仿生学DesignBionics教学讲解课件.ppt

1、青少年科技创新实践活动青少年科技创新实践活动之之创意设计创意设计独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室上周课堂核心：上周课堂核心：学习、感悟科技发明案例，从解决学习、感悟科技发明案例，从解决感兴趣的常见问题入手，捕捉自己的创感兴趣的常见问题入手，捕捉自己的创意灵感，形成自己的创意（发明）设计，意灵感，形成自己的创意（发明）设计，开展科技创新实践活动。开展科技创新实践活动。上节课所学创意科技发明案例：上节课所学创意科技发明案例：1、家用急救皮肤冷却器、家用急救皮肤冷却器 2、廉价抗震屋、廉价抗震屋3、个性自行车头盔、个性自行车头盔 4、灭火电棍、灭火电棍5、

2、可监控健康智能屋漏水警报器储物会议桌、可监控健康智能屋漏水警报器储物会议桌6、漂亮的收纳开瓶器、漂亮的收纳开瓶器 7、升降厨房桌、升降厨房桌 8、能发电的十字路口交通系统、能发电的十字路口交通系统9、太阳能垃圾桶、太阳能垃圾桶 10、原水发电的新方法原水发电的新方法 11、遥控人造云、遥控人造云12、仿翠鸟鸟喙的新干线列车车头、仿翠鸟鸟喙的新干线列车车头 13、人造鸟、人造鸟 14、“机械雨燕机械雨燕”微型飞机微型飞机课堂深层目标：课堂深层目标：在课内外活动中播下一种积极发现在课内外活动中播下一种积极发现问题和解决问题的创新心态，在学习中问题和解决问题的创新心态，在学习中主动收获创新思想主动收

3、获创新思想心灵感悟：心灵感悟：播下一种心态，收获一种思想；播下一种心态，收获一种思想；播下一种思想，收获一种行为；播下一种思想，收获一种行为；播下一种行为，收获一种习惯；播下一种行为，收获一种习惯；播下一种习惯，收获一种性格，播下一种习惯，收获一种性格，播下一种性格，收获一种命运。播下一种性格，收获一种命运。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室设计仿生学（设计仿生学（Design Bionics）仿生设计学仿生设计学,亦可称之为设计仿生学亦可称之为设计仿生学（Design Bio

4、nics）,它是在仿生学和它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。等相关学科。仿生设计学与旧有的仿生学成果应用仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的不同，它是以自然界万事万物的“形形”、“色色”、“音音”、“功能功能”、“结构结

5、构”等为研究对象，有选择地在设计过程中等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上，仿生设计学是仿生学的在某种意义上，仿生设计学是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。生存方式中的反映。设计思维设计思维 作者作者:Tim Brown 设计思维 这幅图主要从三方面的思考：这幅图主要从三方面的思考：1.用户的需求是什么？用户的需求是什么

6、？2.如何在市场上生存？如何在市场上生存？3.技术上是否可行？技术上是否可行？仿生设计学作为人类社会生产活动仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。展过程中新的亮点。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室全球全球12大仿生建筑大仿生建筑 仿生建筑是仿生建筑是21世纪建筑学领域的一世纪建筑学领域的一项新运动，仿生建筑学理论结合了生物项新运动，仿生建筑学理论结合了生物学、美学和自然界中的科学规律。仿生学、美学和自然界中

7、的科学规律。仿生建筑学把人类的建筑结构、建筑功能、建筑学把人类的建筑结构、建筑功能、和自然生态环境进行了结合和搭配。据和自然生态环境进行了结合和搭配。据专家介绍，目前的建筑仿生学的具体表专家介绍，目前的建筑仿生学的具体表现在四个方面：城市环境仿生，建筑功现在四个方面：城市环境仿生，建筑功能仿生，建筑形式仿生，建筑内部结构能仿生，建筑形式仿生，建筑内部结构仿生。仿生。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室巴黎巴黎“防烟雾防烟雾”大厦大厦（Anti-Smog Building,Paris）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工

8、作室巴黎巴黎“防烟雾防烟雾”大厦大厦（Anti-Smog Building,Paris）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 这所建筑是一个新科技中心，建筑这所建筑是一个新科技中心，建筑所用的原料都是可回收可降解材料。这所用的原料都是可回收可降解材料。这所建筑的功能非常完善，有公共场所、所建筑的功能非常完善，有公共场所、会议室、画廊、餐厅和花园。会议室、画廊、餐厅和花园。采用太阳采用太阳能发电和光合作用净化空气，预计将修能发电和光合作用净化空气，预计将修建在巴黎运河上，将成为教育巴黎市民建在巴黎运河上，将成为教育巴黎市民保护环境普及可持续发展战略的重要基

9、保护环境普及可持续发展战略的重要基地。地。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室美国辛辛那提的美国辛辛那提的“罗布林大桥坡度罗布林大桥坡度”大大厦（厦（The Ascent at Roebling Bridge,Cincinna 独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室罗布林大桥坡度罗布林大桥坡度”大厦大厦 这座大厦位于辛辛那提市最著名的这座大厦位于辛辛那提市最著名的罗布林大桥（罗布林大桥（Roebling Bridge）旁，）旁，被称为罗布林大桥坡度被称为罗布林大桥坡度”的大厦是由纽的大厦是由纽约世界贸易中心重建总体规

10、划建筑师丹约世界贸易中心重建总体规划建筑师丹尼尔尼尔李博斯金设计的。这座大楼最具特李博斯金设计的。这座大楼最具特色的就是它顶层的倾斜坡度使用了仿生色的就是它顶层的倾斜坡度使用了仿生技术与周边的自然环境相适应，与著名技术与周边的自然环境相适应，与著名的城市标罗布林大桥相配合。大厦的建的城市标罗布林大桥相配合。大厦的建筑色调充分反映出了城市和天空的搭配，筑色调充分反映出了城市和天空的搭配，同时，这所大厦还具有缓解交通压力的同时，这所大厦还具有缓解交通压力的功能。功能。哥斯达黎加哥斯达黎加“世界方舟世界方舟”（Ark of the World,Costa Rica）由格雷特由格雷特莱恩设计的这个莱恩

11、设计的这个“世界方世界方舟舟”是基于一种是基于一种“流体建筑流体建筑”概念为原概念为原理，使用可变形的金属材料和使用先进理，使用可变形的金属材料和使用先进的的“blob-like”流媒体图像技术。这个流媒体图像技术。这个建筑的基础是一个球形，建筑师充分使建筑的基础是一个球形，建筑师充分使建筑物与周围自然环境进行合理搭配。建筑物与周围自然环境进行合理搭配。据报道，据报道，“世界方舟世界方舟”计划修建在哥斯计划修建在哥斯达黎加的热带雨林中，将成为一个重要达黎加的热带雨林中，将成为一个重要的生态中心和生态教育基地。的生态中心和生态教育基地。上海上海“仿生塔仿生塔”（Bionic Tower,Shan

12、ghai）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 这座始建于这座始建于1997年的宏伟建筑有年的宏伟建筑有1000米的高度，楼身将被数个人工湖米的高度，楼身将被数个人工湖围绕能够吸收地震的震动波，减少大楼围绕能够吸收地震的震动波，减少大楼的晃动。大厦通体镶嵌玻璃加铝合金，的晃动。大厦通体镶嵌玻璃加铝合金，透过开启特殊的拉板装置可以导入新鲜透过开启特殊的拉板装置可以导入新鲜空气，保证大厦内部良好的通风情况空气，保证大厦内部良好的通风情况(本文来源：网易探索本文来源：网易探索)独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室伦敦市政

13、厅（伦敦市政厅（City Hall,London）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 伦敦市政厅的设计来自诺曼伦敦市政厅的设计来自诺曼福斯特福斯特公司，设计师认为我们生活的世界是可公司，设计师认为我们生活的世界是可以改变的，这座大楼的用意是激励代表以改变的，这座大楼的用意是激励代表提出更多的议案，促进英国的民主进程。提出更多的议案，促进英国的民主进程。这座建筑物全部使用了无污染的可回收这座建筑物全部使用了无污染的可回收的材料。的材料。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室英国莱斯特国家航天中心英国莱斯特国家航天中心

14、（National Space Centre,Leicester）英国国家航天中心由设计师尼古拉英国国家航天中心由设计师尼古拉斯斯格拉姆设计。是世界上第一个采用仿格拉姆设计。是世界上第一个采用仿生结构的建筑物。它全部使用轻钢结构，生结构的建筑物。它全部使用轻钢结构，甚至连火箭发射塔也是使用轻钢。建筑甚至连火箭发射塔也是使用轻钢。建筑物的外表使用的是太空飞行器所使用的物的外表使用的是太空飞行器所使用的特殊泡沫材料，这样的设计可以保证建特殊泡沫材料，这样的设计可以保证建筑物的坚固。筑物的坚固。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室瑞典的瑞典的“螺螺旋中心旋中心

15、”（Turning Torso,Sweden）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 瑞典的瑞典的“螺旋中心螺旋中心”大厦是斯堪的大厦是斯堪的纳维亚半岛的最高建筑物，高纳维亚半岛的最高建筑物，高189米，米，共有共有9个区层，每区层有个区层，每区层有5层，有层，有152个个单元，每区层都旋转少许，使整栋大厦单元，每区层都旋转少许，使整栋大厦共旋转共旋转90度。该大厦最底下两个区层是度。该大厦最底下两个区层是办公室，其余办公室，其余7个区层共有个区层共有150个豪华个豪华住宅单元，总面积住宅单元，总面积1.5万平方米。卡这万平方米。卡这座极具特色的建筑已成为

16、瑞典南部城市座极具特色的建筑已成为瑞典南部城市马尔默的标志。马尔默的标志。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼(SelfridgesBuilding,Birmingham 独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼其外型轮廓英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼其外型轮廓犹如女性的身体。其外表悬挂了犹如女性的身体。其外表悬挂了1.5万个铝碟，万个铝碟，创造出一种极具现代气息的纹理装饰效果，有如创造出一种极具现代气息的纹理装饰效果，有如女人服饰上鳞

17、片式的金属圆片，闪烁于阳光之下，女人服饰上鳞片式的金属圆片，闪烁于阳光之下，使建筑的商业氛围表现到极致。设计该建筑的英使建筑的商业氛围表现到极致。设计该建筑的英国国“未来系统建筑事物所未来系统建筑事物所”，将商场内部围合成，将商场内部围合成一个顶部采光的中庭，配以交叉的自动扶梯，使一个顶部采光的中庭，配以交叉的自动扶梯，使购物环境呈现出一种凝聚的向心力和商业广告的购物环境呈现出一种凝聚的向心力和商业广告的展示效应。作为英国第二商业城市伯明翰的建筑展示效应。作为英国第二商业城市伯明翰的建筑地标，人们称该建筑为地标，人们称该建筑为“未来的百货商店未来的百货商店”。因。因其设计构思的前卫性，获得其设

18、计构思的前卫性，获得2004年英国皇家建年英国皇家建筑学会的筑学会的“建筑设计奖建筑设计奖”和和2004年年“英国皇家英国皇家工艺美术委员会奖工艺美术委员会奖”等多个奖项。等多个奖项。(本文来源：本文来源：网易探索网易探索)美国丹佛国际机场美国丹佛国际机场（Denver International Airport,Denver）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 美国科罗拉多州丹佛国际机场是美国面美国科罗拉多州丹佛国际机场是美国面积最大及全世界面积第二大的机场，丹佛国积最大及全世界面积第二大的机场，丹佛国际机场际机场(简称简称DIA)已经有已经有18年

19、的运营历史，年的运营历史，是美国最为繁忙的机场之一，有二十二家航是美国最为繁忙的机场之一，有二十二家航空公司提供空公司提供1200个航班。此机场的特别之个航班。此机场的特别之处在於屋顶用特殊布料覆盖及采用张力结构处在於屋顶用特殊布料覆盖及采用张力结构的设计，令人的设计，令人联想联想到冬天受冰雪覆盖的落矶到冬天受冰雪覆盖的落矶山脉。机场中杰佩森（山脉。机场中杰佩森（Jeppesen）候机楼）候机楼的白色张紧式织布屋顶使人联想起白雪皑皑的白色张紧式织布屋顶使人联想起白雪皑皑的落基山脉。整个屋顶用的落基山脉。整个屋顶用34根立柱和根立柱和10英英里长的钢缆支承。候机楼里还容纳了一个大里长的钢缆支承。

20、候机楼里还容纳了一个大型公共艺术陈列室型公共艺术陈列室。荷兰鹿特丹的荷兰鹿特丹的“城市仙人掌城市仙人掌”（Urban Cactus,Rotterdam）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 荷兰鹿特丹的荷兰鹿特丹的“城市仙人掌城市仙人掌”是一个坐是一个坐落在荷兰的住宅工程，它将在落在荷兰的住宅工程，它将在19层楼中提供层楼中提供98个居住单元。这种错落有致的曲线阳台的个居住单元。这种错落有致的曲线阳台的设计设计s使每个单元的室外空间能够得到足够使每个单元的室外空间能够得到足够的阳光。这意味着，当所有居民的花园中的的阳光。这意味着，当所有居民的花园中的花正

21、在开花期时，这个绿色摩天大楼将真的花正在开花期时，这个绿色摩天大楼将真的是绿色的。尽管这个建筑可能缺乏技术部门，是绿色的。尽管这个建筑可能缺乏技术部门，但它的碳减排能力依然很高，这多亏了在门但它的碳减排能力依然很高，这多亏了在门廊处进行的光合作用。再加上，它的白色外廊处进行的光合作用。再加上，它的白色外表也帮助减轻了市内的热度。表也帮助减轻了市内的热度。(本文来源：本文来源：网易探索网易探索)美国波特兰美国波特兰“连跳商业中心连跳商业中心”（Jumptown Building,Portland 位于美国俄勒冈州波特兰市的位于美国俄勒冈州波特兰市的“连连跳商业中心跳商业中心”由马来西亚建筑师肯由

22、马来西亚建筑师肯肖杨肖杨设计。这个商业中心使用了太阳能发电，设计。这个商业中心使用了太阳能发电，并且配备有污水及雨水回收系统，建筑并且配备有污水及雨水回收系统，建筑材料使用了可回收的建筑材料。设计师材料使用了可回收的建筑材料。设计师还为其设计了独特的园林景观，使得商还为其设计了独特的园林景观，使得商业中心成为城市中心的绿色购物花园。业中心成为城市中心的绿色购物花园。(本文来源：网易探索本文来源：网易探索)未来未来“树纹塔树纹塔”摩天大楼摩天大楼（Treescraper Tower of Tomorrow）独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室 “树纹塔树纹

23、塔”摩天大楼由美国著名的环摩天大楼由美国著名的环境设计大师、建筑师威廉境设计大师、建筑师威廉麦克多诺麦克多诺(William McDonough)设计。他设设计。他设计的计的“树纹塔树纹塔”使建筑可以像树木一样使建筑可以像树木一样进行光合作用，在设计中，他充分利用进行光合作用，在设计中，他充分利用太阳能和自然光，不仅实现视觉上震撼太阳能和自然光，不仅实现视觉上震撼效果，同时使得整个建筑物被环境所包效果，同时使得整个建筑物被环境所包围，成为名副其实的绿色建筑。围，成为名副其实的绿色建筑。独山子第一中学青少年航天科技活动工作室独山子第一中学青少年航天科技活动工作室密尔沃基市艺术馆密尔沃基市艺术馆

24、密尔沃基市艺术馆是一座会动的建筑，由密尔沃基市艺术馆是一座会动的建筑，由世界上最著名的创新建筑师之一世界上最著名的创新建筑师之一、“建筑师建筑师中的诗人中的诗人”西班牙建筑师卡拉特拉瓦西班牙建筑师卡拉特拉瓦（SantiagoCalatrava）设计。卡拉特拉瓦通）设计。卡拉特拉瓦通过机械传动装置，能够将建筑顶部的两个像过机械传动装置，能够将建筑顶部的两个像翅膀一样张开的钢结构羽翼，在阳光下慢慢翅膀一样张开的钢结构羽翼，在阳光下慢慢张开。这个结构体系是由两根平行的、倾斜张开。这个结构体系是由两根平行的、倾斜47度的桅杆靠拉力支撑，一根桅杆位于屋面度的桅杆靠拉力支撑，一根桅杆位于屋面的中轴线上，另

25、一根位于通向艺术馆入口的的中轴线上，另一根位于通向艺术馆入口的桥上，这些元素共同创造出了诗意般的结构桥上，这些元素共同创造出了诗意般的结构体系和运动感的整体效果。体系和运动感的整体效果。密尔沃基市艺术馆密尔沃基市艺术馆密尔沃基艺术馆于密执安湖畔具有洁白色的外观，别致的造型，密尔沃基艺术馆于密执安湖畔具有洁白色的外观，别致的造型，如同一只大鸟双翼的巨大屋顶，成为了密尔沃基标志性建筑。如同一只大鸟双翼的巨大屋顶，成为了密尔沃基标志性建筑。卡拉特拉瓦以厚重的混凝土拱作为基本卡拉特拉瓦以厚重的混凝土拱作为基本元素反复叠加，沿着南北轴线不断向北伸展元素反复叠加，沿着南北轴线不断向北伸展的展览空间，都归结在了遵循结构规则的绵的展览空间，都归结在了遵循结构规则的绵长韵律中。最简单、最朴实的结构功能，造长韵律中。最简单、最朴实的结构功能，造就了极其雅致而壮丽的美。由于混凝土的拱就了极其雅致而壮丽的美。由于混凝土的拱远远伸出的远端正好为展廊托出了檐口，因远远伸出的远端正好为展廊托出了檐口，因此展廊里能照得到的，基本上只是室外地面此展廊里能照得到的，基本上只是室外地面反射回来的漫射光，既能保证足够的自然采反射回来的漫射光，既能保证足够的自然采光，又避免了阳光直射对艺术藏品的破坏。光，又避免了阳光直射对艺术藏品的破坏。实践任务：实践任务：我的创意设计：我的创意设计：