W pocztkowym okresie rozwoju czowieka jego zwizki z przyrod byy bardzo cise. Czowiek pierwotny, uzaleniony od natury, pilnie obserwowa zjawiska zachodzce w przyrodzie i usiowa je naladowa. Pierwsze wielkie wynalazki powstay zapewne w wyniku obserwacji (dubanka – pyncego drzewa, a koo – toczcego si pnia). Wytwarzanie narzdzi i odkrycie ognia prowadziy do dalszego postpu i opanowania wiata przez czowieka. Rozwj cywilizacji wyznaczay kolejne odkrycia i wynalazki. Rozwizania staroytnych Grekw i Rzymian w dziedzinie mechaniki, dwignia, prawo Archimedesa, urzdzenia hydrauliczne doprowadziy w okresie Owiecenia do poznania podstawowych praw natury i rozwiza technicznych, ktre do dzisiaj s wykorzystywane. Rewolucja techniczna XIX wieku wytworzya przekonanie, e czowiek moe przezwyciy wszystkie trudnoci techniczne, jego rozwizania s niezrwnane, a prawa natury s proste i ju poznane. W miar jednak upywu czasu i dalszych bada, zwaszcza z dziedziny fizyki i mechaniki, pogld ten okaza si bdny. Proste prawa mechaniki nie zawsze byy prawdziwe, a badania najmniejszych czstek, atomw, okazay ich niezwyk zoono. Czowiek zacz si bliej przyglda przyrodzie. Okazao si, e w najbliszym otoczeniu, w mikrokosmosie, znajduj si od milionw lat rozwizania techniczne, wielokrotnie przewyszajce rozwizania czowieka. W ten sposb stare haso – zdoby i opanowa przyrod, przeksztaca si w nowe – pozna i naladowa przyrod. Tak narodzia si bionika.
Przewaga przyrody rozumianej jako szczeglne laboratorium badawcze polega na nieskoczenie dugim czasie rozwoju ywego obiektu, nieograniczonych moliwociach ewolucyjnego ksztatowania, zmiany i doskonalenia, aby dostosowa go do zmiennych warunkw rodowiska. Wspczesny rozwj bioniki, jej wpyw na rnorodne dziaania techniczne wskazuj na celowo wprowadzenia tej nowej dziedziny wiedzy do procesu ksztacenia nowoczesnych inynierw, inynierw przyszoci.
Nowe kierunki w ksztaceniu doprowadziy do podstawowych zmian zarwno w caym procesie dydaktycznym, jak i w metodach oraz strukturze ksztacenia inynierw. W miejsce dotychczasowego wskiego ukierunkowania w okrelonej dziedzinie wprowadzane jest bardzo szerokie przygotowanie podstawowe oraz elastyczne przygotowanie w danym kierunku. Studia zostay podzielone na trzy poziomy ksztacenia o zrnicowanych celach. Zasady te ujte zostay w Deklaracji Boloskiej (1999) i kolejnych dokumentach, majcych uatwi jednolite przygotowanie inynierw. W efekcie przystpiono do szerokiej zmiany programw, co mogoby sprzyja wprowadzeniu nowych przedmiotw, bdcych odzwierciedleniem kierunkw rozwoju nauki. Naley do nich rwnie bionika.
Trzypoziomowe ksztacenie ma zapewni studentom dziaalno zawodow w trzech podstawowych dziedzinach. Pierwszy poziom, studia zawodowe, przygotowa ma absolwenta do rozwizywania typowych inynierskich problemw w przemyle elektromaszynowym. Absolwenci uczestniczy bd we wspomaganym komputerowo (CAD, CAM) przygotowaniu nowych produktw, w dziaach konstrukcyjnych i technologicznych lub te bd zatrudnieni bezporednio w produkcji, gdzie mog sterowa i nadzorowa systemy wytwarzania. Na tym poziomie bionika moe by wprowadzona w bardzo ograniczonym zakresie, aby poszerzy oglne wiadomoci.
Drugi poziom, studia magisterskie, powinien zapewni szerok podstaw i dobre przygotowanie absolwenta do twrczej pracy inynierskiej z umiejtnoci dalszego samodzielnego ksztacenia. Absolwenci powinni w swej dziaalnoci inynierskiej wprowadza nowe techniki, poszukiwa nowatorskich, niekonwencjonalnych rozwiza, zapewniajc w ten sposb rozwj uprawianej przez siebie dziedziny. Do tego celu nieodzowne jest poszerzenie i pogbienie wiatopogldu. I tutaj bionika daje ogromne moliwoci. Zajcia z bioniki pozwalaj na przedstawienie niezwykej doskonaoci, bogactwa i rnorodnoci wystpujcych w przyrodzie rozwiza technicznych, a take s rdem inspiracji, powstawania nowych idei, pomysw i koncepcji.
Trzeci poziom, studia doktoranckie, ktrych celem jest ksztacenie kadry przyszych naukowcw, pozwala rwnie na wykorzystanie wiedzy z zakresu bioniki. Mog to by bardzo wskie, wybrane problemy, zwizane z tematyk pracy doktorskiej, a czasem nawet zagadnienie z zakresu bioniki moe by tematem dysertacji. W obu przypadkach konieczne jest opracowanie specjalnego programu z bioniki. W przypadku, gdy dysertacja dotyczy bada bionicznych, musi by opracowany odrbny program badawczy, a wyniki, jak pokazuje dowiadczenie, mog by niekiedy zaskakujce.
Przedstawiony przegld wykazuje bez wtpienia, jak wielkie znaczenie moe mie bionika dla podniesienia jakoci procesu ksztacenia w wyszych uczelniach technicznych i jak rnorodnie moe by ksztatowana tematyka zaj. Poza wprowadzeniem bioniki na wydziaach mechanicznych, wykady z bioniki mog by interesujce dla studentw z wydziaw architektury i budownictwa. Oczywicie tematyka zaj musi by ukierunkowana w odpowiedni sposb. Wydaje si zatem celowe przedstawienie propozycji struktury i oglnej treci programu wykadw z bioniki.
Program ma budow moduow. Poszczeglne moduy mog by przygotowywane niezalenie, z zastosowaniem rnorodnych rodkw multimedialnych. Wykorzystanie rzutnika komputerowego, mikroskopu, wprowadzenie krtkich filmw, prezentacja ywych organizmw, wzbogacaj zajcia i poszerzaj moliwoci przekazu wiedzy.
Podstawowa tre moe by uporzdkowana w dwch formach strukturalnych. W pierwszym przypadku wiedza przyrodnicza jest ujta w zwizku z systematyk zwierzt. Po omwieniu charakterystyki kolejnej grupy systematycznej, przedstawiana jest szczegowo wybrana cecha, np. sposb poruszania si lub inne interesujce ze wzgldw technicznych waciwoci oraz podawane s przykady wzorowanych na niej, istniejcych rozwiza technicznych.
W drugim przypadku wiedza jest uporzdkowana wedug przyjtej okrelonej cechy, np. sposobu poruszania si, a wic pywania, pezania, kroczenia, latania. Te waciwoci poszczeglnych grup lub osobnikw omawiane s w kolejnoci systematycznej. Take i tutaj przy omawianiu poszczeglnych sposobw poruszania si przedstawiane s przykady rozwiza technicznych. Ta druga forma jest bardziej ukierunkowana technicznie.
Bardzo istotny jest modu omawiajcy oglne zasady i reguy dotyczce struktury, organizacji i dziaania organizmw. S one zaskakujco zbiene z zasadami obowizujcymi w budowie maszyn i urzdze. Uwidocznienie tych zbienoci i podobiestwa rozwiza w przyrodzie i technice oraz przedstawienie bogactwa wystpujcych w naturze rozwiza s jednymi z podstawowych zada bioniki w ksztaceniu.
Ciekawy jest modu, w ktrym omawiane s narzdy chwytne w wiecie zwierzt. Treci mog by przydatne dla studentw kierunku automatyka i robotyka ze wzgldu na bliskie powizania z konstrukcj chwytakw robotw.
Materiaem pomocniczym mog by dyskietki nagranych moduw dydaktycznych, opracowanych w formie prezentacji PowerPoint, przekazywane do wykorzystania studentom po zakoczeniu zaj.
wiczenia o charakterze laboratoryjnym mog stanowi wane uzupenienie wykadw. Pokazy mikroskopowe poruszajcych si pierwotniakw, szkieletw otwornic, szczegw pocze stawowych odny owadw czy te budowy ich zewntrznego szkieletu budz ogromne zainteresowanie studentw. Prezentacja ywych osobnikw pezajcej ddownicy czy limaka, poruszajcego si krocionoga, chrzszcza, kraba z moliwoci filmowania ich ruchu wzbogaca tre wykadu. Krtkie filmy przyrodnicze, nagrania kamer zdj mikroskopowych s take elementem uatrakcyjniajcym zajcia z bioniki. Wsppraca z instytutami zoologii uczelni uniwersyteckich moe rozwiza problem uzyskania okazw. Dowiadczenie pokazao bowiem, e uruchomienie przedmiotu bionika w uczelni technicznej spotyka si z duym zrozumieniem, yczliwoci i pomoc ze strony specjalistw przyrodnikw.
Pewn trudno moe stanowi znalezienie i zatrudnienie odpowiednio przygotowanej kadry dydaktycznej. W zasadzie powinien to by dowiadczony inynier, ktry jest gboko zainteresowany problematyk przyrodnicz. O takich specjalistw nie jest atwo. W ostatecznoci zajcia dydaktyczne mog by prowadzone przez dwch specjalistw, biologa i inyniera. Nieodzowna jest wwczas ich cisa wsppraca w przygotowaniu i realizacji programu.
Wykady z bioniki mog by rwnie wanym elementem humanizacji studiw. Problem humanizacji studiw technicznych, ktry w wyksztaceniu nowoczesnego inyniera ma podstawowe znaczenie, nie zosta, jak dotychczas, zadowalajco rozwizany.
Bionik wprowadzono przed kilku laty jako przedmiot obowizkowy na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej, na IV roku kierunku automatyka i robotyka, w wymiarze 30 godz. wykadw. Jest ona rwnie prowadzona w Akademii Grniczo−Hutniczej na Wydziale Inynierii Mechanicznej i Robotyki, jako przedmiot obieralny w wymiarze 15 godz. wykadw i 30 godz. laboratorium.
Wprowadzenie przedmiotu o tak nietypowej dla studiw technicznych tematyce dao zaskakujce rezultaty. Poszerzony zosta w znaczcy sposb zasb wiedzy studentw, ktrych wiadomoci z biologii (zwaszcza absolwentw technikw) s raczej ograniczone. Zupenym zaskoczeniem byy analogie budowy organizmw i maszyn oraz doskonao wystpujcych w przyrodzie rozwiza technicznych.
Silnie pobudzona zostaa twrcza dziaalno studentw, ktrzy maj moliwo samodzielnego zaprojektowania dowolnego urzdzenia wzorowanego na rozwizaniach wystpujcych w przyrodzie na podstawie wysuchanych wykadw.
Uzyskanie zaliczenia przedmiotu uwarunkowane jest bowiem wykonaniem indywidualnego zadania kontrolnego. Tematem zadania jest opracowanie wstpnej koncepcji konstrukcji inspirowanej wystpujcym w przyrodzie rozwizaniem. Powstaj w ten sposb niezwykle ciekawe pomysy, poczwszy od rnego rodzaju robotw, chwytakw, jednostek pywajcych, a po urzdzenia zachowania rwnowagi czy urzdzenia grzewcze z ruchomymi lustrami. Zdarzaj si koncepcje rozwiza majce poziom i oryginalno kwalifikujce je jako wnioski patentowe. W celu szerszego udostpnienia opracowanych projektw najlepsze z nich s publikowane w formie monografii (Politechnika Krakowska, Wrocawska).
Tematyka podejmowanych prac kontrolnych jest niekiedy tak interesujca, e studenci chc j kontynuowa w formie pracy przejciowej lub dyplomowej. Powstao ju w ten sposb wiele interesujcych projektw, jak: gsienicowy wzek inwalidzki, robot poruszajcy si po kratownicach, robot mobilny o niekonwencjonalnym ukadzie pedipulatorw z dodatkow par obrotow czy pojazd pywajcy z napdem falowym. Osignite wyniki wskazuj, jak silnym bodcem dla twrczej dziaalnoci inynierskiej jest przedstawienie rozwiza wystpujcych w przyrodzie.
Uzyskane dowiadczenia i wyniki prowadzonych dotychczas zaj z bioniki i pokrewnych przedmiotw pozwalaj na sformuowanie nastpujcych wnioskw i propozycji:
Wprowadzenie przedmiotu bionika, w zrnicowanej formie, w opracowywanych obecnie programach trzystopniowych studiw technicznych, moe by cennym poszerzeniem dotychczasowego zakresu wiedzy, a take wanym realnym elementem humanizacji studiw.
Wskazanie rnorodnoci i doskonaoci rozwiza wystpujcych w wiecie zwierzt i rolin budzi wrd studentw due zainteresowanie i ch poznania obcych technikom nauk przyrodniczych.
Zajcia z bioniki s niezwykle siln inspiracj do twrczego, nieskrpowanego projektowania koncepcyjnego, co ma ogromne znaczenie w ksztaceniu inynierw przyszoci.
Przedmiot o odpowiednio dostosowanym zakresie tematycznym moe by take wprowadzony do programw studiw innych kierunkw, a nawet wydziaw, jak budownictwo i architektura czy formy przemysowe.
Badania wice nauki przyrodnicze i techniczne s obecnie na wiecie przedmiotem powszechnego zainteresowania. Wystarczy wspomnie, e w samych Niemczech istniej 24 due orodki zajmujce si zagadnieniami bioniki. Naleaoby moe zastanowi si nad sytuacj bioniki w kraju i przystpi do utworzenia bazy naukowej do rozwoju tej interesujcej dziedziny wiedzy.