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材料科学
题目

阅读下面的材料,学习像科学家一样积极思考。(选做题)《封神演义》中,太乙真人用莲藕为哪吒重塑躯体。近日,科研团队成功利用莲藕纤维制造出3D打印骨支架,可用于修复骨骼缺损、引导骨组织的生长。(1)联系生活常识,可以猜到莲藕纤维能用来制造骨支架材料的原因是()。A.莲藕的形状与颜色和人的骨骼极为相似B.莲藕的天然结构与人体骨骼的支撑架构极为相似(2)从________的角度提问:________

阅读下面的材料,学习像科学家一样积极思考。(选做题) 《封神演义》中,太乙真人用莲藕为哪吒重塑躯体。近日,科研团队成功利用莲藕纤维制造出3D打印骨支架,可用于修复骨骼缺损、引导骨组织的生长。 (1)联系生活常识,可以猜到莲藕纤维能用来制造骨支架材料的原因是()。 A.莲藕的形状与颜色和人的骨骼极为相似 B.莲藕的天然结构与人体骨骼的支撑架构极为相似 (2)从________的角度提问:________

题目解答

答案

我们来一步一步分析这道题,结合材料内容和生活常识进行思考。

题目材料回顾:

《封神演义》中,太乙真人用莲藕为哪吒重塑身体。现实中,科研团队成功利用莲藕纤维制造出3D打印骨支架,用于修复骨骼缺损、引导骨组织生长。

这说明:科学家从自然中获得灵感,将莲藕中的纤维材料用于医学领域,特别是骨骼修复。

第(1)问:

(1) 联系生活常识,可以猜到莲藕纤维能用来制造骨支架材料的原因是( )。

选项:

A. 莲藕的形状与颜色和人的骨骼极为相似
B. 莲藕的天然结构与人体骨骼的支撑架构极为相似

解题过程:

我们先看选项A:“形状与颜色相似”。

  • 莲藕是圆柱形的,有节,颜色是白色或浅黄色;人的骨骼形状复杂,颜色也是偏白。
  • 但颜色和外形相似,并不能说明它适合做骨支架。医学材料的选择不是看“长得像”,而是看结构、力学性能、生物相容性等是否合适。
  • 所以A选项是表面的、不科学的推测,不符合“科学家的思维方式”。

再看选项B:“莲藕的天然结构与人体骨骼的支撑架构极为相似”。

  • 莲藕内部有很多孔洞,形成一种多孔、网状、纤维状的结构,这种结构既轻便又有一定的强度,能提供支撑。
  • 人体骨骼(尤其是松质骨)也有类似的多孔网状结构,有利于细胞附着、营养输送和组织生长。
  • 科学家正是受到这种结构相似性的启发,才想到利用莲藕纤维来制造骨支架,实现“仿生设计”。
  • 这体现了“向自然学习”的科学思维——仿生学。

因此,正确答案是 B。

第(2)问:

(2) 从________的角度提问:______

这是一个开放性问题,要求我们模仿科学家的思维方式,提出一个有科学探究价值的问题。

科学家在研究中常常从以下几个角度提问:

  • 结构与功能的关系(比如:为什么这种结构能支持骨骼生长?)
  • 材料性能(比如:莲藕纤维的强度如何?)
  • 生物相容性(会不会引起排异?)
  • 应用前景(能否大规模生产?)
  • 环保与可持续性(是否可降解?是否环保?)

我们可以选择一个角度,提出一个问题。

示例回答:

从生物相容性的角度提问:莲藕纤维制成的骨支架是否会引起人体免疫排斥反应?

或者:

从结构仿生的角度提问:莲藕的多孔结构是如何促进骨细胞附着和生长的?

或者:

从材料科学的角度提问:莲藕纤维在强度和降解速度上是否满足骨修复的需求?

这些提问都体现了“像科学家一样积极思考”的能力。

最终答案:

(1)B

(2)示例答案(任选其一即可):

从仿生学的角度提问:为什么莲藕的结构适合用来模仿人体骨骼的支架?

或:

从医学应用的角度提问:这种莲藕纤维支架在人体内能否被安全降解?

总结:

本题通过神话故事引入现代科技,引导我们用科学思维观察自然、思考问题。科学家常常从自然界中寻找灵感(如莲藕的结构),再结合现代技术(如3D打印)解决实际问题(如骨修复)。这正是“仿生学”的体现。

答案:

(1)$\boxed{B}$

(2)从仿生学的角度提问:$\boxed{\text{为什么莲藕的结构适合用来模仿人体骨骼的支架?}}$

解析

考查要点:本题结合神话故事与现代科技,考查学生对仿生学的理解,以及从科学角度提出探究性问题的能力。
解题核心:

  1. 第(1)题需抓住“莲藕纤维的天然结构与骨骼支撑架构相似”这一关键点,排除表面特征的干扰。
  2. 第(2)题需从科学探究角度(如结构功能、材料性能、生物相容性等)提出合理问题,体现科学思维。

第(1)题

关键思路:

  • 选项A强调“形状与颜色”,但医学材料的选择更关注内在结构和力学性能,而非外观。
  • 选项B指出莲藕的多孔、纤维状结构与骨骼的支撑架构相似,这种结构既轻便又有强度,符合骨支架的需求。
    结论:选B,体现“仿生设计”思想。

第(2)题

提问角度示例:

  1. 仿生学角度:莲藕的结构如何启发骨支架的设计?
  2. 材料性能角度:莲藕纤维的强度和降解速度是否适合骨修复?
  3. 生物相容性角度:支架是否会引发免疫排斥?
    示例答案:从仿生学角度提问“为什么莲藕的结构适合模仿人体骨骼的支架?”

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