Конспект урока "Бионика и строительство" 11 класс


Муниципальное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение
Краснодарского края
«Апшеронский техникум автомобильного транспорта и
сервиса»
Интегрированный урок по биологии
и профессиональному модулю
«Выполнение каменных работ»
по теме: «Бионика и строительство»
Подготовили:
Белогорцева М.Н.,
преподаватель биологии
Ткаченко Л.М.,
мастер производственного
обучения
Апшеронск
2015г.
Тема: Бионика и строительство
Тип урока: Изучение нового материала.
Цель: Показать взаимосвязь деятельности человека и живой природы при
решении инженерных проблем..
Задачи:
1. Познакомить с наукой «Бионика», как с наукой, исследующей
принципы биологических систем для решения инженерных проблем;
2. Познакомить с особенностями решения инженерных задач при
строительстве зданий и сооружений;
3. Развивать умения находить и использовать информацию на заданную
тему;
4. Воспитывать навыки самообразования и интерес к живой природе и
профессии «Строитель».
Оборудование : мультимедийный проектор, презентация по теме
«Бионика», фотографии инженерных конструкций , фотографии инженеров,
ученых.
Предварительная подготовка: обучающиеся делятся на две подгруппы,
подбирают материал фотографии животных, растений, которые были
использованы для создания того или иного здания, сооружения, а также
подбирают дополнительный материал по темам « Бионика и строительство»
и «Природные конструкционные материалы»
Ход урока:
Вступительное слово учителя. 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.
Вспомним высказывание К.Э. Циолковского: «Сначала неизбежно идут
мысль, фантазия, сказка, за ними шествует научный расчет и, в конце концов,
исполнение венчает мысль».
Сначала человек мог только мечтать об этом, но вскоре изобретатели
начали применять особенности организации живых организмов в своих
конструкциях. Преимущество человека заключается в уникальной
способности мозга к мышлению и способности к общественному труду.
Строительная индустрия сложный многоплановый комплекс,
оказывающий мощное воздействие на природную окружающую среду, резко
изменяющий природные биогеоценозы, создающий для человека
специфическую среду обитания.
В своей практической деятельности человек использует в качестве
моделей для конструирования сооружений и механизмов наиболее удачные
приспособления живых организмов к среде их обитания. В наше время
появилось самостоятельное направление в науке и технике, цель которого,
использовать биологические знания для решения инженерных задач и
развития техники. Это направление было названо «бионикой», что означает
«элемент жизни», в переводе с греческого. Бионика, одно из направлений
кибернетики, изучающее особенности строения и жизнедеятельности
организмов для создания новых приборов, механизмов, систем. Области
использования бионики очень обширны. На нашем уроке сегодня мы узнаем,
как и где человек использует достижения бионики.
Заслушиваются сообщения по теме: «Бионика и строительство»,
обучающиеся конспектируют в тетрадях, составляют план сообщений или
вопросу к нему (по выбору)
Обучающийся: Круг вопросов, которые использует бионика, довольно
обширен и продолжает расширяться. Чтобы получить о них представление,
лучше всего рассмотреть несколько примеров. В 1889 году в г. Париже по
проекту инженера Ж. Эйфеля была сооружена трехсотметровая
металлическая ажурная башня, ставшая впоследствии символом столицы
Франции. Эта конструкция яркий пример единства закона формирования
естественных и искусственных структур. Ученые обнаружили, что силовые
линии в конструкциях башни и в костях птиц и млекопитающих
распределяются очень сходно, хотя при создании башни инженер не
пользовался живыми моделями. Легкая и хрупкая кость, способная
выдержать большие нагрузки, стала предметом пристального изучения
ученых и архитекторов. Всесторонне исследуя скелет позвоночных и
скелетнык образования беспозвоночных животных,известный математик и
конструктор Ле Реколе, установил, что прочность этих биологических
конструкций обусловлена соответствующим расположением в них
обрамленных отверстий, соединяемых различным способом. На основе
изучения структуры костей и других природных моделей в архитектуре
родился принцип дырчатых конструкций. Французские инженеры
использовали этот принцип при строительстве моста, придав ему форму
скелета морской звезды.Для творчества природа предоставляет немало
образцов подобных конструкций, скелеты глубоководных губок и особенно
радиолярий, микроскопических организмов, относящихся к типу
простейших. Скелеты радиолярий поражают богатством и разнообразием
форм. При удивительной экономии материала они обладают высокой
устойчивостью, выдерживая давление воды на больших глубинах. Это яркий
пример достижения максимальной прочности при минимаотной затрате
материала. Ле Реколе , исследовав строение радиолярий, разработал ряд
конструкций универсальных ячеек, которые могут быть использованы в
создании различных сооружений, от перекрытий залов до мостов и плотин. В
будущем они найдут применение и в оборудовании, предназначенном для
полетов в космос, поскольку в подобных условиях требуется принимать во
внимание не только прочность, но и количество материала, необходимого
для его изготовления. (Докладчик показывает фотографии).
Учитель: Естественный отбор сохраняет структуры, наиболее совершенные
в функциональном отношении и наиболее экономные по затрате материала.
Дырчатые конструкции не единственная возможность построения объектов.
В природе встречаются разнообразные формы скелетных элементов
окружности и овалы, ромбы и кубы, треугольники, квадраты. Комбинируя
их, природа создала бесконечное множество сложных, красивых, легких,
прочных и экономичных конструкций.
Обучающийся: Части живых организмов нередко построены из элементов
сходной формы. Таковы лепестки цветков, чешуи семян, чешуя рыб, панцирь
броненосцев. Повторяемость однотипных структурных элементов в природе
закономерное явление. Наиболее замечательное строение пчелиные соты.
Это самая экономная и самая емкая форма, единственным элементом которой
является шестигранная призма. Конструкция пчелиных сот легла в основу
изготовления «сотовых панелей» для строительства жилых домов.
Шестигранная призма - основной элемент «сотовых» элеваторов под
Новосибирском и в Целинограде. Успешно используют принцип пчелиных
построек и гидростроители при наведении плотин и создании других
гидротехнических сооружений. Стебель соломина у злаковых обладает
большим запасом прочности, это свойство используется строителями при
создании тонкостенных железобетонных конструкций, арматуры в блоках и
перекрытиях. Проводящие ткани, клетки которых имеют форму трубочек,
послужили примером для создания отопительной системы и водоснабжения в
многоэтажных домах. Расположение жилок листьев, лепестков цветов дали
возможность создать крытые стадионы, выставочные сооружения, аквапарки.
Это всего лишь небольшой ряд примеров того, как человек применяет в
строительстве биологические модели. (Докладчик показывает фотографии по
теме «Природные конструкционные материалы»)
Обучающийся: Как известно, иглы розы, боярышника, кактусов служат
растению защитой от поедания животными. Такую же защитную функцию
выполняют иглы рыб, ежей, дикобразов. Их прочность при нажатии выше,
чем у конструкционных металлов. Удивительной конструкцией обладают
птичьи перья, они выдерживают огромные деформации, превосходя самые
лучшие авиационные материалы. Строение крыла птицы по своим
техническим характеристикам превосходит конструкции всех современных
планеров и самолетов. В природе есть масса материалов, имеющих пористое
строение; кости птиц, кора деревьев спользуя эти природные свойства,
человек создал пеноматериалы для теплоизоляции, герметизации,
строительства легких перекрытий, для упаковочных материалов.
Механические ткани, находящиеся в стеблях растений, нити паутины, очень
прочные материалы, они послужили образцами для создания материалов при
строительстве моста через ущелье в Калифорнии (США), длина которого
составляет 137 метров. (Докладчик показывает фотографии).
Закрепление нового материала.
Фронтальный опрос:
1. Какое значение имеет изучение биологии для научно - технического
прогресса?
2. Какие особенности строения и приспособления животных и растений
используются человеком в строительстве?
3. Как можно использовать в строительстве сооружений на приусадебном
участке принципы структурной организации растений?
Подведение итогов урока:
Учитель: Сегодня мы познакомились с наукой бионикой, которая имеет
самую непосредственную связь с биологией. Эта наука делает первые
шаги, и предстоит еще много узнать, провести массу исследований, чтобы
сделать более совершенные самолеты, автомобили, для строительства
зданий, мостов, дорог.
Домашнее задание.
1. Прочитайте Е.И. Тупикин «Общая биология с основами экологии и
природоохранной деятельностью» стр. 322 - 324.
2. Подготовить сообщение на тему: «Где в строительстве использовали
исследования, проводимые в бионике»
Используемая литература:
1. В.Б. Захаров «Общая биология. 10-11 классы», Дрофа, 2011г.,
2. Е.И. Тупикин «Общая биология с основами экологии и
природоохранной деятельностью», Издательский центр «Академия»,
2012г.
3. Энциклопедия
4. Журнал «Вокруг Света» № 3, 2009г.
Приложение № 1