Муниципальное бюджетное образовательное учреждение Дополнительного образования детей Станция юных техников г. Ижевска Разработка занятия по программе
«Проектная деятельность школьников»
Применение кейс-метода на занятиях проектной деятельностью педагог дополнительного образования:


Замараева Н.А.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Разработка занятия 2. Литература для педагога ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Беседа:«Живые прототипы - ключ к новой технике» ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Теоретические и практические задания (вопросы и ответы) ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Кейс №1-5
Возраст обучающихся:
5кл.(11-12лет)
Продолжительность занятия:
2часа
Тема по программе:
Творческие проекты
Тема занятия:
Бионика. Техника. Проектирование.
Цель:
Выполнить эскиз дизайн-проекта транспортного средства по подобию насекомого.
Задачи:
1. Научить находить необходимую информацию. Работать с кейсом. 2. Развить познавательную активность, интеллектуальные и творческие способности обучающихся. 3. Развить инициативность, сообразительность, находчивость, самостоятельность. Умение работать в группе.
Ожидаемые результаты:
Предметные: Применение кейса в проектной деятельности школьников Познавательные: Умение производить рефлексию своей деятельности. Коммуникативные: Формирование умения работать в группах. Регулятивные: Умение проявлять ответственность за собственный выбор и результаты своей деятельности. Личностные: Мобильность, самостоятельность.
Раздаточный

материал:
Кейс №1 (Бионика, история развития); Кейс №2 (Бионика, примеры изобретений); Кейс №3 (Бионика, задачи, изобретения); Кейс №4 (Темы проектов) Вопросы к кейсу №1,2. Рисунки насекомых с текстом.
Инструменты:
карандаш.
Материалы:
бумага формат А4

Оборудование:
школьная доска, компьютер.
Форма проведения занятия:
Беседа, дискуссия, самостоятельная работа.
Этапы занятия

I. Вводная часть
1.1. Организация обучающихся. Мотивация познавательной деятельности. Цель: формировать рефлексию своей деятельности.
II
.
Основная часть
2.1 Проектная деятельность. Цель: оказать помощь обучающимся в овладении способами проектной деятельности. Разбиться на группы по 3-5 человек. Выбрать капитана, помощника, оратора. Цель: Теоретическая: «Ознакомиться с информацией, ответить на вопросы» Практическая: «Изготовить дизайн-проект по подобию насекомого» 2.2 Самостоятельная работа в группах Цель: формировать умение работать в группе, проявлять ответственность за собственный выбор и результаты своей деятельности. Создать атмосферу совместного творческого поиска, сотрудничества. Создание проектов. 2.3 Презентация мини-проектов Цель: Развить коммуникативные умения и навыки. Представление готового продукта (рисунок транспортного средства, выполненный на бумаге с пояснением выступающего).
III. Рефлексия
. Итог занятия. Цель: формировать умения производить рефлексию своей деятельности. Задание на дом.
Литература для педагога:
1. Е.А. Лутцева: Ступеньки к мастерству. М: Вента-Граф,2005 2. С.Л.Лесков Живая инновация. Мышление 21 века. М. Просвещение,2010 3. Е.А.Михайлова. Кейс и кейс-метод: процесс написания кейса. Общие понятия. Маркетинг. 1999. N 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Беседа:
«Живые прототипы - ключ к новой технике» Бионика – это изучение живой природы с целью улучшения техники. Биология Техника Бионика Наблюдения за миром растений и животных может подарить человечеству гениальные идеи. Нужно лишь применить решение, придуманное природой, к технике. Этим и занимается бионика. 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: орнитоптер. Мы каждый день пользуемся предметами, сконструированными по природным образцам, однако подчас не подозреваем об этом.
Символом бионики для себя выбрали скальпель, скрещенный с паяльником и соединённый в центре знаком интеграла. А их девиз: "Живые прототипы - ключ к новой технике! " Можно считать, что
бионика
находится еще в школьном возрасте. Первая конференция специалистов - биоников, положившая начало ее официальному признанию, состоялась в 1960г. Сейчас бионикой занимаются, тесно общаясь друг с другом, представители самых разных специальностей — биологи, врачи, физики, инженеры, математики. Круг вопросов, которые исследует бионика, довольно обширен и продолжает расширяться. Для того чтобы получить о них представление, лучше всего рассмотреть несколько примеров. Интернет ресурс:
1.
openclassnode/437361
2.
otvet.mail › Образование › Домашние задания
3.
ejonoknature/Биология/
Бионика

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Задания для групп
(теория, практика)
Группа №1

Вопросы к кейсу №1
(дискуссия) 1. Кому принадлежит идея применить знания о живой природе к технике? 2. С какими науками связана наука бионика? 3. Что такое
бионическая модель
? 4. Что является символом бионики?
Вопросы к кейсу №2
(работа в группах) Какие изобретения были сделаны при изучении и наблюдении за птицами, рыбами, насекомыми, растениями. Продолжи по аналогии; при наблюдении внутреннего строения дождевого червя построены отсеки в подводных лодках 1) по идее пчелиных сот построены________________________ 2) плавник тунца натолкнул на изобретение_____________________ 3) Наблюдения за какой птицей натолкнуло на изобретение снегоходной машины? ____________

Практическое задание:
Используя информацию о насекомом создай эскиз или составь рассказ о транспортном средстве передвижения приближенном к условиям среды обитания насекомого.
Логическая цепочка
Например: Паук –паутина –плетёт –строит -быстро бегает (продолжи)
Группа №2

Вопросы к кейсу №1
(дискуссия) 1. Кому принадлежит идея применить знания о живой природе к технике? 2. С какими науками связана наука бионика? 3. Что такое
бионическая модель
? 4. Что является символом бионики?
Вопросы к кейсу №2
(работа в группах) Какие изобретения были сделаны при изучении и наблюдении за птицами, рыбами, насекомыми, растениями. Продолжи по аналогии; при наблюдении внутреннего строения дождевого червя построены отсеки в подводных лодках 1) А н т и т у р б у л е н т н о с т ь д е л ь ф и н а п р и м е н я е т с я в конструкции__________________________________________________ 2) корпус американской подводной лодки «Скипджек», по ф о рм е напоминает _____________________________________, имеет более высокую скорость, повышенную маневренность по сравнению с другими подводными судами.
Практическое задание:
Используя информацию о насекомом, создай эскиз или составь рассказ о транспортном средстве передвижения приближенном к условиям среды обитания насекомого.
Логическая цепочка
Например: Паук –паутина –плетёт –строит -быстро бегает (продолжи)
Группа №3

Вопросы к кейсу №1
(дискуссия) 1. Кому принадлежит идея применить знания о живой природе к технике? 2. С какими науками связана наука бионика? 3. Что такое
бионическая модель
? 4. Что является символом бионики?
Вопросы к кейсу №2
(работа в группах)
Какие изобретения были сделаны при изучении и наблюдении за птицами, рыбами, насекомыми, растениями. Продолжи по аналогии; при наблюдении внутреннего строения дождевого червя построены отсеки в подводных лодках 1) Для того чтобы схватить предмет или просверлить дырку, в природе и в технике используются одинаковые методы. Кто в природе использует этот метод захвата ___________________________________ Какая техника работает по этому же принципу________________________ 2) Что натолкнуло учёных на изобретение непачкающихся красок для фасадов и самоочищающегося стекла, применяемого на камерах наблюдения за дорожным движением?_______________________________
Практическое задание:
Используя информацию о насекомом создай эскиз или составь рассказ о транспортном средстве передвижения приближенном к условиям среды обитания насекомого.
Логическая цепочка
Например: Паук –паутина –плетёт –строит -быстро бегает (продолжи)
ОТВЕТЫ к кейсу №2

Группа №1
1) по идее пчелиных сот построены многоэтажки 2) плавник тунца натолкнул на изобретение тяги судового винта (принцип вращения заменён на принцип колебания) 3) Наблюдения за какой птицей натолкнуло на изобретение снегоходной машины? Пингвин
Группа №2
1) Антитурбулентность дельфина применяется в конструкции автомобильных шин. 2) корпус американской подводной лодки «Скипджек», по форме напоминает белого кита , имеет более высокую скорость, повышенную маневренность по сравнению с другими подводными судами.

Группа №3
Продолжи по аналогии; 1) Для того чтобы схватить предмет или просверлить дырку, в природе и в технике используются одинаковые методы. Кто в природе использует этот метод захвата? 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. Какая техника работает по этому же принципу? Экскаватор 2) Что натолкнуло учёных на изобретение непачкающихся красок для фасадов и самоочищающегося стекла, применяемого на камерах наблюдения за дорожным движением? листья лотоса
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Кейс №1
(Бионика) БИОНИКА - пограничная наука, воплощающая природные "идеи" в инженерные. Б
ио́

ника
(от др.-греч. βίον — живущее) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Бионика
— это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.
Различают:
 биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;  теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;  техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика
тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими. Название бионики происходит от древнегреческого слова
бион
— «ячейка жизни». Изучает бионика биологические системы и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Бионика помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические процессы на основе идей, найденных и заимствованных у природы.

История развития
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: орнитоптер. Многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа —
бионическая модель
. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки.
В 50-е гг.
инженеры затратили много усилий, чтобы создать принципиально новый прибор — эхолокатор, который на основе отраженного эха (звукового, радио и т. п.) позволял обнаруживать цель. Оказалось, однако, что природный эхолокатор летучих мышей, возникший за миллионы лет до появления человека на Земле, гораздо совершеннее. Это послужило стимулом к сознательному поиску в живой природе решения многих инженерно-технических задач.
В 60-х гг
. в науке появилось новое направление — бионика (от греческого слова bion — элемент жизни, живущий), объединяющее интересы биологии и техники. В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже "запатентовано" природой. Такое изобретение ХХ века, как застежки "молния" и "липучки", было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.
Задачи бионики
решаются сегодня силами ученых многих специальностей физиков, химиков, математиков, кибернетиков, инженеров различных специальностей.
Символом бионики
для себя выбрали скальпель, скрещенный с паяльником и соединённый в центре знаком интеграла. А их девиз: "Живые прототипы - ключ к новой технике! " Запас бионических идей у природы практически неисчерпаем. Чаще всего оказывается, что человек не в состоянии пока подобрать нужные материалы для прямого моделирования того или иного технического решения, осуществленного в живой природе. Интернет ресурс:
1.
openclassnode/437361
2.
otvet.mail › Образование › Домашние задания
3.
ejonoknature/Биология/
Бионика

Кейс №2
( Бионика, примеры изобретений)
ПРИМЕРЫ:

1) на идее пчелиных сот построены многоэтажки. Не точный повтор конструкции, а идея о том, что под одной крышей - разные ячейки жизни. 2) Опорные конструкции Эйфелевой башни и ей подобных, -это копия переплетений костной ткани в трубчатых костях человека. Так достигается прочность и гибкость одновременно. 3) Идея об автономных отсеках в подводных лодках "подсмотрена" во внутреннем строении дождевого червя. 4) Присоски на игрушках и сувенирах - точная копия присосок у пиявок. 5) Застёжки-липучки - копия приспособлений семян репейника для распространия в среде обитания. 6) Столовая солонка В 1919 году австрийский ботаник Рауль Франсе задумался над тем, как равномерно распределить по поверхности мелкие частицы. За образец он взял семенную коробочку мака, в которой находится множество отверстий. При раскачивании ветра семена равномерно высыпаются и рассеиваются. Так Рауль Франсе создал столовую солонку. 7) В шагающих роботах используются принципы сочленения ног насекомых. В
архитектурно-строительной

бионике
большое внимание уделяется новым строительным технологиям. 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.
Животные-биосиноптики
Давно известно, что птицы, рыбы, насекомые очень чутко и безошибочно реагируют на изменения погоды. Низкий полет ласточек предвещает грозу. По скоплению медуз у берега рыбаки узнают, что можно отправляться на промысел, море будет спокойным. Животные-"биосиноптики" от п ри роды н а де ле н ы у н и к а л ь н ы м и сверхчувствительными "приборами". Задача бионики — не только найти эти механизмы, но и понять их действие и воссоздать его в электронных схемах, приборах, конструкциях. Изучение гидродинамических особенностей строения китов и дельфинов помогло создать особую обшивку подводной части кораблей, которая обеспечивает повышение скорости на 20–25% при той же мощности двигателя. Называется эта обшивка ламинфло и, аналогично коже дельфина, не смачивается и имеет эластично-упругую структуру, что устраняет турбулентные завихрения и обеспечивает скольжение с минимальным сопротивлением. Такой же пример можно привести из истории авиации.
Скоростная авиация
Долгое время проблемой скоростной авиации был флаттер — внезапно и бурно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев. Из-за этих вибраций самолет разваливался в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы нашли выход — крылья стали делать с утолщением на конце. Через некоторое время аналогичные утолщения были обнаружены на концах крыльев стрекозы. В биологии эти утолщения называются птеростигмы. Новые принципы полета, бесколесного движения, построения подшипников и т. д. разрабатываются на основе изучения полета птиц и насекомых, движения прыгающих животных, строения суставов.
Технические системы, созданные человеком, не имеют внутреннего динамического равновесия процессов распада и восстановления, и в этом смысле они статичны. Их функционирование, как правило, периодично. Эта разница между природными и техническими системами очень существенна с инженерной точки зрения.
Технические устройства
В настоящее время большим вкладом в ход научно-технического прогресса являются исследования анализаторных систем животных и человека. Эти системы столь сложны и чувствительны, что пока еще не имеют себе равных среди технических устройств. Например, термочувствительный орган гремучей змеи различает изменения температуры в 0,0010 C; электрический орган рыб (скатов, электрических угрей) воспринимает потенциалы в 0,01 микровольта, глаза многих ночных животных реагируют на единичные кванты света, рыбы чувствуют изменение концентрации вещества в воде 1 мг/м3 (=1мкг/л).
Шарниры
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. 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. Технические шарниры. 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 футляров. 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.
Экскаваторы.
Для того чтобы схватить предмет или просверлить дырку, в природе и в технике используются одинаковые методы. Ловчие птицы. 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 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 выпрыгнуть. 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.

Присоски.
Осьминог. 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. Технические присоски. 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.
Снегоходная машина.
Пингвины передвигаются по снегу, отталкиваясь ластами, подобно лыжникам, использующим для этой цели палки. Основанная на этом принципе снегоходная машина «Пингвин», лежа на снегу широким днищем, способна двигаться со скоростью до 50 км/ч. В подобных машинах нуждаются исследователи Арктики и Антарктиды, а также жители наших северных регионов – охотники, оленеводы . Здесь тягачи, тракторы и снегоходы при своем движении по снегу образуют глубокую колею, буксуют и увязают. Подобные машины могут использоваться и на мелководных озерах, где обычные плавательные средства чаще всего не могут применяться.
Судостроение.
Судостроители во всем мире давно уже обратили внимание на грушеобразную форму головы кита, более приспособленную к перемещению в воде, нежели ножеобразные носы современных судов. Японский ученый Тако Инуи учел это при создании модели пассажирского парохода. По сравнению с обычными судами китообразный пароход оказался более экономичным. При уменьшении мощности двигателей на 25% он сохранил прежнюю скорость и грузоподъемность. Американская подводная лодка «Скипджек», корпус которой по форме напоминает белого кита, имеет более высокую скорость, повышенную маневренность по сравнению с другими подводными судами.
Турбулентность дельфина.
Дельфины способны развивать в воде скорость до 56 км/ч, сопровождая часами и даже днями быстроходные корабли. Расчеты показали, что для достижения такой скорости мышцы дельфинов должны быть в 10 раз мощнее, чем они есть на самом деле. Было замечено, что вокруг живого дельфина возникает струйное течение, не переходящее в вихревое. Обтекаемая форма дельфина способна преодолевать турбулентность воды. Его эпидермис очень эластичен.
Антитурбулентность
дельфина применяется в конструкции автомобильных шин. Кожа дельфина состоит из тонкого наружного и лежащего под ним росткового (шиловидного) слоев. В ячейки росткового слоя входят упругие сосочки дермы, точно зубцы резиновой щетки для замшевой обуви. Эпидермис и сосочки дермы особенно развиты в лобной части головы и на передних краях плавников, где давление воды максимальное. Ниже сосочков дермы располагаются коллагеновые и эластиновые волокна, а между ними – жир.
Инфразвуки
Например, усатые киты способны издавать инфразвуки, распространяющиеся в океане на сотни километров. Чтобы издать звуки такой мощности, человеку нужны системы размером с четырехэтажный дом, а у китов для этого существует орган (гортанный мешок) объемом не более 1,5–2 м3. Поэтому исследования концентрируются
на более простых, технически воспроизводимых природных образцах и на поиске принципиально новых технических идей, подсказанных природой, без обязательного моделирования природного решения этих идей.
Лодка с «плавниками».
В технике используют принцип вращения, природа использует принцип колебания. Инженеры рассчитали, что тяга при колебании плавников эффективнее, чем тяга судового винта, и при этом затрачивается меньше энергии. Недавно удалось создать настоящие подводные «лодки-рыбы», хотя и небольшого размера. Они приводятся в действие колеблющимся плавником, который похож на плавник тунца.
Камеры наблюдения
К примеру, в 70-х годах учёным понадобилось несколько лет и растровый электронный микроскоп, чтобы понять, почему листья лотоса никогда не пачкаются. После нескольких лет дополнительных исследований и экспериментов открытые водоотталкивающие микро- и наноструктуры были перенесены в техническую сферу. Так возникли непачкающиеся краски для фасадов и самоочищающееся стекло, применяемое на камерах наблюдения за дорожным движением. Интернет ресурс:
1.
openclassnode/437361
2.
otvet.mail › Образование › Домашние задания
3.
ejonoknature/Биология/
Бионика
Муравей • Усики на голове являются органами чувств, служащими для обнаружения химических веществ, воздушных потоков и вибраций, а также используются для приёма и передачи сигналов через прикосновения. Крючковатый коготь на конце каждой лапки помогает муравью подниматься по вертикальным поверхностям. У большинства цариц и самцов муравьёв есть крылья. • Некоторые виды муравьёв способны использовать для навигации магнитное поле Земли Муравьиные сложные глаза имеют специальные клетки, обнаруживающие поляризованный свет Солнца, используемый для определения направлении. Эти поляризационные детекторы чувствительны к ультрафиолетовой части спектра. • Муравьи преимущественно передвигаются ползая. Некоторые виды способны прыгать. Например, прыжок происходит с помощью синхронизации средних и задних лап. Есть несколько видов планирующих муравьёв.
Паук

Самые прочные бронежилеты из... Паутины • Паутина считается одним из самых прочных и эластичных волокон в мире, а также она обладает антисептическими свойствами. • Американские ученые пришли к выводу, что самые прочные бронежилеты можно было бы изготовить из паутины, которая обладает особой прочностью и эластичностью. Кроме того, эксперты из Университета Калифорнии, которые посвятили изучению своего предмета десятки лет, считают, что пауки производят настолько прочный шелковый материал, что изготовленные из него кабели по своим качествам опережали бы аналогичные продукты из ценных металлов. • Пока что никто не смог придумать промышленного способа получения искусственной паутины. Однако не исключено, что скоро это свершится. И тогда одежду из растительных и синтетических волокон можно будет отыскать, пожалуй что, только в музеях. Как и кевларовые бронежилеты и бинты из марли… Ученые построили самодвижущегося катящегося робота по примеру необычного паука, укатывающегося от врагов • Необычный паук, обитающий в Марокко, укатывается от врагов и строит странные домики. Его движения использовали инженеры, создав самодвижущегося катящегося робота. • Подобно гимнасту, при помощи цикличных движений ног паук придает своему телу вращение даже против силы тяжести. Паук начинает катиться, если его напугать: это может сделать другой паук, паук-верблюд или человек. Катясь со скоростью 2 м/с, паук перемещается в два раза быстрее, чем бегая традиционным для пауков способом. • Роботы, использующие для передвижения качение, имеют ряд преимуществ, передвигаясь по песку, каменистой, мокрой или липкой поверхности. Они контактируют с поверхностью большей площадью, чем те, что используют ноги или колеса для передвижения. • «Этот робот может использоваться в сельском хозяйстве, на дне океана или даже на Марсе»
Лягушка
Обыкновенная лягушка виртуозно ловит языком комаров и мошек. Исследования показали, что она имеет особую «систему оповещения», которая позволяет ей получать раздельную информацию о форме насекомого, расстоянии до него и четкости изображения. Лягушка быстро и точно определяет положение летящей мошки в пространстве. Молниеносно вылетает язык − и добыча оказывается в желудке. Лягушачий принцип раздельного видения изображения в 1970-х годах применили в электронных машинах для чтения рукописных текстов. Один узел «мозга» машины следил за формой
знаков, второй – за их контрастностью. Этот же принцип лежит в основе работы современных сканеров.
Змея
Змея наделена удивительным органом, при помощи которого видит тепловые (инфракрасные) лучи. Две ямки на голове дают ей потрясающую зоркость ночью. Змея способна увидеть на расстоянии 200 метров выползающую из норки полевую мышь и поймать ее. Разглядывая своеобразный портрет теплокровного животного, она улавливает разницу в тысячную долю градуса! Эта способность змеи была использована людьми при создании медицинских аппаратов и приборов ночного видения. Повысив точность «змеиного метода» до одной десятитысячной доли градуса, ученые создали потрясающую тепловизорную диагностику. На обработанных компьютером снимках сверхчувствительной аппаратуры видно все, что находится в недрах земли на несколько километров. Можно диагностировать здания и сооружения. Под домами, мостами, дорогами, трубопроводами четко видны разломы земной коры, карстовые пустоты и потоки грунтовых вод. Зная о них раньше, строители обошли бы стороной эти гиблые для сооружений места, и не было бы «загадочных» обрушений зданий.
Муха
Так нелюбимая нами муха дала плагиаторам от науки две идеи для подражания. На основе принципа работы ее органов – жужжальцев, назначение которых исследователи не могли понять несколько десятилетий, инженеры изготовили важнейший прибор – вибрационный гироскоп. Он высокочувствительно и мгновенно фиксирует любые изменения положения сверхзвуковых самолетов в пространстве и стал незаменимым в авиации. Другую идею подсказали фасеточные глаза мухи, состоящие из особого сетчатого экрана. Их строение позволяет насекомому видеть не одно, а множество изображений какого-либо предмета. При движении наблюдаемый объект переходит из одного изображения в другое, что позволяет с большой точностью определить скорость его передвижения. Биологи изучили принцип устройства глаза мухи, а инженеры создали новый прибор. Его так и назвали − «Глаз мухи». С его помощью в навигационных службах и аэропортах определяют скорость полета современных авиалайнеров.
Жук

Жук-бомбардир подал идею бинарного оружия: два безвредных в отдельности химических соединения при реакции дают боевое отравляющее вещество. Изучение зубов животных привело к созданию самозатачивающихся инструментов.
Краб
• Наряду с особой формой тела для крабов характерно наличие 10 пар конечностей. Они делятся на грудные и брюшные. Первые 3 пары грудных конечностей очень короткие, их называют ногочелюстями, потому что они не участвуют в движении, а служат лишь для подношения пищи ко рту. Остальные пары грудных ног служат для передвижения, захвата и разделки пищи, а также могут выполнять другие вспомогательные функции. Пара самых больших и массивных ног — клешни. С их помощью крабы могут не только охотиться, но и защищаться, участвовать в брачных боях. • Узкая специализация этих органов отразилась на их внешнем виде: нередко правая и левая клешни имеют разный размер и форму, придавая телу краба заметную асимметрию. Некоторые виды крабов имеют органы равновесия — статолиты. • При движении эти ракообразные никогда не ставят на землю одновременно обе ноги одной пары, что придает их походке устойчивость, но малая длина тела и большое количество ног делают неудобным движение вперед, поэтому крабы предпочитают ходить боком. В то же время это нисколько не мешает им развивать приличную скорость, например, травяной краб за 1 с преодолевает 1 м! А вот плавают эти животные плохо и неохотно. • Глаз краба отличается от глаз других животных способностью увеличивать контрастность изображения видимых предметов. Это свидетельствует об исключительно высокой приспособленности краба к жизни, которую он ведет на песчаном дне морей, где живые существа по их окраске часто сливаются с оттенками цвета окружающей среды. Предполагается, что это свойство краба можно будет использовать в телевидении и фотографировании с воздуха и из космоса, где контрастность изображений позволяет намного лучше интерпретировать их.
Кейс №3

Бионика. Задачи. Изобретения.
Оптика учится у лягушек и крабов
За 150 лет со времени изобретения в создании фотоаппаратуры, как и в технике фотографирования, достигнуты поразительные успехи. Сегодня можно говорить о фотоискусстве, которое стремится занять место в одном ряду с классическими видами искусства. Подтверждением этому служат тысячи салонов и выставок фотоискусства. В то же время и наука с жаром претендует на это эпохальное изобретение. Фотография стала неразлучным спутником исследователя, а пытливый объектив "глаза Ньепса", соединенный с инструментами исследования, в одинаковой мере раскрывает нам как грандиозные картины небосвода, так и тайны микромира, предоставляя повсюду доказательства познавательной деятельности человека. Но вот в последние десять лет бионика пытается внести новые усовершенствования в современную технику, исходя из очень тщательного изучения органов зрения. Особое внимание уделяется фоторецепторам - светочувствительным элементам, а также процессам передачи этим клеткам зрительной информации и ее переработки. По мнению некоторых специалистов, исследование строения глаза, механизма и характеристик видения у животных может быть полезным для улучшения фотографической техники и вообще для решения некоторых технических проблем. Уже созданы некоторые исключительно интересные устройства, исходящие из определенных особенностей
глаз лягушки, краба и насекомых.
Известно, например, что когда
летающие

насекомые
(муха, комар, стрекоза) попадают в поле зрения лягушки, ее мышцы мгновенно срабатывают, а липкий язык безошибочно ловит добычу. Американская фирма "Белл-Телефон" создала искусственную систему, которая воспроизводит одну из функций сетчатки глаз лягушки, другая фирма создала модель глаза лягушки, получившую название "Ретинатрон". Модель состоит из семи фотоэлементов, шесть из которых возбуждают искусственный нерв, а седьмой - центральный фотоэлемент - угнетает его (делает его нечувствительным к возбуждению). Все элементы освещаются одинаково, а сигналы возбуждения и торможения взаимно компенсируются. Но, когда перед таким глазом пролетает какое-либо насекомое, оно в определенный момент прерывает луч света, который попадает на центральный фотоэлемент, обуславливая тем самым ослабление системы торможения и возбуждение "нерва". "Ретинатрон" является одним из самых лучших инструментов для слежения за полетом самолетов. Он точно улавливает радиоэхо, образованное на экране радара движущимся аппаратом, не путает его ни с каким другим сигналом и никогда не пропускает ни единого самолета или судна.
Глаз краба
отличается от глаз других животных способностью увеличивать контрастность изображения видимых предметов. Это свидетельствует об исключительно высокой приспособленности краба к жизни, которую он ведет на песчаном дне морей, где живые существа по их окраске часто сливаются с оттенками цвета окружающей среды. Предполагается, что это свойство краба можно будет использовать в телевидении и фотографировании с воздуха и из космоса, где контрастность изображений позволяет намного лучше интерпретировать их.
Солнце и звезды играют важную роль в ориентировании самолетов. У них на борту имеются так называемые компасы для навигации по звездам. К сожалению, подобные инструменты можно использовать только при безоблачном небе. Бионика также решила эту задачу оптики, исходя из изучения
глаз двукрылых насекомых (мух и пчел).
Известно, что глаза этих насекомых являются сложными, то есть состоят из независимых элементов (омматидиев), разделенных на восемь частей и расположенных в форме звездочки. Их чувствительность к поляризованному (неравномерно рассеянному вокруг) свету зависит от направления, откуда исходит свет. Поэтому для глаз пчелы различные участки неба светятся неодинаково. Таким образом, пчела определяет свое положение по отношению к солнцу даже тогда, когда небо покрыто облаками. Сконструированный по этому принципу компас с поляризованным светом для навигации по звездам может быть использован в любых, даже самых неблагоприятных условиях полета. Это позволило обеспечить нормальные воздушные перевозки, даже когда потолок облаков препятствует ориентированию с помощью классических средств. И в другом случае
глаз насекомых
подсказал конструкторам имеющую большое значение модель. Нетрудно предположить, что движущийся объект последовательно попадает в поле зрения каждого омматидия. Используя эту особенность, насекомое может определять скорость соответствующего объекта. Исходя из этих особенностей омматидиев было задумано и сконструировано устройство, способное мгновенно измерять скорость самолетов. Устройство недорого и имеет небольшие размеры. Оно информирует наблюдателя о скорости самолета или любого другого тела, пересекающего поле оптической системы. Такими приборами оснащены и органы милиции, регулирующие уличное и дорожное движение, и с их помощью можно менее чем за секунду определить скорость движения автомобиля и установить была или нет превышена скорость. Интернет ресурс 1
.
biologylibbooks/item/f00/s00/z0000004/st027.shtml
Кейс №4
Темы для проектов
Бионика. Живые приборы.
1. О долгосрочном прогнозе 2. Перед дождём 3. Живые рудоуказчики 4. Когда наступает вечер 5. Весенние прогнозы 6. К хорошей погоде 7. Живые часы 8. Радиоактивные уловители 9. Живые индикаторы 10. Биологические часы 11. Живые барометры 12. Местные синоптики 13. Живые термометры
14. Ночные часы Интернет ресурс 1. bio-nica.narod 2. zink0000.narodtxt/zink/bio01.htm
Кейс №5
(примеры изобретений)