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生物模仿技术范文1
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）08-0071-02
生物学科是一门实验性极强的学科，学生除了掌握必要的理论知识外，还应学会如何用理论知识解决实际中的问题，实验教学作为教学的有机组成部分，就承载着培养学生这种能力的功能[1-2]。但是受客观条件的限制，学生在有限的时间内不足以做到熟能生巧，也不足以解决其疑惑和满足其兴趣爱好，开放实验室可以充分锻炼学生，培养学生创新意识，提高学生综合素质，有效利用实验室的资源[3]。
一、黑龙江大学中俄学院生物技术专业概述
（一）黑龙江大学中俄学院的定位
黑龙江大学中俄学院是黑龙江大学与俄罗斯新西伯利亚国立大学联合成立的，被教育部列入全国17所国家教育体制改革试点学院之一。学院以先进的教育理念、科学的课程体系为依托，打造“专业+俄语”的对俄高级专业人才培养模式；积极引进新西伯利亚国立大学高水平师资，他们承担学生70%的专业课教学任务；与俄方共同制定个性化人才培养方案，搭建高水平、多层次、宽领域、本硕博一体化人才培养平台[4]。
（二）生物基础实验中心与中俄学院的关系
中俄学院自2011年开始招生起即招收生物技术专业本科生，由于是以自主招生的形式选拔，因此学生素质非常高。为实现资源共享，生物技术专业的实验课（包括俄方教师承担的实验课）都在生命科学学院的生物基础实验中心开设。生命科学学院作为中俄学院试点的重要组成部分，积极创造条件满足教师的教学需要和学生提高专业技能的需要。
（三）生物基础实验中心为中俄学院生物技术专业开设的实验课程
生物基础实验中心除承担中俄学院生物技术专业的普通生物学、生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学和细胞工程、植物组织培养等实验教学外，同时也为俄方教师授课提供实验场所及所需设备。
二、基于中俄联合培养的创新实验室现有条件
2013年、2014年学校连续投入200多万元在生物基础实验中心筹建中俄联合培养创新实验室。该实验室除常规仪器外，还拥有高速冷冻离心机、蛋白纯化系统、DGGE变性梯度凝胶电泳仪系统、真空冷冻干燥机、超声波细胞粉碎仪、梯度PCR仪、凝胶成像系统、空气浴摇床、全自动凯氏定氮仪、分析研磨机、自动电位滴定仪、匀浆机、高压蒸汽灭菌锅、显微互动系统等一大批进口设备。为学生完成毕业论文以及完成自带科研项目或参与教师科研项目提供服务。
（一）创新实验室开放的内涵
有利于培养学生的实践与创新能力，有利于激发学生学习的积极性与主动性，有利于提高仪器设备的使用效率，有利于促进和提高实验教师和技术人员的水平。
（二）基于中俄联合培养的创新实验室开放现状
该实验室主要面向中俄学院生物技术专业的本科生、硕士生，2015年第一届本科生（22名）和研究生（3名）已全部顺利毕业。但是，仅限于日常教学和毕业论文的开放，还不足以体现出创新实验室的利用价值和建设宗旨。真正的开放实验室，可以锻炼学生的动手能力和解决实际问题的能力，满足或者激发学生的兴趣，允许跨学科、跨专业，真正经学生手出来一些成果，使学生从中受到完整的科研训练，体会到科学研究的严谨、神圣、奥妙之处。
（三）基于中俄联合培养的创新实验室发展趋势
中俄学院的人才培养模式是“专业+俄语”，专业是基础，俄语是工具，所以学生迫切希望在专业方面打好基础，既有扎实的理论知识，又有较强的动手能力。那么中俄联合培养创新实验室理应担负起这样的功能，学校也有相应的资助政策。
1.实验课内容重复或扩展式开放。学生认为课堂上实验做得不够理想，操作不熟练，数据不够好，可以与任课教师另约时间到开放实验室完成。或者对实验内容有新的想法，新的方案，只要实验的内容、手段、方法合理，实验室具备相应的条件，经申请，就可以在开放实验室实施[5]。
2.教师（包括俄方教师）指定课题式开放。教师拟定的题目或者在研科研项目的子课题集中申报公示后，经双向选择，学生可以进入实验室参与其中，以个人或小团队形式，自己查阅资料，制定方案，完成实验，撰写结题报告，答辩合格，方可结题。
3.学生自带课题式开放。根据学生所带课题涉及的内容，为学生配备从事相关方向的指导教师，但须拿出完整方案，由教师认定其可行性。实验结束后，需撰写结题报告，答辩合格给予结题。
三、基于中俄联合培养的实验室开放模式的构建
（一）预约开放
需要进实验室的同学，将所需的仪器、试剂、要完成的实验内容填写清楚，包括对仪器的熟悉程度，提前1天在网上预约，平时上课时间或课余时间均可。由中心安排实验员准备好试剂，协调好仪器，其间指导教师可根据情况现场指导或场外指导。不熟悉的仪器，使用前由实验员进行培训，直到能独立正确操作。学生每次实验结束后，需如实填写仪器使用记录，如遇仪器故障，及时与实验员或值班教师联系[6]。
（二）定时开放
每学期初，将课题汇总上来后，根据学生的实际需要，确定开放时间段和开放频率。学生需要更改时间段或日期，可提出申请。在开放的时间段内，学生可在网上查到每个房间以及仪器的使用情况。
（三）保障措施
1.客观条件保障。生物基础中心每学期针对新生定期举办常用相关仪器培训班，目的是使学生了解仪器的性能，掌握使用规范，正确操作，培训合格者中心有备案；至于其他年级有兴趣的同学，中心配合学校开展大型仪器培训，合格者由学校发放结业证[7]。因此，无论什么形式的开放，基本条件是具备的。在基础中心网站上可查到开放实验室的房间号、可容纳人数、现有仪器（规格、型号、生产厂家、性能）、值班教师等信息。
2.人力配备。中心的实验人员积极参与开放实验室活动，他们都能熟练使用所有的仪器，一般的故障可以自行维修处理；我们也从硕士生中选拨专业能力强、实验技能好、有精力的学生，辅助实验员或教师指导来到开放实验室的本科生。
3.制度保障。基础中心鼓励高素质教师从事实验教学，在每两年一次的本科教学业绩评估的院内排名中，教师指导开放项目的数量是其中的加分项。数量充足的师资，是实验室开放层次、开放程度和开放质量的保证。
随着实验室开放，进入实验室的人员增多，中心在实验室原有的规章制度基础上，进一步针对实验室开放制定和补充相应的规章制度。明确相关人员的职责，保证开放后的实验室安全、高效地运行。
4.成效与问题。中俄联合培养创新实验室自2013
年4月开放以来，已有20名学生顺利完成7个项目的结项答辩。在此过程中，学生的动手操作能力得到明显提高，学会了运用现有知识和借鉴文献分析实验中遇到的问题并能独立解决一些实际问题。
中俄联合培养创新实验室运行3年多，在不断摸索中渐渐形成了体系，但也发现，开放性实验教学对教师提出了更高的要求。学校应当正视实验教师的地位和作用，为实验教师提供良好的工作环境、学习进修机会，建立有效的奖惩制度，调动教师加入实验教学队伍的积极性，保证师资队伍结构的合理化。
实验室开放是实践教学改革的必然趋势，也是实验室管理模式、运行模式改革的大方向。实验室的开放程度已成为反映一所大学实验室管理水平的一个重要标志。在硬件满足要求的情况下，尽可能地在管理上做文章，加强软件方面的建设，做到软硬件同步发展，协调发展，创造宽松的学术思想交流、学科内容交叉、实验技能互补的氛围，为学生掌握专业技能夯实基础，使中俄联合培养创新实验室在培养学生创新创造能力的轨道上实现可持续发展[8]。
参考文献：
[1]王芳，李滨，宋瑛琳.国外高校实验教学经验及启示[J]. 实验室科学，2012，（5）.
[2]王云平.国外大学实验室管理及其对国内开放实验室的 启示[J].实验技术与管理，2010，（3）.
[3]王峰，鱼静.高校开放实验室与学生创新能力培养[J]. 实验室研究与探索，2011，（3）.
[4]姜晶玲.立足试点学院，服务国家战略培养对俄拔尖创 新人才[J].中国高等教育，2012，（5）.
[5]吴文华，施镇江，朱娟娟.智能管理系统在高校实验室管 理中的应用[J].实验室研究与探索，2014，（11）.
[6]彭儒武，徐海花.高校实验室开放与管理模式的实践与 探索[J].实验室科学，2013，（1）.
生物模仿技术范文2
关键词 本硕连读 创新能力 实践 改革
中图分类号：G643 文献标识码：A
二十一世纪是生命科学的世纪，随着生物技术产业化的迅猛发展，日益激烈的国际竞争对高素质生物产业创新型人才有强烈的需求。然而我国的生物技术领域的高端研究和生物技术产业还落后于发达国家，并且社会尚未形成良好的自主生物技术产业平台和应用型生物技术人才培养平台。西安理工大学研究生院针对生物技术专业本硕连读培养模式进行了深入细致的改革，旨在培养掌握较为广泛的生物科学基本知识和实验技术，具有良好的工程学基础，德智体等方面全面发展的理工结合、生物工程上下游结合、产学研结合的生物技术专业创新型人才。
1 提升对生物技术专业本硕连读培养规律的认识
生物技术专业本硕连读的培养目标是培养在生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才。一切问题的提出和解决源于实践，高水平的实践教学是学生掌握理论的重要手段，是培养具有创新能力、独立动手能力、提出问题和解决科学问题的有效载体①。
进入21世纪以来，在发展迅速、具有国际通用性、可比性强的生命科学领域对复合创新型生物学人才的竞争日趋激烈，我国高等生物学教育要想在培养创新型人才的竞争中取得成功，必须加强基础理论教学、强化科研能力训练、重视实践能力培养、鼓励创新，拓展学生个性发展空间，培养一批基础知识扎实，创新意识强，动手能力突出，团队精神兼备的优秀人才。通过对生物技术专业本硕连读培养模式的深入改革，进行深入持久的教学革新，以探索出一条培养生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才的有效途径。
2 准确定位生物技术专业本硕连读的培养目标
根据学校建设以工为主、多学科协调发展、特色鲜明的国内一流教学研究型大学的奋斗目标，“治学严谨、管理严格、教育质量高”的教学传统，学校依托生物技术专业理工复合特点，确立了生物技术专业本硕连读人才的应用型、复合型培养理念，以“统一基础、分段实施、分流培养、本硕贯通”培养生物技术专业本硕连读创新人才。注重培养具有扎实的现代生命科学理论基础与工程基础知识、熟练的实验操作技能、知识面宽广的高级专业人才，这和传统生物学理科相比有较强的数学、物理、工程基础和应用能力，和传统生物类工科相比有较强的生物学基础和现代生物学专业知识，充分体现了生物技术上下游的结合。并且在培养过程中强化研究型、应用型教学，以科研促进学习，注重能力培养，培养创新型人才。
3 深化课程改革，构建新型生物技术专业本硕连读教学体系
为实现以上培养目标，必须在教学内容、教学方法、管理体制、培养方向等诸多环节进行深入和持续的改革，构建“规范化、分层次、综合型、开放式”的理论教学与实验教学体系，融合科研与教学内容，实施多种形式的实践教学模式，拓展学生个性发展空间。
3.1 优化课程设置
设置课程体系必须坚持学科交叉融合、文理工渗透，而每门课程体系中，突出重点内容，精简陈旧的内容与重复内容、削枝强干，留给学生自我学习的空间，并通过国内外优秀教材选用和特色教材建设，实现教学内容的整合、集成和充实，不断将学科发展的前沿性课题融入教学。
学校将专业基础课分为必修课、指导性选修课和其他选修课模块，即植物生物学、动物生物学、微生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术等必修课，以及生物学思想及概念、生理学、生物统计等指导性选修课和生物学前沿、发育生物学、生物进化等其他选修课程，既及时地将生命科学及生物技术的最新进展介绍给大家，充分激发学生学习生命科学及生物技术的积极性，也为学生打下坚实的理论基础。
3.2 深化课程体系与内容的改革
根据“加强基础，突出素质，注重能力，引导创新”的原则，构建生物产业技术实训平台课程、把握核心课程、放开选修课程，增加高水平的前沿理论及技术研讨课程，加强前沿学科和边缘交叉性学科知识的融合，将新兴学科知识引入课程体系，不断对教材进行修订，如普通生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术、动物生物学、植物生物学等，努力将一些新概念和新技术及时体现在教材中。
3.3 加强实践教学，构建优化实验教学体系
培养具有创新精神和实践能力强的高素质人才，必须在现有三个层次递进式教学模式的基础上，减少验证性、重复性实验，增加综合性和设计性实验教学内容，删除繁复、陈旧的实验内容，增加应用性强的实验内容。通过实验内容的合理安排，使不同层次实验内容融会贯通，形成科学性强、联系性紧密的模块式实验教学体系②。同时重点利用综合实习、选修实习及毕业实习等阶段以自愿选择的方式，在小型生物产业平台上对学生进行生物产业专向应用性技术的强化培训。
（1）增加实践教学与理论教学的学时比，加强实践技能与科学思维训练。生物技术专业本硕连读设置的实验课为7～10门（5门选修课），理论教学的学时数与必修课的实践教学学时（包括课内实验、综合实习、科研训练）之比为1：1.5，实验课独立开设。以提高学生实验动手能力、实践创新能力，同时增强学生理论与实践结合的能力，使学生知识、能力和素质得到协调发展。
（2）加强综合与创新实验的比例，有利于综合能力的培养。生物技术专业本硕连读实验教学分为基础生物学实验、专业实验、综合实习、生产实践、毕业论文等5个层次，各层次相互衔接、内容递进，实验项目的设置突出综合性和创新性，分阶段提高学生的专业技能和创新能力。
基础生物学实验以基本技能训练为主线，引入现代技术方法改进验证性实验，培养基本实验技能，同时综合型、设计型实验比例不低于35%；专业实验主要培养学生专业综合能力，综合型、设计型实验比例为50～70％；综合创新能力训练，是通过综合实习环节，围绕现代生物科学的前沿进展，全部设置综合型、设计型实验实习内容，学生可自选项目进行实验，培养学生独立分析问题和解决问题的能力；生产实践是在第7学期，把学生派到相关生物技术企业，在研发或生物技术产业化相关岗位上进行顶岗实习；在毕业论文环节中，学生自愿选择学科，依托教师的科研项目，设立毕业论文题目。
在整个的实践教学体系中，各个层次实验教学内容合理安排，加大综合型、设计型实验比例，引导鼓励学生的创新思维，培养学生独立设计实验的能力，并以学生为主体，教师为主导，尽可能把静态的内容转变为动态的实验，注重实验过程与实验结果的有机联系，提高学生分析问题和解决问题的能力。
（3）融会贯通实验课与理论课内容，提高教学水平和效率。在实验教学方面，将必修和选修相结合，将现代生物技术作为全体学生的必修实验模块；动物生理、植物生理、微生物、环境生物学及生态学的实验内容设为学生的选修实验模块。进一步加强学生基础实验能力，在更大程度上满足了个性化培养的需求，同时还将实验教学与理论教学之间合理衔接，实验课与理论课内容融会贯通，有效地避免生物类课程多年形成的“繁、窄、旧”甚至重复的现象，使学生创新能力的培养和科研训练有了较强的时间保证。
4 加强双师型“三高”师资队伍建设，提高人才培养水平
生物技术专业本硕连读培养体系以师资队伍建设为关键，以教育质量为生命线，兼顾优势，求特色、求发展。在师资队伍建设过程中，以培养中青年学科带头人和“双师型”教师为重点，引进与培养相结合，形成激励竞争机制，已经建立一支政治思想过硬、业务素质精良、具有创新能力和诚信人格品质的高学历、高职称、高水平、结构合理的高素质教师队伍，造就一批教育教学能力强、学识素养高、精通现代生物技术的高素质、复合型教师队伍。通过高效的管理体制和运行机制，确保人才培养方案的实施和人才培养目标的实现；加强教学建设和管理，突出教师教学、科研和产业化能力训练，以高素质的教师队伍，确保人才培养质量。
5 完善配套制度，加强科学有效的集约型管理
为保证生物技术专业本硕连读培养体系的顺利实施，学校制定了与之配套的教育管理办法，如培养过程中对本硕连读生实行双向流动、分流淘汰、自由选择专业方向的管理机制；依托生物技术的学科和研究优势，本硕贯通，并制定专门的奖学金条例、本硕连读条例、导师制条例等，为创新型人才的培养提供可靠的保障；加强实施课程教学质量评价制度和教育质量过程监控；革新选课管理办法、完善教学数据库；深化研究生开展集中开题、学位论文盲审工作制度等。
西安理工大学研究生院通过对生物技术专业本硕连读培养模式进行了一系列深入细致的改革措施，深入研究生物技术专业本硕连读的培养规律和培养目标、针对培养目标优化和平衡课程设置、革新生物技术专业本硕连读教学体系、完善配套制度等，着力提升生物技术专业本硕连读创新型人才的培养水平。
注释
生物模仿技术范文3
关键词：仿生设计；工业产品设计；前景
仿生设计理念起源于仿生学。这是把生物自然界的特点、原理应用于人类社会，解决人类问题的一门学科。仿生设计本质是对所有事物“形式”、“结构”、“颜色”、“功能”、“声音”等多方面的研究，将新方法新创意运用到设计中去，从而改变改善人们的生活。仿生设计研究的主要类别有形态仿生、功能仿生、结构仿生等。现代仿生设计由于其具有符合人们需求、独特的设计理念得到广泛的运用，而未来仿生设计将会秉承科学可持续的理念，探索和改善人与自然关系，促使人、自然和社会和谐统一，这也是仿生设计的发展趋势与最终目的。
一、仿生设计在工业产品设计中的应用现状
卢吉・科拉尼（德国著名设计师）曾说：“设计应该以大自然生命所呈现的真理为基础”，这句话显示出了自然界蕴含着无限的设计秘诀。而仿生设计就是人们长期研究探索大自然、学习模仿大自然的过程。经过经验的积累，通过科学家仿生学的相关研究理论，将仿生设计加入到工业设计中，以满足人们的精神需求和物质需求。 [1]应用于工业产品设计的仿生主要有以下几个方面。
（一）形态仿生。一些设计师在设计过程中会借鉴自然界动植物的形态，从而获得设计的灵感与理念，形态仿生是从自然界汲取生物形态灵感并建立在视觉效应上的设计，让产品更加适应市场需求。小到我们日常的风筝、鼠标――仿造鸟类、老鼠的形体加以进化而成，大到车辆中模仿鲨鱼身体的流线型设计的宝马还有模仿甲壳虫形态设计的大众甲壳虫汽车。而在众多形态仿生设计中，根据不同的仿生方法与仿生程度，可以将形态仿生分为具象形态仿生与抽象形态仿生。[2]
（1）具象形态仿生。具象形态仿生，顾名思义，就是直接模仿自然界生物的形象体态，设计出来的工业产品与此生物很相似，人们能直接轻易的辨别出来。当然，具象形态仿生并不是直接简单的仿照，而是运用夸张或者抽象的艺术手法对生物形态的特点进行归纳与概括，引起人们的联想与对产品的好奇心，使设计的新产品不仅要惟妙惟肖，而且要风格独到，具有创意。目前，具象形态仿生的例子更是数不胜数：2008年北京奥运会的鸟巢就是仿照真实的鸟巢而建；蜜蜂的蜂房已经被运用到许多领域，大小相同紧密相连的蜂巢连接在一起，具有节省材料、固定性强、空间占用少的优势，纸浆盒子就是模仿蜂房的构造用以运输包装禽蛋。
（2）抽象形态仿生。抽象形态仿生也是模仿自然生物的形态，却不仅仅是直观的模仿，此类仿生无法轻易被认出，但是经过描述解释，人们还是能够迷糊的辨认出所模仿的事物的大致轮廓，这是抽象形态仿生的主要特点。在抽象仿生的过程中，设计者要对模仿的事物进行概括与归纳，充分提取其主要特征，运用各种艺术手法与设计方式对所要模仿的内容进行处理与加工，将其从生物整体抽离出来，保留所模仿事物的特点与神韵，提高艺术美感，增加产品本身的吸引力与创新力。抽象形态防生不局限于模块化，重点在于如何抽象化、抽象到何种程度。[3]例如：LGWD-N12410D滚筒洗衣机就是一款采用了抽象形态仿生设计理念的产品，该机器采用了仿生的鱼尾提升筋，洗衣机运行时提升器就像鱼尾板波动衣物，给予衣物柔和而有力的拍打力，洗净衣物的同时降低磨损度。形态仿生广泛应用于服装、包装、工业以及其他各方面。这类产品易于让人们接受的，同时又具有新奇的吸引力，艺术来源于生活，设计师根据日常观察到的现象与生物特征，加以联想、创新，最终通过模仿与改进制造出别具一格的产品。
（3）意象形态仿生。意象形态仿生与具象形态仿生相似，都有对事物表面形态的模仿，但是此类仿生在对具体事物进行模仿的同时，还会赋予产品一种蕴含的含义与意境，人们通过产品的形态，不仅能够猜测出其所模仿的事物，而且可以体察出其中体现出来的内涵，所以，意象形态仿生不仅具有了所模仿生物的外在影子，还会让设计出的产品拥有一种特殊意象或者象征，这是仿生的高级阶段，对设计者的要求也很高，要求设计师不只拥有超凡的设计能力，而且还有多方面的知识及丰富的想象力。如此，设计师才能察觉所设计的产品与所模仿的事物之间的内在联系。例如：前面所提的奥运会“鸟巢”与水立方，两者结合充分体现出了“天圆地方”的中国传统文化理念。再有，文艺复兴时期，人体造像经常成为建筑的装饰，线条刚直的多立克柱往往象征男性，而相对柔美的爱奥尼柱则代表女子，两种柱经常出现于同一建筑中意味着阴阳平衡，天地合一，这些建筑修饰不仅仅使人联想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特点，蕴含了特别的含义。
（二）功能仿生。功能仿生就是设计者利用生物的某种功能或者特性来制造工业产品。这需要科学家与设计师两者共同的努力。科学家要充分发挥自己特长，认准自己职能，将各生物的功能结构分析透彻、包括自然有机体的“形”、“色”、“音”、“动”和特征规律，认真研究总结成系统的理论，然后设计者通过掌握这些理论、结合市场需要来发明出实时的工业产品。当代工业产品设计不仅要满足质量与人们的使用需求，还要与人的精神心理相匹配。例如：光感闹钟，这是利用不同色彩具有不同功能，对人们心理产生不同影响的原理制造的。普通的闹钟是利用高分贝急促的声音叫醒人们，而此类产品是模仿天亮时分的色彩变化，利用慢慢变亮的鹅黄色柔光使人们渐渐适应周围环境，从而逐渐苏醒。设计师充分利用了视觉，制作出了符合人们生理要求适应人的生活经验的产品。
（三）结构与材料仿生。自然界生物除却外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的结构也具有独特的用处，令人惊叹。例如前面所提到的蜂巢，除却可用于运输包装禽蛋之外，它的菱形结构不仅可以形成内部空间大的效果，并且蜂巢的材质质量轻，而且可以隔音。
随着科技进步，人们生活水平的提高，现代生活对科技进步的要求也与日俱增，许多新的科技产品都需要新型材料――仿生材料就是新型材料类型之一。自然界许多生物存在天然材料，明显优于人造材料。科学家及工业产品制造者可以通过研究生物的特点特征，可以制造现在市场需求的材料。例如：人工冷光就是利用萤火虫发光制造。还有一种自清洁玻璃，是利用荷叶表面多尺度结构和表皮生物蜡的存在起到清洁的目的而制成。荷叶表面是由很多密集排列的突起组成，它们之间存在纳米级的微小的空隙，而在此之上还存在更为细小的突起，形成双重的结构突起。水滴在荷叶上极易滚动，与此同时带走尘埃细菌，利用此材料制造超疏水性自清洁玻璃，在冬季，这种自清洁玻璃还有很好的防结冰作用。
二、仿生设计的发展前景
仿生设计具有交叉性、创新性与商业性相结合的特点，结合现代设计的整体趋势，仿生设计未来的发展前景具有三种特点：人文与技术相互融合，宏观与微观齐头并进，自然与人工和谐并存。
（一）人文与技术相互融合。现代仿生设计来源于仿生学和设计学，带有两种学科的特点，所以总体来讲仿生作品可以分为两种类型：一种是偏向于技术层面、注重实用；另一种是偏于自然，注重人文。未来现代仿生设计的发展趋势会呈现适度技术、人文交叉的情景。例如：2015年设计师Pedro Sanin设计了一款沙漠温情灯，利用了沙子流动的特性，灯光是暖黄色的与细沙相映成辉，充分加入了人文元素，使人感到温暖与安逸。另外，还有新型的松树形、笋形的落地灯的设计，这是一种形态仿生设计，松树、笋形状的设计预示着勃勃生机、节节高升，非常有人文特色（如图1）。
图1
（二）宏观与微观齐头并进。由于当代社会的发展，对仿生设计的需求越来越大，所以仿生设计不再局限于个别领域，而是在许多方面都有运用，把这些仿生原理与建筑学、机器人学、文化、娱乐等领域相结合。还包括文化仿生、产品界面仿生等。宏观与微观应用相结合，未来仿生设计会得到更广更全面的发展。例如，我国发明了一种高智能的仿人机器人，通过预算行为轨迹实现了机器人打乒乓球的突破。
（三）自然与人工和谐并存。现代设计的理念与思想重要的一点就是回归自然，保护自然。注重自然与人的和谐相处，使人类在物质与精神上都能接近自然、回归自然。例如：凯迪拉克Aera概念跑车设计的车门类似翅膀。在汽车设计中除了形态仿生之外，还有色彩防生。有一种丛林色彩汽车，就是因为设计者观察蝴蝶时发现变色蝴蝶，得到启发，运用特殊金属材料加入涂料，所以，从不同角度看汽车会有不同色彩，充分表达了人类向往自然、爱护自然的概念（如图2）。
参考文献：
[1] 陈天超，韩松芸.工业设计中仿生设计的应用[J].河南科技，2014（01）：11.
生物模仿技术范文4
关键词：新型建筑材料；绿色生态建筑；应用
在工业化进程的发展下，人们对现代化建筑要求提出了更多的要求，不仅仅要住高大的楼房，而且对建筑材料提出了更高的要求，对于建筑材料的安全性和耐用性提出了新的要求。要知道建筑材料关系着建材工程的造价和建筑设计的技术含量，因此在对新型建筑材料的开发方面，需要更多的投入。新型建筑材料的开发、生产和使用，对于社会的发展和国民生活质量的提高是有现实意义的。本文提到的新型建筑材料是指在随着建筑工程实践中发展起来的，已被成功应用并能够代表建筑材料发展方向的新一代建筑材料，它包括在建筑工程中应用的新型无机建筑材料和新型有机建筑材料两大类。新型建筑材料的应用给我们的生活带来很多便利，为此深受使用者得青睐和推广。
1 新型建筑材料的发展介绍
1.1新型墙体材料
其在我国发展速度较快，品种也越见丰富，包括砖、块、板，及其复合产品。生产其工艺为现代技术，运用到钢铁的耐磨技术移植到墙材生产设备中；生产面向综合化；自动化程度生产，机床控制的方法。以空心砖为例，其利用废渣的掺加量、高弧度的承重多子L砖、高保温性能、高空洞率等多种技术，生产的出的产品具有耐用、环保等多种特点。8）再生混凝土将废弃混凝土经过处理，部分或全部代替天然骨料而配制的新混凝土，减少城市垃圾，节约资源。
1.2保温隔热材料
早在上世纪80年代，我国保温材料的发展的速度缓慢，严重受到技术因素的影响，只有生产少量的膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、超细玻璃棉、矿渣棉、微孔硅酸钙等产品，在综合产品指数上都远远弱于国外保温隔热材料生产技术，也远远不能满足人们对其的需求。随着改革开放的发展，我国招商引资的深入，在这之后其技术得到飞速的前进，有矿棉、岩棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、微孔硅酸钙等主要产品及其制品等多种保温隔热材料的出现。
1.3防水密封材料
防水材料作为基本的建筑用材，以前的建筑设计多半会出现下雨天漏水的尴尬，这往往是因为没有选到好的防水密闭材料而引起的。随着高层电梯建筑犹如雨后春笋般发展，提出对防水材料更高更多的质量要求。当代的防水材料已从纸胎油毡发展到了沥青油毡（含改性沥青油毡）、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品的进阶中，可以说现代化工技术给防水密封材料的发展注入新细胞。
2 新型建筑材料在绿色生态建筑中的思考
2.1生态建筑技术的方法
要实现生态建筑的设计目标单靠态建筑理论是有限的，也需要思考实现设计目标的方法和技术等方面。如何有效的将新型建筑材料应用到绿色生态建筑是有方法和根据的。从人类的学习和认知行为中我们可以看到，模仿是是一种人类获取知识及技能的重要方法国内外著名建筑群就都存在各种模仿，如古希腊建筑中的多立克柱式和爱奥尼柱式分别模仿男性和女性的体态，北京奥运主要场馆“鸟巢”就是模仿了鸟窝而设计的。现在我们所使用的各种生态技术大多是模仿学习的结果。根据模仿对象的不同，可分为模仿生物（仿生）、模仿机器、模仿传统建筑等三类。生态建筑设计中的模仿是学习生物、机器和传统建筑对外界环境变化的适应性、资源与能源使用的合理与高效性等，将这些特性结合到新型建筑材料的用于生态建筑设计中，实现生态设计高效组合。
2.2生态技术发展策略的有效实现途径
要想实现我国绿色生态建筑的健康发展，笔者认为选择和发展本国经济技术条件适合的生态建筑技术显得尤为重要。在快速发展的经济推动下，要应地制定适合我国国情的生态发展策略。一般来说，在效仿传统建筑优势基础上进而突出新型建筑材料的可用性，特别适合欠发达地区，属于高技术的模仿生物、模仿机器具有复杂多样性，主要能运用在在经济发达地区。通过效仿传统建筑，重新挖掘、评价、改进与发展传统建筑的生态设计经验、方法和技术，从而建立生态低技术体系：通过仿生和学习机器等手段建立生态高技术体系，这样可以建立起一套完整的适合中国国情的生态建筑技术体系，从而解决我国由于缺乏适合中国国情的生态建筑策略与技术而造成的生态建筑发展的种种问题，实现生态建筑的普及。
3 加强新型建材发展投入到绿色生态建筑中的建议
3.1加快新型建材及制品的应用步伐
新型建筑材料具有诸多特点：耐用、环保、健康等，因此要加大其在建筑中的应用，建材主管部门和建筑业主管部门，要科学规划合理布局，尽快落实新型建材应用到建筑规程和管理办法，加到校企合作的力度，真正将研究成果与建筑实践相联系。不断更新新型建材及制品应用的设计规程和施工工艺，利用国外科学技术，提高新型建筑材料的使用力度。
3.2树立典型，重点推进
新型建筑材料的应用也要遵循具体问题具体分析的理念，对于不同地域，选择有针对性的新型材料，在我国大城市先实现新型材料的应用，结合住宅产业化试点工作，抓好一线城市发展新型建材及制品，以典型带动其他二三城市的新型材料的应用步伐的走向，对全国其他大中城市起到示范作用。
3.3调整新型建筑材料结构
生物模仿技术范文5
关键词：建筑仿生学、仿生技术、 人文
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
正文：
建筑是一门艺术，更是一门科学。它是技术、艺术、人文、历史的结合体，不同时代的建筑都有其独特的特征。伴随着人类文明的发展而发展。最早提出仿生建筑理论的是德国建筑学家勒伯多在1983年写的《建筑与仿生学》，在文中系统的阐述了仿生学的意义，建筑学应用仿生理论的方法，仿生学与美学的关系等等。为仿生学的发展奠定了理论基础。建筑仿生学是根据自然生态与社会生态规律, 并结合建筑科学技术特点而进行综合应用的科学。研究仿生建筑源于人们回归自然，追求宁静、和谐的心理需求。更深次的意义在于人们对自然、生态以及可持续发展理论的重视和追求。因此仿生建筑设计其实已经不仅是单纯外形上的模仿, 更多的是注重生物体本身的生长肌理以及自然生态规律的研究。
一、 生物特性对现代建筑设计理念的改变
1、建筑设计的自然特性
总的来说，建筑仿生设计理念的来源是生物界和自然界。利用生物界和自然界的很多特性来溶合现代建筑的设计理念。造就符合人们审美观，符合自然发展理念的新型建筑。自然界的生物除了外观上、造型上的独特性。还有很多特性如采光、避害、抗风、保温、穿透、自我保护，这些功能与结构都十分的精巧、协调、合理、高效。都将带给我们无穷无尽的设计思路与设计理念。
2、建筑设计的空间性
自然界生生不息，和谐运转的理念对于建筑设计的空间性来说也是一种深刻的启示，对于生命体来说，时间的流逝有着特别重要的意义。我们的建筑很多时候更像一个生命体，在时光的不停变化中，它也会生长、发展至衰亡。城市和建筑的生长应该随着社会需求的变化而变化。将自然生命体的发展理念应用于建筑体的发展理念上，对建筑的发展、空间理念都会有很大的支撑和革新。
3、建筑设计中的可持续性
自然界的生物总是对能量有着高效的利用和转换率。例如麻雀没有企鹅厚厚的皮下脂肪可供保暖和储能，却能轻易的将体温保持在41度。北极熊体表颜色易于吸引太阳辐射热，毛发浓密且中空，能有效的阻止体表散热。在建筑设计中，很多生物的储能特性已经被大量应用建筑设计当中，体育馆太阳光板的应用就源于植物的光合作用。
4、建筑设计中的运动特性。
力与动态美一真是建筑界想要表达的两个重要理念。从这个角度来说，生物界可以给予我们深刻启示。在自然界，植物的向上特性和动物的爆发力特性都表现出了力与美的完整溶合。生物的发展过程，变化过程与静态的形式结合，将产生那些具有动感、且富于人们想像的动感建筑物群体。西班牙的建筑师圣地亚哥的“可特建筑”在这方面极具有代表性。工程美学与建筑美学结合的设计将造就具备动感想像力的完美形态建筑。
二、我国仿生建筑的发展。
在我国，建筑仿生学的研究现在刚刚起步，它不同于其他的流派, 它将是一个长期的研究课题。普通建筑流派是根据人类知识成果中的某一方面, 或针对某时期的经济现状和建筑技术发展的情况产生, 当所属的时代背景过去后, 此流派也随之销声匿迹, 只存在于建筑史课本上的案例, 或者偶尔为后世拿来汲取一下灵感。在学科与学科之间愈来愈互相渗透交叉的现在, 建筑仿生设计的研究需要更多、跨度更大的学科领域的配合, 而且应当伴随建筑科学发展的整个过程, 最后形成一种仿生的意识, 融入到日常的建筑设计中去。从某种意义上说, 建筑仿生设计不单单是一种流派, 而是一种趋势。
我国正处于社会主义初级阶段，环境和能源是建设和谐社会所要面临的两人问题，我国能源分布不均匀，人均资源量少，而且工业、交通和建筑能耗高，据有关资料统计，目前，我国的建筑能耗约占总能耗的25%。如果不加大建筑节能技术研究开发力度，随着经济的快速发展，建筑能耗的比例将快速上升到35%以上。可见我国急需发展绿色节能建筑来降低能源损耗，目前我国各地的高等学府、科研单位、设计单位等都在积极地进行绿色、节能建筑等方面的研究。各种全国性的学术研讨会也都定期召开。比如不久前召开的“全国现代结构工程学术研讨会”是受中国建筑金属结构协会和中国钢结构协会委托。。。。
而且就建筑设计而言，仿生元素也为建筑师开展了新的思路，提供了新的形式，建筑师运用生物形态有时是出于象征和隐喻的动机，有时是因为自然激发了他们在建筑结构、外形及功能方面的灵感。同时，随着科技的高速发展，计算机性能已经可以将新材料和建筑机构设计在电脑屏幕上建构出来，先进的科技为新设计思想提供了先进的技术平台，使各种形态的仿生建筑能够成为现实，也为我国的建筑设计领域注入了新鲜血液。
仿生理念在建筑设计中的运用
1、结构仿生
结构仿生中，最为成功的一个例子是生物界的各种蛋壳、贝壳、龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面薄而耐压，模仿它们壳体在外力作用下，内力沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。1 9 2 5 年德国耶拿斯切夫玻璃厂厂房也采用了球形的薄壳设计。而美国通用汽车公司技术中心水塔，也是薄壳建筑很好的例子。建筑设计中应用仿生最成功的另一个例子就是悬索结构。它是受蜘蛛网启发设计而成，所有柔韧的材料如藤、绳、索都具有极强的抗拉特性。悬索结构中所有的“杆件”均为拉杆， 这样就使悬索结构中材料利用率极大，高强材料得以充分利用,还可以施加预应力， 从而形成很大的跨度。日本东京的代代木体育馆，用数根自然下垂的钢索牵引主体结构的各个部位, 从而托起了这座总面积达20000 多平方米的超大型建筑；北京工人体育馆的双层辐射式悬索结构，外形似平放的自行车轮，有上下两张有杆件相连的网。悬索结构可以造出千姿百态的形状，从某种程度上它是认识自然、改造自然中科学、艺术与技术的综合。
2、形态仿生
形态仿生是具戏剧性效果的仿生手段。 直接模仿自然生物体的外形、结构形态以及组织关系形态的形式，使人们感到亲切并使建筑物富于联想。同时这些形态给建筑带来了新形象,，引发建筑外形的革命。西班牙建筑师高迪曾经创造了大量生物特征极其明显的作品。他设计的神圣家族教堂从植物外形取得灵感，被认为是现代仿生建筑的开篇之作； 里昂萨托拉火车站就模仿比目鱼的纤细曲线骨建造；瑞士赫尔佐格设计的2 0 0 8 北京奥运会主场馆“鸟巢”方案。这些都是外形设计的灵感来源于生物特性的代表作。
3、生物特性仿生
生物特性仿生具有相当的借鉴意义，其含义是通过研究生物规律在建筑上应用的可能性。将生物的某些外部形式，内部结构与自然生态环境共生繁衍的特殊规律及美学形态的法则应用到建筑创作中去。但是仿生不是模仿照抄，而是一种创作思想,是对生物生生不息不断进化的原理的借鉴。它是吸收动植物的生长机理以及一切自然生态规律，如动植物的高效低耗、自觉应变、新陈代谢、肌体完整的保障系统，结合建筑自身的特点而适应新环境的一种创作方法，是具有生命力的。
4、材料仿生
材料仿生主要是运用生物体的组织或组成成分为建筑科学服务，它关联的生物科学层次比较低，基本上不涉及建筑设计问题，所以单独讨论。人们发现, 生物特别是低等生物汲取自然界的物质元素构成它们的自身，不象人类那样采用很多元素，把成分和配比弄得很复杂，并且很多材料要经过高温烧结。许多生物仅用了十几种元素，就组成了仪态万千、性能优良的材料。
结束语：
自然界的各种生物特性，都有其独特而精巧的特性。通过研究、学习、模仿它们的外形、特点和功能，来溶合我们建筑理念和设计思路，将极大的建筑的生命力、自然特性和美学特性，赋予建筑美学、力学和工程学的完美结合，这是仿生建筑设计的核心主旨。
参考文献
[1]勒伯多《建筑与仿生学》 1983
生物模仿技术范文6
【关键词】生物技术 工业设计
一、引言
生物技术作为一门应用十分广泛的学科，在各个领域中都发挥着非常重要的作用。在工业设计的专业领域中，也在各个层面上运用着生物技术。将生物技术与工业设计良好结合，能够创意出新鲜、环保、有利于人类使用的产品，将设计的艺术性和科学含量都大大提升。
二、仿生学应用
（一）形态仿生
德国著名的设计大事科拉尼曾说：“设计的基础来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中。”工业设计的产品并不是凭空想象出来的，产品作为人类肢体的延伸，起实用性、合理性、美观性都非常重要。形态仿生是受到大自然启发的结果，同时也是产品的造型设计中不可或缺的形态语言。自然界的生物经过千百年来的进化，其外形的每一个曲折角度往往都包含着精确的物理原理和视觉上恰到好处的美感。作为对人类生活方式有着广泛影响的工业设计，在创造产品时加入形态仿生的元素，是促进工业设计进一步发展与完善的重要方法。
最为简单的形态放生是从自然界的事物中抽取美丽的花纹，应用于产品的装饰中。例如将奶牛、斑马等的花纹印制在产品表面，带给产品使用者简单、自然的感受。
目前使用更多的形态放生是在产品的造型上，让产品具有和自然生物相同或者类似的形态。
模仿自然形态的产品造型往往会具有意想不到的趣味性。例如模仿人手和人的嘴唇形状的沙发，两款产品在具有沙发基本功能的同时，又具有极强的视觉冲击力，带给使用者和欣赏者感观上的享受。
另一方面，形态仿生的产品由于其接近自然的造型，象征着千百年来人类对自然的模仿和崇拜。从机身和单曲面机翼都呈现出象海贝、鱼和受波浪冲洗的石头所具有的自然线条到根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高速列车，形态仿生往往是创造的开始，具有超乎想像的实用性。
（二）功能仿生
每一种生物都拥有其独特的结构，自然经常创造出人类难以预想的奇迹。根据动物的某些特性来设计产品，不尽可以为人类带来极大的便利，通常也是十分环保的方法。
（三）视觉仿生
由于人眼睛中的视网膜单元是非均匀分布的，这使得人眼在具有广阔视野同时又具有高分辨率，可以使人在对感兴趣的目标保持很高分辨率的同时又对视野的其他部分保持警惕。
根据人眼的这一特性，在产品外观设计的时候就可以将最吸引人眼球的元素放在人眼注意力最高的地方，将设计师想强调的元素放在吸引力较大的元素周围，从而使产品既美观又具有商业价值。
在对其他动物的研究上也发现，许多动物的视觉成像原理都具有很大的价值，往往会带给产品绝佳的品质和性能。例如根据青蛙眼睛的成像原理设计的瞄准镜等，在产品结构设计中具有广泛的应用。
（四）结构仿生
在自然界中有许许多多美妙而神奇的结构，例如蜘蛛网一圈圈的环绕被证明是对于蜘蛛丝来说最为稳固且适合于捕捉的结构。在工业设计当中，根据产品应用领域的不同，恰当得对自然食物进行结构仿生能够达到极其完美的效果。
例如一位设计师设计的设计类学生专用教学课桌椅的方案，灵感来自于蜂巢结构，提取六边形作为基本要素进行设计，桌面可以根据设计或教学需要自由组合成不同形态，并且考虑它们彼此之间组合时面与面之间不要留有许多空隙，组合时稳定性，最终选择了蜂巢结构。
三、生物材料
在产品设计的构成中，产品材料的选择是十分关键的一环。随着人生生活水平的日益提高，消费者最产品材料的质感、安全性、坚固度要求越来越高。同时，由于越来越多的人们开始崇尚时尚、健康、环保的生活，产品的整个生命周期都在逐渐受到整个社会的关注。特别是在欧盟国家，中国的产品很难出口到那里的一个重要原因就是，欧盟规定在产品报废后必须百分之八十以上的零件都可以进行回收。
因此，产品材料的选择不尽关系到消费者使用时的感受，更关系到它的市场、销售前途和生命力的长短。在这样的社会背景下，生物材料就成为产品设计时一个非常重要的选择。生物材料由于其对人体无害、无污染有时还会具有某些极佳特性的特点，在我们当今的社会中，人们对于健康和舒适越来越为注重，因为生物材料也正在受到越来越多消费者和设计师的青睐。
四、在产品设计中运用生物高科技
工业设计作为一门交叉性极强的学科，与前沿科学的发展有着极其密切的联系，有时一个新科技的出现，会带动一批产品的产生。反过来，作为普通生活的群众，也往往是通过产品来了解到当代科技的发展。科学创造技术，设计应用并推广技术，只有科学与设计的紧密结合才能推动人类历史的良好发展。
由于产品与使用者的关系愈加密切，在许多的未来概念设计中都不可避免地融入了生物高科技的元素。在不久的将来，产品与使用者的联系将不断加强，产品的人性化功能也会更加强大。因此，在生物科技高速发展的今天，在产品设计中运用生物高科技将会是产品设计的一大趋势。例如：在U盘上加入活体生物指纹识别技术，从而保护我们私人信息的安全，也给商家带来巨大的商机。
五、总结
生物技术在科技极度发达的今天，正被广泛地应用于各个领域。对于工业设计来说，采用生物技术能够提高产品的美观和实用性，还可以创意出全新的产品。充分吸收生物技术的知识，在提升自身产品品质的同时，也能促进两个学科的共同进步和发展，让科技推动设计，设计引导科技发展，最终造福我们的社会，带动整个社会的进步和人们生活质量的提高。作为工业设计专业的学生，本着一个设计师不断追寻创意与美的准则，更应该广泛涉猎各个学科，从其他专业中吸取有用的东西，应用到自己的设计中来，兼容包并，设计出更好的产品。
参考文献：
[1]生物质能的发展展望，生物谷，2009-10-24.
[2]李亚一.生物技术[M].北京：中国科学技术出版社.1994.1.
