荷叶仿生学例子
荷叶仿生学例子
【篇一：荷叶仿生学例子】
植物仿生学的例子范文一：植物，动物的仿生学例子
苍蝇与宇宙飞船
令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学
却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的
踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是
苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就
可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体
分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一
种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是
活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引
导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经
发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙
飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用
这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪
的结构原理中。
从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电
能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的
光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,
它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤
火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很
柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一
种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都
含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞
内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是
把化学能转变成光能的过程。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的
照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器
中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方
法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混
合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这
种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做
清除磁性水雷等工作。
现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
电鱼与伏特电池
自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们
将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。
各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏
的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电
击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究，终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘
的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的
形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊
椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线
两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤
与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由
于电板很多，产生的电压就很大了。
电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利
物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打
电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功
地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得
到很好的解决。
水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有
一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。
水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮
在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，
它就游向大海避难去了。
原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为
每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着
一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声
波冲击水母耳中的听石时，听石就刺激球壁上的神经感受器，于是
水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。
苍蝇与宇宙飞船
令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学
却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的
踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是
苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就
可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体
分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一
种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是
活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引
导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经
发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙
飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用
这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪
的结构原理中。
从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电
能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的
光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,
它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤
火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很
柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一
种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都
含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞
内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是
把化学能转变成光能的过程。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的
照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器
中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方
法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混
合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这
种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做
清除磁性水雷等工作。
现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
电鱼与伏特电池
自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们
将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。
各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电
压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏
的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电
击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究，终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘
的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的
形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊
椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线
两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤
与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由
于电板很多，产生的电压就很大了。
电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利
物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打
电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功
地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得
到很好的解决。
水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有
一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。
水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮
在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，
它就游向大海避难去了。
原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为
每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着
一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声
波冲击水母耳中的听石时，听石就刺激球壁上的神经感受器，于是
水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。
范文二：植物仿生学
一、植物仿生学
大自然带给了人类无穷无尽的想象力，启示我们发明创造。人们根
据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。源于“叶”的灵感
①叶缘启示：
相传春秋战国时期（公元前507年——公元前444年），中国建筑
鼻祖木匠鼻祖—鲁班，在上山砍伐途中，攀爬时手被锯齿草的边缘
的齿划伤了，他仔
于是受此启发，并经反复实践，制成细观察发现，原来叶子边缘有
两排锋利的锯齿，了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。
植物仿生学
②叶脉的启示：
浮水植物王莲有“水中花王”之称，一个体重35kg的人坐在上面也不
会下沉，
原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米，背面有许多相互交错的叶
脉骨架结构，
里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面，受叶脉支撑作用的启示，
英国著名建筑
师约瑟，以钢铁和玻璃为建材，设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”，
它既轻巧、雄伟又经济适用，不仅成就了1851年的第一届世博会，
也为近现代功
能主义建筑构建了雏形。
植物仿生学
③叶子排列的启示
车前草，叶子在茎上排列成的螺旋状，夹角为137030’30”。一层顺
着一层，错落有致。
只有这样叶子才能得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效
果的特性，建造了螺旋状的高楼，这样既通风，又使高楼各个部分
受到均匀的太阳光。建
筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术，他将帮助人们征服地下、天空和海洋，建筑蔚
为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。
植物仿生学
④叶序的启示
德国波恩大学的科研人员发现，莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡
质凸起物。这种粗
糙的叶片是干净的，而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的
自净原理，人们开发
出具有防污功能的自净涂层产品，其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。
这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”，并最终在风雨冲
刷下“一扫而净”。
此外，叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高，叶片巨大，但
每遇飓风和暴雨也很
少被折断。研究发现，椰子叶面呈“之”字形，可以承受更大的压力。据此，建筑师设计出了结构薄、面积大
的楼房顶棚、薄状石棉板等。
植物仿生学
⑤叶形的启示
a. 荷叶的启示
很久很久以前，世界上没有伞。那时候，人们出门很不方
便。夏天，太阳晒得皮肤火辣辣地痛。下雨天，把衣服淋得湿
漉漉的。鲁班想帮人们解决这个困难，心里很着急。鲁班动了
好多脑筋。后来，他跟几个木匠一起在路边造了一个亭子，亭
子的顶是尖尖的，四面用几根柱子撑住。接着，他们隔一段路
造一个亭子，造了许多亭子。这样，走路的人就方便多了。下
雨了或是太阳晒得难受了，就进去躲一躲，歇一歇。鲁班给大
家办了件好事，大家都很感激他。可是鲁班自己挺不满意。他
想，要是雨下个不停，
那该怎么办呢？人总不能老蹲在亭子里
不走哇。还得再想办法！为了这个事儿，他吃饭不香，睡觉不安。
鲁班想了许多天，还是没有想出来。
植物仿生学
一天，天气热极了，他一边做工，一边抹汗。忽然看见许多小孩子
在荷花塘边玩，一个孩子摘了一张荷叶，倒过来顶在脑袋上。鲁班
觉得挺好玩，就问他们：“你们头上顶着张荷叶干什么呀？”小孩子
七嘴八舌地说：“鲁班师傅，您瞧，太阳像个大火轮，我们头上顶着
荷叶，就不怕晒了。”鲁班抓过一张荷叶来，仔细瞧了又瞧，荷叶圆
圆的，一面有一丝叶脉，朝头上一罩，又轻巧，以凉快。鲁班心里
一下亮堂起来。他赶紧跑回家去，找了一根竹子，劈成许多细细的
条条，照着荷叶的样子，扎了个架子；又找了一块羊皮，把它剪得
圆圆的，蒙在竹架子上。“好啦，好啦！”他高兴得叫起来，“这东西
既能挡雨遮太阳，又轻巧。”鲁班的妻子听见他大呼小叫的，赶紧从
屋里跑出来问他：“出了什么事了？” 鲁班把刚做成的东西递给妻子，说：“你试试这玩意儿，以后大
家出门去带着它，就不怕雨淋太阳晒了。” 鲁班的妻子瞧了瞧，又想
了想，说：“不错，不过，雨停了，太阳下山了，还拿着这么个东西
走
路，可不方便了。要是能把它收拢起来，那才好呢。” “对，对！”鲁
班听了很高兴，就跟妻子一起动手，把这东西改成可以活动的，用
着
它，就把它撑开，用不着，就把它收拢。就是咱们今天的伞。
b. 捕蝇草启示
捕蝇草是原产于北美洲的一种多年生草本植物，是一种非常有趣的
食虫植物，它的茎很短，在叶的顶端长有一个酷似“贝壳”的捕虫夹。捕虫夹内长了几对细毛，是它的感受器，且能分泌蜜汁，当有小虫
闯入时，能以极快的速度将其夹住，并消化吸收。根据捕虫草的捕
虫原理，莫森制造类一个机器捕蝇草，他的捕蝇夹内有两对细毛状
的传感器，一旦虫子碰到一根细毛，传感器就产生电流并出发动力
开关，机器捕虫草就合起捕虫夹，然后捕虫夹分泌酸液消化虫子。
消化之后，
能力转化成电能储藏起来，为下一次捕虫提供能量，从这
个过程我们不难看出，机器捕虫草和
一般的自动化机器的最大差别就是，
他可以做到能量自给自足，不需要人
们给他提供额外的电能，虫子越多，
它的动力越强，越能捉到更多的虫子。
植物仿生学
c. 猪笼草的启示
猪笼草属于热带食虫植物，原产地主要为旧大陆热带地区。其拥有
一个独特的吸取营养的器官——捕虫笼，捕虫笼呈圆筒形，下半部
稍膨大，笼口上具有盖子，因其形状像猪笼而得名。猪笼草叶的构
造复杂，分叶柄，叶
身和卷须。卷须尾部扩大并反卷形成瓶状，可捕食昆虫。瓶状体的
瓶盖复面能分秘香味，引诱昆虫。瓶口
光滑，昆虫会被滑落瓶内，被瓶底分泌的液体淹死，并分解虫体营
养物质，逐渐消化
吸收。美国哈弗大学的研究小组收到猪笼草的食肉性植物的叶子的
启发，开发了一种
超滑材料，这种材料几乎排斥一切液体，当材料表面受到损坏时，
很快就会进行自我修复，并不影响它润滑的能力，人类的自净窗花
和“完全不粘锅”将梦想成真。并且人们还根据其捕虫笼的形态设计
了脚踏垃圾桶及灯具都非常实用且美观。
d. 飞蓬草的启示
《淮南子》
为车”。“飞蓬”根系入土浅。随风旋转。
启发，发明中说我们的祖先“见飞蓬转而知是一种草，其茎高尺许，
叶片大，一有大风，很容易被连根拔起，古人可能就是受到这个现
象的了车轮和车轴。
e. 玉米的启示
玉米是一种常见的农作物，众所周知，玉米的叶子常常卷曲成一个
长圆筒。科学家发现，这种长圆筒形的叶子比普通的叶子结实牢固，不容
易被破坏。科学家据此设计出一种筒形叶桥。这种桥的形状像
一个卷曲的长玉米叶，跨度很大，连接宽阔的河流两岸，中间
部分桥面的两侧向上卷成筒状，这种长圆筒形状的大桥坚固耐
用，美观大方，目前已经在全世界广泛应
用。
(一) 源于“茎”的灵感
①节与节间的启示
禾本科植物竹子，其竹节处有横隔相连，与竹身构成一个整体，这
对中空细长的竹竿的刚度和稳定性，可以协调变形，共同参与抗弯
作用，这对于中空细长的竹竿的刚度和稳定性很有意义。受到植物
茎节生长的启发，人们发明了“春笋建筑法”，把每一层墙板从高度
上分成三四段预制好，然后用液压顶以1m的行程，反复顶升，可以很快“长”成设计的建筑。又如，自行车车架“空心管”的设计灵感正
来自于麦秆，借鉴其“空心”结构，却支持比它重几倍的麦穗力学原理，制成的自行车既有足够的强度，又减轻了车身的重量。
②茎形态的启示
云杉生长于高寒湿润之巅，它之所以可以适应山上长年累月的狂风
袭击，
达到数百余年的树龄，是因为其树干底部直径显著增大，
形成一个圆锥形，这样既减轻了自重，又加强了稳定性。
人们模仿云杉对大风的适应性特点，
把建造在山顶上的电视塔设计成
类似圆锥体，就能抵抗住大风袭击。
同样，所有的塔或高烟囱，
甚至超高层建筑几乎无一例外
地采用底大顶小的形状。
③年轮的启示
木本植物的年轮状结构，
是生理系统在温和的条件下无粘结的缓慢而渐进形成。
科学家们正在研究开发仿年轮结构的壳聚糖棒材。
这种材质具有同心筒状层叠结构，
具有较高的力学强度，
有望作为骨折处的固定材料。
(二) 源于“花”的灵感
①花序的启示
向日葵又名朝阳花，它的最大特点就是向阳而生，以便吸收到尽可能多的阳
光。德国建筑学家从向日葵上获得灵感，建成了一幢能随太阳转动的向日葵旋
转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要天一亮，房屋上的马达就
开始启动，使房屋迎着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，使阳光最大
限度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢复位。这种建筑能够充分利
用太阳能，保证房屋的日常供热和用电。因为在房顶上安置了太阳能电池和聚
光镜，所以建筑物能将光能储存起来，供阴雨天和夜晚使用。
②花形的启示
凌霄花，形状似钟，又似喇叭，开口广大，尾部狭长，这个结构可以更充分地吸收大自然的能量。科学家模拟凌霄花的形状制成了微波收集器，阔口窄尾的微波收集器，灵敏度异常高，可以尽可能搜索到目标微波，并把微波承载的能量、信息收集起来，根据实际需
要，或存储下来当作绿色能源，或将其转换成数字信号，收看视频
节目提供科学研究的样本等。
植物与生活
③花色的启示
试纸开启了化学中指示剂历史的先河。一次偶然的机会，波义耳将
盐酸
溅到紫罗兰花上，花色就由紫色变成了红色。他便饶有兴趣地取来
各种酸做试验，结果发现，各种酸类都能使紫罗兰变成红色。于是，在紫罗兰开花的季节里收集了大量的紫罗兰花瓣，将花瓣泡出浸液来。需要使用的时候，就往被试的溶液里滴进一滴紫罗兰浸液。就
这样他发明的“指示剂”诞生了。后来为了更方便使用，
他用石蕊浸液把纸浸透，再把纸烘干。要用时只需将一小块纸片放
进
被检验的溶液里，根据纸的颜色变化就能知道这种溶液
是呈酸性还是碱性，从而成为
ph试纸的
雏形。
④花形的启示
随环境温度变化而花开花落的太阳能雕塑
是一款仿生的太阳能雕塑，设计灵感源于爱荷华州当地的延龄草的
花朵。该雕塑采用铸铝做成，在一篇巨大的叶子上面布有太阳能电
池板，用
来收集太阳能，并将其转化为电能，进行存储。雕塑顶部则是
可以根据周围环境而花开花落的一朵花：冬天天冷，花朵基本
上处在休眠状态，不会开放。而随着冬天过去，天气变暖，花
朵在白天开始开放，到了盛夏温度达到最高，花儿开放的时间
也达到最长。
(三) 源于“果实”的灵感
①尼龙搭扣的诞生是从果实中受到启发的经典案例。它的发
终于发明了既容易系上又容易解开的尼龙搭扣。再如，古代有一种
可以阻止骑兵前进的武器叫铁蒺藜，这种武器的原形就来源于植物
中蒺藜科的一种杂草的果实，它的刺非常的坚硬，以至于如果马蹄
踏上都会被刺到，所以有人就把铁作成蒺藜果的形状用以御敌。
植物与生活
②我们平常见到的直升机，它的最大特点是背上的螺旋桨，通过螺
旋桨的飞速转动，直升机能上下前后地运动。然而在自然界，有一
类叫槭树的植物，它们结出的果实也长着翅膀，一旦离开植物体，
翅膀也会飞快地在空中转动，简直就是一架有生命的直升机
④肥皂&皂荚
尽管肥皂不是我国的发明，现代肥皂工业是泊来品，但‘肥皂’一词却
是地地道道的国产货，它来源于我国古代的皂荚。这是一种豆科皂
荚树所结荚果，含有皂甙成分，有表面活性剂样性能：起泡、去污、乳化，并且比真正的肥皂耐硬水，不含碱性，对丝毛织物无损伤。
皂荚有多种，去垢能力不同。唐初《新修本草》记载：“猪牙皂荚最下，其形曲戾薄恶，全无滋润，洗垢不去”，应选“皮薄多肉……味
大浓”’者，故而后世有“肥皂”或‘“皂荚”一词以称呼质优肉厚的皂荚，意为“肉多肥厚的皂荚”。南宋末年周密所著《武林旧事》卷六‘小经纪’节中提及“肥皂团”一物，指的就是采用肥厚的皂荚经再制加工的
丸团。明代李时珍《本草纲目》云：“肥皂荚……十月采荚，煮熟捣烂，和白面及诸香作丸，澡身面去垢，而腻润胜于皂荚也”。由此可
以看出，后来我国对于现代化学油脂皂化的肥皂仅是沿用了“肥皂荚”的名称而已，化学成分却与这种皂荚和肥皂团毫不相干。
我国古代真正利用与现代肥皂成分相似的洗涤用品不是“肥皂团”而
是“胰子”，而胰子又是从猪胰和澡豆演化而来的。明清时期民间对
澡豆又做了改进，将猪胰、砂糖、天然碳酸钠、猪油、香料等成分
按比例共混研磨，并加热到40℃下压制成型，这就是“胰子”。洲12
世纪时发明了将草木灰水加生石灰加山羊油做成的粗肥皂，那是一
种用类似古腓尼基人发明的油灰皂。首先把草木灰与生石灰混合制
造氢氧化钾，然后把制得的koh与油脂混合加热皂化，制得真正意
义上的肥皂。
(四) 源于“根”的灵感
下意识地注意到，土壤虽然松散，却能在植物交叉延
伸的根须四周黏结聚集到一起。受此启发，他试着用
旧铁丝仿造植物的根系织成交叉结构，再用水泥、石
子浇铸在一起，砌成花坛、水池牢固度大大加强，这
也为钢筋混凝土结构的制作提供了思路。
植物与生活
②在海边，常常见到一种叫水笔仔的植物，它那高高露出水面的树根，牢牢支撑身体，当海水涨潮时，也不会把自己淹没。在海边造房子的人，就学水笔仔的样子，打下一
根根的木桩，高高露出水面，很像扎在水中的水笔仔根，
然后再把房子造在木桩上，这样就再也
不怕海水的侵袭了
范文三：动物仿生学的例子
1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。2。从萤火虫到人工冷光；
3。电鱼与伏特电池；
4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，
设计了水母耳风暴预测仪
5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电
子蛙眼。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲
人用的“探路仪”。
7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解
水的装置，从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设
18.潜水艇和鱼的沉浮
19.声纳海豚
20.雷达蝙蝠
21.人们还通过海豚的流线型发明了一种船。
22.人们根据鲨鱼皮的特点发明一种泳衣，穿上它可以提高游泳的速度。
范文四：动物仿生学的例子:蝙蝠和定位
根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这
种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
动物仿生学的例子:乌贼和鱼雷诱饵
乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释放出这种黑
色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者
设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，
最终使潜艇得以逃脱。
动物仿生学的例子:蜘蛛和装甲
生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发，英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。
用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲
车等结构材料。
动物仿生学的例子:长颈鹿和“抗荷服”
长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完
全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌
入大脑，使血压更加增高，那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管
破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管，限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶员在突
然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，也能对血管产生相应的压力，这比长颈
鹿的厚皮更高明了。
动物仿生学的例子:鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”
当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必
须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分
钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和
上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了
破冰时的“鲸背效应”。
动物仿生学的例子:蝴蝶和卫星控温系统
遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达200摄氏度
；而在阴影区域，卫星温度会下降至零下200摄氏度左右，这很容
易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透
了脑筋。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来，蝴蝶身体表面生
长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对
阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，
让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统
动物仿生学的例子:蛙眼和电子蛙眼
人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙
眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子
蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能
快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够
区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机
的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交
通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
范文五：动物仿生学的例子
1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。2。从萤火虫到人工冷光；
3。电鱼与伏特电池；
4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴
预测仪
5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可
获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增
强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在
从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设
18.潜水艇和鱼的沉浮
19.声纳海豚
20.雷达蝙蝠
21.人们还通过海豚的流线型发明了一种船。
范文六：堂堂２１年（６第７０１第３卷）期
??
５ ?? ９
植物器官的仿生学案例
李希明（南安阳县六高中４４河省市滑第级学５￣）６
１源于“ ” 灵感叶的
仿云杉对大风的适应性特点，建造在山顶上的电视把
１１叶形的启示．
相传春秋战国时代（元前４０～公５
塔设计成类似圆锥体，能抵抗住大风袭击。
同样，就所
有的塔或高烟囱，至超高层建筑几乎无一例外地采甚
用底大顶小的形状。
５０年）０的鲁国工匠鲁班，在上山伐木途中，指被茅手
草划破，他仔细观察发现，原来茅草叶子两边长着锋利的锯齿，于是受到启发。经反复实践，制成人类史上第
一
２３年轮的启示．
木本植物的年轮状结构，生理系是
架带有锯齿的木工锯。
统在温和的条件下无粘结的缓慢而渐进形成。科学家正在研究开
发仿年轮结构的壳聚糖棒材。这种材质具
１２叶脉的启示．
一
浮水植物王莲有“ 中花王” 水之称。
个体重３ｋ５ｇ的人坐在上面也不会下沉。原来王莲
圆形叶片的直径可达ｌ～．背面有许多相互交错２５ｍ，有同心圆层叠结构，具有较高的力学强度，有望作为骨
折处理的固定材料。
３源于“ ” 灵感花的
的叶脉骨架结构，面还有气室使得叶片可稳定地浮里
在水面。受叶脉支撑作用的启发，国著名建筑师约英瑟，以
钢铁和玻璃为建材，计了一座顶棚跨度很大的设展览大厅——“ 水晶宫” 它既轻巧、伟又经济耐用，，雄不仅成就了１５
年的第一届世博会，为近现代功能８１也
主义建筑构建了雏形。
１３叶面的启示．德国波恩大学的科研人员发现，莲
３１花序的启示向日葵又名朝阳花，．它的最大特点就是向
阳而生，以便吸收到尽可能多的阳光。德国建筑学家从向日
葵上获得灵感，建成了能随太阳转动的
向日葵旋转房屋。它装有如同雷达一样的红外线跟踪器，只要
天一亮，屋上的马达就开始启动，房屋迎房使
着太阳缓慢转动，始终与太阳保持最佳角度，阳光最使大限
度地照进屋内。夜间，房屋又在不知不觉中慢慢
叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗糙的叶片是干净的，表面光滑的叶片反而需要清洗。
而
模仿莲叶的自
净原理，人们开发出具有防污功能的自净涂层产品，其表面
会形成类似莲叶的凹凸形貌，筑构
一
复位。这种建筑能够充分利用太阳能，保证房屋的日常供热
和用电。因为在房顶上安置了太阳能电池和聚光镜，以建筑物
能将光能储存起来，阴雨天和夜晚所供使用。
３２花形的启示凌霄花，状似钟，．形又似喇叭，口开广大，尾部狭长，这个结构可以更充分地吸收大自然的
能量。科学家模拟凌霄花的形状制成了微波收集器，阔口窄
尾的微波收集器，灵敏度异常高，以尽可能搜可
层疏水层。这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“ 悬
空而立” 并最终在风雨冲刷下“ ，一扫而净” 。此外，叶
面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高，叶片巨大，
但每遇飓风和暴雨也很少被折断。研究发现，子叶椰面呈“ ” 形，以承受更大的压力。据此，筑师之字可建设计出了结
构薄、面积大的楼房顶棚、薄型石棉板等。
２源于“ ” 灵感茎的
索到目标微波，把微波承载的能量、息收集起来，并信根
据实际需要，或存储下来当作绿色能源，或将其转换
成数字信号等。
２１节与节问的启示．
禾本科植物竹子，竹节处有其
横隔相连，与竹身构成一个整体，以协调变形，同可共参
与抗弯作用，这对于中空细长的竹竿的刚度和稳定
性很有意义。受到植物茎节生长的启发，们发明了人“ 春笋
建筑法” 把每一层墙板从高度上分成三四段预，制好，然后
用液压顶以ｌ的行程，ｍ反复顶升，可以很快“ 成预期的建筑。又如，长” 自行车车架“ 空心管” 的设计灵感正来自于麦
秆，鉴其“ 心” 构，支持比借空结却它重几倍的麦穗力学
原理，制成的自行车既有足够的强度，又减轻了车身的重量。２２茎形态的启示．云杉生长于高寒湿润之巅，之它所以可
以适应山上长年累月的狂风袭击，到数百余达
３３花色的启示．
ｌ世纪英国著名的化学家罗伯特 ?? ７
波义耳发明的“ 义耳试纸” 启了化学指示剂历史的波开
先河。一次偶然的机会，义耳将盐酸溅到紫罗兰花波上，花色就由紫色变成了红色。他便饶有兴趣地取来各种酸做试验，
结果发现，各种酸类都能使紫罗兰变成红
色。于是，在紫罗
兰开花的季节里收集了大量的紫罗兰花瓣，将花瓣泡出浸液来。需要使用的时候，往被试就
的溶液里滴进一滴紫罗兰浸液。
就这样他发明的“ 指示
剂” 诞生了。后来为了更方便使用，用石蕊浸液将纸他
浸透，把纸烘干。要用时只需将一小块纸片放进被检再
验的溶液里，根据纸的颜色变化就能知道这种溶液是呈酸性还是碱性，从而成为ｐＨ试纸的雏形。
４源于“果实”的灵感
年的树龄，因为其树干底部直径显著增大，成一个是形圆锥形，这样既减轻了自重，又加强了稳定性。人们模
原文地址：??
６０??
生物学教学２１年（６第７０１第３卷）期
高中生命科学教学中主题单元教学设计的实践例析
甘静（海通学属学东验上交大附中浦实高中２１）０
２００
摘要本文阐述了在高中生命科学教学中运用主题单元教学思想设计的“ 生物体中的有机化合物” 教学的一个实践案例。
主题单元教学设计思维导图关键词高中生命科学教学
主题单元教学设计通常是对课程单元或主题模块
学习作为核心的设计，区别于按课时进行的微观教学
设计。本文以笔者参加上海市中小学教师教育技术主讲教师培训时设计的“ 生物体中的有机化合物” 主题
单元教学设计为例，结合用思维导图软件Ｆｅｍｎｒｅｉｄ整理的思路图，阐述运用促进信息技术与课程教学整合的各种方法于主题单元教学实践的一点认识。
１运用内容组织方法，据教学规律，行单元化规依进划
上海市高中《生命科学》１第２章一节“ 物第册生体中的有机化合物” 教学内容是各种复杂的有机物分，
子。本节课大多为微观抽象概念的学习，学生的有意注意难以长时间维持。单元中单课的排序可以各个目标之间的前提关系为基础，按照：①先前的学习支持新的学习；②重要的是进行学习分析，以便确定各技能的教学顺序；顷序的完整；③Ｊ④去掉与眼前学习任务无关的目标或以后再教的原则操作ｌ。因此，＿２Ｊ将本节内容作为一个主题进行教学，并对教材内容进行重新编排，将其分成三个专题来进行高中生命科学教学的思维导
图（１。
图）
先构建有机物概念
学习内容组织包括了学
习内容的选择与组织等。
其中内容组织方法在此是指进行主题单元化规划的方
法，即将具有较强内在联系、具有共同主题的内容整合
专题一：实验２１．食物中营养成分的鉴定
ｌ课时：有机物和糖类
专题二：认识肯机物分子
第２课时：蛋白
第３课时：核酸、脂质和维生索卜——＿④将所学原理迁移到核
酸结构的学习＿｛
题三：研究活动“ 养与健康调查” 营
图１内容组织思维导图
在学习内容的组织上，据生物小分子形成大分根
类学习来理解掌握大分子是由小分子形成的原理，第
子的共性，合理确定各专题的顺序。由专题一的实验，先获得
生物体中存在有机物的感性认识；进入专题再
二课时运用前述原理解决本专题重难点蛋白质的学习。第三
课时则将所学原理迁移到核酸结构的学习
二学习各种有机物分子的结构和生理作用；确定专题二中３
课时的内容组织方法的理由是：由于学生在化
学课上还未学习相关有机化学基本知识，以在第一所
中，比较脂质、维生素在构成上与糖类蛋白质和核酸的异同点；专题三再展开学生自主研究活动“ 营养与健康
调查” 。通过三个专题，在专题层面上实现从感性到理
课时先构建有机物概念，由有机物中比较简单的糖再尼龙搭
扣的诞生是从果实中受启发的经典案例。
它的发明者是瑞士工程师乔治 ?? ?? 德梅斯特拉尔。２０
性再到感性的认知学习过程。这样，学生从实验开始，
５源于“ ” 灵感根的
“ 钢筋混泥土” 的发明源于植物根系的特点。法国园艺师约瑟夫 ?? 尼哀为了解决养花的大陶盆不结实莫的问题，曾先后试用木材
和水泥来做花盆，他但效果都不理想。他依然经常为园艺场中
水泥制成的蓄水池和花坛被撞坏而烦恼。一日，他不慎将花盆
再次撞坏，在