(
课件网) 仿生机械想象画 第4单元第1课 （湘美版）四年级 上 01 教学目标 02 新知导入 03 新知讲解 04 艺术欣赏 05 实践练习 06 知识拓展 07 课堂评价 教学目标 1.艺术表现：通过学习仿生学的基本概念，能够掌握用线描表现仿生机械想象画的基本方法，表现机械的功能逻辑与体积感。 2.创意实践：通过观察生物的典型特征，能够基于原型进行仿生想象，创造兼具生物特征与机械功能的想象画。 3.审美感知：通过欣赏达·芬奇手稿与现代机械，能够发现生物形态与机械设计之间的形式关联，感知艺术与科技交融的视觉魅力。 4.文化理解：通过达·芬奇扑翼机手稿和刘绪《新能源·新征程》，理解文艺复兴时期艺术家"艺术与科学统一"的创造精神，感悟当代中国艺术对科技强国主题的表达。 01 02 新知导入 从自然中汲取灵感 很早以前，人们就凭借想象力从万物中发掘灵感。 艺术家如何运用想象力？ 现代机械又是怎样通过巧妙设计提高生产效率的？ 大自然是人类最好的老师 03 新知讲解 什么是仿生机械 「仿生机械」就是模仿生物的外形、结构或运动方式，设计制造出来的机械装置。 03 新知讲解 模仿生物的骨骼、肌肉和关节结构 复刻生物的步态和运动方式 从传统的刚性电机驱动，转向模仿生物组织的柔性材料 结构仿生 向自然界“取经” 材料仿生 运动仿生 从科幻走向现实 03 新知讲解 在扑翼机手稿中，达芬奇将鸟类的中空骨骼转为松木框架结构，松木密度低、纤维顺纹强度高，在15世纪已是最接近鸟类骨骼“轻质高强”特性的可用材料；将飞羽的排布与覆羽的覆盖方式转译为外覆生丝的翼面，生丝轻薄且具有一定的抗撕裂性，模拟了羽毛层的整体气动外形。 扑翼机图纸（手稿) 达·芬奇（意大利） 15 世纪 西班牙国家图书馆藏 生物原型的精确解构：从鸟类解剖到机械骨架达·芬奇的扑翼机 03 新知讲解 达·芬奇在手稿中设计了一套精妙的人机耦合传动链： 上肢仿生：飞行员双手握持手柄，通过手臂力量模拟鸟类胸大肌的下拍动作，带动主翼向下击水（空气）产生升力与推力； 下肢仿生：双脚夹持绳索控制机翼的上抬与扭转回收，模拟鸟类喙上肌的收缩与翅膀的折叠复位； 躯干固定：颈部与腰部的两个环形支撑结构，将人体躯干锁定为机器的中央骨架，使飞行员自身成为仿生机械的一部分，而非独立的驾驶员。 这种“四肢联动”的设计，构建了一条四自由度仿生运动链。 运动链的仿生映射：肌肉-肌腱系统 → 连杆-绳索传动 03 新知讲解 达芬奇的扑翼机手稿，是一幅文艺复兴时期的仿生机械宣言。它展现了一种超越时代的系统思维：从鸟类解剖的生物学观察，到连杆传动的机械学转译，再到材料、能源与控制的人机一体化整合。尽管受限于15世纪的材料科学与人体生理学，这台机械巨鸟注定无法离地，但它所奠定的观察自然→抽象原理→工程重构的仿生设计范式，至今仍是机器人学、航空航天与生物力学交叉领域的黄金法则。 03 新知讲解 仔细观察这些机械，它们像什么动物？ 03 新知讲解 达·芬奇研究鸟类翅膀的结构与扇动方式 用木头、布料和绳索模仿翅膀，尝试人力飞行 从鸟类翅膀获得灵感人类终于飞上蓝天 观察飞鸟 从扑翼机到现代飞行器 现代飞行器 扑翼机模型 仔细观察生物的本领，也许你就是下一个发明家 03 新知讲解 仿生之一：机械臂与蟹钳 机械臂 工厂里的机械柜能精准抢取、搬动和焊焙，灵流又有力。 蟹钳 蟹蟹用有力的臂子夹住食物，抵敷敌人，开开自如。 结构相似 03 新知讲解 仿生之二：挖掘机与螳螂 挖掘机动臂 挖掘机动臂和打头模仿了螳螂前臂的折叠结构，挖起土来又快多稳 螳螂前臂 螳螂的出支有徒利的齿刺，能快扮叠、精准攻击 折叠关节 如出一辙 03 新知讲解 更多仿生灵感 鱼鳍 鱼波浪式游动 水下机 ... ...
