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第2节 像工程师那样实践（第1课时）
【核心概念】
13.工程设计与物化
【学习内容与要求】
13.2 工程的关键是设计
③依据不同来源的证据、限制条件等因素，从需求层面优化设计方案。
13.3工程是设计方案物化的结果。
④知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。
【教学目标】
1.科学观念:知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。
2.科学思维:通过分析、比较、综合等方法对办公椅进行优化设计，归纳工程实践的六大环节。
3.探究实践:经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程，初步具备技术与工程实践的技能，提出办公椅存在的新问题，并设想对产品进行改进。
4.态度责任:对创新实践活动具有好奇心与探究热情，养成勇于质疑、乐于分享、善于实践的态度。
【教材分析】本课是七年级上册第5章第2节《像工程师那样实践》第一课时， 是初中科学教材中首次进行工程实践的教学。本节内容基于第一节对 于技术和工程的了解，由办公椅的优化设计引出工程实践的问题，引导学生通过了解该项实践活动，归纳工程实践一般过程的流程图。从调查学生坐椅子时的感受开始,寻找存在的不足,从需求层面开展设计。列举、分析生活中简单和复杂的工程，意识到科学对技术与工程具有指导意义;通过阅读都江堰程相关材料，体会到技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。盾构机能够实现全自动开挖隧道，被誉为“世界工程机械之王”，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。 盾构机的各个部件都是经过工程师们相互配合、共同协作设计和制造出来的。 那么，工程师是如何进行工程设计的？ 我们如何学会像工程师那样实践？ 引入课题
工程设计的过程： 各种工程产品：自行车、文具盒、投影仪等， 这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。 工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。 以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。 明确问题 我们坐的椅子不舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求：希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。 图中选择： 如何提高椅子的舒适度？ 工程师根据这些需求开始研发一款新的办公椅。经过调研，确定了以下设计要求： ○ 高度调节范围：450～550 mm。○ 倾斜角度调节范围：0°～30°。 ○ 座椅材料：舒适、透气的网布材料。○ 能承受的最大荷载：150 kg。 设计方案 1. 概念设计。研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。 2. 具体设计。基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。 实施计划 根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。 检验产品： 测试高度调节、倾斜角度调节、承重能力和舒适性等方面。 测试结果表明，原型在其他方面表现良好,但承重能力有所不足。 改进完善： 综合考虑生产成本和实际需求,选择更换使用耐受力更强的材料,达到设计承重的标准。 发布成果： 与供应商合作,选取合适的材料和制造工艺,并制订生产计划。完成生产制造后,他们与办公家具经销商合作,进行一系列的展示、推广、销售活动。 注意事项： （1）提出多种方案： 工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识。 （2）合理取舍方案： 当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的问题解决方案。 （3）工程可以很简单，也可以很复杂。 工程可以很简单。例如，拉链由两排互锁的齿和一个滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能； 视频：拉链的原理 工程也可以很复杂。如盾构机就是由许多部件组成的，涉及多项技术；笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识这一复杂设备能够执行多项功能。 视频：盾构机工作片段 一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题，减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。 因此，在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。 科学阅读：都江堰
板书设计
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第2节 像工程师那样实践（第1课时）
核心概念聚焦
1.下列对工程实践的认识不正确的是（ ）
A.工程是为了满足我们的需要，设计和使用技术、解决实际问题和制造产品的活动
B.工程建设最关键的环节在于设计，设计的好坏直接决定工程的成果
C.工程设计时需要根据实际情况，克服种种限制和挑战
D.评估工程时，最主要的是评估项目成本，节省成本才是硬道理
2.技术人员发现地铁和公交车上的拉手对身材娇小的人士不友好，于是设计了通过按下按钮
可自由调节拉手长度的拉手，如图所示。该设计发现问题的途径
是( )
A.收集和分析信息 B.观察日常生活
C.技术研究和技术试验 D.来自技术人员的灵感
3.小敏在做课件时发现键盘很脏，里面的灰尘难以清理。于是从吸尘器中得到启发，制作一
个小型吸尘器来清理。小敏发现问题的途径是（ ）
A.观察生活 B.科学实验 C.收集信息 D.技术试验
4.工程实践小组在设计制作简易潜望镜(如图)的活动中，下列做法不正确的是( )
A.在制作之前要先设计方案 B.选择材料时可考虑生活中的废旧材料
C.按设计图制作后不能调整、改进 D.制作时镜片安放要呈一定角度
5.小科发现教师办公室里的烧水壶不能自动上水，且保温效果不佳，为此小科想设计一款自
动上水烧水壶。以下有关自动上水烧水壶的设计要求中，不合理的是（ ）
A.设计免开盖自动上水功能 B.具备防干烧功能
C.手柄和壶盖采用金属材料 D.壶体本身采用耐高温、无毒害的材料
6.工程是人运用科学与技术建造人工物的实践活动。下列不属于工程实践活动的是（ ）
A.调节空调的设定温度，使环境温度更舒适
B.调节收纳架的重心，增强收纳架的稳定性
C.增加坐垫和塑料扶手，增强椅子的舒适性
D.增加自动感应模块，使洗手液能自动出液
7.小科想要自制一个阅读书架(如图所示)，完成设计图后，接下来他就
可以( )
A.动手制作 B.修改完善设计图 C.测试稳定性 D.发布成果
8.学校里的自行车停放场地小，许多同学乱停乱放，晚来的同学经常无法停放自行车。小敏
设计了一个解决方案，为此小敏不需要考虑的是（ ）
A.停放场地的位置 B.设计所需的时间及费用
C.自行车的材质 D.日常停放的自行车数量
9.工程实践小组想设计制作一款减负背包，经历了如下几个环节。下列排序中合理的是( )
①上网收集相关背包的制作方法 ②通过问卷，调查需求 ③绘制设计图
④制作产品 ⑤分析检验结果，优化设计方案 ⑥对产品进行测试检验
A.①②⑥④③⑤ B.①②③⑥④⑤ C.②①③④⑥⑤ D.②①③⑥④
核心素养提升
10.飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色，
是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观，图2示意飞檐光照原理。据此回答：
图1 图2
（1）从室内光照的角度考虑，“飞檐”设计的主要目的是 。
A.扩大夏季遮阳的面积 B.扩大冬季采光的面积
C.缩小夏季遮阳的面积 D.缩小冬季采光的面积
（2）某建筑设计师在浙江采用了“飞檐”的设计。若屋顶高度不变，与北京相比，应做
的调整是 。
①飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度 ②飞檐翘起角度不变，缩短飞檐
③飞檐长度不变，缩小飞檐翘起角度 ④飞檐翘起角度不变，加长飞檐
（3）东北地区的飞檐长度都较短，能够更好的 。
A.排泄雨水 B.遮阳纳凉 C.美观协调 D.减少积雪
11.某设计师设计并制作了一款保温杯垫，实践步骤包括:①制作保温杯垫，编写使用说明书；
②收集信息，选择合适的保温杯垫材料和工具，绘制草图；③发布保温杯垫；④根据测
试结果进行优化；⑤对保温杯垫进行测试，并结合评价量表打分；⑥了解已有的保温杯
垫加热方式，明确保温杯垫的验收标准。
（1）工程实践的一般过程如下，请将其余序号填到对应的横线上。
明确问题⑥→设计方案 →实施计划 →检验作品 →改进完善 →
发布成果③
（2）请完善“简易保温杯垫”评价量表。
评价指标 优秀 合格 待改进
原料 原材料易得， 且环保 原材料易得， 不环保
最高保温温度可以维持在50℃ 最高保温温度可以维持在30℃ 最高保温温度可以 维持在20℃
智能化 可连续调节保温温度 可调节保温温度，但不连续 无法调节保温温度
（3）为了使杯垫适用于更多水杯的保温，步骤②中，应该收集的信息有 。
创新素养应用
12.我们常常见到在一些草坪上铺有石板的小路，对于如图所示的石板小
路铺设方案，行人行走时可能会出现什么问题？
参考答案
核心概念聚焦
1.D 2.B 3.A 4.C 5.C 6.A 7.A 8.C 9.C
核心素养提升
10.(1)B （2）①② （3）D
11.（1）②①⑤④ （2）原料不易得且不环保 最高保温温度（3）常见水杯的尺寸和材料
创新素养应用
12.行人的步伐难以控制
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第2节 像工程师那样实践
（第1课时）
浙教版 七年级上
创设情境
在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。盾构机能够实现全自动开挖隧道，被誉为“世界工程机械之王”，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。
盾构机的各个部件都是经过工程师们相互配合、共同协作设计和制造出来的。
工程师是如何进行工程设计的？我们如何学会像工程师那样实践？
探究实践
各种工程产品：自行车、文具盒、投影仪等，
这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。
工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。
下面以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。
探究实践
明确问题
我们坐的椅子不舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求：希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。
如何提高椅子的舒适度？
工程师了解到这些需求后，开始研发一款新的办公椅。研发团队经过调研，确定了以下设计要求：
○ 高度调节范围：450～550 mm。 ○ 倾斜角度调节范围：0°～30°。
○ 座椅材料：舒适、透气的网布材料。○ 能承受的最大荷载：150 kg。
√
探究实践
设计方案
1. 概念设计。研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。
探究实践
2. 具体设计。基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。
详细设计
探究实践
坚固的底盘结构
钢制的气压棒
增加滑轮
精致的座椅脚
主要部件：
探究实践
实施计划
根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。
探究实践
检验作品
研发团队在工作环境下对原型实物进行测试，包括高度调节、倾斜角度调节、承重能力和舒适性等方面。测试结果表明，原型在其他方面表现良好，但承重能力有所不足。
测试产品
探究实践
改进完善
针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。
发布成果
根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。完成生产制造后，他们与办公家具经销商合作，进行一系列的展示、推广、销售活动。
探究实践
迭代升级：
可变形躺椅
多功能按摩椅
世界上最舒服的椅子
探究实践
工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识；当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的问题解决方案。
工程
实践
探究实践
工程实践的一般过程：
明确问题
设计方案
实施计划
检验作品
改进完善
发布成果
探究实践
调查同学坐椅子的感受，找出存在的问题，并提出适合在教室使用的改进设想，画出设计草图。
实践活动
写出你的改进设想，并画出设计草图。课后同学间交流。
探究实践
工程可以很简单。例如，拉链由两排互锁的齿和一个滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能。
探究实践
工程也可以很复杂。如盾构机就是由许多部件组成的，涉及多项技术；笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识这一复杂设备能够执行多项功能。
笔记本电脑及内部设计
探究实践
一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题，减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。因此，在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。
探究实践
都江堰
战国后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代水利工程的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。
科学阅读
都江堰全景
探究实践
都江堰工程示意图
都江堰由渠首和灌溉网两大系统构成。渠首建于岷江之中，分为鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三个主体工程。
探究实践
鱼嘴将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉，外江用于分洪。内江窄而深，外江宽而浅。枯水期，江水六成流入内江，四成从外江流走；丰水期，江水四成流入内江，六成从外江流走。
宝瓶口是在内江下游人工开凿出的出水山口，引水入渠，灌溉农田。
探究实践
都江堰是我国古代劳动人民的智慧结晶。2200 多年来，都江堰一直在防洪、灌溉、水运等多方面发挥作用，这在世界水利建设史上是独一无二的。
都江堰
都江堰工程示意图
迁移应用
1.在工程设计中,确定设计方案后紧接着的步骤是( )
A.需求分析 C. 采购与资源准备
B. 详细设计 D. 项目交付
B
2.如图所示是一款具有杀菌功能的床铺除尘机器人。下列关于该机器人的设计分析和评价中不正确的是( )
A.操作简单，使用方便，主要考虑了人的因素
B.有杀菌除尘功能，符合设计的实用原则
C.能识别床铺的边沿，不会掉落，考虑到了环境的因素
D.因在床铺上使用，设计时机器人的机身高度不受限制
B
迁移应用
3.小明准备制作一个如图所示的木梯，从结构和稳定性角度分析，下列立柱与横档的连接结构中，合理的是（ ）
A
4.作为工程师的你，用一张A4纸设计一个载重量大的船，需要解决哪些技术难题？ 。
纸船的形状、检测载重量的方法，等
板书设计
第2节 像工程师那样实践（第1课时）
工程实践的一般过程:
谢谢
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