Бионика: подсказано природой. Живые прототипы — ключ к новой технике



Работа посвящена исследованию объектов бионики, которые человечество создало благодаря самой природе. В работе приведен ретроспективный анализ развития понятия и науки «Бионика», отмечены практические аспекты бионики. Показана тесная связь бионики с природой. Представлены результаты диагностического обследования обучающихся младшего школьного возраста, включающего комплекс наиболее актуальных методик, а также практико-ориентированная работа, направленная на формирование у обучающихся представления о науке «Бионика».

Ключевые слова : бионика, живые прототипы, живая природа.

Человек часто учится от природы, создавая инструменты и приборы, которыми природа пользуется на протяжении многих лет, оттачивая свое мастерство в процессе эволюции. В быту мы часто пользуемся такими инструментами как расчески, щетки и многое другое и не задумываемся, как они появились. Первоначально этим создателем была природа — гениальный конструктор, инженер, художник и великий строитель.

В ходе исследования мы предполагаем, что очень много важных вещей и технологий человек «подсмотрел» у природы.

Перед собой мы поставили цель: узнать, что изучает бионика и какое значение она играет в развитии научно-технического прогресса.

Анализ источников по проблеме, в контексте теоретической части исследования, позволил сделать ряд умозаключений.

Бионика — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формах живого в природе и их промышленных аналогах. Слово «Бионика» состоит из двух слов «БИОлогия» и «техНИКА», что означает «учиться у природы технике завтрашнего дня». Другими словами, открытия природы переносятся в область техники. А так как мы живем в современном мире, и нас окружают различные изобретения, то данная тема является достаточно актуальной [1].

«От животных мы путем подражания научились важнейшим делам. Мы ученики паука в ткацком и портняжных ремеслах, ученики ласточки в построении жилищ» ... — писал греческий философ Демокрит. Прародителем бионики, как науки, считается Леонардо да Винчи, итальянский художник и ученый, изобретатель. Леонардо да Винчи конструировал летательные аппараты, представленные на рисунке 1, по образу и подобию птиц и летучих мышей. Считал, что только опыт является источником достоверного знания: «Одна только природа — наставница высших умов» [2].

Рис. 1. Эскизы летальных аппаратов Леонардо да Винчи

В 1960 году официально закрепили рождение новой науки и дали ей название «Бионика». После того, как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, архитектура [3].

Исходя из вышесказанного, следует, что природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Рассмотрим биологические объекты и изобретения человечества в таблице 1.

Таблица 1

Открытия, подсмотренные у природы

Биологические объекты	Изобретение	Сходство
Обыкновенный репейник	«Липучка»	«Липучка» создана на основе природного прототипа. Один учёный заметил, что семена репейника цепляются за шерсть микроскопическими крючками. Этот принцип повторён в липучке. Одна её поверхность покрыта жёсткими крючками, а другая часть- пушистой тканью, к которой они прикрепляются.
Паутинные нити	Красивые подвесные мосты	Паутинные нити- изумительное творение природы привлекли внимание инженеров. Паутина явилась прообразом конструкции моста на длинных гибких тросах, положив тем самым начало строительству прочных красивых подвесных мостов. Они уменьшают грузоподъемность и требуют меньшей затраты строительного материала.
Скольжение пингвинов по рыхлому снегу	Снегоход	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.
Коробочка макового цветка	Солонка	Основой солонки стала коробочка макового цветка. Созревшие семена мака высыпаются на ветру из отверстий коробочки, как соль из солонки.
Цепкие лапы птицы	Ковш погрузчика	Цепкие мощные лапы хищной птицы обеспечивают прочное захватывание добычи. Именно этот принцип положен в основу функционирования ковша погрузчика.

Таким образом, многие из нас ежедневно сталкиваются с элементами и результатами деятельности науки бионики, даже не подозревая об этом.

Бионика — очень интересная наука, которая имеет различные направления и учит использовать биологические знания для решения инженерных задач и развития техники. При изучении науки «Бионика» возникают вопросы. А многие ли знают про эту науку? А какими приборами и инструментами, созданными природой, мы пользуемся дома? Может ли человек обойтись без этих инструментов?

Актуальность заявленной проблемы сформировала необходимость проведения в МАОУ гимназии № 82 имени 30 Иркутской дивизии педагогического исследования обучающихся 4 «А» класса количеством 32 человека.

Наиболее распространенным и эффективным практическим методом исследования является анкетирование, поскольку предполагает получение информации об изучаемом явлении в логической форме.

Диагностический этап исследования позволил получить исходные данные по проблеме. Проведя опрос, мы выяснили, что 60 % опрошенных не знают о существовании данной науки, 40 % обучающихся имеют общие представления о бионике. Проведя опрос, мы выяснили, что о бионике мало кто знает, но радует то, что многим стало интересно получить новые знания и поучаствовать в анкетировании.

В связи с обозначенной проблемой в отношении знаний о науке «Бионика» обучающихся 4 «А» класса, была спроектирована и апробирована серия внеурочных мероприятий «Наука вокруг нас».

Вводное занятие цикла «Наука вокруг нас» прошло в нестандартной форме «Клуб знатоков». Целью занятия стало формирование у обучающихся представления об интересной и новой науке «Бионика», об изобретениях великих ученых и их природных прототипах.

В ходе организационного момента обучающиеся вспомнили правила игры. Так, один из игроков вытягивает любой конверт и с помощью песочных часов отсчитывает 1 минуту. За это время команда обсуждает заданный вопрос и готовит ответ.

В течение всего занятия обучающиеся разгадывали анаграммы и составляли слова, рассмотрели эмблемы науки и разгадали её значение. Особый восторг вызвала игра «Черный ящик», обучающиеся по очереди доставали неизвестные предметы и выдвигали свои предположения об их природных прототипах. В ходе игры знатоки выяснили, что «Липучка» создана на основе природного прототипа. Один учёный заметил, что семена репейника цепляются за шерсть микроскопическими крючками. Этот принцип повторён в липучке. Одна её поверхность покрыта жёсткими крючками, а другая часть — пушистой тканью, к которой они прикрепляются.

В конце занятия знатоки подвели итоги игры и, продолжив высказывания «Я узнал…», «Мне было интересно…», «Я удивился…», поделились своими впечатлениями от занятия и полученных знаний.

Таким образом, бионика имеет огромное значение в жизни человека. Очень многое из того, что сделано руками человека, люди придумали не сами, а с «подсказкой» матери-природы. В процессе выполнения работы была достигнута цель и решены все поставленные задачи. В результате работы было выяснено, что такое бионика, кто был её родоначальником, какие направления она имеет, нашёл изобретения, которые «подсмотрел» человек у природы.

Литература:

1. Детская энциклопедия, художественно-познавательный журнал для девочек и мальчиков, № 12–2019.;
2. Леонович А. А. «Увлекательная бионика» Издательство «Аванта» 2023 г.
3. Леонович А. А. «Бионика. Подсказано природой», ООО «Издательство АСТ» 2019 г.;
4. Мелания Лайбл «Смотри, как разумно устроено» 2023г.
5. Щербинин Д. «Откуда что взялось: занимательныефакты из истории изобретений», Аквилегия — М, 2009, -256 с.