高中语文《眼睛与仿生学》课件 苏教版
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《眼睛与仿生学》-2024鲜版
2024/3/27
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激光测距仪和瞄准镜
2024/3/27
激光测距仪
通过发射激光束并接收反射回来的光束，计算光束往返时间从 而确定目标距离。激光测距仪具有精度高、速度快、抗干扰能 力强等优点，被广泛应用于火炮射程测量、导弹制导和无人机 侦察等领域。
瞄准镜
一种光学仪器，通过放大目标图像、提高瞄准精度和减少瞄准 时间等方式，提高射击命中率。瞄准镜在步枪、机枪和狙击枪 等武器上得到广泛应用，是现代战争中不可或缺的装备之一。
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医学与仿生学相互促进
通过仿生学技术改善医疗诊断和治疗手段，同时医学知识为仿生学提供人体视觉系统的详细 数据。
计算机科学与神经科学交叉研究
利用计算机科学强大的计算能力和算法，模拟神经网络的视觉处理过程，推动人工智能视觉 技术的发展。
24
关注人类视觉健康，提升生活质量
视觉矫正技术的改进
3
眼球结构及组成部分
角膜
位于眼球前部的透明组织，具有 屈光作用。
巩膜
眼球的坚韧外层，保护眼内组织。
虹膜
位于角膜后方，含有色素，可调 节瞳孔大小。
玻璃体
填充于晶状体与视网膜之间，维 持眼球形状。
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晶状体
位于虹膜后方，具有屈光作用， 可改变形状以调节焦距。
睫状体
连接虹膜与脉络膜，产生房水并 调节眼压。
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02
仿生学原理及应用领域
Chapter
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7
仿生学定义及发展历程
仿生学定义
研究生物系统的结构、功能、工作原理，并将其应 用于工程技术领域，以改善和优化现有技术的一门 综合性学科。
眼睛与仿生学ppt教案
遗传因素、环境因素、生活习惯和眼 部感染等均可能导致眼睛健康问题。
02
仿生学概念及发展历程
仿生学定义与研究领域
仿生学定义
仿生学是研究生物系统的结构和性 质，为工程技术提供新的设计思想 及工作原理的科学。
仿生学研究领域
包括生物力学、生物控制论、生物 信息学、生物电子学等多个学科交 叉领域。
仿生学发展历史回顾
昆虫复眼
由多个小眼组成，提供广阔视野和快速运 动检测能力。
鱼类眼睛
具有水晶体调节功能，可在水中清晰视物。
鸟类眼睛
位于头部两侧，提供全方位视野，同时适 应高速飞行需求。
哺乳动物眼睛
结构复杂，包括角膜、虹膜、晶状体等， 提供高分辨率和色彩识别能力。
夜间活动动物视觉适应机制
瞳孔调节
夜间活动动物通常具有较 大的瞳孔，以增加进入眼 睛的光线量。
智能眼镜在辅助视觉中的应用
通过实时图像处理和识别，智能眼镜可以帮助视力障碍者识别物体、文字、人脸等，提高生 活质量和社交能力。
智能眼镜的发展趋势
随着人工智能技术和硬件设备的不断进步，智能眼镜的功能将更加强大、便携和智能化，为 更多人群带来便利和帮助。
04
动物眼睛特性及其仿生启示
不同动物眼睛结构特性比较
眼球内容物
包括房水、晶状体和玻璃体，共同维持眼 球形态和折光功能。
眼部肌肉
包括眼外肌和眼内肌，控制眼球运动和调 节晶状体曲度。
视觉形成原理与过程
光线进入眼球
光线通过角膜、房水、晶状体和玻璃体， 投射到视网膜上。
视网膜感光
视网膜上的感光细胞（视杆细胞和视锥细 胞）接收光线刺激，转化为神经信号。
神经信号传导
06
总结回顾与拓展延伸
7、眼睛与仿生学
对图像进行信息加工
某些机器的输入装置 自动控制系统的传送器 新型跟踪和发现系统
对比周围的景物，使 人感知自身运动和位 置状态。确定物体的 距离、形状和相对大 小
“人造眼”
其他各种动物眼睛的功能及科技意义
不同的眼睛 眼睛的构造或功能 研究够敏捷地发现具有 特定形状的运动目标 视野广阔 视敏度高 “天然速度计”
（3）又说人眼与照相机相类似，又说人眼
与照相机不同，这不是矛盾吗？ • 提示：人眼与照相机在光学系统上相似， 但人眼的视网膜与照相机的软片功能不同 。照相机的软片只能把像录下来，而人眼 的视网膜却能进行信息加工。
（4）这种信息加工原理对“仿生学 ”有什么启示呢？
• 齐读：“对于改进某些机器的输入装置和 自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和 发现系统，都具有十分重要的参考价值。 ”
略
雷达系统 人造卫星跟踪系统 电子鹰眼（控制远程激 光制导武器、导弹跟踪） 地速计 偏光天文罗盘
鹰眼
象鼻虫眼 蜜蜂眼
具有特殊的结构，可以 利用太阳偏振光来导航 角膜由许许多多个六角 形的小眼角膜排列构成
蜻蜓眼
复眼透镜 复眼照相机
说明顺序
不同的眼睛 人眼 蛙眼 眼睛的构造或功能 略 能够敏捷地发现具 有特定形状的运动 目标 研究的启示 略 雷达系统、人造卫 星跟踪系统
齐读第4、5段。讨论下面问题
• （1）照相机的发明算不算仿生学的内容？ • 提示：不算。理由是：“（人眼）跟照相 机只是把外界景物的图像映在照相软片上 不同。”也就是说，照相机并没有从人眼 的“功能有特殊的地方”（见第3段）得到 启示去研制出来。
（2）文章用照相机这一事物有什么 作用？
• 提示：先点明人眼与照相机在光学系统上 类似，是类比说明，点明两者有可比的条 件。用照相机主要是说明人眼和它不同， 是比较说明。
某些机器的输入装置 自动控制系统的传送器 新型跟踪和发现系统
对比周围的景物，使 人感知自身运动和位 置状态。确定物体的 距离、形状和相对大 小
“人造眼”
其他各种动物眼睛的功能及科技意义
不同的眼睛 眼睛的构造或功能 研究够敏捷地发现具有 特定形状的运动目标 视野广阔 视敏度高 “天然速度计”
（3）又说人眼与照相机相类似，又说人眼
与照相机不同，这不是矛盾吗？ • 提示：人眼与照相机在光学系统上相似， 但人眼的视网膜与照相机的软片功能不同 。照相机的软片只能把像录下来，而人眼 的视网膜却能进行信息加工。
（4）这种信息加工原理对“仿生学 ”有什么启示呢？
• 齐读：“对于改进某些机器的输入装置和 自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和 发现系统，都具有十分重要的参考价值。 ”
略
雷达系统 人造卫星跟踪系统 电子鹰眼（控制远程激 光制导武器、导弹跟踪） 地速计 偏光天文罗盘
鹰眼
象鼻虫眼 蜜蜂眼
具有特殊的结构，可以 利用太阳偏振光来导航 角膜由许许多多个六角 形的小眼角膜排列构成
蜻蜓眼
复眼透镜 复眼照相机
说明顺序
不同的眼睛 人眼 蛙眼 眼睛的构造或功能 略 能够敏捷地发现具 有特定形状的运动 目标 研究的启示 略 雷达系统、人造卫 星跟踪系统
齐读第4、5段。讨论下面问题
• （1）照相机的发明算不算仿生学的内容？ • 提示：不算。理由是：“（人眼）跟照相 机只是把外界景物的图像映在照相软片上 不同。”也就是说，照相机并没有从人眼 的“功能有特殊的地方”（见第3段）得到 启示去研制出来。
（2）文章用照相机这一事物有什么 作用？
• 提示：先点明人眼与照相机在光学系统上 类似，是类比说明，点明两者有可比的条 件。用照相机主要是说明人眼和它不同， 是比较说明。
语文版中职语文拓展模块第5课《眼睛与仿生学》ppt课件(1)
鸟巢的艺术让建筑师们浮想联翩，他 们思考着如何借鉴大自然给的建筑灵感， 现在，这种设想已经有些成果了。2008 年北京奥运会的标志性建筑——国家体 育场就是一个“鸟巢”式建筑，结构的 组件相互支撑，形成了网络状的构架， 它就像树枝编织的鸟巢，简洁而典雅。
• 科学家通过研究大凤蝶发现其翅膀颜色本来是黄 色和蓝色的，但是，在一般人看起来，它却是绿 色的，这是为什么呢？原来科学家发现在显微镜 下：蝴蝶翅膀上有很多很小的下凹的小坑，小坑 底是黄色的，而坑的斜坡上是蓝色的，当阳光照 射在蝴蝶翅膀上的时候，由于发生光的折射作用， 人眼看到的蝴蝶就是绿色的。根据这个现象，人 们在纸币或信用卡上也设置了许多小坑，这样， 无论假币有多么逼真，都难逃光学设备的“法 眼”。
六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾， 能做出六个基本动作的假手。
第二十章 第５节
磁生电
S
N
如果把电源“+”极与导线连接，可观察到 的现象是______________________,断开电 路则可观察到_______________________。
电能生磁
电能生磁
如何才能让磁产生电呢？
• 目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研 究范围已发展有：
一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。 已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、 “电子警犬”等。
二、神经元和神经网络模拟──目前已制成的“人工智 能机”。
三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的 盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾 蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机 制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种 的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具 有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速 飞机和火箭。
《眼睛与仿生学》课件
光感受器的仿生设计
科学家们试图将仿生设计与纳米技术相结合，以模拟光感受器的功能，为失明患者提供更高分辨率的视觉。
仿生设计
2
仿生设计可以改善晶状体的功能，提高
手术治疗效果，并减少手术风险。
3
辅助视觉系统的研究与应用
通过仿生眼技术，开发辅助视觉系统可 以帮助视力受损的人们获得更好的生活 质量。
仿生眼的医疗应用
仿生眼技术可应用于治疗眼疾，如近视、 远视和斜视等，为患者提供更好的治疗 选择。
结论
仿生学带来的机遇和挑战
仿生学在眼科学中的应用为我们提供了许多新机遇，但同时也面临着技术、伦理和安全等方 面的挑战。
未来唯物的眼科学发展趋势
未来，随着仿生学的发展和技术的进步，眼科学将继续取得突破，为人们带来更好的视力健 康。
《眼睛与仿生学》PPT课 件
提供对眼睛与仿生学的全面介绍，揭示仿生学在眼科学中的应用。通过引人 入胜的幻灯片，探索眼睛解剖结构、仿生眼研究和应用前景。
引言
什么是仿生学
仿生学是一门借鉴生物学原 理的跨学科科学，通过模仿 生物系统的结构和功能，设 计和开发新的技术和产品。
仿生学发展历程
自古以来，人们就在通过观 察自然界中的生物来寻找解 决问题的灵感。仿生学作为 学科正式形成于20世纪，成 为一种研究生物启发技术的 方法。
3. Johnson, M., & Smith, K. (2020). The Future of Bionics: Application of Bio-inspired Technology in Ophthalmology. Journal of Ophthalmic & Vision Research, 15(3), 199-212.
《眼睛与仿生学》PPT课件
机和火箭。
-
7
四、生物力学──模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝 关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货 轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方 式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。 模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车 ──跳跃机等。
五、生物力能学──如模仿萤火虫把化学能变化光能的 效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电 能利用效率几倍到几十倍。
十公里狭窄范围内的地面。即使在这个区
域里，对比较大的目标也不是总能准确无
误地发现和识别的。”这段话是在举实例
之中，兼用了列数据的方法。
-
46
4、分析与综合。
• 课文（1～3）段综合说明眼睛的重要作用、基
本功能以及仿生学意义；（4～14）段则是分
析说明眼睛的仿生学意义，先把眼睛分成“单
眼”与“复眼”，再把“单眼”分成人眼、蛙
• 第三部分则说明了仿生学的定义，任务、研究范围和 发展重点。
-
12
课文结构
1、(1─3段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。
人眼（4-5）
人造眼
一般眼睛 蛙眼（6-8）
电子蛙眼
2、(4─14) 研究情况 及成果。
复眼
鹰眼（9）
电子鹰眼
象鼻虫（10-11）
地速计
蜜蜂（12-13） 偏光天文罗盘
（2）、由几十至几万个独立小眼构成的眼 睛，叫做“复眼”。
（3）、具有偏振现象的光叫做偏振光。
-
45
3、列数据。
• 在说明由于受到视野和视敏度的限制，在
高空飞行的飞行员单凭肉眼很难发现和识
别地面目标时，也采用下列数据的方法：
3眼睛与仿生学
３、眼睛与仿生学教学目的和要求：1、了解课文提及的人和动物的眼睛构造与功能的特点及其与仿生学的关系。
2、理解本文的说明顺序，掌握分类、举例、比较等说明方法。
领会说明文语言的科学性、准确性。
3、培养学生对科普读物的阅读兴趣，使学生初步具备独立阅读和分析科普读物的能力。
教学重点、难点：重点：了解人和动物的眼睛构造与功能的特点及其与仿生学的关系要点。
难点：理解本文的说明顺序，掌握分类、举例、比较等说明方法。
课时安排：2课时第一课时：让学生在反复阅读的基础上理清文章的结构层次，掌握说明的顺序，从整体上把握课文的内容。
第二课时：着重研究说明方法与说明顺序。
教法设计：合作探究法点拨法教学用具：教材、黑板、多媒体课件教学过程：一导入：“仿生学”正式诞生于1960年。
距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。
东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。
大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟羽制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。
……自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。
原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。
一直到了公元1903年美国莱特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。
人类飞上天空的例子，说明了仿生学的诞生有它的漫长历史，必须在科学发达的前提下才能诞生。
仿生学是一门新兴不久的科学，是生物学、数学和工程技术学边缘的一门崭新学科。
它首先是根据生产实际提出的技术问题，去研究生物系统某一方面的结构和功能特性──生物原型研究。
然后，将研究所得生物资料进行数学分析，抽象出它们之间的内在联系，建立数学模型，从中取得对工程技术所需的资料，用于工程技术。
目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。
其研究范围已发展有：一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。
《眼睛与仿生学》课件
拓展应用范围
除了医疗领域，仿生眼还可能 在娱乐、游戏、虚拟现实等领
域找到新的应用场景。
仿生眼的发展挑战
技术难题
制造出高性能、低成本、长期稳定的仿生眼 仍面临技术挑战。
法规限制
由于涉及人体植入，仿生眼的发展和应用可 能受到相关法规的限制和监管。
伦理问题
如何平衡科技进步与伦理道德的关系，是仿 生眼发展过程中需要面对的问题。
艺术创作
通过仿生眼的概念，艺术家可 以探索新的视觉表达方式和艺
术形式。
仿生眼的未来展望
技术进步
随着材料科学、微电子和生物 技术的进步，仿生眼的性能和
功能将得到进一步提升。
个性化定制
未来仿生眼有望实现个性化定 制，满足不同患者的需求和偏 好。
融合其他感官
未来仿生眼可能不仅仅模拟视 觉，还可能融合其他感官信息 ，如触觉、听觉等。
功能与结构的对应关系
生物体的结构和功能之间存在着密切的对应关系，这种关系可以被 模仿和应用到工程技术中。
生物体的感知与反应
生物体通过感知外界环境的变化，能够迅速作出反应，这种反应机 制也可以被模仿和应用到工程技术中。
仿生学的应用领域
航空航天领域
模仿鸟类的飞行机制， 设计出更加高效和安全
的飞行器。
机械领域
电信号，并将其传输到大脑进行解析。
04
仿生眼的应用与展望
仿生眼的应用领域
01
02
03
04
医疗领域
仿生眼可以帮助视力受损的患 者恢复部分视觉功能，提高生
活质量。
科研领域
仿生眼为研究生物视觉系统提 供了模型，有助于深入理解视
觉机制。
工业设计
在产品设计、安全防护和人机 交互等方面，仿生眼的概念可 以提供新的灵感和解决方案。
除了医疗领域，仿生眼还可能 在娱乐、游戏、虚拟现实等领
域找到新的应用场景。
仿生眼的发展挑战
技术难题
制造出高性能、低成本、长期稳定的仿生眼 仍面临技术挑战。
法规限制
由于涉及人体植入，仿生眼的发展和应用可 能受到相关法规的限制和监管。
伦理问题
如何平衡科技进步与伦理道德的关系，是仿 生眼发展过程中需要面对的问题。
艺术创作
通过仿生眼的概念，艺术家可 以探索新的视觉表达方式和艺
术形式。
仿生眼的未来展望
技术进步
随着材料科学、微电子和生物 技术的进步，仿生眼的性能和
功能将得到进一步提升。
个性化定制
未来仿生眼有望实现个性化定 制，满足不同患者的需求和偏 好。
融合其他感官
未来仿生眼可能不仅仅模拟视 觉，还可能融合其他感官信息 ，如触觉、听觉等。
功能与结构的对应关系
生物体的结构和功能之间存在着密切的对应关系，这种关系可以被 模仿和应用到工程技术中。
生物体的感知与反应
生物体通过感知外界环境的变化，能够迅速作出反应，这种反应机 制也可以被模仿和应用到工程技术中。
仿生学的应用领域
航空航天领域
模仿鸟类的飞行机制， 设计出更加高效和安全
的飞行器。
机械领域
电信号，并将其传输到大脑进行解析。
04
仿生眼的应用与展望
仿生眼的应用领域
01
02
03
04
医疗领域
仿生眼可以帮助视力受损的患 者恢复部分视觉功能，提高生
活质量。
科研领域
仿生眼为研究生物视觉系统提 供了模型，有助于深入理解视
觉机制。
工业设计
在产品设计、安全防护和人机 交互等方面，仿生眼的概念可 以提供新的灵感和解决方案。
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二、课文结构
1、(1─3段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。
人眼（4-5）
一般眼睛 蛙眼（6-8） 鹰眼（9） 象鼻虫（10-11） 复 眼
人造眼
电子蛙眼 电子鹰眼 地速计
2、(4─14) 研究情况 及成果。
蜜蜂（12-13） 偏光天文罗盘 蜻蜓、苍蝇（14） 复眼透镜
3、(15─16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，以 及发展重点。
三、说明顺序：
本文运用了由一般到特殊、由简单到复杂（由
浅入深）的逻辑顺序。
四、说明方法：
主要为举例子、作比较，还有下定义、列数字。
五、课后作业：
书上二～五题； ◆作业本上一题： 文中提到的各种眼睛分别有 什么特点和仿生价值？
◆
王谷岩
学习目标：
• 1.指出文中各种眼睛的特点和仿生 价值; • 2.指出本文的说明顺序； • 3.概述交错运用举例和比较两种说 明事物的方法.
一、解题
仿生学简介:
仿生学，就是研究和模仿生物系统的结构、功能等， 设计并制造出新型仪器、机器，用来改造工程技术系 统的一门科学。
仿生学是一门新兴边缘科学，是在生物科学和技术 科学之间发展起来的，它的研究重点是感觉仿生，本 文介绍的是它的一个分支——视觉仿生学。 本文主要介绍人和动物眼睛的结构功能，再到仿生 的启示，进而归结到仿生学的重要意义上。这样由浅 入深的使我们了解一门新兴的科学。
二、课文结构
1、(1─3段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。
人眼（4-5）
一般眼睛 蛙眼（6-8） 鹰眼（9） 象鼻虫（10-11） 复 眼
人造眼
电子蛙眼 电子鹰眼 地速计
2、(4─14) 研究情况 及成果。
Байду номын сангаас
蜜蜂（12-13） 偏光天文罗盘 蜻蜓、苍蝇（14） 复眼透镜
3、(15─16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，以 及发展重点。