Тема уроку.   Основи біоніки у проектуванні.

Мета уроку. Виховувати свідоме дотримання учнями правил безпечної праці на уроках трудового навчання та за межами школи; сформувати уяву учнів про науку «біоніка», ознайомити з напрямками розвитку та прикладами застосування біоформ у проектуванні одягу та технічних об’єктів; розвивати естетичні та художні нахили учнів під час виконання практичної роботи.

Методичне забезпечення. Інструкції з охорони праці в шкільних майстернях. Ілюстрації виробів, спроектованих з використанням біоформ.

 Обладнання. Кольорові олівці, аркуші паперу.

Основні поняття.  Біоніка, біоформа.

Тип уроку. Комбінований.

Хід уроку.

1. Організаційний момент.

Перевірка присутності учнів та їх готовності до уроку.

2. Актуалізація опорних знань.

Бесіда ( фронтально).

·        Які подарунки до Новорічних свят ви зробили родичам чи друзям  власноруч? При наявності покажіть фото виробу.

·        Ви використали для втілення власні ідеї чи скористались джерелами інформації?

·        Чи можете ви стверджувати, що ідея створення виробу чи оздоблення навіяна природним середовищем?

·        Який вид діяльності та інструменти ви обрали для виконання роботи?

·        Як знайомі оцінили ваш виріб? Чи співпадає ця оцінка з вашою власною оцінкою?

·        Як саме ви облаштували своє робоче місце? Чи дотримувались безпечних прийомів праці?

3. Мотивація навчальної діяльності.

4. Повідомлення теми уроку.

5.  Постановка завдань перед учнями.

Учні повинні мати уявлення про використання біоформ при проектуванні  технічних об’єктів та одягу.

Учні повинні свідомо дотримуватись правил безпеки праці в майстерні та за її межами, використовувати методи біоніки, проектуючи виріб.

7. Вивчення нового матеріалу.

(Під час повідомлення нового матеріалу учні періодично залучаються до обговорення теми на основі власного досвіду та знань).

7.1. Поняття про біоніку.

Вам вже доводилось виконувати роботу дизайнера, розробляючи ескізи моделей для пошиття, в’язання, узори для вишивання. Часто в цих розробках очевидні природні мотиви – рослинний малюнок тканини та узорів для вишивання. Професійні дизайнери одягу також часто використовують у своїх виробах природні теми – спідниця-тюльпан, брюки-банан, покрій рукава – летюча миша, штучне хутро, штучна шкіра чи оздоблення тканини під шкіру, широко застосовується оздоблення у вигляді штучних квітів, тощо ( учитель називає 1-2 приклада, решту доповнюють учнів).

Не тільки текстильні вироби, але й технічні засоби та будівельні споруди зазнають впливу природних винаходів. Адже природні форми, сполучення кольорів, будова окремих елементів та цілих організмів створювалися тисячоліттями, пройшли випробування часом на надійність та економічність, є напрочуд гармонійними, естетичними, зручними. Які приклади ви можете пригадати? ( гвинтокрил-бабка, підводний човен – дельфін, тощо). Багато винахідників минулого, відомі та невідомі, використовували підказки природи  для вирішенні інженерних задач.  Леонардо да Вінчі спробував збудувати літальний апарат з крилами, як у птахів – орнітоптер. В Україні з давніх віків відома конструкція криниці – журавель.

В 1960 році у м. Дайтон (США) відбувся перший симпозіум біологів, інженерів, науковців, які використовують в своїх винаходах підказки природи. Тоді ж була офіційно визнана нова наука – біоніка – наука про використання в технічних пристроях і системах принципів організації, властивостей, функцій і структур живої природи. З появою комп’ютерів інтенсивність наукових досліджень та втілення наукових досягнень у виробництво значно збільшились. ( навести приклади технічних приладів та вдосконалень , втілених в останні десятиліття, провести паралель з природними аналогами). 

Учитель наводить пару прикладів , далі продовжують учні. ( Сотовий зв’язок –ретрансляційні вишки –зона покриття – бджолині соти;  сонар – дельфін).

7.2.  Напрямки розвитку біоніки.

Біоніка – наука молода, але вже сформувались основні напрямки дослідження та втілення розробок.

·        Нейробіоніка – вивчає роботу мозку, пам’яті, зору, слуху, мови, нервову систему живих істот. Ці знання дозволяють вдосконалювати електроніку та обчислювальну техніку, на основі чого створювати та вдосконалювати технічні об’єкти та засоби безпеки.

Приклади – електронна пропускна система ідентифікує особу за сітківкою ока, голосом, відбитком пальця; розумний будинок – керування побутовими приладами, опаленням та освітленням голосом чи звуком; автомобілі, що самостійно визначають дистанцію до попереднього автомобіля, відстань між воротами гаража, автоматично паркуються на невеликій парковці; в тих же автомобілях - голосове управління навігацією;  на черзі створення протезів для людей з обмеженими можливостями, керованими голосом чи думкою, біороботи чи роботизовані пристрої (в Японії – робот-компаньон).

Учні продовжують наводити власні приклади, розвивають перспективи.

·         Архітектурно-будівельна біоніка – вивчає будову скелета, кісток, стебла,квітів, фотосинтезу, тощо. Ідеї втілюються у будівельних конструкціях та будівлях.

Приклади – будівля, що обертається за сонцем – сонях; хмарочос -  хлібний колос; сонячні батареї – фотосинтез; покриття стадіонів – квітка, утеплення та покрівля будинків – з пористих та природних матеріалів. Існує окремий напрямок архітектури – розробка с створення біобудинків, як замкнутих, екологічно безпечних систем з усіма сучасними зручностями.

·         Технічна біоніка – вивчає форму біологічних об’єктів, природне покриття, способи з’єднання частин скелета  для вирішення технічних інженерних задач.

Приклади – обтічна форма рухомих механізмів – машин, літаків, підводних човнів, швидкісних потягів – дозволяє зменшити опір повітря (води) та витрату палива ( сучасні новітні автомобілі використовують 3л палива на 100 км шляху);  спеціальне покриття корпусу дозволяє збільшити швидкість, приховати від радарів.

·         Побутова біоніка – відтворює форму, запах, дизайн природних об’єктів у виробах повсякденного вжитку.

Приклади :  килимове покриття – трав’яний газон; плафони освітлювальних приладів – квіти; форма окремих частин меблів чи декору; рослинний орнамент обоїв та текстилю; фасони одягу, освіжувач повітря чи миючі засоби з рослинним запахом, тощо.

·         Не всі досягнення наукових досліджень одразу можуть бути втіленні у вироби за браком відповідних матеріалів, відсутністю технічних можливостей та знань. Такі гіпотези перевіряються математичним моделюванням – математичним обчисленням можливого втілення при певних умовах.

7.3. Зв'язок з іншими науками.

Вже давно найсуттєвіші наукові відкриття створюються на межі різних наук. Біоніка якраз і втілює можливості біології, інженерних наук, математики природничих наук, кібернетики.

В умовах конкуренції та обмеженої ємності планети проблеми економії матеріалів, сили та часу у виробництві, досягнення оптимальних зручностей та естетичної цінності речей стали причиною особливої уваги дизайнерів та інженерів до можливостей біоніки, бо природні об’єкти мають тенденцію до економії енергії, будівельних матеріалів та часу при високій міцності та надійності конструкції.

8. Практична робота №1

Розробка ескізу предмета інтер’єру ( меблів) з урахуванням принципів біоніки.

·         Обрати об’єкт праці ( наприклад, крісло).

·         Провести збір та аналіз інформації об’єктів-аналогів, окремих його деталей ( як об’єкти для відпочинку, так і покриття – хутро, трава, шкіра; ніжки – лапи звірів, птахів; тощо).

·         Виконання ескізу зовнішньої форми виробу та окремих елементів у пошуках досконалої форми.

Навчальна практична робота завершується виконанням ескізу зовнішньої форми виробу в кольорі чи чорно-білому варіанті.

Під час практичної роботи вчитель проводить індивідуальний( при потребі фронтальний) інструктаж, консультує та надає практичну допомогу при виникненні труднощів, фіксує інформацію для проведення підсумків уроку.

9. Підсумки практичної роботи.

Учні демонструють розроблені ескізи, коротко презентуючи роботи. При наявності відповідного стенда , оформлюють  виставку ескізів.

Вчитель оглядає  об’єкти праці, відмічає якісні роботи; виявляє можливі недоліки, аналізує  та намічає шляхи усунення недоліків.  Окремо відмічає учнів, які самостійно і творчо виконали роботу.

10. Підсумки уроку.

Що нового узнали учні на уроці?

Чому навчилися?

Які принципи біоніки ви застосували в роботі над ескізом?

Оцінювання учнів на уроці.

11. Домашнє завдання.

Огляньте уважно свою кімнату, квартиру, побутові прилади та меблі, знайдіть приклади застосування біоніки у розробці речей, запишіть 5 прикладів, які вам здались найбільш вдалими.

12. Прибирання робочого місця.