XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Учимся мудрости у природы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рокутова Е.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Ухоловская средняя школа Рязанской области

Храпова Н.В. 1

---

1МБОУ Ухоловская средняя школа Рязанской области

Работа в формате PDF

5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Ещё в глубокой древности людей интересовали многие вопросы: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сможет ли он, например, летать, как птица, или плавать под водой, как рыба? Сначала об этом можно было только мечтать, но вскоре изобретатели начали применять особенности организации живых организмов в своих конструкциях. Естественно, в начале человек учился строить у природы. Звери, рыбы, птицы «подсказывали» человеку, что и как надо делать, чтобы решить насущные для него «инженерные задачи». А современный человек? Окружив себя множеством сложных машин, живя в мире больших скоростей, он снова идет «на поклон» к природе. Почему? Потому что и теперь человек подмечает много преимуществ в творениях природы перед своими собственными созданиями. Ведь у живой природы наиболее сложные материалы, устройства, технологические процессы по сравнению со всеми известными в науке. Именно с целеустремленного «подглядывания» за природой родилась новая наука — бионика.

Актуальность исследования: в настоящее время создаётся множество новых технологий, изделий, упрощающих жизнь общества. А как рождаются все эти идеи? Откуда берутся гениальные сооружения и механизмы, позволяющие сделать жизнь человека комфортной? Природа – главный и самый опытный строитель и большинство идей заимствованы человеком у нее. Я захотела подробней в этом разобраться.

Цели исследовательской работы: изучение бионики, как науки, выявляющей особенности строения и функционирования отдельных представителей животного и растительного мира, и применение их на благо человечества.

Задачи:

•проанализировать научную литературу по теме исследования;

• определить важность значения бионики в развитии научно-технического прогресса;

• познакомиться с разделами и направлениями исследуемой науки;

• рассмотреть существующие сегодня бионические формы, созданные на основе особенностей строения и функционирования животных и растений;

• исследовать современные открытия, «подсмотренные у природы». [19]

Гипотеза: мир создан совершенно, не требуя доработки, и человек в большинстве технических достижений лишь копирует свойства уже сотворённого. Я предполагаю, что у природы можно подсмотреть многие полезные механизмы и объекты и использовать их в жизни человека.

Предмет исследования: особенности строения и функционирования некоторых представителей живых организмов и технические изобретения человека.

Методы исследования:

Методы теоретического исследования (поиск и изучение литературы, анализ и обобщение знаний).

Методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение).

Математические методы (анализ полученных результатов, построение таблиц, диаграмм).

Практическая значимость.

Исследовательская работа способствует повышению интереса к изучению наук естественного цикла.  Она будет интересна как обучающимся, так и педагогам. Собираясь утром, мы не задумываясь, застёгиваем молнии и «липучки» и не догадываемся, как многим привычным и удобным вещам мы   обязаны животным или растениям.

Результаты работы можно использовать на уроках биологии, экологии и внеурочной деятельности.

Проектный продукт:

Макет декоративной шестигранной полки «Пчелиные соты».

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Что такое бионика?

«Птица – действующая

по математическому закону

инструмент, сделать который,

в человеческой власти…»

Леонардо да Винчи.

С древних времен человека волновало многое: почему вода – мокрая, почему день сменяет ночь, почему мы чувствуем запах цветов и другое. Безусловно он пытался обнаружить этому объяснение, но чем больше узнавал, тем больше появлялось вопросов: может ли человек летать как птица, плавать как рыба? Как звериные «узнают» о приближении шторма, о надвигающемся землетрясении либо о предстоящем извержении вулкана? Можно ли сделать искусственный интеллект? Вопросов «почему и как» очень много, зачастую эти вопросы ненаучно истолковывались, порождали вымыслы и суеверия. Для этого необходимо владеть отличными знаниями в практически всех областях: в физике, химии, астрономии, биологии, географии, экологии, математике и технике, медицине. А существует ли наука, которая объединила бы в себе все, сумела бы сочетать несочетаемое? Да, существует. Это наука бионика. Родоначальником бионики принято считать Леонардо да Винчи. Он сотворил большое число чертежей разных машин и устройств, пытался возвести летательный агрегат – орнитоптер, беря за прототип крылья птиц. Так он пытался воссоздать строение птичьего крыла и механизма, приводящего его в движение. В своих работах Леонардо зачастую пользовался знаниями о строении живых организмов. [4]

Рис.1 «Летательный аппарат Леонардо да Винчи» [20]

Человек стремился к созданию механических моделей, которые могли бы имитировать интересовавшие его предметы и явления природы.

В настоящее время человек вернулся отчасти к своей первоначальной идее – точнее копировать в технике то, что достигнуто в живой природе, воспроизвести это в форме конкретных технических решений. Так зародилась новая наука – бионика.

Как и многие другие, важные направления современного научно-технического прогресса (например, кибернетика), бионика выросла из непосредственных запросов производственной практики. Возникла она на стыке между биологией и техникой.

Итак, бионика — прикладная наука, изучающая законы формирования и структурообразования живой природы, объединяет познания биологии и техники для решения инженерно –технических задач. [4]

1.2 История создания науки.

«От животных мы путем подражания научились важнейшим делам. Мы ученики паука в ткацком и портняжных ремеслах, ученики ласточки в построении жилищ...».

Греческий философ Демокрит.

Датой рождения бионики как науки считается 13 сентября 1960 года. В городе Дейтон (США)состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки. Учёные избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла. Этот союз биолога, техника и математика говорит о том, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, что не видел еще никто. Девизом бионики стали слова: «Живые прототипы – ключ к новой технике».

Рис.2Эмблема бионики. [21]

Новый всплеск развития этой науки можно объяснить следующими факторами:

во-первых, уровень развития современных технологий позволяет реализовать принципы, о реализации которых мы могли только мечтать;

во-вторых, дефицит сырья (энергетически кризис) заставляет обращаться к более эффективным и энергосберегающим технологиям. [2]

1.3 Взаимосвязь с другими науками.

Достижения бионики применяются в разных сферах для улучшения уже существующих приборов, строительных конструкций, а также создания принципиально новых технологий и устройств.

Современная бионика объединяет знания, используемые в разных научных областях: ботанике, зоологии, анатомии, биохимии, архитектуре, электронике, механике, биофизике, химии, физиологии и другие. Ещё с древних времён знания о строении объектов природы помогало решить многие задачи.

Например, изучая хрусталик глаза, арабские учёные пришли к мысли о создании линз. Первые линзы были изготовлены из хрусталя или стекла, они использовались для увеличения изображения.

В 18 веке Луиджи Гольвани проводил успешные опыты с лапкой лягушки, которые привели к созданию гальванических элементов — химических источников электрической энергии.

Русские учёные также внесли свой вклад в развитие бионики. Основоположник современной аэродинамики Н. Е. Жуковский тщательно изучил механизм полёта птиц и условия, позволяющие им парить. На основании проведённых исследований появилась современная авиация. [6]

1.4 Разделы бионики.

В настоящее время различают три основных раздела бионики:

биологический – изучает процессы, происходящие в биологических системах

теоретический – строит математические модели биологических процессов

технический – применяет модели теоретической бионики для решения инженерных задач [2]

1.5 Основные направления бионики.

Бионика имеет несколько направлений:

архитектурно-строительная бионика;

нейробионика;

бионика и медицина;

бионика и дизайн.

бионика в технике

Архитектурно – строительная бионика:

изучает законы формирования и структурообразования живых тканей;

занимается анализом конструктивных систем живых организмов, созданных по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности;

уделяет большое внимание новым строительным технологиям.

Например, полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений.

«Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение». Секрет кроется в их строении, и оно сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Междоузлия стеблей — кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица.

Нейробионика:

изучает работу мозга, исследует механизмы памяти;

изучает органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

В свою очередь нейробионику рассматривают с трех позиций:

искусственный интеллект - наука и разработка интеллектуальных машин и систем;

нанороботы - микроскопические машины, которые способны выполнять определённые действия, на которые они запрограммированы в процессе создания;

киборги - изобретение человечества, которое способно совмещать живой организм и машину. Это люди, которые имеют помимо своих органов, искусственные механические и электронные дополнения позволяющие полноценно жить и двигаться. [19]

Инженеры поняли, что роботам придется функционировать в городских и домашних условиях, то есть в «человеческой» среде с лестницами, дверями и другими препятствиями специфического размера, поэтому они обязаны соответствовать человеку по размеру и принципам передвижения.

Торжество бионики - искусственная рука. Ученым из Института реабилитации Чикаго удалось создать бионический протез, который позволяет пациенту не только управлять рукой с помощью мыслей, но и распознавать некоторые ощущения.

Учёные усердно работают, пытаясь достичь в медицине новых высот, среди которых появится возможность подарить людям, утратившим конечности возможность полноценно ощущать жизнь, передвигаться без инвалидного кресла. Бионика в медицине не стоит на месте, несмотря на молодой возраст, эта наука уже смогла достичь небывалых высот, и возможно пройдёт ещё пару лет, когда она сможет решить любые сложные медицинские проблемы, по крайней мере, бионика в медицине может подарить надежду, а это дорого стоит.

Также, создано искусственное сердце из биологических материалов. Новое научное открытие может положить конец дефициту донорских органов.

Микроскопические роботы могут решать массу важных для человечества задач, совершить переворот в медицине, уничтожать вредные отходы и даже готовить необходимую людям инфраструктуру для жизни на других планетах.

Полезное применение нанороботов и наномашин планируется использовать в медицинских технологиях и военных технология.

1.6 Мудрая природа.

Главное отличие человеческих инженерных конструкций от тех, что создала природа, состоит в невероятной энергоэффективности последних. Совершенствуясь и эволюционируя в течение миллионов лет, живые организмы научились жить, передвигаться и размножаться с использованием минимального количества энергии. Этот феномен основан на уникальном метаболизме животных и на оптимальном обмене энергией между разными формами жизни. Следовательно, заимствуя у природы инженерные решения, можно существенно повысить энергоэффективность современных технологий.

Природные материалы сверхдешевы и распространены в огромном количестве, а их «качество» значительно лучше тех, которые создал человек. Так, материал оленьего рога значительно крепче самых лучших образцов керамического композита, которые удается разработать людям. При этом человек использует достаточно «тупые» энергоемкие процессы для получения тех или иных сверхпрочных веществ, а природа делает их гораздо более интеллектуальными и эффективными способами.

Дизайн природных конструкций тоже не идет ни в какое сравнение с попытками человека сконструировать что-либо претендующее на природную эффективность. Форма биологического объекта (например, взрослого дерева) обычно создается в результате длительного адаптивного процесса, с учетом многолетнего воздействия как дружественных (например, поддержка со стороны других деревьев в лесу), так и агрессивных факторов. Процессы роста и развития включают интерактивное регулирование на клеточном уровне. Все это в совокупности обеспечивает невероятную прочность изделия на протяжении всего жизненного цикла. Такая адаптивность в процессе формообразования приводит к созданию уникальной адаптивной структуры, называемой в бионике интеллектуальной системой. В то же время нашей промышленности пока недоступны технологии создания интеллектуальных систем, которые взаимодействуют с окружающей средой и могут приспосабливаться, изменяя свои свойства. [22]

         1. От одуванчика к парашюту. 

Уже в течение миллионов лет растения используют «парашютики» для распространения своих семян. Пушинки одуванчика тормозят падение семян, и ветер относит их очень далеко от того места, где они выросли. Струи тёплого воздуха поднимают семена одуванчика. Вот почему их можно увидеть даже на парапетах высоких зданий. Парашюты, изобретённые человеком, повторяют этот же принцип.

Рис.3 Одуванчик и парашют [23]

Когда ветер подхватывает парашют, его купол создаёт эффект торможения и скорость падения замедляется. Современные парашютисты могут парить в воздухе подобно планеру и управлять парашютом, «сбрасывая» воздух с разных частей купола.

2. От пингвина к снегоходной машине.

 В научно-исследовательской лаборатории механизации Горьковского политехнического института разработали под руководством А.Ф. Николаева снегоходную машину. В ее основе лежит принцип передвижения пингвинов по рыхлому снегу. 

Рис.4. Пингвин [24]

Рис.5. Снегоходная машина [25]

Значительные снеговые преграды пингвины преодолевают достаточно своеобразным способом — скользя на брюхе и отталкиваясь от снега ластами, что спасает птицу от проваливания в снежную толщу и одновременно позволяет развивать приличную скорость — до 20 км/ч.  Точно так же, лежа на снежной поверхности широким днищем и отталкиваясь от нее колесными плицами, легко скользит по рыхлому снегу новая снегоходная машина «Пингвин», развивая скорость до 50 км/час. В таких машинах давно нуждаются многие отрасли народного хозяйства на Севере. [26]

Список подобных примеров можно долго продолжать:     

Таблица №1

Глава 2 Использование возможностей живой природы человеком

2.1. Анкетирование учащихся.

       Изучив и проанализировав различную литературу по данной теме, с целью выяснить насколько учащиеся владеют информацией о том, что такое бионика, знают ли они какие изобретения подсказала человеку природа, мы составили анкету и провели анкетирование. (Приложение 1-2)

    В анкетировании принимали участие учащиеся 10-го и 9-ых классов (53 человека).

Из диаграммы видно, что

83% опрошенных не знают, что такое бионика, 17% - имеют представление о данной науке;

62% опрошенных хотели бы узнать, что изучает бионика;

В ходе опроса мы  наблюдали  повышенный интерес  и желание у ребят узнать подробнее об этой науке. Значит, тема нашей работы актуальна и полезна.  

         Проведя анкетирование обучающихся, мы пришли к выводу, что ребята не так много знают о такой науке как бионика. Работая над проектом, мы узнали о многих изобретениях человека, которые подсказала ему природа. Чтобы познакомить с ними ребят, мы решили раздать им буклеты, в которых показали объекты природы и открытия, которые сделал человек на основе этого природного объекта. (Приложение 3)

2.2 Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам

Более подробно мы решили изучить применение бионики в архитектуре и дизайне.

        После изучения   и анализа научной литературы, информации сети Интернет по изучаемой теме мы решили весь найденный материал обобщить в кратком виде. Эти данные представлены в  сравнительной таблице 2 -

«Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам» (Приложения 4-7)

Таблица 2

В архитектурно-строительной бионике важную роль играют новые строительные технология. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например, у широко распространенного «морского уха», состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем, и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

2.3 Экологический аспект архитектурной бионики 

Для нас всегда важно, чтобы место, где мы живем, работаем, отдыхаем, соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств Советская стройка не могла дать нам того, чего мы хотели. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло воочию убедиться, что «хрущевки» и «свечки» - это все-таки не предел мечтаний. Живя в мегаполисе, человек постоянно находится в состоянии стресса.  Однотипные многоэтажки с рядами одинаковых окон, серые тона, бетон и давящие своей высотностью «ультрасовременные» здания оказывают депрессивное воздействие на психику.  Снять этот негативный эффект может превращение своего дома в место отдохновения глаз и пункт эстетической подзарядки.

Еще одна концепция бионической архитектуры – создание экодомов, которые строятся из природных материалов, органично вписываются в природный ландшафт и являются автономными самообеспечивающимися системами.

С этой точки зрения, к бионической архитектуре можно отнести все еще привычные нам деревенские дома, являющиеся частью абсолютно самостоятельной системы отдельных сельских хозяйств. Все они являются своего рода экодомами с той лишь разницей, что современная концепция эко - дома шагнула дальше: сегодня при проектировании экологичного жилья крупное внимание уделяется разработке систем, которые разрешали бы применять энергоресурсы природы для обеспечения его жителя современными благами цивилизации – светом, теплом, горячей водой.

Так или иначе, все направления архитектурной бионики заслуживают внимания. Еще более интересным и целесообразным кажется синтез этих направлений. Многие архитекторы в настоящее время активно работают над проектами, которые объединяют все бионические принципы – и воспроизведение структур и систем живой природы, и подражание ее формам, и экологичность.

Сейчас, например, ученые занимаются глубоким изучением механизма фотосинтеза. Они считают, что этот процесс, наряду со многими другими  функциями  зеленого листа, может быть использован для создания так называемых «дышащих» стен, кровли-мембраны или нового поколения экологически чистых строительных материалов. 

Меня же заинтересовали эко - дома из экологически чистой соломы. Солома представляет собой доступный и дешевый материал. Для того чтобы вырастить достаточное количество соломы для постройки одного дома площадью 70 м², необходимо от 2 до 4 гектаров земли. При этом используется то, что обычно рассматривается в качестве отходов. Ведь основная масса соломы, остающейся после уборки урожая, сжигается. Соломенные блоки являются прекрасным теплоизолятором. Многие их тех, кто живет в соломенных домах, отмечают, что их расходы на отопление всегда в два раза меньше чем у соседей, которые живут в обычных домах.
        Теплопроводность у стен, сложенных из соломенных блоков, намного ниже, чем у стен из общепринятых материалов. В частности солома по своим показателям превосходит дерево в 4 раза. Что касается кирпича, то в этом случае речь идет о семикратном превосходстве. Строительство домов из соломенных блоков является перспективной техникой. Прежде всего это связано с низким уровнем строительных затрат и простотой возведения.

Уже сейчас в городах мира появляется все больше «биморфных» зданий, поражающих своей красотой и гармоничностью, все чаще в конструкциях жилых домов и общественных зданий используются солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии. Возможно, когда-нибудь наши дома будут похожи на птиц, деревья или цветы, сливающиеся с окружающими пейзажами, а технические решения позволят нам дышать чистым воздухом и жить в естественной природной среде, не причиняя ей вреда. [27]

2.4. Бионика. Природные формы в интерьере.

Применение природных форм в интерьере - сравнительно новое направление. Многим кажется, что становление этого течения началось с изобретения новых материалов, произведённых благодаря современным продуктам органической химии - полимерам. Новые материалы обладают высокой прочностью, пластичностью и одновременно очень легки, причём их свойствами довольно легко управлять, получая нужный материал. В основе всякого направления в первую очередь лежит человеческая идея, которая не возникает сама собой, всякая идея это ответ на определённый вызов, который ставит перед человеком эпоха. Бионические формы, природные стилизации могут быть применены как ко всей предметной среде интерьера в целом, так и к отдельным предметам дизайна.

2.5. История стиля бионика в интерьере

Новый и востребованный стиль, который с каждым годом набирает все большую популярность. В основе его идеи лежит взаимосвязь между миром новых технологий и природой. В этом стиле гармонично сочетаются натуральность и футуризм. Кроме этого они удобны, функциональны и просто необыкновенно красивые. Бионика предполагает объемное пространство и обилие света, которые вместе превращаются в уютный и многогранный интерьер.

Рис.6. [28]

Первопроходцем в этом направлении стал испанский архитектор Антонио Гауди. Он создавал здания, которые напоминают переплетения растений и входы в пещеру. В сферу дизайна интерьера это направление попало еще в начале 20 века, но свой расцвет оно встретило лишь через 50 лет. Понадобилось полвека, чтобы человечество смогло принять такую идею. Постепенно бионика стала проникать в различные науки и сформировалась как самостоятельное направление дизайна. Наиболее близкими к ней по внешнему виду стали: футуризм, минимализм и хай-тек. [29]

Рис.7. Диван и уголок игр и отдыха детей [30]

Рис.8. Гнездо орла [31]

2.6. Основные характеристики и особенности стиля бионика

Стиль бионики в интерьере опирается на концепцию совершенства естественных форм. Его главной особенностью является тесная связь с природой, её строением, структурой, многообразием видов. Но, как было установлено ещё экспрессионистами, прямое копирование природных форм не приносит положительного результата, часто бывает сложным или даже невозможным. Поэтому бионическое проектирование основывается на анализе естественной формы, определении её тектоники и создании символического отображения. Такая трансформация, благодаря современным технологиям, позволяет переносить эстетику природных творений в интерьеры и создавать гармоничные пространства. Подобно живой природе, не имеющей четких линий, бионика отказалась от разделения пространства на зоны. В идеале все части помещения образуют единое целое, квартира превращается в просторную студию, а загородный дом, как грот или пещера, становится продолжением ландшафта. При необходимости для зонирования используются нестандартные приемы с плавными переходами, создающими иллюзию движения.

К основным характеристикам стиля бионика в интерьере относятся:

Форма.

Предпочтение отдаётся лёгким, сложным и одновременно воздушным конструкциям. Силуэты мебели и декора обозначены плавными, изогнутыми линиями, создают ощущение обтекаемости. Криволинейные формы имеют ярко выраженную пористую или ячеистую структуру. Часто имитируют капли воды, птичьи гнёзда, пчелиные соты, цветы и листья. Нередко используются образы подводного мира: морских звёзд, акульих плавников, ракушек.

Цвет.

Отличается умеренностью, ограниченностью палитры, отсутствием монотонности. Воздушность подчёркивается нейтральными пастельными тонами. Белый цвет часто сочетается со светлыми оттенками зелёного, серого, коричневого. Даже визуально яркий дизайн, словно окутанный лёгкой дымчатой вуалью, не выглядит назойливым.

Натуральность материалов.

Новейшие строительные технологии помогают воплотить в интерьере самые смелые идеи, создать прочные и лёгкие нестандартные конструкции. Применяются инновационные сплавы металлов, композиты, полимеры. Уместно сочетание любых структур, например, стекла, необработанного камня и натуральной кожи. Используются не тускнеющие и тактильно приятные ткани, имитирующие морфологию представителей флоры и фауны.

Освещение.

Дизайн требует много света, чтобы подчёркивать формы и пространство. Приветствуются как большие окна, так и светильники: причудливые люстры, бра, торшеры. Иногда используется направленное искусственное освещение для расстановки акцентов на отдельных деталях интерьера. [32]

2.7. Разработка объекта дизайна на основе природных аналогов

2.7.1. Материалы для разработки объекта дизайна на основе природных форм

Для выполнения объекта дизайна были использованы такие материалы как:

заготовки из фанеры (длина 11,5см; ширина 8см; толщина 0,9 см), клей ПВА, морилка водная (лиственница), (Приложение 9).

Фанера - многослойный строительный материал, изготавливаемый путём склеивания специально подготовленного шпона. Для повышения прочности фанеры слои шпона накладываются так, чтобы волокна древесины каждого листа были перпендикулярны соседним, поэтому, чтобы направления внешних слоёв совпадали, количество слоёв шпона обычно нечётное: от трёх и более.

Клей ПВА - это современный, проверенный в употреблении клей, который используют для склеивания различных материалов. Клей оставляет бесцветный, водонепроницаемый шов.

В отличие от красок, которые создают лишь плотный верхний цветной слой, морилки наполняют цветом саму структуру материала, не нарушая при этом его текстуру. Водные составы окрашивают изделия в натуральные древесные оттенки, что позволяет обновлять старые древесные покрытия, не создавая при этом видимости обработки поверхности какой-либо красящей смесью.

2.7.2. Этапы разработки объекта дизайна на основе природных форм

Важным этапом разработки объекта дизайна является поиск аналогов.

Аналог – это объект того же назначения, близкий по совокупности существенных определений. (Приложение 8)

1 этап – склеивание заготовок (Приложение 10)

2 этап – покраска (Приложение 11)

2.7.3. Техника безопасности при выполнении макетов

Важное условие исключения травматизма и несчастных случаев при выполнении макетов – это знание техники безопасности.

При выполнении макетов нужно:

не пользоваться инструментами, правила поведения, с которыми не изучены;

использовать инструмент только по назначению;

не работать неисправными и тупыми инструментами;

при работе держать инструменты правильно;

инструменты и приспособления держать в назначенном для них месте;

держать в чистоте и порядке рабочее место;

Глава 3.

3.1. Выводы

Итак, проведённые исследования и наблюдения позволили нам сделать следующие выводы:

• Мы проанализировали научную литературу по теме исследования.

• Определили важность значения бионики в развитии научно-технического прогресса;

• Познакомились с разделами и направлениями исследуемой науки;

• Рассмотрели существующие сегодня бионические формы и выяснили, как человек использует «естественные» изобретения живых организмов при создании искусственных устройств на благо человека;

• Исследовали современные открытия, подсмотренные у природы и создали проектный продукт- предмет кухонного ин терьера, подобный пчелиным сотам.

3.2. Заключение

Проведенные наблюдения подтвердили то, что многие изобретения, действительно, были позаимствованы у природы. Природа не прячет от нас свои тайны, она служит для человека эталоном для творения нового. Тот, кто умеет быть внимательным к ней - совершает новые открытия. Таким образом, выдвинутая гипотеза нашла свое подтверждение.

И может кто- то из школьников, а также просто читателей заинтересуется наукой бионикой и в каждом листочке, стебле, насекомом и другом биологическом существе найдет решение возникшей в его сознании проблемы.

Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Раньше люди были не способны увидеть то, что находится у них буквально перед носом, но современные технические средства и компьютерное моделирование помогает хоть немного разобраться в том, как устроен окружающий мир, и попытаться скопировать из него некоторые детали для собственных нужд.

В прошлом отношение человека к природе было потребительским. Техника эксплуатировала и разрушала природные ресурсы. Но постепенно люди начали бережнее относиться к природе, пытаясь присмотреться к ее методам с тем, чтобы разумно использовать их в технике. Эти методы могут служить образцом для развития промышленных средств, безопасных для окружающей среды.

Природа как эталон - это и есть бионика.

3.3. Перспективы проекта

Значимость данного проекта обусловлена возможностью использования полученных результатов в преподавании дисциплин биологического цикла, а также внеурочной деятельности.

3.4. Практическая значимость

С результатами проведённых исследований и наблюдений я поделилась на уроках биологии с учащимися 8-10 классов.

Школьники получили буклет: Учимся мудрости у природы.

3.5. Библиография

1.    Аитова Е.Н., Голубков А.С. Клинические исследования эффективности увлажняющего крема с воском кожуры яблок. М. ЗАО «Мирра-М», 2014г.

2.  Бионика Большая серия знаний/Проф. В. Нахтигаль. - М.: ООО Мир книг,2006.

3.   Бионика. Беседы для учащихся начальной школы / Сост. З.В. Артамонова, Н.В.Щепина. – Глазов: Глазовский государственный педагогический институт, 2007.

4.    Гармаш, И.И. Тайны бионики / И.И.  Гармаш Тайны бионики. М.1985.

5.      Гастев А.А. Леонардо да Винчи. Серия ЖЗЛ, Издательство «Молодая гвардия», 1982.

6.    Кричевский Г.Е.  «Основы Бионики. Учимся мудрости у Природы». М., 2015.

7.    Рийо А., Мейе Ж.А. Бионика. Когда наука имитирует природу. М.: Техносфера,2013.

8.      Романенко, Е.В. Бионика / Большая Российская Энциклопедия. М.: Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», 2005.

9.  Скурлатова М. В. Бионика как связь природы и техники // Молодой ученый.  2015.

10.    Соколов Е.Н., Шмелев Л.А. Нейробионика. Организация нейроподобных элементов и систем. М.: Наука, 1983.

11.   Нанотехнологии. Азбука для всех. М.: "Физ. - мат. лит." 2007.

12. Нанотехнологии вдохнули новую жизнь в бионику. Новые технологии. № 44 (216) от 29.10.2003

13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бионика

14.    http://secret-nature.ucoz.ru/publ/9-1-0-52    

15. https://veryimportantlot.com/ru/news/blog/stil-bionika-v-interere

16.https://урок.рф/library_kids/proekt_bionika_priroda_znaet_luchshe_183849.html

17. https://педпроект.рф/валиахметова-я-публикация/

18.https://student.zoomru.ru/ecopravo/arhitekturnostroitelnaya-bionika-i-jekologiya/259067.2247125.s1.html

19. https://obuchonok.ru/node/7545

20. https://mtdata.ru/u14/photoED3E/20814818492-0/original.jpg

21. https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/1331/00097588-ec555725/img2.jpg

22.https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library_kids/proekt_bionika_priroda_znaet_luchshe_183849.html

23.https://www.researchgate.net/profile/Darrell-Mann/publication/228894125/figure/fig3/AS:300663306244100@1448695126621/Dandelion-Seed-as-Parachute_Q320.jpg

24. https://pbs.twimg.com/media/C-SYYqPU0AA_09P.jpg

25.https://i.pinimg.com/originals/76/de/e8/76dee8f3342e649722e1c7d7a41ca4d2.jpg

26. https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/bionika_uchimsya_u_prirodi_155447.html

27.https://kzref.org/ou-obrazovatelenij-centr-proton-bionika-v-arhitekture-priroda.html

28.https://blog.postel-deluxe.ru/wp-content/uploads/hm/2031bf84c04ff4cc7ee753647599906e6bfae59be8b233fe5bdd104cdb660340.jpeg

29. http://barlette.ru/journal/article/1129.html

30.https://blogbaster.org/wp-content/uploads/2014/11/OGE_GiantBirdsnest_01.jpg

31.https://blog.postel-deluxe.ru/wp-content/uploads/hm/f13b74d8010a6578ba027318a72f8e18333da2a9caac38a33dd4c23ffe5c549a.jpeg

32. https://veryimportantlot.com/ru/news/blog/stil-bionika-v-interere

33. https://prazdniknauki.ru/wp-content/uploads/2015/03/eiffel-tower-bone.png

34. https://ic.pics.livejournal.com/elmaspb/65364951/567982/567982_original.png

35.https://i.pinimg.com/originals/e9/fe/bd/e9febd82cbeed57afbe245b83a1bb5fa.jp

36.https://msthinkingoutloud.files.wordpress.com/2015/02/bandstand_the_gherkin_huftoncrow_001-e1424935243290.jpg

37. https://i01.fotocdn.net/s107/1ada6ebe26fd2c08/public_pin_l/2338509901.jpg

38. https://cdn.pixabay.com/photo/2017/04/09/10/44/sea-shells-2215409_1280.jpg

39. https://homeli.ru/images/com_droppics/1827/Soleta-ZeroEnergy-One-1.jpg

Приложение

Приложение 1

Вопросы социологического опроса:

1.Как называется наука, цель которой – использовать биологические знания для решения инженерных задач и развития техники?

а) конструирование

б) планирование

в) бионика

2.Основоположником науки является…

а) Рафаэль Санти

б) Леонардо да Винчи

в) Ломоносов Михаил Васильевич

3. Что изучал основоположник аэродинамики Н.Е. Жуковский? На основании его исследований и появилась авиация.

а) физику

б) кораблестроение

в) механизм полета птиц и условия, позволяющие им свободно парить в воздухе

4. Более совершенным летательным аппаратом в природе обладают…

а) насекомые

б) рептилии

в) листья деревьев

5.По аналогии с принципом, лежащим в основе с эхолокации у летучих мышей, конструируются…

а) модели приборов-локаторов для слепых

б) радары

в) другая техника

6. Какие животные обладают электрической активностью?

а) рыбы

б) мыши

в) кроты

7. Применение бионики в медицине это…

а) создание медикаментов

б) строительство медицинских учреждений

в) создание искусственных органов, способных функционировать в симбиозе с организмом человека

8.Какое строение копируют современные многоэтажные дома, в которых проживают люди?

а) стеблей злаков

б) травы

в) кустов

9.Какой принцип стоит в основе строения Эйфелевой башни?

а) принцип строения стебля растений

б) принцип строения человеческих костей

в) принцип строения скелета насекомых

10.Считаете ли вы бионику важной наукой?

а) Да

б) Нет

в) Не знаю

Приложение 2

Фото: Анкетирование учащихся

Приложение 3

Фото: Ознакомление с содержанием буклета:

«Учимся мудрости у природы»

Приложение 4

Рис.9 Эйфелева башня и большая берцовая кость [33]

Рис.10 Останкинская телебашня (Москва) [34]

Приложение 5

Рис.11 Стебли злакового растения (бамбук) [35]

Рис.12 Первый в Лондоне экологический небоскреб «Огурец» [36]

Приложение 6

Рис.13 Здание Сиднейской оперы [37]

Рис.14 Морские раковины [38]

Приложение 7

Рис.15 Экодом [39]

Приложение 8

Фото: Эскиз полки

Приложение 9

Фото: Материалы для создания полки

Приложение 10

Фото: Склеивание заготовок

Приложение 11

Фото: Покраска полки

Приложение 12

Фото: Проектный продукт.

Предмет кухонного интерьера- полка «Пчелиные соты»