Проект "Бионика" учащегося 8 класса Кокоулина Егора
проект по биологии (8 класс)

Проект «Бионика» ученика 8 класса Кокоулина Егора

Введение

Слайд 2

В наш век наука приобрела огромное значение. Мир не стоит на месте, наука так же движется вперед и дает человеку такие возможности, о которых он мог только мечтать. С незапамятных времен человек наблюдая за процессами жизнедеятельности живых организмов, хотел заимствовать у природы что-то новое неподвластное ему самому. Так знаменитый Леонардо да Винчи ,изучая строение крыльев птиц, мечтал о полете человека в воздухе. Так позднее по его схемам и чертежам была разработана модель орнитоптера. 
   Слайд 3

  В 60-е годы  20 века появилась бионика, наука - будущего, которая сейчас получила сильный импульс к развитию. Название бионики происходит от древнегреческого слова «бион» - «ячейка жизни».

Проще говоря, 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.

Слайд 4

С освоением бионики в современном мире появляются все более новые технологии, облегчающие процессы жизнедеятельности человека, помогающие продлить жизнь на планете Земля и дающие человеку возможность отвечать на многие вопросы прошлого и будущего.

Ученые- бионики, уже сделали открытие в разных сферах жизни человека: медицине, архитектуре, промышленности, дизайне.

Слайд 5

На современной планете существует множество наук и направлений. А какое место  в нашей жизни занимает бионика? Что именно знаем мы об этой науке? Мы имеем представление о таких  науках как химия, физика, биология и многих других. Но очень мало знаем о бионике.

Этот процесс, кроме названия, имеет весомое значение среди наук нашей планеты. В  своем  проекте-исследовании я постарался узнать об этом подробнее.

Слайд 6

Цель:  изучение принципов  бионики, исследование возможности и эффективности их применения для решения медицинских задач

Объект исследования: практическое применение в медицине науки «бионика»

Предмет исследования:  наука «бионика»

Задачи:

1.Узнать об истории возникновения науки

2.Подобрать и изучить информационный материал о применении науки в медицине

3. Провести анкетирование среди учащихся и выявить имеют ли они представление о том, что изучает бионика.

4.Найти объекты бионики в нашей жизни.

5.Подготовить и представить проект.

Гипотеза: у природы можно подсмотреть многие полезные механизмы и объекты и использовать их в жизни человека.

Слайд 7

Методы исследования:

1. Сбор информации;
2. Анализ источников информации по теме работы;
3. Анкетирование;
4. Сравнение информационных фактов;
5. Презентация проекта.

Слайд 8

    Бионика – наука об использовании в технике знаний о конструкции, принципе и технологическом процессе живого организма. Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов. Здесь стыкуются такие далеко относящиеся друг от друга отрасли человеческого знания и практической деятельности, как БИОлогия и техНИКА.

Название  бионики происходит от древнегреческого слова «бион» - «ячейка жизни». Изучает  бионика биологические системы  и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Другими словами, бионика  помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические  процессы на основе идей, найденных  и заимствованных у природы. Бионика  интересуется всем, что может быть названо «техникой природы».

Слайд 9

 История зарождения науки «Бионика»
С незапамятных времен пытливая мысль  человека искала ответ на вопрос: может  ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сначала  человек мог только мечтать об этом – научиться делать то, что сделала уже природа применительно к другим живым существам.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат - орнитоптер, беря за прототип крылья птиц. Так он пытался воссоздать строение птичьего крыла и механизма, приводящего его в движение.

 Но  какими отличными от живых существ оказались конструкции, устройства, инструменты и приборы, созданные человеком!

 Достаточно сопоставить орган зрения – глаз – любого животного с некоторыми оптическими приборами и инструментами, сконструированными человеком, чтобы убедиться в том, насколько совершеннее естественный орган по сравнению с искусственным устройством.

В наши дни  человек вернулся отчасти к своей первоначальной идее – по возможности полнее и точнее копировать в технике то, что достигнуто в живой природе, воспроизвести это в форме конкретных технических решений. Так зародилась новая наука – бионика.

Слайд  10

Бионика в медицине

Рассмотрим  применение методов и решений  бионики в медицине — той отрасли  биологических наук, с которой  каждый человек не раз сталкивается за свою жизнь.
     Многие  из «изобретений» природы еще  в глубокой древности помогали решать ряд технических задач. Так, например,

проводя глазные хирургические  операции, арабские врачи уже много  сотен лет назад получили представление  о преломлении световых лучей  при переходе из одной прозрачной среды в другую. Изучение хрусталика глаза натолкнуло врачей древности  на мысль об использовании линз, изготовленных из хрусталя или стекла, для увеличения изображения, а затем  и для коррекции зрения.
    Многие  медицинские  инструменты имеют  прообраз среди представителей живого мира.
       Игла-скарификатор, служащая для  забора периферической крови  (например, с целью выполнения  общего анализа крови, неоднократно  назначаемого каждому из нас ), сконструирована  по принципу, полностью повторяющему  строение зуба-резца летучей мыши, укус которой, с одной стороны,  отличается безболезненностью, а  с другой — всегда сопровождается  достаточно сильным кровотечением.
     Привычный всем поршневой шприц во многом имитирует  кровососущий аппарат насекомых  — комара и блохи, с укусом которых  гарантированно знаком каждый человек. Применяемая во время хирургической  операции игла, используемая для наложения  швов на внутренние органы и ткани  человека, за несколько веков не изменила своей первоначальной формы  — формы реберных костей крупных  рыб, а скальпель до сих пор  повторяет форму тростникового  листа с его природной режущей  кромкой. Все, что было в природе, со временем внедрялось в жизнедеятельность  человека.
     Но  это лишь самые простые примеры, дошедшие до нас буквально из глубины  веков, а современное развитие бионики  касается множества высокоразвитых медицинских технологий.

Благодаря бионике стало возможным создание протезов  рук, ног, глаз, а также искусственного сердца и органов слуха.

Слайд 11

Накопленные знания о механическом устройстве живых существ позволяют применить эти знания для помощи больным людям. В первую очередь это инвалиды, лишившиеся руки (или обеих рук), ноги (или обеих ног) в результате хронических болезней, несчастных случаев или военных действий. Наибольшие неудобства человеку доставляет отсутствие конечностей, то есть рук или ног. Причем, если отсутствие ног еще как-то можно компенсировать с помощью инвалидной коляски, то отсутствие рук обрекает человека на полную беспомощность. Поэтому уже много десятков лет ученые и инженеры занимаются разработкой искусственных конечностей (протезов).

Слайд 12

Как принято в медицине, первые опыты проводятся на животных.

Уникальную операцию, не имеющую мировых аналогов, провел в 2005 году в Великобритании ветеринар Ноэль Фитцпатрик. Уже через день после операции кот, потерявший задние лапы в результате несчастного случая, –— смог стоять на новых лапах, а через четыре месяца — ходить и бегать.

Слайд 13

В последние годы появилось большое количество проектов протезов и для людей. В конструкции протеза руки самым сложным узлом является кисть. Кисть человека, одно из величайших достижений эволюции, очень совершенна и очень сложна во внутреннем устройстве. Чтобы скопировать ее работу, ученым и инженерам пришлось решить множество проблем, но результат стоил того. Решив проблему с кистью руки, ученые и инженеры приступили к созданию протеза всей руки целиком и преуспели в этом.

Слайд 14

А вот как выглядит протез ступни ноги у человека, лишившегося ступни в результате взрыва мины во время боевых действий.

Как мы видим на снимке, протез позволяет не только ходить, но и даже подниматься по лестницам.

Людям, которые остались без обеих ног, поможет протез нижних конечностей. Он крепится к спине человека и обеспечивает ему передвижение на искусственных ногах.

Слайд 15

Изобретение анестезии (обезболивания) в медицине способствовало наблюдение за осами.

     Осы впрыскивали нервнопаралитическое вещество в область нервных стволов пауку, полностью его парализуя, но не убивая его. Он неподвижно лежал в осином гнезде до появления личинок и служил им кормом.

Слайд 16

Примером современной бионики в медицине служит технология реконструкции и наращивание зубной эмали, наращивание ногтей и волос. Основой для этой технологии является принцип построения морских губок, а также техника строения гнезд стрижей-саланганов. Оба этих принципа  основаны на химиоотвердевающей и светоотвердевающей методиках.

Слайд 17

Мало кто знает, что состояние глубокой спячки многих мелких грызунов и насекомых в зимнее время, при котором замедляется обменный процесс в органах и тканях, помогло проводить операции на сердце и головном мозге. В это время осознанно переохлаждают тело человека для замедления обменных процессов в тканях и органах.

Слайд 18

Основными направлениями нейробионики являются изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток-нейронов и нейронных сетей. Это дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.

Слайд 19

Телемедицина

Медицина будущего будет активно развиваться в направлении телемедицины. Благодаря новым технологиям пациент  будет иметь доступ к электронной медицинский карте,  сможет дистанционно консультироваться с врачом и отправлять анализы для диагностики в любую лабораторию мира. Это поможет решить проблему низкой доступности квалифицированной помощи в отдельных регионах, отдалённых населенных пунктах.

Ещё одно направление — дистанционное управление медицинским оборудованием. Например, робот-хирург Da Vinci, с помощью которого удаленно можно проводить операции. Хирург сидит за пультом, видит участок в 3D-формате с многократным увеличением и с помощью джойстика управляет четырёхруким роботом, который может находиться на любом расстоянии от него. Также сегодня уже используются комплексы удалённой ультразвуковой диагностики.

Слайд 20

    После изучения  и анализа научной литературы, информации сети Интернет по изучаемой теме я решил весь найденный материал обобщить в кратком виде. Эти данные представлены в  сравнительной таблице 1.

Таблица 1 «Соответствие биологических систем медицинским технологиям»

Слайд 21

В результате работы над исследованием на тему «Бионика –технический взгляд на живую природу» я пришел к следующим результатам и выводам:

• познакомился с определением, историей возникновения и типами науки бионика как одним  из направлений современной биологии;
• изучил принципы медицинской бионики и нашел им соответствие на практике;
• выяснил, что медицинская  бионика -  одно из самых современных и перспективных направлений современной науки, дающее практические неограниченные возможности для решения многих  задач, облегчающих и повышающих качество жизни человека;
• бионика – наука будущего;

Слайд 22

Заключение

Каждое живое существо - это совершенная система, которая является результатом эволюции многих миллионов лет. Изучая данную систему, раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в строительстве сооружений. С помощью бионики человечество пытается привнести достижения природы в собственные технические и общественные технологии.  Бионика в медицине не стоит на месте, несмотря на молодой возраст, эта наука уже смогла достичь небывалых высот, и возможно пройдёт ещё пару лет, когда она сможет решить любые сложные медицинские проблемы, по крайней мере, бионика в медицине может подарить надежду, а это дорого стоит.

Слайд 23

          Таким образом, теперь я могу дать ответ на основополагающий вопрос: несомненно, «изобретения», созданные природой, являются более совершенными, в отличие от изобретений, придуманных человеком. Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию природных технологий и идей.

 Почему при современном уровне развития техники природа настолько опережает человека? Все дело в естественном отборе, эволюционном развитии. Все живые организмы находятся в динамическом равновесии, что дает им возможность приспосабливаться, перестраивая свои конструкции в соответствии с изменяющимися условиями.

В ходе проекта я узнал, что такое бионика, об истории этой науки и об основных её достижениях.

Благодаря бионике, мы можем понять, насколько удивительно утроен окружающий нас мир.

Источники информации:

1. Бионика. http://goo.gl/0TCa9O
2. Бионика – техника, скопированная у природы. http://goo.gl/G4UqF8
3. Бионика и транспорт. http://goo.gl/qfBeK3
4. Биопротезирование в медицине. http://goo.gl/tuhU3o
5. Бионика в архитектуре. http://goo.gl/BUKqBx
6. Принципы бионики на службе у медицины. http://goo.gl/8cRFrN
7. Интересное о бионике. http://goo.gl/YbJExn