第一篇：仿生學小故事

1．由令人討厭的蒼蠅，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。

2．電魚與伏特電池；

3．水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。

4．人們根據蛙眼的視覺原理，已研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統后，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。

電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。

5．根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、臺階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。

6．現代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。

7．屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。

8．船槳模仿的是魚的鰭。

9．鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。

10．嗅覺靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測儀提供了思路。

第二篇：仿生學小故事精選

螢火蟲

自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。那么，有沒有只發光不發熱的光源呢 ? 人類又把目光投向了大自然。

在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為 “冷光”。

早在 40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，后來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由于這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

潛水艇 潛水艇是怎能樣發明的呢？為了讓一種船既能在水面劃，又能在海底游，科學家觀察到了魚這種動物。

魚肚中有一種東西叫魚鰾，里面裝滿了空氣。在魚想潛到水底時，將魚鰾中的空氣排出，浮力就立刻變小了，魚可自由地沉下水面。而潛水艇中也有一種機器，里面也裝滿了空氣，將空氣一排出，潛水艇便能沉下水底。科學家是按這個原理制造的潛水艇。

看，我們如今已經很高級的潛水艇，原來它們是利用魚鰾原理而做的。是的，生活中若沒有動物，人類將會失去很多發明的機會。可以說，動物對人類生活也有很大的幫助。

電子蛙眼

我從《小愛迪生》這本書中讀到了“青蛙的眼睛”，《小愛迪生》上面說的是“青蛙的眼睛只能夠看見動的東西”。我將信將疑，問了一下爸爸。爸爸說：“你還是做一個試驗比較好。”我點點頭。

首先，我先找來一只青蛙，這只青蛙蹲坐在報紙上，用它警惕的大眼睛盯著我的一舉一動，好像警察監視罪犯一樣。它身穿美麗的綠皮襖，好像一個貴婦人，儀態端莊。

我先把事先拍死的蒼蠅放到它面前。那只蒼蠅好像在青蛙的眼里消失了，對這“嗟來之食”無動于衷。我拿出了小細線，將蒼蠅小心翼翼地扎好，然后在它的眼前不停地搖晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不轉睛地盯著那只“會飛”的蒼蠅。沒過一會兒，只聽“撲”的一聲，青蛙伸出了它長長的、粉紅色的舌頭，輕輕一卷，便把蒼蠅卷進了肚子里。

這次實驗證明了：青蛙的眼睛只能夠看見動的東西，看不見不會動的東西。于是，科學家們便通過青蛙的眼睛發明了“電子蛙眼”！后來，這門科學技術被稱為“仿生學”。我還知道科學家們從蜻蜓身上得到啟示，發明了飛機；從火野豬身上得到啟示，發明了防毒面具??

在這個世界上，人們都有自己的老師。不過，動物們才是我們最好的老師呢！

第三篇：關于動物仿生學的故事

全球十三大動物仿生學:超強攀爬技術、鴕鳥、蜘蛛、楓樹、毛毛蟲、蝴蝶……這些生物都能帶給我們啟示，接下來為大家分享一篇關于動物仿生學的故事，希望大家從中有所啟發。

大自然用了億萬年的時間創造了無數的生物，這些生物不但能夠生存，而且完美地適應了其所生存的環境。無論是哪一種生物，它們的身體結構是如此完美，對人類的生產和生活有著特殊的啟示，尤其是形形色色的動物。人類理應向動物學習。

一、貓頭鷹是完美的夜間捕獵者，是鼠類等小型哺乳動物的天敵。

它們可以悄無聲息地飛向獵物發起致命一擊。要知道，老鼠的聽覺、嗅覺等感官及其靈敏，貓頭鷹是如何做到悄無聲息靠近獵物的呢？科學家對貓頭鷹的翅膀做了深入的研究。他們發現貓頭鷹的翅膀及其柔軟，好像天鵝絨一般。這種材質的翅膀為什么能大幅度降低噪音呢？科學家們把貓頭鷹翅膀模型放在風洞中進行試驗，發現空氣基本上是貼著翅膀表面流動的，這就減小了空氣的振動。這種材質的翅膀在飛行時能大幅度減少翅膀后面的空氣擾流，從而大幅度降低噪音。而形狀相同、材質不同的翅膀模型放入風洞中進行試驗時會發現空氣流經翅膀時不會緊貼翅膀表面，擾流比較嚴重，噪音也大。

難道我們要把飛機的翅膀粘上天鵝絨嗎？顯然不行。飛機的翅膀和貓頭鷹的翅膀有很多區別，照抄照搬顯然是不科學的。那么貓頭鷹的翅膀還有什么值得模仿的呢？

科學家又做了一個對比試驗，讓貓頭鷹和家鴿近距離飛過一層羽毛。家鴿的體型與貓頭鷹相仿，是很好的對比對象。試驗的結果是：當貓頭鷹飛過這些羽毛時，羽毛基本是不動的；而當鴿子飛過這些羽毛時，羽毛被大幅度的攪動。為什么會有這么大的差別呢？科學家對貓頭鷹和鴿子的翅膀形狀進行了對比，發現貓頭鷹的翅膀邊緣呈鋸齒狀。正是這種特殊的形狀降低了空氣的波動，加上特殊的材質，從而降低了噪音。基于這一發現，科學家制造了一臺有著鋸齒狀邊緣的仿生風機。與傳統風機相比，這臺仿生風機的噪音降低了80%，并且節約了能源。要知道，從電腦的散熱風扇到大型客機的發動機，從家用電風扇到大型中央空調的散熱器，風扇幾乎無處不在。如果這些風扇都能換成仿生風扇，將大幅度降低噪音和能源消耗，對節約資源、保護環境、促進人與自然和諧相處都有著不可估量的現實意義。

二、翠鳥是一種可愛的小型鳥類，以捕食水中的小魚為生。

但我們都知道，水面會反射太陽的光線。當我們俯瞰水面時會受到反射光的影響，看不清水下的情況。如果水是流動的或水面受風的影響而產生波浪，就更加看不清水下的情況。那么翠鳥是如何對水下的情況“一目了然”的呢？答案就藏在翠鳥的眼睛里。翠鳥的眼睛與人類相比除了大小差別很大外，結構也存在著巨大差異。翠鳥的眼睛里有一種特殊的細胞，能夠濾除太陽光中的藍色光。而太陽光中的藍光是導致我們看不清水面的主要光線，所以，翠鳥可以輕而易舉的看清水下的情況。而人類的眼睛中沒有這種特殊的細胞，所以我們看不清水下的情況。

翠鳥眼睛的特殊功能對我們人類有什么啟示呢？ 科學家仿照翠鳥的眼睛制造了一臺仿生學攝像機，這臺攝像機除了具有傳統攝像機的攝像功能外，還有一個特殊功能，那就是能夠濾除太陽光中的任何一種光線。顯然，這臺仿生攝像機的功能比翠鳥的眼睛還要強大。為了驗證這臺攝像機的功能，科學家們做了對比試驗。將傳統攝像機安放在直升機上對波濤洶涌的大海進行航拍，得到的圖像很單一，監視器上僅僅出現了藍色的海浪。而將仿翠鳥眼睛攝像機安放在直升機上對同一海域進行航拍時，監視器上出現了不一樣的情景：這片海域有兩頭海豚和三頭座頭鯨，其中有一頭是幼鯨。這樣的結果令科學家喜出望外。有了這樣的攝像機，科學家們就有可能對鯨類的覓食、遷徙、繁殖等習性進行跟蹤研究，從而保護這類瀕危物種。這對維護海洋的生態平衡、保護物種多樣性具有巨大的意義。當然，筆者不希望這種高端產品落入日本的捕鯨者手里，否則，后果不堪設想！

三、兀鷲是世界上最大的食腐鳥類，專門吃死去的動物的尸體。

兀鷲可以在空中飛行數小時尋找動物的尸體而不會疲憊。其他種類的鳥類要想做到這一點就必須消耗大量的能量，而兀鷲飛行同樣的時間所消耗的能量卻很少。科學家們通過觀察發現，兀鷲在飛行時翅膀幾乎是不動的，它們主要是靠上升氣流為其飛行提供足夠的升力。與其說兀鷲是在空中飛行，還不如說兀鷲是在空中滑翔。兀鷲能夠做到這一點，除了兀鷲的翅膀十分寬大外，翅膀的形狀也起到了很大的作用。科學家們發現，兀鷲在空中飛行時幾乎不需要振動翅膀，這就意味著這種飛行方式幾乎不用消耗能量。這就解釋了兀鷲在空中長時間飛行而不會疲憊的原因。根據這一發現。科學家們制造了一艘仿生小型載人潛艇。這艘潛艇與傳統潛艇的區別是加裝了仿兀鷲翅膀的結構，類似于飛機的機翼。這一看似簡單的結構卻給這艘潛艇提供了相當大額外的動力，可以使這艘潛艇借助于洋流在海水中“滑翔”。也就是說，在加裝相等的燃料的情況下，仿生潛艇的續航里程是傳統潛艇的幾倍。這就為科學家進行海洋科研提供了便利。

以前，科學家們對某一海域的海底進行研究時，必須先到達指定海域，然后釋放科研潛艇，而且，必須受時間的限制。因為傳統潛艇的續航里程實在是有限。為此，科學家們不得不放棄很多馬上就要觀察到的現象，這對科研是很大的影響。而新型仿生科研潛艇就完美的解決這一難題。利用這種潛艇進行科研不必非要到達預定海域，在水下潛行也幾乎不受時間的限制。這就為某些特殊的海洋科研的開展提供了便利。

比如，利用這種潛艇可以長時間地觀察珊瑚礁周邊的生物活動情況；可以潛入更深的海里觀察深海生物的活動規律等。這對人類認識海洋，保護海洋，開發利用海洋都有著不可估量的意義。造物主的神奇給人類以巨大的啟迪，仿生學的研究也才剛剛開始。向動物學習，我們還有很長的路要走。

第四篇：眼睛與仿生學教案[小編推薦]

眼睛與仿生學教案

一、教學目標

（一）了解課文提及的人和動物的眼睛構造與功能的特點及其與仿生學的關系。

（二）理解本文的說明順序，掌握分類、舉例、比較等說明方法。辨識分析說明與綜合說明。

（三）領會說明文語言的科學性、準確性。

（四）培養學生對科普讀物的閱讀興趣，使學生初步具備獨立閱讀和分析科普讀物的能力。

二、難點、重點分析

（一）本文是按什么樣的說明順序進行說明的？

分析：本文說明順序是由一般到特殊、由簡單到復雜。視覺仿生的依據是眼睛，而人們最熟悉、印象最深的，便是人的眼睛。所以，作者從人眼的構造與功能及其在仿生學中的意義談起，然后再談一些動物的眼睛及其特殊功能。這樣的說明順序易于為讀者理解。從眼睛的構造來說，一般眼睛的構造比復眼要簡單，所以作者先從一般眼睛談起，然后再介紹復眼的構造及其在仿生學中的意義。這樣由淺入深地說明事物，符合人們的認識規律。本文的分析說明基本上有三個步驟：先說明某種眼睛的某種特點，然后說明仿生學意義，最后講應用及科研情況。眉目很清楚。

課文的整體結構采用的是“總-分-總”的形式。開頭1～3段是引言部分，總提人眼和動物眼睛在構造和功能上有許多特殊之處，從中得到的啟示對發展現代科學技術有重要意義。第4～14段是文章的主體部分，分別介紹了人眼和幾種動物眼睛在仿生學上的作用。這一部分可分為兩個層次：第一層次（第4～9段），談人眼以及動物一般眼睛的研究及其意義；第二層次（第10～14段）談復眼的研究及其意義。最后第15、16段，概括出仿生學的定義，指出它的任務，并介紹了它的研究范圍、類別和發展重點。

（二）本文語言有什么特色？

分析：本文的語言特色是準確、嚴密和簡明，用詞注意分寸，決不含糊其詞更不任意夸大。比如談到有關視覺仿生學的研究成果時，模仿象鼻蟲眼睛的特殊功能而制成的“地速計”，根據蜜蜂的眼睛能看到偏振光的原理而制成的“偏光天文羅盤”，模仿蜻蜓等昆蟲的復眼的特殊結構而制成的“復眼透鏡”等，都是已經取得成果并已在實踐中應用的，所以說明時用“制成了”；并且分別用“已”、“已經”等表示過去時態的副詞，表示這些科研成果已被運用在航海、航空、印刷等方面。對于目前還只取得初步成果的，如“電子位置傳送器”、“電子蛙眼”等，則在“研制成了”后面分別用“進一步完善”、“不斷改進”這樣的詞語加以補充說明，既肯定了已取得的成功，又表示了還有待繼續努力改進。而目前還處于設想階段、并未取得多少實際成效的，如關于鷹眼視野特別廣闊的特殊功能的研究，文章連用三個“如果”來加以說明，這就明確告訴讀者，這個科研項目目前尚處在設想、探索階段。這樣介紹，如實地反映了視覺仿生的現狀，符合說明文的科學性原則。本文還較多地運用了術語。

（三）本課使用了哪幾種說明方法？ 分析：

（1）舉實例與作比較兩種方法交錯運用。例如說明“研究、認識眼睛的各種構造和功能”，“對發展現代科學技術有重要的意義”，就列舉人眼為例。為了說明人眼的仿生學意義，又把人眼的結構功能與照相機作比較。說明了人眼的信息加工傳輸功能的仿生學意義。

又例如為了說明研究、認識眼睛的構造功能對發展現代科技有重要意義，還以蜻蜓復眼為例。為了說明蜻蜓復眼特殊結構功能，又把蜻蜓復眼與人眼作比較，說明蜻蜓的眼睛沒有人眼的那種眼球，也不能轉動，而是靠頭部的轉動朝向物體；接著具體介紹蜻蜓復眼的構造功能，說明復眼構造精巧、功能奇異；接著又與人眼比較，說明復眼在某些方面為人眼所不及。

舉實例是為了說明觀點或道理，而作比較則使得實例更加特征鮮明，更加強了“實例”說明觀點、道理的作用。

（2）下定義。定義是以簡練的語言揭示概念內涵的可靠方法，在本篇課文中使用多次，如下列五例：

①探索人和動物眼睛奧秘的仿生學研究工作，稱為視覺仿生。②由幾十至幾萬個獨立小眼構成的眼睛，叫做“復眼”。③具有偏振現象的光叫做偏振光。

④仿生學是在生物科學與技術科學之間發展起來的，它的任務是用生物體結構與功能的原理，去改善現有的或創造新型的機械系統、儀器設備、建筑結構和工藝過程。

⑤太陽光本來是自然光，它的振動均勻地分布在各個方向上。但是當它穿過大氣層時，由于受到大氣分子和塵埃顆粒等的散射，它的振動就只分布在某個方向上，或者在某個方向上的振動占了優勢。這種現象叫做光的偏振現象。

以上五個定義，按照下定義的方法分為兩類，前三個屬于一類，叫做“屬加種差定義”，后兩個屬于另一類，叫做“發生定義”。（注：這兩種下定義方法的名稱，略知即可。）

（3）列數據。在說明人眼從外界獲得的信息比其他感覺器官多時，采用了列數據的方法：“據研究，從外界進入人腦的信息，有百分之九十以上來自眼睛。” 在說明由于受到視野和視敏度的限制，在高空飛行的飛行員單憑肉眼很難發現和識別地面目標時，也采用下列數據的方法：“例如飛行員在六千米高空作水平飛行時，飛行員只能看到兩側八九公里和前方一二十公里狹窄范圍內的地面。即使在這個區域里，對比較大的目標也不是總能準確無誤地發現和識別的。”這段話是在舉實例之中，兼用了列數據的方法。

（4）分析與綜合。課文（1～3）段綜合說明眼睛的重要作用、基本功能以及仿生學意義；（4～14）段則是分析說明眼睛的仿生學意義，先把眼睛分成“單眼”與“復眼”，再把“單眼”分成人眼、蛙眼、鷹眼分別加以說明，把“復眼”分為蜻蜓眼、象鼻蟲眼、蜜蜂眼等分別加以說明；（15～16）段又綜合說明仿生學的任務、什么是視覺仿生學等。分析說明必須建立在對所說明的對象科學分類的基礎上，因而也必須遵循分類的規則，即每次分類只能使用一個標準。

（四）說明文的語言要求做到準確、嚴密和簡明，（板書）先完成“思考和練習”二，然后再從課文中找出一些例句加以說明。分析：

（1）研制成功了一種叫做“生物-電子位置傳送器”的“人造眼”。（2）人們研制成了一種測量飛機著陸時相對于地面的飛行速度的儀器--地速計。（3）制成了一種根據天空偏振光導航的航海儀器--“偏光天文羅盤”。（4）制成了一種新型光學元件--“復眼透鏡”。

以上各句中帶點的詞語說明都是已經取得的成果并已在實踐中應用的。

（5）進一步完善這種技術裝置，將可以用來自動控制……選擇……還可以控制……

加點詞語既肯定了已取得的成果，又表示了還有待繼續努力改進，而目前處于設想階段，并未取得多少實際成效的。

（6）如果我們能夠研制出一種類似鷹眼的搜索、觀測系統，就能夠擴大和提高飛行員的視野和視敏度。

帶點詞語說明這個科研項目目前尚在設想、探索階段。

小結：（對照板書）本文交錯運用了舉例和比較以及分析和綜合的說明方法，突出了事物的特征，提高了說明效果，語言做到了準確、嚴密和簡明，體現了說明文的語言特點。

三、教學過程設計

（一）預習指導。詞語辨析：

（1）而是先對圖像進行信息加工。

（2）感覺細胞把光的刺激轉換成一種電信號。（3）各種構造不同的眼睛，功能又有特殊的地方。（4）主要是因為它（蛙）有一雙機能優異的大眼睛。

（5）從出示給它的各種形狀的物體當中，識別出類似蒼蠅等昆蟲形狀的物體。

（6）而這種方向與太陽的位置有確定的關系，所以蜜蜂能夠隨時辨別太陽的方位。

提示：①“信息”，是指眼睛把外界光的刺激，轉換成符號。由于來自外界的刺激，所以符號是預先所不知道的。②“信號”，這里指傳遞外界刺激的電波。③“功能”，指眼睛所發揮的作用。④“機能”，指眼睛本身的作用和活動能力。⑤“識別”，指從不同的物體中，確認出所要找的事物。⑥“辨別”辨認出。

注：培養學生在具體的語境中理解詞義的能力。如“信息”，詞典的解釋是“信息論中指用符號傳送的報道”，在①句中不能生硬搬用，抽取“用符號傳送”這一要點，結合句中“加工”一詞，改作（把外界光的刺激）“轉換成符號”，學生便容易理解。

（二）教學課文。

1．齊讀第1自然段，然后指名回答問題。（1）這段話是圍繞哪個詞語來寫的？ 提示：“重要感覺器官”。（2）為什么說它“重要”呢？

提示：比其他感覺器官多得多，有些還是其他器官所不能獲得的，有百分之九十以上的信息來自眼睛。（3）這是什么語段？運用了什么說明方法？為什么要用這種說明方法？

提示：這是解證關系的語段，后面兩句是具體說明第一句的，運用了“列數字”的說明方法，有很強的說服力。此外，這段概括地介紹了眼睛的作用，是“綜合”寫法。

2．指名朗讀第2自然段。其余同學邊聽邊思考下列問題，然后討論。（1）這一段是怎樣介紹眼睛的基本功能的？

提示：先運用“綜合”的方法，總的說明眼睛的功能，然后用“分析”的方法，按先后順序說明為什么眼睛有這種功能。

（2）按思考過程來看，一般是先分析，后綜合，可是“再經過大腦的綜合分析”，這一句卻把二者的次序調換了，你怎么理解？

提示：這句話說的不是“思維過程”，而是對信號的處理過程。是把源源而來的信號加以處理（綜合），然后再加以區別、分類（分析）。3．教師范讀第1、2、3段，每讀一段，由學生歸納一段的段意，最后歸納第一部分的意思。板書：第一部分： ①眼睛的重要作用。②眼睛的基本功能。③眼睛在仿生學的意義。

討論：本文的題目是《眼睛與仿生學》，從扣題來看，對并列短語作題目的文章，應著重介紹兩者的情況，現在只介紹“眼睛”，卻不介紹“仿生學”。作者為什么要這樣寫呢？

提示：“仿生學”“屬于一門新興邊緣科學”，要具體介紹并讓讀者懂得、理解，不是三言兩語便成的，如果過多介紹它，必然使文章又冗長又枯燥。文章并非沒有扣題，第3段的末尾兩句其實已扣“仿生學”的范疇，不過不用“仿生學”這一術語罷了。這樣處理，第一、第二部分銜接自然得多了。

4．學生復述第4～14段。

提示：要求學生把眼睛的功能和研究成功或正在研究的新科學技術準確地復述出來。5．教師把〔思考和練習〕二的1～4題用投影膠片或小黑板顯示出來，要求學生在黑板上完成，不能看書，可根據“復述”時的領會做。做完后再打開書，對照檢查。

6．齊讀第4、5段。討論下面問題：（1）照相機的發明算不算仿生學的內容？

提示：不算。理由是：“（人眼）跟照相機只是把外界景物的圖像映在照相軟片上不同。”也就是說，照相機并沒有從人眼的“功能有特殊的地方”（見第3段）得到啟示去研制出來。（2）文章用照相機這一事物有什么作用？

提示：先點明人眼與照相機在光學系統上類似，是類比說明，點明兩者有可比的條件。用照相機主要是說明人眼和它不同，是比較說明。（3）又說人眼與照相機相類似，又說人眼與照相機不同，這不是矛盾嗎？

提示：人眼與照相機在光學系統上相似，但人眼的視網膜與照相機的軟片功能不同。照相機的軟片只能把像錄下來，而人眼的視網膜卻能進行信息加工。板書：

人眼 對圖像進行信息加工

教師點明：這就是人眼的功能特殊之處。

（4）這種信息加工原理對“仿生學”有什么啟示呢？齊讀：“對于改進某些機器的輸入裝置和自動控制系統的傳送器，研制新型跟蹤和發現系統，都具有十分重要的參考價值。” 板書（接上段的板書）：

人眼 對圖像進行信息加工 對于改進輸入裝置和自動控制系統的傳送器，研制跟蹤和發現系統有十分重要的參考價值。--說明了人眼與仿生學的關系。

（5）提問：人眼還有什么功能特殊的地方？

提示：可以對比周圍的景物，使人感知自身的運動和位置狀態，確定物體的距離、形狀和相對大小。

7．齊讀第6～第8段，然后討論下列問題：（1）蛙眼的功能特殊的地方是什么？

提示：“對運動的物體簡直是'明察秋毫'，而對靜止不動的物體卻'視而不見'。”（2）上面這句話所用的說明方法是什么？ A比較 B分類 C引用 D打比方

（3）對“就是靠這套本領，青蛙才能準確地捕食物和逃避敵害，在地球上生存了二百萬年之久”一句的理解，正確的一項是： A．用具體數字說明青蛙生存時間的長久。B．運用列數字的說明方法，說明青蛙眼睛的特殊功能。C．運用列數字的說明方法，說明青蛙的眼睛的重大作用。D．以青蛙生活年代的久遠，說明青蛙眼睛機能的優異。

提示：答案是D。A強調“生存時間的久遠”，不是本文說明的內容。B說“運用列數字的說明方法”來說明蛙眼的特殊功能，也不恰當。C同B一樣“運用列數字的說明方法”來說明蛙眼，是不恰當的，這也不是說明蛙眼的作用。

（4）蛙眼在仿生學上有什么啟示？

提示：用到雷達系統，可以準確地把預定要搜索的目標同其他物體分開，同背景分開，提高雷達系統的抗干擾能力，還可把真假導彈區分開來。

（5）人眼和蛙眼的結構一樣，為什么先講人眼再講蛙眼，而不先講蛙眼再講人眼呢？

A．因為“人為萬物之靈”，按先主要后次要來選材、組材。

B．因為人們對照相機比較熟悉，而看過科教片《保護青蛙》的人不多。

C．因為人眼是人們最熟悉、印象最深的，讀者易于理解。D．這樣能由淺入深地說明事物，又符合人們的認識規律。

提示：答案為C。主要是因人們對自己的眼睛較熟悉，易于理解。作者這樣選材，符合人們認識事物先認識熟悉的，而后認識陌生的這樣的規律，但這不是由淺入深的規律，因為人眼與蛙眼，無所謂誰淺誰深的問題。A、B離開說明對象的本質，泛泛而談。板書：

8．指定三名學生分讀“人眼”、“蛙眼”和“鷹眼”中有關功能的部分，其余學生邊聽邊思考，參照說明功能的構思示意表理解。（見下表）類別 引入的方式 功能的說明 人眼 照相機--同中求異

鷹眼 人眼遇到的難題 視野廣闊 蛙眼 看科教片--機能優異

從表中可看出：說明相同的內容（眼睛的功能特點），運用了不同的寫法，因而文章顯得生動活潑，枯燥的說明文也能使人讀出滋味來。應注意學習這樣的手法，寫好說明文。

從表中還可看出：并列說明對象的橫式結構，不用作者特意說明，讀者將會把它們的內容加以比較，加深印象。9．討論：鷹眼功能特征的說明，用了什么說明方法？作用是什么？對仿生學有什么啟示？

提示：①比較說明方法；②舉數字說明方法；更好地理解鷹眼功能；借助鷹眼功能的啟示，解決人眼所不能解決的難題。雖然“電子鷹眼”和“鷹眼系統”還是在受到啟示階段，但已給問題的解決帶來了希望。10．提問：第10段開頭的那句話，在文章中起什么作用？

提示：起承上啟下的作用：即由對“一般眼睛”的說明轉入到對“復眼”的說明，它概括了第10～14段的內容。

11．指名學生朗讀第10段，其余同學留心聽。然后用投影膠片或小黑板顯示：

__________________因此，復眼已成為人們極感興趣的研究對象，給了人們種種有益的啟示。

問：空缺處應選用下面的哪一項呢？

A．復眼跟人眼、蛙眼、鷹眼的結構不同。B．復眼構造精巧，功能奇異。

C．復眼是由幾千至幾萬個獨立小眼構成的。D．由于復眼的每個小眼都能看到東西。

提示：答案為B。本文的思路是：抓住對人和各種動物眼睛的構造與功能的介紹談它們對仿生學的啟示。只有B這一項符合。

12．用投影膠片（或小黑板）顯示“象鼻蟲根據各個小眼看到同一個物體的時間差以及自身在此期間飛過的距離，可以很快地'計算'出它相對于地面的飛行速度”。要求學生不看書，對這句話提出問題，并加以討論。

可能提出的問題有：

①“計算”這個詞語為什么要加引號？

②象鼻蟲各個小眼為什么不是同時看到同一個物體的？ ③“相對于地面”中的“相對”是什么意思？

讓學生翻開書本，他們馬上可解決第2題“它的眼睛是復眼，呈半球形，許多小眼排列在曲面上。”教師指出，這說明象鼻蟲復眼構造的精巧。

對第1題的解釋是：作者為了說明象鼻蟲復眼功能的奇異，有意用了擬人手法，這樣才容易把功能特性給仿生學的啟示通俗易懂地介紹出來，對第3題，則可解釋為“以（地面）作標準而變化”。

13．提問：蜻蜓和蒼蠅的復眼有什么功能？根據這一種功能研制出什么儀器？

提示：“這種復眼的角膜是由許許多多個六角形的小眼角膜排列構成的”，只放一個目標在角膜前，但“通過角膜卻可以看到許許多多”相同的像。制成了復眼透鏡。

14．結合〔思考與練習〕一，談談本文說明事物用綜合說明與分析說明的情況。

提示：本文第一部分說明眼睛的重要，它的作用和它與仿生學的關系，是綜合說明。第二部分是按橫向排列，分別介紹六種眼睛的情況，和與仿生學的關系，是分析說明。第三部分則是綜合全文內容，在讀者已有大量感性認識的情況下，提高到理性認識的高度，這又是綜合說明。

在分析每一類眼睛的情況時，也是有分析，有綜合的。如“人眼”，先分析人眼與照相機的情況，然后綜合出人眼的特點；又如，先對蜻蜓的眼睛進行由表及里的分析，再綜合出復眼的定義。

分析說明，能使讀者對被說明的事物的性質、狀態、原由、作用等有一個比較具體、深刻的了解。綜合說明，是在分析說明的基礎上進行歸納、小結，使分析說明的內容抽象化，使讀者對被說明的事物有一個較完整的、較準確的認識。當然先分析、后綜合或先綜合、后分析都可以，反正互相配合使用便是。

第五篇：仿生學與新材料

仿生學與新材料

摘要：自然界生物在漫長的進化過程中優勝劣汰，為了生存、自衛、競爭和發展的需要，強化了許多優異的結構和特殊功能，值得人們很好地借鑒并發揮。仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學，它是在上世紀中期才出現的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結構、功能和工作原理，并將這些原理移植于工程技術之中，發明性能優越的儀器、裝置和機器，創造新技術。從仿生學的誕生、發展，到現在短短幾十年的時間內，它的研究成果已經非常可觀。仿生學的問世開辟了獨特的技術發展道路，也就是向生物界索取藍圖的道路，它大大的開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。關鍵詞：仿生學 仿生設計 軍事 能源

1.引言

早在遠古時期，人類就從自然生態系統中領悟到自身生存、發展和進步的真諦，蒙昧時代進入文明時代就是在模仿和適應自然規律的基礎上發展起來的。回顧世界文明史，人們很早就留下了模仿自然生態的痕跡，人首龍身、羽化飛升等大量事例記述了人們對自然生命形態和功能創造性的模仿。

人類師法自然思維由來已久，這便促成了仿生學的誕生。仿生學是研究生物系統的結構和性質以為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學，屬于生物科學與技術科學之間的邊緣學科，其目的就是分析生物過程和結構，并將結果用于未來的設計。

仿生學思想是建立在自然進化和共同進化基礎上的，人類所從事的技術就是為使其達到互相間的協調，而模擬生物適應環境的功能無疑是一個好途徑，恰似“橋 梁”和“紐帶”，連接著生物科學與技術科學[1]。人們向生物系統索取設計藍圖，使軍事、化工、機械、建筑等科學領域發生了根本性的變化，新事物層出不窮：從雪 地行走的企鵝，人們發現了越野汽車；利用六角形結構蜜蜂窩，生產出了蜂窩材料；從青蛙突出的眼睛，制造電子蛙眼；由令人討厭的蒼蠅，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分；仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”，這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、臺階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。

在工業化進程加速的基礎上，仿生學已被廣泛應用到社會生產、生活的各個方面，仿生學的相關設計開始占據舉足輕重的地位，人們由此得出仿生設計學（Bionics Design）[2]。仿生設計學是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興學科，它與原有的仿生學成果應用不同，是以自然界萬事萬物的“形”“色”“音” “功能”“結構”等為研究對象，同時結合仿生學的研究成果，為設計提供新的原理和方法。從某種意義講，仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展，作為人類社 會生產活動與自然界的契合點，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。2.仿生學的研究范圍

仿生學的研究范圍非常廣闊主要包括：力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。

力學仿生，是研究并模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如，建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速。

分子仿生，是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構后，合成了一種類似有機化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲。

能量仿生，是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程。信息與控制仿生，是研究與模擬神經元與神經網絡、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如,根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟復眼視網膜側抑制網絡的工作原理，研制成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上，并在此基礎上構造出新型計算機。模仿人類學習過程，制造出一種稱為“感知機”的機器，它可以通過訓練，改變元件之間聯系的權重來進行學習，從而能實現模式識別。此外，它還研究與模擬體內穩態，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人-機系統的仿生學方面。我們可以從不同的角度多方面研究仿生學的原理與方法，更好的應用仿生法。3.仿生學的應用

3.1仿生學在軍事上的應用

隨著時代發展與變化，軍事仿生設計越來越受到人們的關注。在漫長的進化過程中，生物為了生存、自衛、競爭和發展的需要，逐漸形成了許多優異的結構和特殊功能，值得人們在軍事研究中很好地借鑒。軍事仿生學就是模 仿生系統的原理來建造先進軍事裝備技術系統或者使人造軍事裝備技術系統具有或類似于生物系統特征的一門科學。隨著人類科學技術的進步，軍事仿生學的研究 范圍越來越廣泛，已經滲透到與軍事相關的各個領域，只要生物界具有的優異之處而軍事裝備上又很需要的，都值得軍事研究人員去揣摩、模仿。

仿生設計在軍事上的成功應用有很多例子。如貓的眼睛與夜視儀。漆黑的夜晚，貓能清楚地觀察老鼠的一舉一動并敏捷地抓住它，其原因在于貓眼的視網膜上具有圓 錐細胞和圓柱細胞，圓錐細胞能感受白晝普通光的光強和顏色，圓柱細胞能感受夜間的光覺。一般只能在白天活動的動物如鳥、雞等，它們的視網膜中常常只有圓錐 細胞；而另一些只能在夜間活動的動物如貓頭鷹，其視網膜上只有圓柱細胞。此外，貓眼還有一個特點，在它感受弱光時，瞳孔能夠隨著光的不同強度而自動調整。所以，陽光很強時，你會看到貓瞇著它的雙眼，瞳孔已縮小成直線般的細縫，保證只讓少量的光線進入瞳孔內。而在光線十分微弱的晚上，瞳孔又能放大呈圓形，以 便保證在黑暗中也能看清楚各種物體。軍事科學家們便模仿貓眼的奧妙研制出了大有用處的微光夜視儀。這就是軍事仿生學。世界上有許多軍事發明，也都是科學家在探 索動物奧秘中得到啟迪而設計、發明的。例如：蝴蝶與衛星控溫系統。位于太空的人造地球衛星，在受到陽光的強烈照射時，衛星表面溫度會高達2000度；而在 陰影區域，衛星表面溫度會下降至零下200℃左右，很容易烤壞或凍壞各種儀器儀表，這曾使航天科學家傷透了腦筋。后來，科學工作者從蝴蝶身上受到啟迪，原 來在蝴蝶體表生長著一層細小的鱗片，有著調節體溫的作用。每當陽光直射、氣溫上升時鱗片自動張開，以調整陽光照射的角度，從而減少對熱能的吸收；而當外界氣溫下降時，鱗片自動閉合，緊貼體表，讓陽光直射鱗片，從而把溫度控制在正常范圍內。科學家為人造地球衛星設計了一種猶如蝴蝶鱗片般的控溫系統。

仿生設計在軍事上的成功應用，推動了軍事科技的發展。在當今信息時代，人們對設計的要求和過去不同，既注意功能的優良特性，又追求形態的清新、淳樸，同時注重個性[3]。而仿生設計本身就是人們在長期向大自然學習的過程中，經過積累經驗，選擇和改進其功能、形態，從而來創造更優良的人造物。所以，運用仿生性思維進行軍事方面設計，不僅創造功能完備、結構精巧、用材合理、美妙絕倫的軍事化及軍需化物品，而且以生命的象征，讓設計回歸自然，增進人類與自然和諧統一。

仿生設計在軍事上的應用有著巨大的潛力和發展前景，隨著科學的高速發展和人們對自然界認識的不斷提高，將會有更多的仿生發明應用于軍事科技領域。兩個領 域的結合將使軍事研究向著更為科學和完美的方向發展，為軍事研究開辟新的空間；同時，仿生設計也擁有了更廣泛的用武之地，為其自身進一步發展壯大奠定了基礎。

3.2仿生學在新能源上的應用

2008年8月Angewandte Chemie雜志報道了澳大利亞莫納什大學的利昂·斯皮西亞、羅賓·布里姆布來可比和安妮特·可羅，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的格哈德·斯偉格斯和美國普林斯頓大學的查爾斯·迪斯莫克斯共同開發了由一層涂層和維持植物光合作用的基本化學物質——錳組成的系統。該系統可模擬植物的光合作用，為利用陽光將水分解成氫和氧開辟了一條新途徑。此項技術突破有望革新制氫工藝，從而利用太陽光大規模生產清潔的綠色能源——氫氣。光合作用是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉化為有機物，并釋放出氧氣的生化過程。對于生物界的幾乎所有生物來說，這個過程是賴以生存的關鍵，而在面臨能源和環境瓶頸的今天，這一過程中的能量轉換也為人類提供了極其重要的啟示。由于自然光譜的吸收率等原因，光合作用在多數植物中效率非常低，通常均低于0.5%。在人工設計的系統中，研發人員借鑒其光反應與電子傳遞的機制，并提高通量轉化的效率，使其適于太陽能的轉化利用。事實上，在上述模擬光合作用的研究取得突破前，微生物制氫的已經成為了研究熱點。自然界已發現有類似甲烷菌的制氫菌，但其菌種繁育不如甲烷菌那樣簡單。若能建立合適的菌種群落，制造氫氣也會像制造沼氣一樣得到大規模應用。

模擬光合作用制氫或者微生物制氫過程正是仿生學“向自然學習”的思想典型。20世紀40年代以來，工程技術領域中出現了調節理論，人們開始在一般意義上把生物與機器進行類比，認識到二者包含自動調節系統。此后，科學研究和生產實踐完全證實了生物和機器在許多問題上的共同之處。而控制論則把生物科學和工程技術從理論上聯系起來，成為在原理上溝通生物系統與技術系統的橋梁，奠定了生物與機器在控制與通信方面進行類比的科學理論基礎。之后，斯蒂爾提出了仿生學的研究理念。自上個世紀末以來，人們認識到大約35億年的生命演化與協同進化過程優化了生物體宏觀與微觀結構，形態與功能具有無可比擬的優越性，仿生學也因此顯示出巨大的生命力。

從研究模式上看，仿生學作為模仿生物建造技術裝置的科學，是一門新興的邊緣科學，研究生物體的結構、功能和工作原理，并將這些原理移植于工程技術之中，發明性能優越的儀器、裝置和設備，創造新技術。模擬光合作用制氫過程的例子很好地詮釋了這一點。在植物的光合作用中，錳參與幾種酶系統。由于錳 可以在正二價和正四價兩種化合價之間轉換，所以主要在氧化還原和電子轉移中發揮作用。這一思想為斯皮西亞等人的研究提供了啟發。他們在確定錳簇是植物利用水、二氧化碳和陽光制造碳水化合物和氧氣的中心樞紐后，開發出這種人造錳簇，并利用這些分子的能力將水分解成氫和氧。研究者將一層質子導體――Nafion薄膜覆蓋在一個電極上，形成一層僅幾微米厚的聚合體膜，這層聚合體膜充當錳簇的載體。錳在正常情況下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化劑結合，形成不易分解的穩定結構，當水到達此催化劑時，在陽光的照射下便發生氧化反應。

在能源和環境領域，這一技術顯示了仿生技術的巨大應用潛力和價值。初步測試表明，此催化劑連續使用3天之后還有活性，由此分解出來的氫氣和氧氣可以在燃料電池中結合成水，產生電力供住宅和電動車全天24小時使用，且不排放碳而是排放水。雖然此系統的效率還有待提高，但研究者可以不斷地從自然界中學習，使之更為高效，從而使氫這一能效高且沒有碳排放的綠色清潔能源為未來社會所用。

生物體的電子傳遞過程在能源仿生技術上的另一重點研究領域是生物發光。生物發光和光合作用都是“電子傳遞”現象，而從某個角度上看，生物發光可以看作是光合作用的逆反應。光合作用是綠色植物吸取環境中的二氧化碳和水分，在葉綠體中，利用太陽光能合成碳水化合物，同時放出氧氣。光能從水分子上釋放電子，并把電子加到二氧化碳上，產生碳水化合物，這是一個還原過程。光合作用把光能轉變成化學能，而生物發光是電子從熒光素分子上脫下來和氧化合，形成水，產生光。生物發光是將化學能轉變成光能。生物光作為冷光源，具有效能高、效率大、不發熱、不產生其它輻射、不會燃燒、不產生磁場等特點，對于手術室、實驗室、易燃物品庫房、礦井以及水下作業等，都是一種安全可靠的理想照明光源。通過模仿發光生物把一種形式的能量轉換成另一種形式的能量，制造冷光板使其不需要復雜的電路和電力，就能白天吸收太陽光，晚上再將光能釋放。人們先是從發光生物中分離出純熒光素，后來又分離出熒光酶。現在已能人工合成熒光素，這就使人類模仿生物發光，創造一種新的高效光源——冷光源成為可能。然而，人們對于螢火蟲等發光機制的研究仍然有待深入。如果將光合作用和生物發光機制在仿生學框架下同時加以研究，就有可能在能量利用的電子傳遞現象中取得進展，從而實現能源利用更為巨大的進步。

從仿生學的誕生、發展，到現在短短幾十年的時間內，研究成果已經非常可觀。仿生學的問世開辟了獨特的技術發展道路，也就是向生物界索取藍圖的道路，它大大開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力，在能源技術上的應用潛力也極其巨大，有助于破解人們所面臨的能源瓶頸問題，同時解決石化能源等所帶來的環境問題。

3.3仿生學在醫學的應用

醫學仿生學包括人工臟器的研制、生物醫學圖像識別以及醫學信號的分析處理等。此外，還在研究建筑仿生、農業仿生等。美國科學家宣布，他們將活細胞和硅化電路相結合，創造出他們表示可使醫學技術革命化的“仿生學晶片”。伯克利的加州大學研究人員宣布，他們成功地把人類的組織細胞裝置在電腦晶片的小室內。帶領這項研究的一位教授魯賓斯基說：“這是以硅為基本成份的晶片，跟任何電腦或電子裝置使用的晶片類同。我相信它是真正的仿生學晶片。” 研究人員表示，這是人類活細胞首次被電腦訊號控制。科學家透過指揮微小的裝置打開或關閉細胞，希望有一天能命令癌細胞自行打開，容許有害的力量侵入，從而自我毀滅。

醫學仿生學——已制成的有原子動力心臟，人工腎，能做出六個基本動作的假手，仿生學是一門綜合科學，需要生物學、生理學、心理學、生物物理學、生物化學、控制論、數學、電子學、通訊、航空、航海、醫學等等許多科學工作者進行合作，去解決各自需要解決的問題。仿生學是一門新生的科學，前途廣闊，不久的將來將在生產、生活各個領域里得到廣泛的應用。目前醫學仿生學研究的重點是“感覺器官的模擬”、“神經元和神經網絡的模擬”。在仿生高分子，我認為比較具有前沿研究的，一個是在醫用材料里面，比如說仿生骨的研究，已經很多進入臨床狀態，四川大學李玉寶教授做的仿生的羥基磷酸鈣人造骨，作為脊椎骨治療腰椎盤突出取得比較好的成績。仿生醫學的研究對解決目前器官供需的嚴重不平衡應該有所幫助。4.結束語

德國著名設計大師路易吉·科拉尼曾說：“設計的基礎應來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中”，道出了自然界是蘊含著無盡設計寶藏的天機。在現今科學 技術飛速發展的時代，學習和利用生物系統的優異結構和奇妙的功能，已經成為技術革新和技術革命的一個新方向。未來仿生“電子眼”、仿生“電子神經系統”的誕生，將是仿生學劃時代的貢獻。所有這些都預示著仿生科技前途似錦，而且仿生科技的探索永無止境。

另一方面，大自然向人類展示著精妙絕倫的生命形態和絢麗多姿的悅人色彩，同時，大自然還無聲地闡釋了自然界的生存哲學——和諧與共生。這種和諧的設計哲學呼吁人類社會與大自然之間的高度和諧統一，共生的設計哲學則呼吁著人與機器、生態自然與人造自然之間合理的建構。因此，設計師要學會師法自然的仿生性設計思維，創造人、自然、機器和諧共生的對話平臺[4]。仿生設計的應用有著巨大的潛力和發展前景，隨著科學的高速發展和人們對自然界認識的不斷提高，將會有更多的仿生發明應用科技領域。參考文獻

[1]于帆，陳嬿.仿生造型設計.華中科技大學出版社，2005.[2]智一君惕.仿生學與現代化.湖南教育出版社，1985.[3]王建成.簡明軍事科技發展史.國防工業出版社，2005.[4]許書民.設計概論.上海科學普及出版社，2005.