней соединены белки двух разных видов - твердые и эластичные.  Пауки интуитивно плетут паутину. Их задача, как правило, перехватить пути полета насекомых.

Расчёты показали, что если сделать паутинное волокнотолщиной 4 мм, оно смогло бы плавно остановить пассажирский самолёт, не разорвавшись.

Исследователи попытались объединить лучшие черты пауков и шелкопряда, трансплантируя гены пауков червям. Получившиеся в результате трансгенные шелкопряды производят небольшое количество прочной нити.

Решить эту проблему удалось учёным из США. Их трансгенные шелкопряды плетут большое количество шёлковой нити, которая по свойствам сопоставима с паутиной.

Учёные из Еврейского университета в Иерусалиме вместе со специалистами из Мюнхенского университета и британского Оксфорда использовали генную инженерию для создания волокон паутины, почти идентичных натуральным. Массовое производство таких волокон будет полезно для изготовления пуленепробиваемых жилетов, хирургически нитей, микропроводников, оптических волокон и удочек.

Участник 3.Удивительное свойство сверчков, медуз, некоторых грибов – биолюминесценция. Это способность живых организмов светиться. В биохимии и молекулярной биологии нашли применение флуоресцентные зонды и красители, которые используются для визуализации отдельных компонентов биологических систем.

Ролик 4 «Флуоресценция»

Участник 6. Таким образом, представленные нами примеры доказывают, что бионика является базисной основой современной техники и технологий. Природа оттачивала своё инженерное мастерство очень большое количество лет, что и объясняет идеальность функций и форм природных объектов. Человек обладает инженерным мастерством относительно недавно, и значит, что обращение к природным объектам верное и обещает в будущем много интересного и неожиданного. Наше будущее за природой!


Источники информации:

http://www.bankreferatov.ru/referats/E873D8277CE22C6EC32572B3004E510D/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0.doc.html

http://azecologii.ucoz.ru/index/bionika/0-18

http://www.zoodrug.ru/topic1798.html

http://www.bestreferat.ru/referat-98055.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BB%D1%83%D0%BE%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F



Краткое описание документа:

Биология является профильной дисциплиной для будущих фельдшеров, медицинских сестёр, акушерок.В рамках проведения декады специальности Лечебное дело для повышения интереса к изучаемым дисциплинам была разработана и проведена научная конференция по вопросам бионики. Бионика - наука, изучающая свойства, формы, функционирование живых систем и применение этих знаний в технике и технологиях.

Подготовка и проведение конференции реализует образовательные, развивающие, воспитательные цели, а так же способствует реализации ряда общих компетенций.Конференция проводилась с применением презентации и сопровождалась видеороликами.

Автор
Дата добавления 15.03.2015
Раздел Биология
Подраздел Конспекты
Просмотров315
Номер материала 444450
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх