Bionik

Pilze sind Lebenskünstler, Resteverwerter und unverzichtbar für das Ökosystem Wald. Sie zersetzen Stoffe und geben Nährstoffe wieder in den Kreislauf zurück. Aber sie haben noch mehr drauf und könnten in der Zukunft Holz und Beton als Baumaterialien ablösen. Forscher entwickeln einen Baustoff aus dem Wurzelwerk der Pilze, auch Myzel genannt. Denn das, was wir als Pilz bezeichnen, ist der sogenannte Fruchtkörper des Pilzes und macht nur einen kleinen Teil des Pilzes aus. Aber kann so ein Pilzstein mit einem Ziegel- oder Betonstein mithalten? Das testet Eric Mayer in diesem Video.

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Chemie, Biologie

Sekundarstufe I

Bienen sind nicht die einzigen Tiere, die Robotertechniker zur Zeit nachbauen.

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Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Wer kennt sie nicht, die Ahornsamen, die im Herbst von den Bäumen fallen und sich dabei lustig drehen. Sie kreisen spiralförmig und kunstvoll wie von Zauberhand gedreht durch die Luft. Die Propeller-Erfindung ist ein schlauer Trick der Natur, um die Samen möglichst weit weg vom Baum fliegen zu lassen, damit sich die Samen möglichst weit verbreiten. Wir gehen dieser klugen Konstruktion auf den Grund, lernen von den Samen das Fliegen und bauen einen genialen Propeller aus Papier. Auf unserer Homepage gibt es unter BIONIK die Beschreibung mit Bastelanleitung als pdf kostenlos zum Download – Link: http://www.gub-bw.de/11/forschervideo​​​… Jeden Freitag neue Videos! Gesellschaft für Umweltbildung Baden-Württemberg e.V. http://www.gub-bw.de/​​​​​

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Sachunterricht, Biologie

Primarstufe, Sekundarstufe I

Es ist Pusteblumenzeit! Hast du dir so ein Pusteblumen-Schirmchen schon einmal ganz genau angeschaut? Erinnert es dich auch an einen Fallschirm? In diesem Video zeigen wir dir, wie du ganz einfach nach dem Vorbild der Natur einen Fallschirm bauen kannst – ein Ausflug in die Bionik. Alles, was du dazu brauchst ist eine Mülltüte (oder alternativ Seidenpapier), etwas Wolle, eine Wäscheklammer und Klebeband und schon stürzt sich der mutige Fallschirmspringer in die Tiefe und segelt sanft zu Boden. Auf unserer Homepage gibt es eine Beschreibung als pdf zum Download – Link: http://www.gub-bw.de/11/forschervideos​​​ Jeden Freitag neue Videos! Gesellschaft für Umweltbildung Baden-Württemberg e.V. http://www.gub-bw.de/

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Sachunterricht, Biologie

Primarstufe

Gedankengesteuerte Prothesen helfen Menschen nicht nur, eine Behinderung auszugleichen, sondern verschaffen ihnen sogar besondere Fähigkeiten. Philosophen fragen sich gar, ob der Mensch schon dabei ist, eine verbesserte Version von sich selbst zu entwickeln.

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Biologie

Berufliche Bildung, Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Spinnenseide ist hauchdünn, trotzdem superstabil und biologisch abbaubar. Ein wahres Wunderwerk der Natur und hochinteressant für die Bionik! Allerdings ist es sehr aufwändig, auf natürlichem Weg Spinnenseide zu gewinnen. Um diese besonders Seide in großen Mengen im Labor herzustellen – also quasi nachzubauen -, schleusen Forscherinnen und Forscher die Erbinformation für die Seide in Bakterien ein. Diese vermehren sich massenhaft und produzieren dabei Bausteine für die Seide. In Zukunft werden wir wahrscheinlich Dinge kaufen können, die aus Spinnenseide hergestellt werden. Credits: Europäisches Patentamt Das ist eine Produktion von Bilderfest, im Auftrag des ZDF.

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Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Die glatte Wand hochgehen: Geckos können das! Fliegen laufen kopfüber von der Decke hängend. An Spinnennetzen und fleischfressenden Pflanzen bleiben selbst große Insekten kleben. Welche Patente stecken hinter diesen phänomenalen Haftkräften? Das versuchen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut in Stuttgart-Vaihingen zu ergründen. Sie sind den mikroskopischen Strukturen an den Füßen der Klebekünstler auf der Spur und entwickeln technische Anwendungen nach dem Vorbild der Natur. Wie die Haftorgane beschaffen sind und wie sie funktionieren, zeigen 3D-Animationen. Extreme Zeitlupenaufnahmen lassen erkennen, dass an der Kannenpflanze selbst der beste Insektenfuß keinen Halt mehr findet. Auch wird erst in der Verlangsamung deutlich, wie Geckos ihre phänomenale Haftkraft bei Bedarf wieder aufheben können.

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Physik, Chemie, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Saugnäpfe sind überall – an der Badematte ebenso wie an der Halterung für das Navigationssystem im Auto. Auch in der Industrie nutzt man das Prinzip, mittels Unterdruck Teile anzuheben oder vorübergehend zu fixieren. Was wir aber erst seit wenigen hundert Jahren können, hat die Natur schon seit Jahrmillionen im Programm. So finden sich selbst im Badesee saugstarke Kreaturen: Die Männchen des Gelbrandkäfers heften sich mit ihren ganz besonderen Füßen an die Panzer der Weibchen, um sie zu begatten. Blutegel lassen sich nur schwer von ihren Opfern abschütteln. Noch raffiniertere Mechanismen finden sich im Meer: Manche Fische hängen sich dank einer Saugplatte an größere Tiere und lassen sich von ihnen durch die Ozeane ziehen. Kraken besitzen tausende Saugnäpfe und können die Erzeugung von Unterdruck in jedem einzelnen dieser Saugnäpfe gezielt steuern. Forscher am Max-Planck-Institut in Stuttgart-Vaihingen studieren all diese tierischen Saugmechanismen. Ihre Forschungsergebnisse liefern wichtige Ansatzpunkte für entsprechende technische Umsetzungen.

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Physik, Geografie, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Delfine besitzen von Natur aus einen exzellenten Orientierungssinn. Mit ihrer Echoortung unterscheiden sie zwischen Freund und Feind, machen Jagd auf Beute. Ganz anders der Mensch: Ohne technische Unterstützung wären wir in vielen Situationen total orientierungslos. Echolot und Radar gleichen diesen Nachteil aus. Beide arbeiten nach einem so einfachen wie genialen Prinzip: Sie versenden Signale und werten deren Echos aus. So machen es auch die Delfine. Ob im Flugverkehr, auf hoher See oder im All – Echos weisen uns den Weg, und „total phänomenal“ zeigt wie.

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Physik, Geografie, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Der „Lotus-Effekt“ ist u. a. auf den Blättern der gleichnamigen Pflanze nachweisbar. Die Lotus-Pflanze wächst aus dem schlammigen Untergrund empor. Ihre großen schildförmigen Laubblätter sind stets makellos sauber. Das Wasser perlt von ihnen ab wie das…

Webseite, Unterrichtsbaustein/-reihe

Physik, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Otto Lilienthal – Pionier der Luftfahrt Fliegen gehört zu den ältesten Träumen der Menschheit. Der Flug von Insekten und Vögeln war schon immer eine Inspiration für den Menschen zur Entwicklung von Flugap¬paraten. Die einfachste Form der Nachahmung des…

Webseite, Unterrichtsbaustein/-reihe

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Forscherkarten zum Herunterladen

Webseite, Unterrichtsbaustein/-reihe

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Flugsamen sind Vorbild für die Entwicklung und den Bau von Flugmodellen. In Experimenten mit Flugsamen kann der Zusammenhang zwischen Bau und Funktion verschiedener Flugsamen untersucht werden. Zudem können die aufgedeckten Wirkprinzipien auf technische Lösungen (Flugmodelle) übertragen…

Webseite, Unterrichtsbaustein/-reihe

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Diese Unterrichtseinheit richtet in einem multimedialen Ansatz (interaktive Lernumgebung) den Blick auf alltäglichen Dinge, die ihre Vorbilder in der Natur finden.

Unterrichtsplan

Biologie

Primarstufe

OER

Vergleich von teachable machines und ihre biologischen Grundlagen

Unterrichtsplan

Biologie

Sekundarstufe II

In dieser Unterrichtseinheit, die für die Primarstufe und die Sek I geeignet istr, für den fächerverbindenden Unterricht in den Naturwissenschaften und Kunst / Werken bauen die Schüler*innen eine bionische Hand aus Pappe und setzen sich dabei mit den Funktionen der Hand, der Finger und des Daumens sowie der Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder auseinander.

Unterrichtsplan

Biologie

Primarstufe, Sekundarstufe I

Das Arbeitsblatt „Bionik: Blütenmodelle“ von der Seite integrale-kunstpaedagogik.de bietet eine fächerverbindende Unterrichtseinheit, in der biologische Phänomene mit gestalterischen Mitteln erfahrbar gemacht werden. Im Zentrum steht die Auseinandersetzung mit dem Aufbau und der Funktion von Blüten aus bionischer Perspektive. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich zunächst theoretisch mit Blütenformen auseinander, indem sie biologische Merkmale analysieren und dokumentieren. Darauf aufbauend erfolgt eine praktische Umsetzungsphase, in der eigene Blütenmodelle aus Papier und anderen Materialien entwickelt werden. Die gestalterische Arbeit orientiert sich an konkreten biologischen Vorbildern, wodurch naturwissenschaftliche und künstlerische Kompetenzen gleichermaßen gefördert werden. Das Material enthält detaillierte Arbeitsanleitungen, Hintergrundinformationen sowie zahlreiche Bildbeispiele, die den Entstehungsprozess und die Vielfalt der Ergebnisse illustrieren. Ergänzend werden verschiedene Ansätze zur Reflexion des eigenen Gestaltungsprozesses vorgeschlagen, wodurch ein vertiefender Zugang zur Thematik ermöglicht wird. Im Unterricht lässt sich das Material nutzen, um biologische Inhalte zur Blütenmorphologie mit gestalterischen Aufgaben im Kunstunterricht zu verknüpfen. Denkbar ist der Einsatz in einer projektorientierten Unterrichtssequenz, in der neben naturwissenschaftlichem Fachwissen auch Kreativität, Materialkenntnis und Präsentationskompetenz gefördert werden. Die Aufgabe kann sowohl in Gruppenarbeit als auch individuell bearbeitet werden und eignet sich insbesondere für klassen- oder fächerübergreifende Vorhaben.

Unterrichtsidee

Kunst, Biologie, Bautechnik

Sekundarstufe I, Förderschule, Berufliche Bildung

Entstehung des Auftriebs durch Druckunterschiede an Flügelober- und -Flügelunterseite Die anströmende Luft gelangt sowohl auf die längere gekrümmte Flügeloberseite als auch auf die kürzere Flügelunterseite und wird dann nach unten abgelenkt.

Arbeitsblatt

Physik, Chemie, Biologie

Sekundarstufe I

Blattoberflächen dürfen nicht verschmutzen, damit das Sonnenlicht ungehindert auftreffen kann. Auch vor der Besiedelung von Mikroorganismen müssen sich die Blätter wirksam schützen. Daher haben sie im Laufe ihrer langen Entwicklungszeit Schutzmechanismen ausgebildet. Eine davon ist der Selbstreinigungseffekt, auch Lotus-Effekt genannt. Hierbei perlt das Wasser bei einem Regenguss von der Oberfläche ab und nimmt gleichzeitig Schmutzteilchen und Mikroorganismen mit.

Experiment

Physik, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Anhand gesammelter pflanzlicher und tierischer Trägerelemente bzw. anhand geeigneter Experimente werden in den nachfolgenden Versuchen Prinzipien der Leichtbauweise (Struktur-Funktions-Zusammenhänge) untersucht. Dabei steht das Konstruieren und Bauen sowie das Testen verschiedener Modelle im Vordergrund: Stirnseitenfaltung, Zugbänder, Schotten, Verbundstabilisierung (Sandwich).

Webseite, Experiment

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Sich mit Themen der Bionik zu beschäftigen heißt, die Bedeutung von Naturvorbildern für technische Problemlösungen zu erläutern, die Nutzung von Naturvorbildern für technische Problemlösungen unter Beachtung der Vorgehensweise der Bionik und unter Anwendung geeigneter naturwissenschaftlicher Erkenntnismethoden an ausgewählten Beispielen zu untersuchen: – Festlegen der technisch zu realisierenden Funktion, – Ermittlung von biologischen Vorbildern und Erkennen des Prinzips, – Entwicklung von Funktionsmodellen, – Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf technische Objekte. Anliegen ist, die Bedeutung der Bionik anhand ausgewählter Beispiele verstehen und die methodische Vorgehensweise in der Bionik kennenlernen.

Webseite, Experiment

Physik, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Die Broschüre des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit mit dem Titel “Highttech aus der Natur” kann im PDF-Format kostenlos heruntergeladen werden.

Artikel, Experiment, Arbeitsblatt

Biologie

Sekundarstufe I

OER

Lückentext zur Bionik

Tests / Fragebögen

Biologie

Sekundarstufe I

Sesshaften Samenpflanzen haben viele Möglichkeiten zur Verbreitung ihrer Früchte bzw. Samen eine Fülle von Einrichtungen entwickelt. Eine Möglichkeit ist die passive Verbreitung durch den Wind. Horizontal strömende Luftmassen können die Samen über groß…

Webseite

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Leichtbaukonstruktionen in der Technik machen es möglich, mit geringem Aufwand an Masse große Kräfte zu übertragen und sind damit sehr wirtschaftlich. In der lebenden Natur lassen sich gleiche bzw. ähnliche Leichtbaukonstruktionen nachweisen. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass biologische und technische Systeme gleichen statischen Anforderungen gerecht werden müssen, um mit geringstem Materialaufwand eine hohe Stabilität und Tragfähigkeit zu erreichen. Im Pflanzen- und Tierreich lassen sich vielfältige stabile Profile und Verbundsysteme entdecken. Man findet sie zum Beispiel in Pflanzenstängeln wie Halmen und in häutigen Insektenflügeln.

Webseite

Physik, Biologie

Sekundarstufe I

Der Themenbereich zur Bionik wurde in Kooperation mit dem Bildungswerk der Thüringer Wirtschaft e. V., der Stiftung Bildung für Thüringen und der Stiftung für Technologie, Innovation und Forschung Thüringen unter wissenschaftlicher Begleitung von Prof. Bernd Hill…

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Physik, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

BIOKON ist das Bionik-Kompetenznetz e. V. mit Sitz in Berlin. Unter diesem gemeinsamen Dach arbeiten deutschlandweit Wissenschaftler und forschende Unternehmen eng zusammen, um durch anwendungsorientiertes und interdisziplinäres Umsetzen biologischer Prinzipien in die Technik bionische Innovationen zu beschleunigen, Forschungskooperationen und Wissen zu befördern und die Wettbewerbsfähigkeit der Anwender zu steigern.

Webblog

Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Billy Bamboo führt in die faszinierende Welt der Bionik ein. BionicsLab – der Bionik-Koffer

Webseite

Biologie

Sekundarstufe I, Primarstufe

OER

Der Artikel „Bionic structures: from stalks to skyscrapers“ auf der Seite *Science in School* behandelt die Übertragung biologischer Prinzipien auf technische Anwendungen im Bereich der Architektur. Im Mittelpunkt steht die Analyse von Pflanzenstängeln, insbesondere von Gräsern und anderen hochwüchsigen Pflanzen, deren Strukturmerkmale als Vorbild für tragende Elemente in der Baukonstruktion dienen können. Anhand eines praktischen Experiments wird gezeigt, wie sich die Stabilität verschiedener Hohlzylinderformen testen lässt, um Rückschlüsse auf die Effizienz biologischer Strukturen zu ziehen. Die Schülerinnen und Schüler fertigen dabei aus Papier Röhren mit unterschiedlichen Querschnitten an und belasten diese schrittweise, um deren Tragfähigkeit zu vergleichen. Begleitend liefert der Artikel Hintergrundinformationen zu den biomechanischen Eigenschaften natürlicher Materialien sowie zur bionischen Forschung, die versucht, solche Prinzipien auf technische Systeme zu übertragen. Ergänzend werden Hinweise zur Durchführung, Sicherheitsaspekte und mögliche Erweiterungen des Experiments gegeben. Im Unterricht eignet sich das Material besonders gut für die Verknüpfung von Biologie, Physik und Technik. Es kann genutzt werden, um das Verständnis von Pflanzenanatomie mit den Konzepten der Statik und Materialbelastung zu verbinden. Durch den experimentellen Ansatz wird eigenständiges Arbeiten gefördert, wobei sowohl naturwissenschaftliche Denk- als auch Gestaltungsprozesse im Vordergrund stehen. Der Einsatz ist sowohl in der Sekundarstufe I als auch II möglich und bietet sich insbesondere für projektorientierte oder interdisziplinäre Unterrichtseinheiten an.

Artikel, News

Physik, Biologie

Sekundarstufe I, Sekundarstufe II, Hochschule