生物模仿技術精選(九篇)

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第1篇：生物模仿技術范文

 

生物學科是一門實驗性極強的學科，學生除了掌握必要的理論知識外，還應學會如何用理論知識解決實際中的問題，實驗教學作為教育教學的有機組成部分，就承載著培養學生這種能力的功能[1-2]。但是受客觀條件的限制，學生在有限的時間內不足以做到熟能生巧，也不足以解決其疑惑和滿足其興趣愛好，開放實驗室可以充分鍛煉學生，培養學生創新意識，提高學生綜合素質，有效利用實驗室的資源[3]。

 

一、黑龍江大學中俄學院生物技術專業概述

 

(一)黑龍江大學中俄學院的定位

 

黑龍江大學中俄學院是黑龍江大學與俄羅斯新西伯利亞國立大學聯合成立的，被教育部列入全國17所國家教育體制改革試點學院之一。學院以先進的教育理念、科學的課程體系為依托，打造“專業+俄語”的對俄高級專業人才培養模式;積極引進新西伯利亞國立大學高水平師資，他們承擔學生70%的專業課教學任務;與俄方共同制定個性化人才培養方案，搭建高水平、多層次、寬領域、本碩博一體化人才培養平臺[4]。

 

(二)生物基礎實驗中心與中俄學院的關系

 

中俄學院自2011年開始招生起即招收生物技術專業本科生，由于是以自主招生的形式選拔，因此學生素質非常高。為實現資源共享，生物技術專業的實驗課(包括俄方教師承擔的實驗課)都在生命科學學院的生物基礎實驗中心開設。生命科學學院作為中俄學院試點的重要組成部分，積極創造條件滿足教師的教學需要和學生提高專業技能的需要。

 

(三)生物基礎實驗中心為中俄學院生物技術專業開設的實驗課程

 

生物基礎實驗中心除承擔中俄學院生物技術專業的普通生物學、生物化學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學和細胞工程、植物組織培養等實驗教學外，同時也為俄方教師授課提供實驗場所及所需設備。

 

二、基于中俄聯合培養的創新實驗室現有條件

 

2013年、2014年學校連續投入200多萬元在生物基礎實驗中心籌建中俄聯合培養創新實驗室。該實驗室除常規儀器外，還擁有高速冷凍離心機、蛋白純化系統、DGGE變性梯度凝膠電泳儀系統、真空冷凍干燥機、超聲波細胞粉碎儀、梯度PCR儀、凝膠成像系統、空氣浴搖床、全自動凱氏定氮儀、分析研磨機、自動電位滴定儀、勻漿機、高壓蒸汽滅菌鍋、顯微互動系統等一大批進口設備。為學生完成畢業論文以及完成自帶科研項目或參與教師科研項目提供服務。

 

(一)創新實驗室開放的內涵

 

有利于培養學生的實踐與創新能力，有利于激發學生學習的積極性與主動性，有利于提高儀器設備的使用效率，有利于促進和提高實驗教師和技術人員的水平。

 

(二)基于中俄聯合培養的創新實驗室開放現狀

 

該實驗室主要面向中俄學院生物技術專業的本科生、碩士生，2015年第一屆本科生(22名)和研究生(3名)已全部順利畢業。但是，僅限于日常教學和畢業論文的開放，還不足以體現出創新實驗室的利用價值和建設宗旨。真正的開放實驗室，可以鍛煉學生的動手能力和解決實際問題的能力，滿足或者激發學生的興趣，允許跨學科、跨專業，真正經學生手出來一些成果，使學生從中受到完整的科研訓練，體會到科學研究的嚴謹、神圣、奧妙之處。

 

(三)基于中俄聯合培養的創新實驗室發展趨勢

 

中俄學院的人才培養模式是“專業+俄語”，專業是基礎，俄語是工具，所以學生迫切希望在專業方面打好基礎，既有扎實的理論知識，又有較強的動手能力。那么中俄聯合培養創新實驗室理應擔負起這樣的功能，學校也有相應的資助政策。

 

1.實驗課內容重復或擴展式開放。學生認為課堂上實驗做得不夠理想，操作不熟練，數據不夠好，可以與任課教師另約時間到開放實驗室完成?；蛘邔嶒瀮热萦行碌南敕ǎ碌姆桨?，只要實驗的內容、手段、方法合理，實驗室具備相應的條件，經申請，就可以在開放實驗室實施[5]。

 

2.教師(包括俄方教師)指定課題式開放。教師擬定的題目或者在研科研項目的子課題集中申報公示后，經雙向選擇，學生可以進入實驗室參與其中，以個人或小團隊形式，自己查閱資料，制定方案，完成實驗，撰寫結題報告，答辯合格，方可結題。

 

3.學生自帶課題式開放。根據學生所帶課題涉及的內容，為學生配備從事相關方向的指導教師，但須拿出完整方案，由教師認定其可行性。實驗結束后，需撰寫結題報告，答辯合格給予結題。

 

三、基于中俄聯合培養的實驗室開放模式的構建

 

(一)預約開放

 

需要進實驗室的同學，將所需的儀器、試劑、要完成的實驗內容填寫清楚，包括對儀器的熟悉程度，提前1天在網上預約，平時上課時間或課余時間均可。由中心安排實驗員準備好試劑，協調好儀器，其間指導教師可根據情況現場指導或場外指導。不熟悉的儀器，使用前由實驗員進行培訓，直到能獨立正確操作。學生每次實驗結束后，需如實填寫儀器使用記錄，如遇儀器故障，及時與實驗員或值班教師聯系[6]。

 

(二)定時開放

 

每學期初，將課題匯總上來后，根據學生的實際需要，確定開放時間段和開放頻率。學生需要更改時間段或日期，可提出申請。在開放的時間段內，學生可在網上查到每個房間以及儀器的使用情況。

 

(三)保障措施

 

1.客觀條件保障。生物基礎中心每學期針對新生定期舉辦常用相關儀器培訓班，目的是使學生了解儀器的性能，掌握使用規范，正確操作，培訓合格者中心有備案;至于其他年級有興趣的同學，中心配合學校開展大型儀器培訓，合格者由學校發放結業證[7]。因此，無論什么形式的開放，基本條件是具備的。在基礎中心網站上可查到開放實驗室的房間號、可容納人數、現有儀器(規格、型號、生產廠家、性能)、值班教師等信息。

 

2.人力配備。中心的實驗人員積極參與開放實驗室活動，他們都能熟練使用所有的儀器，一般的故障可以自行維修處理;我們也從碩士生中選撥專業能力強、實驗技能好、有精力的學生，輔助實驗員或教師指導來到開放實驗室的本科生。

 

3.制度保障?；A中心鼓勵高素質教師從事實驗教學，在每兩年一次的本科教學業績評估的院內排名中，教師指導開放項目的數量是其中的加分項。數量充足的師資，是實驗室開放層次、開放程度和開放質量的保證。

 

隨著實驗室開放，進入實驗室的人員增多，中心在實驗室原有的規章制度基礎上，進一步針對實驗室開放制定和補充相應的規章制度。明確相關人員的職責，保證開放后的實驗室安全、高效地運行。

 

4.成效與問題。中俄聯合培養創新實驗室自2013

 

年4月開放以來，已有20名學生順利完成7個項目的結項答辯。在此過程中，學生的動手操作能力得到明顯提高，學會了運用現有知識和借鑒文獻分析實驗中遇到的問題并能獨立解決一些實際問題。

 

中俄聯合培養創新實驗室運行3年多，在不斷摸索中漸漸形成了體系，但也發現，開放性實驗教學對教師提出了更高的要求。學校應當正視實驗教師的地位和作用，為實驗教師提供良好的工作環境、學習進修機會，建立有效的獎懲制度，調動教師加入實驗教學隊伍的積極性，保證師資隊伍結構的合理化。

 

實驗室開放是實踐教學改革的必然趨勢，也是實驗室管理模式、運行模式改革的大方向。實驗室的開放程度已成為反映一所大學實驗室管理水平的一個重要標志。在硬件滿足要求的情況下，盡可能地在管理上做文章，加強軟件方面的建設，做到軟硬件同步發展，協調發展，創造寬松的學術思想交流、學科內容交叉、實驗技能互補的氛圍，為學生掌握專業技能夯實基礎，使中俄聯合培養創新實驗室在培養學生創新創造能力的軌道上實現可持續發展[8]。

第2篇：生物模仿技術范文

關鍵詞　本碩連讀　創新能力　實踐　改革

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A

二十一世紀是生命科學的世紀，隨著生物技術產業化的迅猛發展，日益激烈的國際競爭對高素質生物產業創新型人才有強烈的需求。然而我國的生物技術領域的高端研究和生物技術產業還落后于發達國家，并且社會尚未形成良好的自主生物技術產業平臺和應用型生物技術人才培養平臺。西安理工大學研究生院針對生物技術專業本碩連讀培養模式進行了深入細致的改革，旨在培養掌握較為廣泛的生物科學基本知識和實驗技術，具有良好的工程學基礎，德智體等方面全面發展的理工結合、生物工程上下游結合、產學研結合的生物技術專業創新型人才。

1　提升對生物技術專業本碩連讀培養規律的認識

生物技術專業本碩連讀的培養目標是培養在生物高新技術領域從事研發與產業化工作的創新型人才。一切問題的提出和解決源于實踐，高水平的實踐教學是學生掌握理論的重要手段，是培養具有創新能力、獨立動手能力、提出問題和解決科學問題的有效載體①。

進入21世紀以來，在發展迅速、具有國際通用性、可比性強的生命科學領域對復合創新型生物學人才的競爭日趨激烈，我國高等生物學教育要想在培養創新型人才的競爭中取得成功，必須加強基礎理論教學、強化科研能力訓練、重視實踐能力培養、鼓勵創新，拓展學生個性發展空間，培養一批基礎知識扎實，創新意識強，動手能力突出，團隊精神兼備的優秀人才。通過對生物技術專業本碩連讀培養模式的深入改革，進行深入持久的教學革新，以探索出一條培養生物高新技術領域從事研發與產業化工作的創新型人才的有效途徑。

2　準確定位生物技術專業本碩連讀的培養目標

根據學校建設以工為主、多學科協調發展、特色鮮明的國內一流教學研究型大學的奮斗目標，“治學嚴謹、管理嚴格、教育質量高”的教學傳統，學校依托生物技術專業理工復合特點，確立了生物技術專業本碩連讀人才的應用型、復合型培養理念，以“統一基礎、分段實施、分流培養、本碩貫通”培養生物技術專業本碩連讀創新人才。注重培養具有扎實的現代生命科學理論基礎與工程基礎知識、熟練的實驗操作技能、知識面寬廣的高級專業人才，這和傳統生物學理科相比有較強的數學、物理、工程基礎和應用能力，和傳統生物類工科相比有較強的生物學基礎和現代生物學專業知識，充分體現了生物技術上下游的結合。并且在培養過程中強化研究型、應用型教學，以科研促進學習，注重能力培養，培養創新型人才。

3　深化課程改革，構建新型生物技術專業本碩連讀教學體系

為實現以上培養目標，必須在教學內容、教學方法、管理體制、培養方向等諸多環節進行深入和持續的改革，構建“規范化、分層次、綜合型、開放式”的理論教學與實驗教學體系，融合科研與教學內容，實施多種形式的實踐教學模式，拓展學生個性發展空間。

3.1　優化課程設置

設置課程體系必須堅持學科交叉融合、文理工滲透，而每門課程體系中，突出重點內容，精簡陳舊的內容與重復內容、削枝強干，留給學生自我學習的空間，并通過國內外優秀教材選用和特色教材建設，實現教學內容的整合、集成和充實，不斷將學科發展的前沿性課題融入教學。

學校將專業基礎課分為必修課、指導性選修課和其他選修課模塊，即植物生物學、動物生物學、微生物學、細胞生物學、生物化學、分子生物學、遺傳學、現代生物技術等必修課，以及生物學思想及概念、生理學、生物統計等指導性選修課和生物學前沿、發育生物學、生物進化等其他選修課程，既及時地將生命科學及生物技術的最新進展介紹給大家，充分激發學生學習生命科學及生物技術的積極性，也為學生打下堅實的理論基礎。

3.2　深化課程體系與內容的改革

根據“加強基礎，突出素質，注重能力，引導創新”的原則，構建生物產業技術實訓平臺課程、把握核心課程、放開選修課程，增加高水平的前沿理論及技術研討課程，加強前沿學科和邊緣交叉性學科知識的融合，將新興學科知識引入課程體系，不斷對教材進行修訂，如普通生物學、細胞生物學、生物化學、分子生物學、遺傳學、現代生物技術、動物生物學、植物生物學等，努力將一些新概念和新技術及時體現在教材中。

3.3　加強實踐教學，構建優化實驗教學體系

培養具有創新精神和實踐能力強的高素質人才，必須在現有三個層次遞進式教學模式的基礎上，減少驗證性、重復性實驗，增加綜合性和設計性實驗教學內容，刪除繁復、陳舊的實驗內容，增加應用性強的實驗內容。通過實驗內容的合理安排，使不同層次實驗內容融會貫通，形成科學性強、聯系性緊密的模塊式實驗教學體系②。同時重點利用綜合實習、選修實習及畢業實習等階段以自愿選擇的方式，在小型生物產業平臺上對學生進行生物產業專向應用性技術的強化培訓。

（1）增加實踐教學與理論教學的學時比，加強實踐技能與科學思維訓練。生物技術專業本碩連讀設置的實驗課為7～10門（5門選修課），理論教學的學時數與必修課的實踐教學學時（包括課內實驗、綜合實習、科研訓練）之比為1：1.5，實驗課獨立開設。以提高學生實驗動手能力、實踐創新能力，同時增強學生理論與實踐結合的能力，使學生知識、能力和素質得到協調發展。

（2）加強綜合與創新實驗的比例，有利于綜合能力的培養。生物技術專業本碩連讀實驗教學分為基礎生物學實驗、專業實驗、綜合實習、生產實踐、畢業論文等5個層次，各層次相互銜接、內容遞進，實驗項目的設置突出綜合性和創新性，分階段提高學生的專業技能和創新能力。

基礎生物學實驗以基本技能訓練為主線，引入現代技術方法改進驗證性實驗，培養基本實驗技能，同時綜合型、設計型實驗比例不低于35%；專業實驗主要培養學生專業綜合能力，綜合型、設計型實驗比例為50～70％；綜合創新能力訓練，是通過綜合實習環節，圍繞現代生物科學的前沿進展，全部設置綜合型、設計型實驗實習內容，學生可自選項目進行實驗，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力；生產實踐是在第7學期，把學生派到相關生物技術企業，在研發或生物技術產業化相關崗位上進行頂崗實習；在畢業論文環節中，學生自愿選擇學科，依托教師的科研項目，設立畢業論文題目。

在整個的實踐教學體系中，各個層次實驗教學內容合理安排，加大綜合型、設計型實驗比例，引導鼓勵學生的創新思維，培養學生獨立設計實驗的能力，并以學生為主體，教師為主導，盡可能把靜態的內容轉變為動態的實驗，注重實驗過程與實驗結果的有機聯系，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（3）融會貫通實驗課與理論課內容，提高教學水平和效率。在實驗教學方面，將必修和選修相結合，將現代生物技術作為全體學生的必修實驗模塊；動物生理、植物生理、微生物、環境生物學及生態學的實驗內容設為學生的選修實驗模塊。進一步加強學生基礎實驗能力，在更大程度上滿足了個性化培養的需求，同時還將實驗教學與理論教學之間合理銜接，實驗課與理論課內容融會貫通，有效地避免生物類課程多年形成的“繁、窄、舊”甚至重復的現象，使學生創新能力的培養和科研訓練有了較強的時間保證。

4　加強雙師型“三高”師資隊伍建設，提高人才培養水平

生物技術專業本碩連讀培養體系以師資隊伍建設為關鍵，以教育質量為生命線，兼顧優勢，求特色、求發展。在師資隊伍建設過程中，以培養中青年學科帶頭人和“雙師型”教師為重點，引進與培養相結合，形成激勵競爭機制，已經建立一支政治思想過硬、業務素質精良、具有創新能力和誠信人格品質的高學歷、高職稱、高水平、結構合理的高素質教師隊伍，造就一批教育教學能力強、學識素養高、精通現代生物技術的高素質、復合型教師隊伍。通過高效的管理體制和運行機制，確保人才培養方案的實施和人才培養目標的實現；加強教學建設和管理，突出教師教學、科研和產業化能力訓練，以高素質的教師隊伍，確保人才培養質量。

5　完善配套制度，加強科學有效的集約型管理

為保證生物技術專業本碩連讀培養體系的順利實施，學校制定了與之配套的教育管理辦法，如培養過程中對本碩連讀生實行雙向流動、分流淘汰、自由選擇專業方向的管理機制；依托生物技術的學科和研究優勢，本碩貫通，并制定專門的獎學金條例、本碩連讀條例、導師制條例等，為創新型人才的培養提供可靠的保障；加強實施課程教學質量評價制度和教育質量過程監控；革新選課管理辦法、完善教學數據庫；深化研究生開展集中開題、學位論文盲審工作制度等。

西安理工大學研究生院通過對生物技術專業本碩連讀培養模式進行了一系列深入細致的改革措施，深入研究生物技術專業本碩連讀的培養規律和培養目標、針對培養目標優化和平衡課程設置、革新生物技術專業本碩連讀教學體系、完善配套制度等，著力提升生物技術專業本碩連讀創新型人才的培養水平。

注釋

第3篇：生物模仿技術范文

關鍵詞：仿生設計；工業產品設計；前景

仿生設計理念起源于仿生學。這是把生物自然界的特點、原理應用于人類社會，解決人類問題的一門學科。仿生設計本質是對所有事物“形式”、“結構”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創意運用到設計中去，從而改變改善人們的生活。仿生設計研究的主要類別有形態仿生、功能仿生、結構仿生等?，F代仿生設計由于其具有符合人們需求、獨特的設計理念得到廣泛的運用，而未來仿生設計將會秉承科學可持續的理念，探索和改善人與自然關系，促使人、自然和社會和諧統一，這也是仿生設計的發展趨勢與最終目的。

一、仿生設計在工業產品設計中的應用現狀

盧吉•科拉尼（德國著名設計師）曾說：“設計應該以大自然生命所呈現的真理為基礎”，這句話顯示出了自然界蘊含著無限的設計秘訣。而仿生設計就是人們長期研究探索大自然、學習模仿大自然的過程。經過經驗的積累，通過科學家仿生學的相關研究理論，將仿生設計加入到工業設計中，以滿足人們的精神需求和物質需求。[1]應用于工業產品設計的仿生主要有以下幾個方面。

（一）形態仿生。一些設計師在設計過程中會借鑒自然界動植物的形態，從而獲得設計的靈感與理念，形態仿生是從自然界汲取生物形態靈感并建立在視覺效應上的設計，讓產品更加適應市場需求。小到我們日常的風箏、鼠標———仿造鳥類、老鼠的形體加以進化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設計的寶馬還有模仿甲殼蟲形態設計的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態仿生設計中，根據不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態仿生分為具象形態仿生與抽象形態仿生。[2]（1）具象形態仿生。具象形態仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態，設計出來的工業產品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當然，具象形態仿生并不是直接簡單的仿照，而是運用夸張或者抽象的藝術手法對生物形態的特點進行歸納與概括，引起人們的聯想與對產品的好奇心，使設計的新產品不僅要惟妙惟肖，而且要風格獨到，具有創意。目前，具象形態仿生的例子更是數不勝數：2008年北京奧運會的鳥巢就是仿照真實的鳥巢而建；蜜蜂的蜂房已經被運用到許多領域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節省材料、固定性強、空間占用少的優勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構造用以運輸包裝禽蛋。（2）抽象形態仿生。抽象形態仿生也是模仿自然生物的形態，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認出，但是經過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態仿生的主要特點。在抽象仿生的過程中，設計者要對模仿的事物進行概括與歸納，充分提取其主要特征，運用各種藝術手法與設計方式對所要模仿的內容進行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點與神韻，提高藝術美感，增加產品本身的吸引力與創新力。抽象形態防生不局限于模塊化，重點在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機就是一款采用了抽象形態仿生設計理念的產品，該機器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機運行時提升器就像魚尾板波動衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時降低磨損度。形態仿生廣泛應用于服裝、包裝、工業以及其他各方面。這類產品易于讓人們接受的，同時又具有新奇的吸引力，藝術來源于生活，設計師根據日常觀察到的現象與生物特征，加以聯想、創新，最終通過模仿與改進制造出別具一格的產品。（3）意象形態仿生。意象形態仿生與具象形態仿生相似，都有對事物表面形態的模仿，但是此類仿生在對具體事物進行模仿的同時，還會賦予產品一種蘊含的含義與意境，人們通過產品的形態，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現出來的內涵，所以，意象形態仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會讓設計出的產品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級階段，對設計者的要求也很高，要求設計師不只擁有超凡的設計能力，而且還有多方面的知識及豐富的想象力。如此，設計師才能察覺所設計的產品與所模仿的事物之間的內在聯系。例如：前面所提的奧運會“鳥巢”與水立方，兩者結合充分體現出了“天圓地方”的中國傳統文化理念。再有，文藝復興時期，人體造像經常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經常出現于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點，蘊含了特別的含義。

（二）功能仿生。功能仿生就是設計者利用生物的某種功能或者特性來制造工業產品。這需要科學家與設計師兩者共同的努力。科學家要充分發揮自己特長，認準自己職能，將各生物的功能結構分析透徹、包括自然有機體的“形”、“色”、“音”、“動”和特征規律，認真研究總結成系統的理論，然后設計者通過掌握這些理論、結合市場需要來發明出實時的工業產品。當代工業產品設計不僅要滿足質量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對人們心理產生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產品是模仿天亮時分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應周圍環境，從而逐漸蘇醒。設計師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應人的生活經驗的產品。

（三）結構與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結構也具有獨特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運輸包裝禽蛋之外，它的菱形結構不僅可以形成內部空間大的效果，并且蜂巢的材質質量輕，而且可以隔音。隨著科技進步，人們生活水平的提高，現代生活對科技進步的要求也與日俱增，許多新的科技產品都需要新型材料———仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優于人造材料?？茖W家及工業產品制造者可以通過研究生物的特點特征，可以制造現在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結構和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級的微小的空隙，而在此之上還存在更為細小的突起，形成雙重的結構突起。水滴在荷葉上極易滾動，與此同時帶走塵埃細菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結冰作用。

二、仿生設計的發展前景

仿生設計具有交叉性、創新性與商業性相結合的特點，結合現代設計的整體趨勢，仿生設計未來的發展前景具有三種特點：人文與技術相互融合，宏觀與微觀齊頭并進，自然與人工和諧并存。

（一）人文與技術相互融合?，F代仿生設計來源于仿生學和設計學，帶有兩種學科的特點，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術層面、注重實用；另一種是偏于自然，注重人文。未來現代仿生設計的發展趨勢會呈現適度技術、人文交叉的情景。例如：2015年設計師PedroSanin設計了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動的特性，燈光是暖黃色的與細沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地燈的設計，這是一種形態仿生設計，松樹、筍形狀的設計預示著勃勃生機、節節高升，非常有人文特色（如圖1）。

（二）宏觀與微觀齊頭并進。由于當代社會的發展，對仿生設計的需求越來越大，所以仿生設計不再局限于個別領域，而是在許多方面都有運用，把這些仿生原理與建筑學、機器人學、文化、娛樂等領域相結合。還包括文化仿生、產品界面仿生等。宏觀與微觀應用相結合，未來仿生設計會得到更廣更全面的發展。例如，我國發明了一種高智能的仿人機器人，通過預算行為軌跡實現了機器人打乒乓球的突破。

（三）自然與人工和諧并存?，F代設計的理念與思想重要的一點就是回歸自然，保護自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設計的車門類似翅膀。在汽車設計中除了形態仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因為設計者觀察蝴蝶時發現變色蝴蝶，得到啟發，運用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會有不同色彩，充分表達了人類向往自然、愛護自然的概念（如圖2）。

參考文獻：

[1]陳天超，韓松蕓.工業設計中仿生設計的應用[J].河南科技，2014（01）：11.

[2]張雅麗.產品形態仿生設計技術研究[J].藝術科技，2014（04）：247.

第4篇：生物模仿技術范文

關鍵詞：建筑仿生學、建筑歷史、建筑技術、建筑審美

1、建筑仿生學發展歷程回顧

廣義上看，人類的科技進步、文化發展是在模仿自然和適應自然界規律的基礎上不斷發展起來的。因此雖然現代意義上的仿生學與建筑仿生學概念是直到20世紀60年代才正式提出的，但是建筑學與仿生學的互相促進卻由來已久。

1.1 起源——簡單模仿與宗教崇拜

人類最早的建筑形式正是從自然界的生物學習、模仿而來的。人類祖先構木為巢是受樹上的鳥巢啟發，進而發展成地下架空，樓上居住的防水、防禽獸的干欄建筑。

圖1 從構木為巢到干欄式建筑演化圖

人們在模仿、學習動植物特性的同時，還對他們不能理解的自然界充滿敬畏，從而形成了原始的圖騰崇拜。這種崇拜主要通過日常器物上的裝飾得以體現，后來也逐步滲透到建筑中，如古埃及的獅身人面像、古希臘的科林斯柱式的忍冬草等。

圖2 古埃及獅身人面像與古希臘科林斯柱式柱頭

1.2 發展——內化的建筑尺度控制

隨著人類生產力的發展和認知世界能力的提高，人們對自然的崇拜逐步轉化為對人體自身的抽象與模仿，并發展成人本主義思想。古希臘建筑也形成了以人的尺度為基本參照的柱式形式，雅典伊瑞克先神廟的女郎柱就是最好的體現。

圖3 雅典伊瑞克先神廟的女郎柱

文藝復興時期人本主義思想再度被發揚光大，達·芬奇為繪制的“維特魯威人”，就是一副以人體為基本尺度的比例圖。無獨有偶，現代主義大師柯布西耶（Le Corbusier）也有著名的人體尺度圖?？梢姮F代主義建筑雖然摒棄了古典建筑的形式，但在以人為建筑的基本尺度方面是一脈相承的。這種傳統在一定程度上也可以看做是原始仿生思想的延伸與應用。

圖4 達芬奇“維特魯威人” 圖5 柯布西耶人體尺度圖

1.3 現代建筑——技術進步與技術美學確立

工業革命使人們認識自然、改造自然的能力得到了巨大提升，帶來建筑技術的巨大進步，也沖擊著傳統的建筑思潮。

力學與生物科學的快速發展，人們嘗試用力學的方法分析生物體的力學構成，從而為建筑仿生提供了條件。同時資產階級新貴們也厭煩了巴洛克、洛可可式繁復浮華的建筑風格，開始尋找新的建筑形式。19世紀末，作為新藝術運動的代表人物，西班牙建筑師高迪（Antonio Gaudi）吸取哥特式建筑的結構特點，結合自然的形式，創造了許多非凡的不規則曲面空間，其代表作圣家族教堂的外形是從植物外形上獲得的靈感。高迪設計的貢獻不僅在于他完全打破了古典建筑形式，而且還創立了建筑雕塑化造型的手法，這對后來的現代建筑和仿生建筑均產生了重要影響。

圖 6 高迪的自然主義建筑

隨著新型建造技術和建筑材料技術的成熟，以及一戰以后歐洲迫切需要快速建設大量住房的現實，現代建筑運動于上世紀20年代興起，并迅速確立了一套以功能至上、形式簡潔、工業化建造等為主要特點的技術審美精神。這種技術審美為仿生建筑的發展奠定了美學基礎。

2、當代建筑仿生學的創立與發展

2.1 仿生學的建立與學科特性

仿生學（Bionics）概念是在1960年由美國的斯蒂爾首先提出，他認為“仿生學是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特征的方式、或是以類似于生物系統方式工作的系統的科學”。從學科性質上看，仿生學是生物學、數學和工程技術學相互滲透而結合成的一門新興的邊緣科學。根據研究對象和應用領域的不同，仿生學可細分為力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等多個領域。

2.2 現代意義上建筑仿生學

仿生學的誕生很快引起了建筑界的反饋，而20世紀60年代，正是現代建筑受到強烈批判和反思，后現代主義、解構主義、新地域主義、高技派等設計思潮萌發的時期。同時在系統論、復雜科學理論的啟發下，生物學、物理學、數學等學科快速發展并互相滲透；而計算機的應用，為材料科學、建筑結構等相關學科提供了模擬顯示的強大工具，也使得非線性的仿生建筑設計成為可能。

在此基礎上，建筑學與仿生學的相互融合形成建筑仿生學，這一交叉學科是在研究、掌握生物界某些生物體功能組織和形象構成規律的基礎上，結合建筑功能、結構、材料、施工的需求，進行綜合利用的學科。

當代建筑仿生學較有影響的學術著作當屬德國人勒伯多（J.S.Lebedew）在1983年出版的《建筑與仿生學》一書，該書系統地闡述了建筑仿生學的意義，其與生態學、美學等關系，為建筑仿生學的發展提供了理論基礎。實踐方面，更是涌現了一批先鋒建筑師，建成了很多反響強烈的仿生建筑，如埃羅·沙里寧（Eero Saarinen）設計的紐約肯尼迪機場侯機樓、耶魯大學冰球館，卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）設計的巴倫西亞天文館、里昂機場高鐵站等。從后現代建筑流派劃分上來看，當代仿生建筑由于其往往具有復雜的結構，更多地被歸入高技派。

3、建筑仿生學的貢獻與影響

當代建筑仿生學的創立對建筑技術進步、建筑材料創新、建筑設計理念與方法，乃至建筑審美的發展都產生了重要的影響。

3.1 對于建筑技術進步的貢獻

建筑仿生學對建筑技術進步最直接的影響體現在建筑結構形式的創新上；建筑師和結構工程師通過模擬自然界動植物的力學特征、結構關系，進而創造出新的建筑結構形式，例如悉尼歌劇院的殼體結構是模仿蛋殼的結構形式，日本代代木體育館的懸索結構是模仿蛛網的結構形式等。

建筑結構仿生不斷發展，形成了結構表現主義風格建筑。其代表人物西班牙建筑師卡拉特拉瓦善于以樹木、花卉以及人體骨骼等自然形態為依據，創造富有動感的建筑與橋梁結構。他通過模擬生物骨骼的“關節”創造出一些有著特定功能且可活動的建筑構件，作用是改變力的傳遞方向，使力可以多方向傳遞，從而創造出可動的建筑。他將巴倫西亞科學城天文館設計成一只“可開啟的眼睛”，天文館如眼珠一樣安放在由混凝土和玻璃構成的眼睛形的框架之下，其中可開合的“眼簾”部分由透明的點式玻璃幕構成，拱形混凝土蓋的兩端支點為可活動構件，可以使“眼簾”與“眼球”分開，因而建筑呈現不同的狀態。

圖7 巴倫西亞科學城天文館“眼睛”開啟與閉合兩種狀態

建筑仿生學促進技術進步的另一個重要體現是在建筑材料的創新方面。例如上世紀70年代德國植物學家巴特洛（Wihelm Barthlott）特發現“荷葉效應”，即荷葉表面并非非常平滑的，而是由許多特殊的微結構組成，這使得水、臟物等僅松散地分布于凹凸不平的葉面上，極易被雨水沖刷干凈，因而具有較強的自潔功能。人們根據荷葉的這種特性，研制出具有自潔功能的硅樹脂外墻涂料，使建筑外墻可以長時間保持干凈，減少清潔成本，延長建筑壽命。

3.2 對建筑設計方法創新

仿生學與建筑學的交叉開拓了設計師的思路，通過研究生物千姿百態的規律后而探討在建筑上應用的可能性， 有助于創造出豐富、有機的建筑形態。

埃羅·沙里寧設計的紐約環球航空公司候機樓是建筑形態仿生的典范之作。整幢建筑采用薄殼結構，造型取自鳥類展翼飛翔的態勢，建筑室內外都采用了流動曲線的造型，創造了具有動感的形體。飛鳥的形式本身就與航空、飛機存在著一定關聯，用飛鳥來隱喻機場在邏輯上存在著某種關聯，而建筑本身極具雕塑感的外部造型和高大的內部空間使公眾產生豐富的想象。

圖8 紐約環球航空公司候機樓外形及室內空間照片

需要強調，而這一過程并不是簡單模仿，而是一個抽象、升華、再表現的創做過程，同時還要注意要使建筑的功能、結構與新形式巧妙結合。

3.3 對建筑審美與思潮的影響

歷史唯物主義證明，社會存在決定社會意識。格魯皮烏斯（WalterGropius）認為“美的觀念隨著思想和技術的進步而改變”?；仡櫄W洲建筑史，每一次建筑風格的重大變化，都和建筑技術的進步密切相關，正是由于羅馬人掌握了拱券和天然混凝土技術，才創造出了萬神廟等建筑，在中世紀是由于骨架券的成熟，才成就了哥特教堂高聳的空間效果。工業革命以來現代建筑的發展，逐漸形成了以突出功能、簡潔為特征的技術審美，人們對摩天大樓、類似埃菲爾鐵塔一般宏大的鋼鐵構筑物產生審美認知。

同理，建筑仿生學在促進建筑技術進步的同時，也促成了建筑結構表現主義的誕生，雕塑化的建筑表現的手法更加成熟。人們逐漸欣賞那些富有雕塑感、動感、非線性的建筑形象。本質上講，這種審美傾向仍然可以視為是現代技術審美的延續與發展。瞬息萬變的信息社會促使原本穩固的建筑也追求動感，技術上追求以鋼、合金和膜結構等新材料、新結構，來探索輕盈動勢的表現。

4、生態建筑——建筑仿生的發展方向

隨著生態、可持續發展等理念的深入，建筑設計越來越注重降低能耗、減少碳排放等設計原則，進而產生了基于生物機能仿生的生態建筑設計方法。與結構仿生、形態仿生等單獨某個層面的仿生不同，生物機能仿生關注的是生物如何在整體上與自然環境相適應，因此更具有綜合性，可以在本質上提高了建筑的環境性能，這與可持續發展思想不謀而合。

馬來西亞建筑師楊經文（Ken Yeang）參考生物適應氣候環境的特性，提出“生物氣候學”的生態建筑設計方法。這一方法在他于上世紀90年代設計的實驗性建筑“東京奈良大廈”中得到充分的體現。奈良大廈的整體設計模仿了DNA的雙螺旋結構形式，這一概念體現在建筑的“螺旋狀豎直綠化”系統中，大廈以螺旋狀的結構分層布置著一系列的綠化植被，使各層建筑都能在與綠化空間有機融合，創造小的生態循環。外墻上有根據太陽光線強弱移動遮光板，和根據風荷載而旋轉變化的擋風板，這兩者仿佛是建筑的一塊“皮膚”，以此來節約空調能耗和滿足自然采光的需求；同時建筑設有可開閉閥門的通風管將自然風引入建筑內部。建筑上的所有這些可動裝置都是由發達的計算機組成的“大腦”控制的，從而使建筑在整體上成為一個可以適應環境的類有機體。整個設計充分利用了當地的自然環境資源，通過主動式與被動式技術的結合達到建筑的環境友好性。

圖9 奈良大廈結構圖示與模型照片

從發展的角度看，未來的仿生建筑將是生態建筑的一種體現，屬于綠色建筑的范疇；仿生技術手段是綠色技術的重要支撐。同時仿生建筑也將是智能建筑，通過各種高科技手段的集成，達到建筑與人、建筑與自然地良性互動。隨著技術進步和人們觀念的轉變，建筑仿生學必然朝著環境生態、經濟效益與建筑空間形式有機結合的方向發展，為人類社會的可持續發展做出重要貢獻。

參考文獻 ：

（1）劉先覺，仿生建筑文化的新趨向[J].世界建筑，1996（4）.

（2）秦佑國，從“HI-SKILL”到“HI-TECH”[J].世界建筑，2002（1）

（3） 戴志中、楊震、熊偉（編），建筑創作構思解析：生態.仿生[M]，北京：中國計劃出版社，2006

（4）秦浩，建筑仿生學的數字化設計研究[Z]，浙江大學，2010

（5）鄧慶坦、鄧慶堯，當代建筑思潮與流派[M]，武漢：華中科技大學出版社，2010

（6）沈偉、張戈，新型網狀加勁薄壁屋蓋結構體系仿生研究[J]，建筑鋼結構進展，2008（10）

（7）《大師》編輯部，楊經文[M]，武漢：華中科技大學出版社，2007

（8）陳志華，外國建筑史（十九世紀末葉以前），北京：中國建筑工業出版社，1997

（9） 《大師》編輯部，圣地亞哥·卡拉特拉瓦的作品與思想[M]， 北京：中國電力出版社， 2006

（10）呂富珣，走向21世紀—建筑仿生學的過去和未來[J]，建筑學報，1995（6）

第5篇：生物模仿技術范文

不可否認，在全球化科技浪潮席卷下，建筑設計正在并將繼續以前所未有的速度發展著。很多當代建筑師也正在考慮在其作品中反映當代科技的意義與目的的同時，轉變一貫的“機械意象”的堅持，嘗試科技、自然、設計的互動發展，運用更有機的手法結合現代科技來傳達自己的設計理念，以此形成一個整體循環的設計系統。仿生學的發展無疑為此注入了一股活力。

關于仿生學

所謂“仿生”，顧名思義就是向生物學習、模仿或取得啟示，仿造各種生物的優點以用于人類科學技術的創造或改進。仿生學的問世，標志著人們對生物科學的研究進入一個嶄新的階段，也意味著人類文明程度的顯著提高。而“建筑仿生學，指在建筑學固有的性能與特點范圍內，將現實中自然形態、社會生態的特征與規則合理運用到建筑設計中的一項學科?！彼兄喾矫婧投鄬哟蔚姆诸悾缃Y構、外形、功能、材料等，適用領域極為廣泛。從國內外建筑仿生設計學的發展情況來看，形態仿生設計和功能仿生設計是目前建筑仿生設計研究應用的重要領域。本論文將著重圍繞建筑設計與形態仿生設計的相關內容做進一步的闡述。

建筑形態仿生分析

生物形態反映的是自然屆生物存在的一種客觀狀態，是生物體內在屬性的外在表現，對于生物體來說，脫離了自然環境和功能等因素的單純的形態沒有意義。但是對于仿生設計來說，單純的生物形態本身也具有豐富的借鑒意義和啟示作用。

建筑形態仿生設計是指直接從模仿自然生物的形態特征入手，并加以戲劇性和藝術性的效果處理的一種設計手法，是人們在長期向大自然學習的過程中，經過積累經驗，在依據原型的基礎上發揮創造性思維而創造出更優良、多樣化的形態的過程，一般可以從以下幾個分類來研究：

1.直接形的仿生

直接形的仿生也指比較形象、逼真地再現事物原來面貌，尤其傾向于對大自然各種各樣的看得見，摸得著的實體進行模擬，它給建筑帶來新穎的造型和生動的形象，讓人們立刻產生對生物的聯想，被認為是實現仿生的最直接的方法。它一般比較注重自然形態本身的物理幾何構成，傳達的主要是生物形態的物理屬性，通常具有很好的情趣性、有機性、可愛性，所以在各地少年宮、幼兒園和其他具有特殊使用用途的建筑物上有更明顯的體現。

直接形的仿生不等于直接原封不動地照搬自然形態，對具體物象的直接套用，而是要經過適當的處理，使其吻合現代建筑設計的功能和審美需求的形態特點。這是進行直接的具象形態仿生的設計基礎。墨西哥建筑師哈維爾?賽諾西設計了一座形如“鸚鵡螺”的小屋，整個外形模仿鸚鵡螺貝殼的形狀，在巨大的鑲嵌著彩色玻璃墻的房屋內部，到處種滿了各種植物和小樹，從樓梯盤旋而下的時候感覺就像軟體動物趴在植被上，被建筑師本人稱為“生物建筑”。

當然，我們也經常會看到一些簡單模仿某一形象的作品，大都已背離了建筑仿生的意義，只是一種單純追求新奇噱頭的效果，它既無創新的價值，又破壞了周圍的環境，需要引以為戒。

2.間接意的仿生

所謂“意”即指“心理意象”，也就說事物可以根據不同的需要抽象成不同的程度，可以是對事物的具象的模糊性再現，也可以是高度抽象的模仿性再現，還可以是高度抽象的非模仿性再現。

間接意的形態仿生過程不僅僅只是停留在建筑物的外形設計，而是賦予了建筑物更為深層的含義，讓人產生聯想與想象，也是在現代建筑仿生設計中用的最多最普遍的一種方法。這種仿生設計不僅能夠反映建筑物的藝術造型美，還往往蘊含著機智與深邃的知識內涵，這點無論從古希臘利用多利克柱式體現男性的陽剛，利用愛奧尼克柱式體現女性的柔美，還是到現代的各類千奇百怪的仿生建筑形態設計都能看出來。

此類形態仿生與直接形的仿生最大的不同之處在于它通常具有高度簡化的特征，能用點線面的變化組合來表現建筑的美感和神韻，抽象的轉換所得的建筑造型韻味、特色十足。意象仿生通過研究生物千姿百態的規律，然后探討它們在建筑上應用的可能性，這不僅要使功能、結構與新形式有機融合，而且是超越模仿而升華為創造的一種過程。這樣也對建筑設計師的審美、綜合素養以及創新能力提出了更高的要求。

比如扎哈.哈迪德設計的廣州歌劇院，主要受到了河谷概念以及卵石在水中受到侵蝕過程的影響。整個外形設計就像河流中被沖刷平滑的鵝卵石，圓滑的過度貫穿在不同的元素和不同的樓層間，使得流動的感覺在空間內得以延續。這不僅是一次對仿生形態設計的實驗，更體現了一種對城市文脈的獨特探索，對未來充滿了雄心壯志和樂觀主義精神。

3.綜合的形態仿生

“形者神之質，神者形之用”，所謂綜合的仿生即指形與意結合的仿生方法，對一種物態既要模擬它的形體，同時又考慮對其神韻的傳達，達到形神兼備的目的。實際上建筑的形態是集功能材料、色彩、肌理等物質要素以及當代科技、文化、藝術等要素于一體的綜合的視覺呈現。在真實的建筑設計中，生物的形態模擬和意義的傳達往往相互交叉融合，沒有明顯的界線。

最具代表性的例子莫過于臺北101大樓，設計靈感源于竹子，寓意學習和成長。建筑多節式外觀，高聳入云，宛如花開般節節登至富貴頂峰，象征生生不息的中國傳統建筑意涵，無論形態還是寓意都把竹子這種自然物態的仿生學意義發揮到了極致。

形態仿生對現代建筑形態探索的意義

1.仿生思維提高了概念設計的效率，豐富了建筑造型語言

通常來講，一個設計的概念決定了設計的方向，利用仿生思維不僅節省了時間，還大大提高了概念設計的質量，豐富了造型語言。大自然豐富的形體結構， 多維的變化層面， 巧妙色彩裝飾和圖形組織以及它們的生存方式、肢體語言、聲音特征、平衡能力為我們人工形態設計提供了新的設計方式和造美法則。有機多層次的結構給建筑設計帶來了新的審美標準和多元的造型語匯，建筑師不必參照過去或現在的歷史形式和藝術風格，使建筑擺脫了固有的思維模式，拓展了設計的可能性，增加了設計的復雜與趣味性，是設計創新不斷的源泉，為城市注入了新的活力。

2.迎合了人們回歸自然的精神需求

在沒有文字的年代，不僅精神功能需要語言的傳承，物質性經驗總結也需要語言來表達，于是在這個過程中，作為物質文化的住房形式便以之為媒介與大自然緊密的聯系在一起。例如我國云南景頗族和哈尼族的建房歌就深刻的體現了他們早期受自然啟示運用仿生學的意識。“看見了野豬拱地學會了挖地基，看見了牛甩尾巴學會了用大刀和斧子，看見了蛇橫架在樹上學會了架梁子，看見了牛肋骨學會了架椽子……”

利用現實事物建構的口承民俗傳說，從最初把客觀的人與自然的關系主觀化為人神關系，到還原為客觀的人與自然、人與人的關系，反映了人們各個時期主體意識的覺悟，它所倡導的社會規范貫徹到人們的日常行為活動中，指導著人們的建房活動等社會實踐。隨著科技的發展，其精神意義也會不斷傳承，發揮其效能和影響。

當今的信息時代，人們對設計的要求不同于過去只注意功能的優異領先，而是追求清新、淳樸，注重返樸歸真和探討個性的自律。形態仿生讓設計回歸自然，賦予設計形態以生命的象征是人類對精神需求所達到的共識。各種生物符合自然生存法則的自身特性的生長機制也讓設計師必然考慮設計的靈活與社會屬性，以期能更好的達到宜人性的目的。

3.促進自然與技術的結合發展

形態仿生設計是在與技術的相輔相成中得到發展的，設計師每一次靈感的汲取，每一次造型的分析，都需要與之相應的技術支撐。而每一次技術的進步又要求仿生形態的更進一步的縱深發展，促使人們去探索生命的本質意義。自然界中鳥給人類設計的啟示應該是最早和最豐富的，從早期受鳥巢啟示的樹上巢居到架空蓋房的“干欄”樓居，再到今天運用高科技的模型手法對生物原型進行定量分析的國家體育場，是人類在與大自然的反復磨合中創造出來的空間結構形態的演進，是技術與自然結合發展的最好證明。而在未來，隨著社會和科技的發展，建筑普遍向垂直方向演進，“空中樓閣”的概念似乎與之又不謀而合?！翱罩袠情w”這幾個字的意思原來是用來描寫一些不可能實現的事情，或者形容一些幻想中虛構的房屋建筑，利用空間建造超高層的高樓大廈，還會繼續發展下去，仿佛又回到了人類居住之初的巢居時代。大自然生物是一個不斷進化的過程，建筑空間結構形態也將隨著科技的進步，在與自然的緊密結合中實現否定之否定的辨證發展。

結語

當然，我們得承認，所有的仿生設計作品都不可能是形式或結構或材料的單一或簡單的仿制，它涉及到多領域、多學科的知識的綜合運用和協調。在仿生形態的研究和應用中，應該從具象的形態與結構中探索其特殊的功能結構與形態協調特點，通過對生命系統的構造和工作原理研究，總結出仿生形態的科學規律。

而就目前科學技術發展的水平而言，我們對于自然界的認識還是很膚淺的，這就更需要科技、設計與自然的互動，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創作靈感，同時學習生物科學的肌理并結合現代建筑技術來為建筑創新服務。

第6篇：生物模仿技術范文

關鍵詞：仿生學，建筑設計，功能仿生，

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

引 言：

仿生建筑將生物界的一些生物的組織和形象當作研究對象，在自然界中不斷探索合理的科學建造規律，通過多年的潛心研究 ， 對現代建筑的形體結構及功能布局的設計和形成起到促進作用。研究建筑仿生學就是為了從自然界中吸取靈感進行創新，以便與自然生態環境相協調，保持生態的平衡發展。

一．仿生學的內涵

仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學，是上世紀中期出現的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結構、功能和工作原理，并將這些原理移植與建筑設計之中，發明性能優越的裝置，機器以及儀器，創造新的技術。在短短的幾十年里，仿生學從無到有發展迅猛，并且研究成果十分可觀。仿生學大大開闊了人們的視界，顯示了極強的適應能力，也開辟了獨特的技術發展道路即向大自然索取藍圖的道路。

二、在建筑設計中的仿生設計類型

2.1 、形態仿生

在建筑仿生中建筑形態的仿生被稱作最常見的仿生方式，人們往往通過觀察自然界的生物形態并進行模仿，經過精心的設計創造出許多體貌多變的特殊的建筑形態 。 隨著人類社會文明程度的提高，人們可以自己設計創造出許多物品，這些造物信息大多來源于對自然界的模擬、設計以及再創造。隨著科學技術的不斷進步和人們生活水平的提高，人們在產品設計方面不再只追求產品功能方面的領先，還要追求其自然氣息，為迎合現代人的審美需求，國家應大量提倡并實施仿生設計理念，在創新設計的同時融入自然風格，使人們在這個鋼筋混凝土的時代也能時刻感受到自然的氣息，該策略才能實現環境與人類共生的愿望。人們在大自然的啟示下發明了建筑形態仿生，通過對生物的結構和形態的剖析、模仿及應用，將生物體的功能優勢和組織結構充分應用到現代建筑中。人們不可以把建筑形態的仿生單純理解為對生物體的外形的模仿，建筑形態的仿生是建筑設計師們將自然界無與倫比的美麗形態與自己培養的修養和審美相互融合并進行再創造的結果。自然界是人類賴以生存的生活環境，自然界中的生物向人們展示著它們特有的美麗特質，人們把自然界中的生物當作研究和模仿的最佳對象，通過這種模仿可以制造出許多物品，例如生產工具、居住場所等，這種有效途徑對實現人類與自然的共生起到促進作用。

2．2、功能仿生

在建筑使用功能方面的仿生。應用也很普遍，表現形式也是多種多樣的，只要善于應用類推的方法，就可以從自然界中吸取無窮的靈感，使建筑的空間布局更具有新意。例如，芬蘭著名建筑師阿爾托(Alvar Aalto)設計的德國不萊梅高層公寓(1958年～1962年)的平面就是仿自蝴蝶的原型，他把建筑的服務部分與臥室部分比作蝶身與翅膀，不僅使內部空間布局新穎，而且也使建筑的造型變得更為豐富。建筑的功能往往是錯綜復雜的，它不僅僅是單一功能元素的相加。而是多功能發展過程的綜合。如何有機地組織各種功能成為一種綜合的整體，自然界生物也為人們提供了交織組合的范例，這使得建筑師在建筑功能組織中有所啟發。當代集中式的建筑傾向已使巨型高層建筑與多功能建筑隨處可見，這就要求在有限的空間內要高效低耗地組織好各部分的關系，使這些空間可以適應多種功能。建筑師沒有理由在復雜的功能組合中浪費空間和材料，也沒有理由不向大自然這位最好的老師學習。

2.3 、概念仿生

相對于前兩種類型層次更高，因此就有著更重要的意義。這種建筑仿生現象是針對建筑的某些特性進行研究，找出其更深層次的內在原因，將原因上升為抽象的理論層次，運用這個理論與建筑設計的潛在相似，對具體的建筑設計進行指導。太陽能建筑就是模擬植物把太陽能轉化為生物能的原理。將太陽能轉化為可再生能源的建筑形式。產生于日本的新陳代謝理論就是看到生物體在生長、繁殖。運動等生命活動過程中不斷出現新組織生長，舊機體衰亡的現象而進行理論抽象，又運用到建筑設計中。代表作有丹下健三設計的山梨文化會館。中國的微排大廈等作品。

2．4、結構仿生

形態萬千的自然界生物根據自己不同的構造和存在方式，有著不同的特征，存在不同的體現自身特點的尺度，只要認真研究客觀生物實體構造和空間結構形式之間的相似離合度，認清生物體的優化程度和結構限定性，探尋空間結構形式與生物形體和構造之問的內在關系，有利于人們對結構仿生工程的認識，找到一條發展仿生建筑結構新形式的途徑。這個結構不僅僅是力學結構，還包括組織原則通過研究生物整體或部分的構造組織方式發現其中建筑某部分的潛在相似進而對其模仿，以創造新的建筑形象或解決新的問題。在結構仿生方面，最著名的還有西班牙工程師圣地亞哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)。他為1992年西班牙塞維利亞國際博覽會設計的科威特展覽館，其屋頂是模擬動物關節的自由運動而可自由啟閉的結構，夜間屋頂肋架敞開，下面平臺上便可進行露天的各種活動，它不僅在結構與功能上能夠有機結合，而且也給人以無限的遐想。

三、仿生建筑設計發展趨勢

3.1 、標準化

標準化建筑設計是在建筑工程方面建立和實現有關的標準、規范、規則等的過程。建筑標準化的目的是合理利用原材料，促進構配件的通用性和互換性，實現建筑工業化，以取得最佳經濟效果。標準化對生物仿生實用性的體現，體現生物適用自然時自我改良形成的標準體，是不斷修正和改良的結果。

3.2 、環保節能化

環保節能建筑設計也叫生態建筑設計，是以生態學的原理和方法為基礎，以人、建筑 、自然和社會和諧發展為目標，尋求最適合人類生存和發展的生態建筑目標的設計方式。隨著我國人口的增加和資源環境的壓力不斷增加，環保節能已經成為我國經濟發展指標中的一項重要任務，而建筑在節能減排、保障環保方面則有著更重要的位置，據國家有關資料顯示，我國的建筑能耗非常驚人。在建造和使用過程中直接消耗的能源占全社會總能耗的30％，使用的鋼材、水泥等建材的生產能耗占16.7％。兩項相加，我國的能源有約一半被建筑消耗了，因此建筑節能也就成為全社會節能工作的重點所在。

3.3 、多維空間化多維空間設計是指應用多維空間的原理對建筑物進行設計改良，使得建筑的空間設計更加合理。多維空間中 “ 維 ” 是一種度量，在三維空間坐標上，加上時間，時空互相聯系就構成四維時空 。 現在科學家的理論認為整個宇宙是十一維的，只是人類的理解只能理解到三維。也就是說多維空間概念本身就表示空間的無限性拓展性，即通過人類合理的利用，有用的空間可以為人類提供更大的空間感受。隨著人類對自然世界不斷的開發利用，人類越來越發現現有空間的有限性，而開發宇宙的多維空間可以為人類開發更大的生存空間，促進人類的發展，現在最主要的多維空間開發觀念主要有海洋空間開發和地下空間開發理念等，主要拓展人類尚未開發的空間來實現建筑設計的空間有效利用。

結 語：

建筑仿生是多方面的，也是綜合性的，合理運用仿生原理，可幫助人們創造性地設計出新穎和適應生態環境的建筑形式。同時，仿生建筑學暗示著人們必須遵循和注意許多自然界的規律，它告訴人們建筑仿生應該注意環境生態、經濟效益與形式新穎的有機結合。建筑仿生的創新更需要學習和發揮新科技的特點，要做到這一點，從事建筑行業的設計師必須善于應用類推的方法，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創作靈感，同時學習生物科學的機理并結合現代建筑技術來為建筑創新服務。建筑仿生學是新時代的一種潮流，它必將促進建筑工業的不斷發展，成為建筑創新的源泉和保證環境生態平衡的重要手段。

參考文獻：

[1]戴志中，楊震，熊偉．建筑創作構思解析：生態·仿生[M]．北京：中國計劃出版社，2006．

第7篇：生物模仿技術范文

一、初任教師生態適應的意義

1.初任教師生態適應的內涵

在不同教師文化的指導下，初任教師的生態適應也有著不同的涵義。在技術理性與工具理性的話語下，教師被視為“技術熟練者”，教師的專業發展就是掌握教育理論、熟練應用技能。初任教師的生態適應被視為國家、社會、學校在有形無形中制定的“教師”角色應達到的要求與規范，而初任教師則努力將自己塑造成為他人眼中所認定的“教師”，并由學校領導與指導老師構成權威代表，客觀地測量初任教師的知識掌握與技能應用是否達到要求，以此來評判初任教師的適應程度。

隨著對技術理性與工具理性的批判，把教師視為“反思性實踐家”的呼聲越來越高，這是對“技術熟練者”的包容與超越，是把教師界定為高度專業化的職業。教師的專業發展在于實踐性知識的生成與積累，教師成為一份高度專業化的職業。初任教師的生態適應被界定為能夠不斷學習并掌握教育領域的專業知能，不斷豐富教育專業精神，能夠應用專業知能對教學經驗與問題情境進行分析，并養成對教學日常生活反思的習慣。

20世紀80年代以后，把教師作為“一個人”的教師文化逐漸替代了將教師作為“技術”或“實踐”，這是對“反思性實踐家”的包容與超越。教師作為“一個人”是把教師界定為高度個性化與專業化的職業，教師不再是不帶情感的專業知能儲存體，而把教師看作是一個獨特的個人，有其生命經驗，有其自我認同，有自己對教育、教學的認知、情感與價值[1]。教師的“自我”與“個性”是專業發展的重要因素。初任教師的生態適應被界定為能夠重視自己以前的、現在的日常生活與教育生活經驗，把自己在日常生活、課堂教學、研究實踐等活動中發生過的和正在發生的事件撰寫下來，作為自己獨特的生活史。對自己的生活史進行省察與反思，挖掘生活史與教育千絲萬縷的關系，在此基礎上不斷改進自己的教育實踐，構建自己的教育生活。

生物體的生態適應是生物與環境相互作用的結果，人類與其他生物的差別在于人類具有思維意識，能夠發揮主觀能動性，積極主動地適應甚至改造客觀環境。所以初任教師的生態適應不是被動甚至被迫的低層次適應，而應該充分尊重初任教師，幫助其發揮巨大潛力，深層次地適應環境。將教師視為“技術熟練者”的教師文化追求將初任教師打磨成能用、好用的工具，并以單一的規格規范要求所有教師，完全忽視教師的個性、情感、尊嚴以及內在需要，這樣的適應只能是被動、低層次適應。把教師視為“反思性實踐家”是把教師專業發展實踐化、專業化卻沒有個性化，缺乏對教師個人經驗、個人生活、個人理想的尊重。而把教師視為“一個人”，是把初任教師帶回到生活與自我的土壤中，以每個初任教師獨特的日常生活、教學生活和自我經驗為背景，探究教師的適應發展。同時，激發初任教師的自我專業發展意識，只有意識水平的提高才能將教師從被動的適應中解放。所以筆者認為，初任教師主動、深層次的生態適應必須在把教師視為“一個人”的文化理念指導下，尊重初任教師的獨特生活史，激發初任教師的主觀能動性，以自由、個性的姿態去適應環境。

2.初任教師生態適應的意義

縱觀教師專業發展的整個過程，初任時期的專業發展至關重要。首先，初任教師的生態適應將直接決定其是否能夠繼續成為一名教師，直接影響著初任教師的留任率。在遭到“現實沖擊”時，如果憑借自己的專業知能難以解決問題，又無法獲得外界的支持與幫助，最可能引發的就是初任教師專業動機的減弱，產生強烈的職業焦慮感與無助感，嚴重者會選擇離職。

其次，初任教師的生態適應是教師未來專業發展的基礎，它將影響初任教師今后成長為什么樣的教師。如果在初任時期能夠順利并深層次適應，發展自己的專業知能，豐富自己的專業情感與信念，并將自己獨特的個人生活史與教育生活有機融合，對今后的專業發展十分有利。反之，若問題的陰影和不利因素不斷積累，必然會阻礙后期的專業發展。

第三，初任教師對環境的適應并非是單向被動的，而是雙向主動的。作為一個學校師資隊伍的一部分，初任教師生態適應的質量將影響整個師資隊伍的建設與發展，進而影響到整個學校的教學質量。受初任教師影響最大的莫過于其教授的學生、管理的班級，初任教師順利、深層次的適應能夠提高其教學能力、完善知識結構、激發教學熱情、改善教學管理，必然能夠更好地引導學生學習，促進德智體美勞全面發展。反之，學生將成為第一受害者。

二、初任教師生態適應的過程

在生態適應的過程中，生物體會遭受到環境的脅迫。環境脅迫是指環境對生物體所處的生存狀態產生的壓力，隨著壓力的加強，有機體將經歷四個演變階段，預警階段—抗性階段—耗盡階段—再生階段[2]。整個過程可以被概括為：壓力的增加導致生物體原有的功能不穩定，功能開始增加抗性，如果壓力持續增加超過極限，會給生物體帶來傷害，甚至死亡，所以只有中度的環境脅迫才有利于生物體的進化發展。

根據教師職業發展理論，初任教師的生態適應過程也可以分為四個階段，第一階段為“蜜月”階段，初任教師體會到做教師的樂趣，新的工作生活帶來的新鮮感和初為人師的喜悅感使初任教師專業動機高漲，樂于從教。

第二階段是遇到“現實沖擊”階段，所謂“現實沖擊”，一般是指在師范教育階段所形成的教育理想在嚴峻、殘酷的日常課堂生活現實面前的徹底破滅[3]。這時初任教師會遇到各種復雜又難以應付的問題，如維持課堂紀律、激發學生動機、處理個別差異、評價學生作業等。這讓初任教師開始懷疑自己的任教能力，感到專業知識與能力的不足，引發職業焦慮和無助感。

第三階段是“設法應付”階段，初任教師主動或者被迫采取一系列行動應對問題，如把學到的理論知識與教學實際作一定程度的結合，求教于有經驗的教師或者自己在教學實踐中不斷“試誤”、“做中學”、“反思”來補充缺乏的基本專業知識和基本教學能力。

第四階段是“適應成功或失敗”階段，問題的解決有利于減輕和消除初任教師的職業焦慮和無助感，恢復初任教師的信心，提高初任教師的專業動機，為將來的專業發展奠定基礎。如果問題解決失敗會導致初任教師的專業動機下降，一個最嚴重的后果就是離職。

三、初任教師生態適應的方式

1.關注以往的學習經歷

在“一個人”的教師文化下，因為性格、氣質、學識、經歷、學歷等方方面面的不同，造就了一個個鮮活而特殊的教師個體。每個個體都有自己的生活史，初任教師生活史的起點應該追溯到其作為學習者的學習經歷。當初任教師還是學生的時候，無意識中以非教師職業定向的形式形成了較為穩固的教育信念，具備了一些“直覺式”的“前科學”知識，對初任教師正式執教后的教育觀念、執教能力有潛在影響[4]。如果初任教師在自己學習階段有過有意義學習、自主學習的經歷，并對此持有積極肯定的態度，執教后初任教師更傾向于引導學生開展有意義的學習；初任教師也常常會效仿原來欽佩熱愛的教師。這些潛在形成的教育觀念相對穩定，初任教師在學習、嘗試、接受新的教育觀念和教育行為時，這些實際存在的教育觀念可能成為過濾新觀念的篩子，對新觀念的學習、新技能的獲得產生或好或壞的影響。師范學習生涯對于初任教師更是意義重大，葉瀾教授等將尚處于師范學習時期的“準”教師納入其“自我更新”取向的教師專業發展歷程，將此階段命名為“虛擬關注”階段，認為高等師范學生是在虛擬的教學環境中獲得知識經驗，對教育理論和教師技能進行學習、訓練，并獲得對自我專業發展反思的萌芽[4]。通過回望學習經歷，初任教師挖掘出過去的學習經歷與現在教育生活千絲萬縷的聯系，更好地剖析反省自我，更坦然地面對自我。而且過去的學習經歷能夠也應該成為教師專業發展的寶貴財富，因為這有利于初任教師換位思考，站在學生的角度思考：我的教育觀念和行為是否合理？是否有利于學生發展？如果我是學生，我會不會接受？

2.以敘事研究反思教學實踐

敘事研究是記錄教師教學生活、促進教師專業發展的重要途徑。蘇霍姆林斯基說過：“我建議每一位教師都來寫教育日記。教育日記并不是什么對它提出某些格式要求的官方文獻，而是一種個人的隨筆記錄，在日常工作中就可以記。這些記錄是思考和創造的源泉。那種連續記了10年、20年甚至30年的教師日記，是一筆巨大的財富。每一位勤于思考的教師，都有他自己的體系、自己的教育學修養。”教育日記實際上就是一種常見的敘事形態，通過敘事研究，初任教師將真實經歷的教育事件用自己的聲音講述出來，聲音中包含初任教師的教育信念、思想歷程、知識結構等等，講述的是融入初任教師主觀經驗的事件。對于研究者而言，初任教師的敘事讓人看到教育生活的復雜性，找出困擾初任教師的教學難點、重點。這些豐富而真實的研究素材，也是探索教師緘默知識與專業成長的有效切入點。對于初任教師而言，這是進行自我反思、自我探究最真實、最熟悉的教學案例。傳統的理論學是將教學問題從真實的教育情境中抽離，加以概念化、理論化，造成教育實踐與理論的隔離。初任教師對于親身經歷的事件是最熟悉、最有感觸的，通過對問題情境的敘述將教育研究放回到實踐的土壤，喚醒初任教師思索探究的動機與熱情，維護初任教師研究反思的主體地位。在對案例事件的回憶敘述中不斷反思，重新建構自己的知識與觀念，以自我接納的態度查漏補缺、完善自我。

3.在模仿中構建實踐性知識

初任教師進入新的工作環境后，往往會對他人進行模仿，使自己的行為、觀念、動作、語言等發生變化，與他人相似。在自然界中，這是一種生物對另一種生物的擬態。對他人的模仿實際是初任教師向模仿對象借鑒、學習行之有效的實踐性知識。教師是一份實踐性很強的職業，許多研究表明，學習教育理論多年的學士甚至碩士，在實際教學中的表現往往沒有中師畢業卻工作多年的老教師出色，可見實踐少、經驗少是初任教師最大的弱點。通過觀察模仿向他人“借”經驗、“借”知識與技能，使自己盡快存活、融入環境是一種有效的方法。“師徒結對”就是讓初任教師在向指導教師的模仿中取長補短、盡快獲得生存適應必須的實踐性知識。初任教師會對自己的指導教師進行全方位的借鑒模仿，從外顯的教學行為到內隱的學生觀、教育觀、教學活動觀，甚至是日常的為人處事方式，似乎模仿的相似程度越高，“借”的越多，越能成功適應新環境。實踐證明，這的確能讓初任教師對教育教學工作的各個環節盡快熟悉和掌握。但初任教師常常也有這樣的困惑：為什么模仿來的方法與策略解決不了自己的問題？因為初任教師犯了拿來主義的錯誤，模仿不是簡單機械、亦步亦趨，不能只要步驟而忽視背后的理念文化，更不能丟棄個性、東施效顰。模仿是對他人經驗的反思，需要探究行為背后的支持理念和個中緣由，需要與自己的觀念行為進行調試，融入自己的個性風格，在此基礎上獲得的實踐性知識才能真正屬于自己。教師作為主體，積累實踐性知識的一般過程是：主體面對問題情境采取行動，根據行動的結果不斷反思。重新框定問題，更新觀念，再次指導行動?？梢娦纬蓪嵺`性知識有四要素：信念、主體、問題情境、行動中反思，四要素是一個整體，背后有豐富的故事。[6]初任教師如果想要“借”，就必須把它打包，從整體上了解這個故事，洞悉指導教師教學行為背后的反思過程和教育理念，在自我分析和自我反思的基礎上找出自己與指導教師之間的差距，不斷調整自己的知識結構與行為技能，并在實踐中不斷練習鞏固，這樣才能真正將他人的經驗“為我所用”，成為自己的實踐性知識。

4.深層次的理論學習

剛剛結束了職前教師教育，踏上工作崗位的1～3年是初任教師進行深層次理論學習的黃金時期。在四年教育理論的浸潤下，初任教師擁有一定的理論基礎，接觸了不少前沿的教育思想，特別是近年教師隊伍中碩士、博士畢業生的加入，帶來了更強的教育科研力量。皮亞杰認為：主體對事物的認識依賴于主體指向事物的活動。可見對教育理論的學習不僅包括對書本知識的苦思冥想、潛心鉆研，還包括在理論的指導下去實踐、去行動。相較于老教師而言，初任教師扎實的理論學習和廣闊的理論視野是一種優勢，成為正式教師后的教育實踐是升華教育理論的最好契機。用這些名家學者歸納總結的理論知識指導自己的思想行為，防止產生違背教育本質的不良觀念與行為。同時在教學活動中溫習實踐這些教育理論，以探索者的姿態深入理解論證，在主客觀交互作用中發揮職前教育的功效，延續職前教育的學習。

參考文獻

[1] 魏建培主編.教師學基礎.北京：清華大學出版社，2011.

[2] 曹湊貴主編.生態學概論.北京：高等教育出版社，2006.

[3] Veenman，S.Perceived problem of beginning teachers.Review of educational research，1984，vol.54，no.2，p.143.

第8篇：生物模仿技術范文

【關鍵詞】生態濾池；污水處理；蚯蚓生態濾池

隨著水污染問題的日益嚴峻，污水治理技術正逐步成為國際國內的研究熱點之一。在污水的處理系統中應用人工設計組合的微生態系統，可以有效提高污水處理的效率，同時生態濾池污水處理技術的發展和應用在污水的回收和利用方面表現出良好的發展空間，正逐漸發展為污水處理的主要趨勢。文章主要針對生態濾池的主要應用形式，對生態濾池的特點及優越性進行探討。

1、生態濾池的概念及其應用特點

生態濾池（MEEF）是利用水生微生物和人工填料上的生物膜形成的模仿自然生態系統來進行污水凈化的一種水處理技術，污水中的顆粒物主要通過人工填料進行過濾，生物膜與微生物主要負責污水中的可溶性污染物。這種生態濾池污水處理技術實際上是模仿天然的生態系統，利用各種生態關系來進行水中污染物的處理和凈化，是一個半自然生態系統。我國的很多城市和地區廣泛存在著突發性的暴雨徑流現象，其污染程度要遠低于生活污水，如果采用集中治理的方式難免會遇到技術和經濟上的雙重難題，而采用生態污水處理技術就可以輕松實現污水的凈化處理。生態濾池污水處理技術作為一種新興的凈水技術，逐漸地在城鎮生活污水處理工藝中得到廣泛的應用。通過對生態濾池進行合理的設計，可以通過微生物和人工填料的協同作用，對污水進行有效的處理，去除污染物的同時也可以較大程度上減少污水中的顆粒物，是一種全新概念上的污水處理工藝。

2、生態濾池污水處理技術應用

生態濾池污水處理技術是模仿自然生態系統的原理，運用工程學手段對污水進行回收和利用，將水的自然循環與人工組織機構形成統一的平衡系統，為城鎮生活污水的社會循環控制，減少人類活動對自然循環的干涉都能起到良好的效果，各種形式的生態濾池污水處理技術正廣泛地應用于生態工程系統中。

2.1蚯蚓生態濾池技術

在污水處理反應器中引入蚯蚓，利用蚯蚓的生物降解可以有效延長和擴展污水中的生物代謝鏈，通過多種人工調控方式，對生態系統進行合成與分解的調控干涉。蚯蚓可以分解濾床有機污染物，還能夠清通濾床的堵塞物，促進含氨物質的硝化與反硝化作用。濾池中采用的填料主要有鋸末、糧食殼、煤渣、石英砂等，通過蚯蚓的生物活動可以輕松實現顆粒物的物理過濾、有機物分解和污泥的穩定化。蚯蚓微生物生態濾池在近幾年發展起來的一種新型生態污水處理技術，其處理工藝出水水質能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GBl8918-2002）》二級標準，污泥的排放量也大幅度減少，水資源的回收利用程度提高，不僅在經濟上節省了工程開支，工藝流程也相對簡單，運行起來管理方便、維護簡單，尤其適用于中小城鎮生活污水的處理與回用。

2.2穩定塘技術

穩定塘技術處理污水在我國的應用歷史比較久，早在20世紀50年代，我國就開始采用這一技術處理污水。二級生物處理廢水的造價比較高，相比之下，穩定塘處理技術體現出了明顯的成本優勢，能耗也進一步降低，便于管理。據相關部門統計，我國穩定塘處理能力每年都在逐步增長，是城市污水處理量的主要貢獻力量。在一些邊遠城市，比如新疆、滿洲里等，穩定塘技術更是成為了污水處理的主力。穩定塘處理廢水的能力不僅僅體現在生活污水方面，對工業廢水也有較好的處理效果。目前為止，石油、紡織、造紙等污染比較嚴重的行業都紛紛引入了穩定塘技術，穩定塘利用稀釋沉淀、生物降解和水生植物等作用在工業廢水凈化方面取得了良好的效果。

2.3污水土地處理技術

污水土地處理技術在實踐應用中有著較好的前景，但是依然存在一些難以突破的瓶頸問題，比如存在較強的選擇性，對氣候條件的依賴性較強等。中科院沈陽應用生態研究所與北京市環境保護科學研究院、天津市環境保護科學研究院等單位在中國科學院與國家環保局的支持和組織下，積極調研考察了我國廢水污染的現狀及治理現狀，鉆研和吸取了一些發達國家治理廢水的經驗教訓，提出土地處理代替二級處理并同時去除污水中氮、磷的技術路線，這種處理污水的思路突破了三級處理的局限，出水質量大幅提高。污水土地處理技術在近幾年的實踐應用中發揮了很大的作用，目前已經建立起系統化的土地處理分類體系和輔助設計系統，在全國許多地方都有成功的示范工程。該項技術在廢水凈化原水給水處理等方面都將有巨大的利用前景。

3、生態濾池污水處理技術發展趨勢展望

隨著科學技術的飛速發展和人們環保理念的日趨加強，污水生態處理技術也迎來了飛速發展的黃金期，在未來，生態方法處理污水技術主要將向著兩個方向發展：幾種污水生態處理技術通過并聯或者參數優化處理，以期解決北方寒冷地區終年運行的問題；或者采用多種物理的化學的生物的處理方法強化處理系統。這里提到的物理處理法包括了吸附法、離心法、重力法等，化學處理法指的是氧化、離子交換、凝絮等方法，生活處理法主要指活性污泥法、SBR和BSAR等。在污水處理這一領域，我國起步時間較晚，但是快速增長的經濟背后帶來了嚴重的環境污染，目前國外在污水處理工藝發展相對成熟。20世紀80年代約翰·托德有史以來第一次將活性污泥法和濕地有機地結合起來，創造性提提出了“living　technology”，這是污水處理史上一項重大的突破。該技術包含了Solar　aquatic　system?。⊿AS），Living　machine等多種形態。SAS強調依托于太陽能，借助各種動植物和微生物共同構建污水凈化系統。Living　machine在SAS系統的基礎上增加了生態流化床。Living　technology技術具有操作性強，節省能源，便于控制的特點，最重要的是Living　technology技術有效地集合了綜合濕地和活性污泥法的處理特點，大幅提高了污水處理效率。

天然河湖水在我國的分布并不廣泛，隨著人們對生活景觀要求的日益提高，水景需求量直線上升。要想保持水景的長期的清澈度，就要投入一定的人力財力進行后期維護，要定期補充新鮮水源。傳統補充水景用水主要依靠自來水，但是這一方法與節約用水的政策導向背道而馳，中水作為補充水成為未來的主要發展趨勢。人工湖治理方法方面，傳統的治理方法比如引水換水、循環過濾等，這些都不能從根本上解決問題，living　technology作為一種先進的污水處理系統，可以從宏觀和微觀兩個層面，大幅提高景觀污水處理效率，提高景觀水回收效率。

參考文獻

第9篇：生物模仿技術范文

Abstract: Construction and utilization of public space plays a more and more important role in the plan and construction of modern city. It embodies the characteristics of city, and is the ties of human and nature. The use of bionics riches the designing method of city public space, and is the headspring of design innovation. It promotes the use of ecological idea in landscape design, which is significant and has vast potential for future development.

關鍵詞： 仿生設計；城市開放空間；生態設計；可持續發展

Key words: bionic design；city public space；eco-design；sustainable development

中圖分類號：TU984.11+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）03-0083-01

0 引言

城市公共空間是城市環境的重要組成部分。隨著城市文明的不斷發展和城市居民生活質量的提高，人們對城市建設有了越來越高的要求，而囊括了所有供城市居民日常生活和社會生活公共使用的城市公共空間的設計則是城市設計的重中之重。設計師們從自然界中汲取靈感，以求通過模仿大自然的設計過程來解決環境所面臨的問題。

1 仿生設計

自然界是人類科技進步的源泉。自然界的生物在漫長的進化過程中，為了自身的生存與發展，逐漸進化出適應自然界變化的各種本領。為了使人類更優雅地生存在地球上，設計師們開始嘗試向自然界中的其他物種學習，聽取他們設計上的建議。仿生設計便由此應運而生。仿生設計是以自然界萬物為設計源，以其“形”、“色”、“音”、“功能”、“結構”等為研究對象，有選擇地在設計過程中對這些特征原理進行綜合、利用及改進，為設計提供新的思想、新的原理、新的方法及途徑，以實現人類社會和自然的和諧統一。

2 仿生設計在城市開放空間中的應用形式

我國早在原始社會就有了仿生學的雛形，如古人們模仿飛禽學會了筑巢，由此躲避野獸的襲擊；模仿魚類學會了造船，由此取得水上運輸的自由，等等。仿生設計發展到今天，更是在多個領域都有了突飛猛進的發展。仿生設計的源物體為自然界中的一切物種，包括人類自身。而涉及景觀領域的仿生設計，主要有以下幾種形式：

2.1 形態仿生 形態仿生是對具有美感的生物體的線條、形態、色彩等的直觀模仿或對意境的提煉和升華。它用一種直白的方式蘊含自然哲理，表達出對自然的向往。由于具象形態容易表現情趣性、親和性、自然性，直觀地對自然對象的外觀進行再現和模仿，可以傳達出濃厚的情趣感和親和力。故多應用于一些景觀小品中來營造活動的氛圍。如居住小區中用苗木修剪造型而成的鳥類、動物形象， 用石材等制作的人物塑像，以動植物形態塑造的園林小品等。

2.2 材料仿生 材料的仿生，就是通過對生物組成、形態、結構的研究和分析，研制出具有一定功能的人工材料，使之與周圍環境協調。城市環境中最簡單也最常見的一種就是仿木、仿竹、仿石材料的運用，能給人樸實、自然的感覺，可緩解人們因工作而引起的疲勞與壓力，還能達到良好的視覺效果。

2.3 結構仿生 結構仿生是建筑仿生學中一個成熟的分支學科， 也是運用最為廣泛的。結構仿生通過研究生物整體或部分的構造組織方式，對其力學結構和組織原則進行模仿，以解決問題。例如城市廣場中常用的張拉膜結構，其靈感便是來自于昆蟲輕盈的翅膀通過張拉產生力學美這一自然現象。

2.4 功能仿生 功能仿生是從功能出發，對生物的形態和結構、群落的生理機能或自然力的作用規律進行模仿。生物模擬學家Benyus認為“我們必須具備一種與這些生物體更相近的能力，那就是找到一個方法，減少材料用量，那種我們所用的材料，然后加上設計?！崩?，人們模仿螢火蟲的發光原理制成的冷光源可將發光效率提高十幾倍，大大節約了能量；模擬自然界水體自凈的過程來實現景觀中水生系統的自我凈化等等。

2.5 布局空間仿生 對空間布局的仿生常融合了形態、材料、結構和功能等多項仿生設計，使空間布局具有優美的構圖、強烈的邏輯、完整的結構，并能夠表達一個明確的主題。例如成都活水公園利用“魚水一家”這一自然生態原理，在外形上采用了仿魚形設計，為世人展示了模擬與再現自然環境對污水凈化處理的全過程。

3 仿生設計運用于城市公共空間設計的意義

“想象要設計一個春天，想象一切和諧編排，想象那些時機、那些巧合，完全沒有上對下的法則規律，或政策，或氣候變遷草案，每年都這樣發生。有很多爭奇斗艷……空氣里充滿愛，有很多盛大的開場。而這些生物體，他們全都井然有序。”這是Benyus在TED演講中描述的自然界，在這一描述中我們看到了人類所追求的和諧。大自然給我們的靈感是不會枯竭的，我們要向自然界中的生物學習如何與我們的生活環境和諧相處。仿生學的發展為我們提供了這一契機，它豐富了設計的形式語言，成為設計創新的源泉，促使生態理念運用于景觀設計的更深層次。

4 仿生設計在城市公共空間設計中的發展前景

生態環境的不斷惡化，使綠色未來、節能經濟成為大勢所趨。隨著時代的變遷，環境的變化，人類逐漸發現生物界能夠教給我們很多東西，僅僅認識這些生靈是不夠的，與它們共處一室，不僅是為了研究，而是要從它們那里學到東西，以能夠應用到人類的生活中，這可能幫助全球能源問題，減少浪費，提高能源的可持續性利用。德國著名設計大師路易吉·科拉尼說：“設計的基礎應來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中?！弊匀唤o設計的啟示不應僅僅只是視覺上的，環境系統中的仿生更重要的是研究自然生態系統如何維持自己，使人造環境具有與自然環境一樣出色的功能。城市公共空間設計應將這些自然造物法則穿插運用，最大化的為人們營造接近自然的戶外環境。當前人們都在追求低碳生活，但我國的城市共空間設計中還存在著許多關于環保節能方面的阻礙，但這可能是短暫的，隨著材料、技術和設計水平的不斷發展與提高，隨著仿生設計的不斷滲透，相信未來的城市公共空間一定會為人們追求低碳生活開辟更加廣闊的道路。

5 結語

社會是不斷發展進步的，環境的好壞可以做為衡量發展的標尺。通過向大自然學習，設計師可以模仿自然系統，不斷設計出更高效的社會環境。

參考文獻：

[1]申益春.論仿生形態設計在景觀設計中的應用[J].規劃師,2007,6：95-97.