模仿犯的科學 – 仿生學

授課橘生物小編
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  • 一年級, 二年級
  • 多元選修
    教案分享
    學群對應優先
    對應課本
  • 每周 1 節
  • 課程時數 : 1小時
學習領域/科目別 化學, 生物
核心素養
A 自主行動 / A1身心素質與自我精進 A2系統思考與解決問題
B 溝通互動 /
C 社會參與 /
19項議題融入 生命, 科技
課程規劃緣由
「仿生學 (Bionics)」是指從生物的觀點來啟發出新的技術或解決科技難題的新興學科,從生物、工程、醫學、機械等皆是仿生學的應用範疇。本課程將介紹數個結合「奈米科技」與「仿生技術」著名的例子,並藉由習題來強化基礎概念。
教學方法或策略
講述法:
1. 學習準備:確立教學目標
2. 進行教學:包含引起動機、引起舊經驗、解釋教學內容、引導學生學習
3. 補救學習:評鑑學習成果、更正或總結教學
學習目標
1、認識仿生學
2、認識奈米仿生學在現代科技的運用
規劃內容
第一節
單元主題 :
模仿犯的科學 – 仿生學
內容綱要/教學重點 :
配合教材解說何謂仿生學及奈米仿生學在現代科技上的運用,再配合習題強化概念。
教材附件下載
教案內容
「仿生學 (Bionics)」是指從生物的觀點來啟發出新的技術或解決科技難題的新興學科,從生物、工程、醫學、機械等皆是仿生學的應用範疇。本課程將介紹數個結合「奈米科技」與「仿生技術」著名的例子,並藉由習題來強化基礎概念。
 
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課程講義(教材截圖)

我們可從最著名的例子說起。植物學家在許多物種上發現特殊的疏水現象,例如,一些張樹的葉子以及捕蠅草的種子……等等。但以蓮葉最為著名。它的疏水性與自潔效果是所有植物中最優秀,也最容易觀察的。在重重的分析研究之後,我們發現疏水性和自潔性來自於蓮葉表面的分子排列狀況,以及特殊的立體結構。因此,材料科學家有了明確的方向,將材料與結構朝此方向設計製造。這種模擬生物的科技,稱為「仿生學」。
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課程講義(教材截圖)

另一個知名的例子是能飛簷走壁的壁虎。我們都知道壁虎能在各種材質、各種角度的牆壁行走,這完全是化學提到的凡得瓦力的終極表現。而它最令人嘖嘖稱奇,且吸引無數科學家仿製的是,它不僅「黏」得緊,且隨時都可以輕易地「拔」起,這材料不僅既黏且又能夠輕鬆拔除。



 
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課程講義(教材截圖)

南非納米比亞沙漠從不下雨,但是一年之中有6個月的時間,從大西洋偶發的強風,會為該地帶來霧氣,這些霧氣就成為擬步甲蟲賴以生存的水源。每天清晨,擬步甲蟲都會將自己的屁股高高撅起,數分鐘之後霧氣在此形成露珠,到達一定重量後,露珠流向前方落入它的口器。對於這種體型只有2公分大小的蟲子來說,這些水分就足以滿足其需要。

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模擬試題(教材截圖)

1. 蓮花效應的主要作用來自蠟質的疏水性,目前日常生活中仿蓮花的蠟質效果,最為廣用且為絕緣體的是哪一種塑膠包覆膜(可以包覆大型物體,例如戶外水塔)?
(A)聚乙烯 (B)聚丙烯 (C)聚乙炔
(D)耐綸  (E)達克倫

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