资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修3
工程设计基础
第一章 工程设计概述
第 三 节 工程师的职业
教学设计
教学背景
什么是工程？工程是人类运用技术手段，遵从科学规律，有组织、有计划地打造具有特定功能物件的实践活动。物件中的“物”包括非生命体、生命体；物件中的“件”包括软件、硬件。
工程活动与我们的日常生活息息相关：建筑工程建造出舒适的房屋，让人类不再风餐露宿；机械工程制造出各种机械，将人类从繁重的体力劳动中解放出来；计算机及软件工程增强了人类应对繁杂、深奥脑力劳动的能力；通信及网络工程让我们可以隔空交流，即时互通语音、文字、图像信息，缩短了人们之间的心灵距离；交通工程、航空工程为人类创造出高速铁路、高速公路及空运系统，缩短了旅行时距，将偌大个地球变成了“地球村”；生物工程、人工智能工程、机器人工程......一系列新兴工程的成熟与推广应用，正在改变、引领着我们的现在和未来。
党的二十大报告指出，要实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑。工程设计是实现中国式现代化的重要支柱，我们需要培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。
教学目标：
知识与技能目标:
1.了解工程师的职业特点和伦理规范。
2.欣赏著名工程师的事迹，培养团队精神。
教学内容分析:
工程设计作为工程活动中最关键的内容，其任务是构想、优化被打造物件的功能、形态、细节形状或其他参数，并用图纸、文件、表格等有效形式准确无误地将这些内容逐项表达清楚，用以指导实施打造物件的施工活动。学习工程技术，就是要掌握将设想变成物件的本领，用实用、先进的方法创造具有实际用途的物件，改善人类生存、工作环境，造福人类的现在和未来。
学情分析:
生活在科技迅猛发展的21世纪，同学们有必要了解一些机器人的知识，
通过典型工程案例分析，同学们了解工程发展的简要历史和工程分类。结合著名工程师的工程实践案例，进一步了解工程师工作的特点和职业要求。
通过典型工程设计的分析，同学们理解工程设计的一般过程，并利用“无碳小车”的工程项目制作让学生亲身体验设计过程。学会编制简易的工程设计任务书。
将通过实例，同学们介绍现代工程设计中常用的3D建模方法，并让同学们获得一次制作实物模型的体验。
同学介绍工程设计过程中评价和决策的重要性，让大家初步学会运用决策矩阵、层次分析法、决策树等工具和方法进行时间管理、质量管理和成本评估等。
教学重难点:
了解工程师的职业特点和伦理规范。
欣赏著名工程师的事迹，培养团队精神。
教学策略:
本节课教学“学习目标”帮助我们明确章节应该掌握的要点；“案例”通过引入典型工程或事件，让同学们初步认知工程设计的各个要素；“任务驱动”将知识要点分解为各种小任务，引导同学有的放矢地学习；“立即行动”让同学们手脑并用，通过亲身体验来理解、掌握与章节有关的知识内容；“探究”为同学们深入探究问题提供了线索；“练习”能帮助同学们检测和回顾应该掌握的知识。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:
情景倒入:
老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修3第一章 工程设计概述第 三 节 工程师的职业。
工程是什么？简单讲：工程是人类打造有用物件的活动。科学和技术是保障工程活动获得预期成果的必要条件。我们通过典型案例分析，可以了解工程发展的简要历史，理解工程特性、重要价值和丰富的文化内涵。结合著名工程师的工程实践案例，引领我们探究工程师的工作特点和职业要求，感受工程团队精神的重要性。
一、工程师是怎样的一个群体
工程师是工程活动的主体。长期以来，工程师一直是受人尊敬、令人羡慕的职业，工程师的收入水平也处于各行各业的中上游。怎样才能成为一个合格的工程师，从不同的角度会有不同的要求，但是有两点是必需的——专业和严谨。在现代社会中，工程师是工程活动的具体实施者，关系到工程建设的总体控制、质量、进度、工程造价控制和技术管理等工作（图1-18）（参见教材P16）。
没有工程师，现代工程就无法开展。工程师是工程知识的主要负载者和创造者，他们必须拥有设计、工艺、设备、管理、安全、维修、质量控制甚至社会知识等领域的相关知识。经过严格的知识培养和实践历练，才能在相关工程领域成为一个合格的工程师。
案例
岛隧工程中工程师的角色任务
工程师是工程的具体实施者，工程的每一个部分都需要他们来建造。举世瞩目的港珠澳大桥是桥、岛、隧一体化的世界级交通集群工程（图1-19）（参见教材P17），其包括了6.7km长的海底隧道。该工程技术复杂性、施工难度、施工风险都极大，是世界公认的“最具挑战性的工程”之一。该工程是国内第一个采用沉管工艺的海底隧道，也是世界上规模最大的沉管隧道。
岛隧工程也被分成诸多工区，每一个工区由若干个不同类型的工程师和工人负责，工程师要按照施工规划在生产安排、材料组织、进度总控等方面做好管理协调工作。除此之外，工程师工作还包括：每日扎根在现场了解施工现场安全质量及节点进度，对发现的问题及时处理纠偏，有效管理施工班组，解决施工中遇到的难题，控制施工成本等。沉管安装过程中，上至总工程师，下到工区工程师，为了安装成功，都需亲自参与，反复数次尝试确保完成任务。除工程技术难度外，工程师还需要面临施工环境恶劣、噪声过大、生活单调等困难。但世界级工程的构建将为工程师带来巨大的成就感。
调查
请成立若干个5人小组，每一个小组根据小组兴趣，访谈对应领域工程师，调研他们的工作特点、工作要求、职业习惯和他们的共同特点。
二、工程师的伦理规范
随着工程的社会化和广泛应用，各项重大工程已影响到人们众多的生产方式和生活方式。工程师的行为动机和行为方式关系到工程的造价、效用、风格、用途、质量、安全性及自然环境等多个方面，而工程师的行为方式又受到其个人的道德观念和伦理取向的直接影响。工程师的伦理规范确立了工程师在职业活动中的利益考量方式，它能够培养和提高工程师在面临社会责任、利益冲突时做出判断和解决问题的能力。
作为工程活动的具体实施者，工程师对人类健康、安全负有特殊责任。在工程活动中，工程师的道德伦理需要自觉遵循一定的规范准则；在职业活动中，依照一定的伦理价值进行取舍，是工程师职业道德的需要。事实证明，很多工程风险与事故的发生都与项目实施的工程师的个人伦理规范欠缺有着直接关系。
在工程界或行业协会间已制定了各种伦理规范，例如，美国工程师协会提出了工程师的五大基本准则：
①工程师在达成其专业任务时，应将公众安全、健康、福祉视为至高无上，并作为执行任务时牢记的准绳；
②应只限于在足以胜任的领域中从事工作；
③应以客观、诚实的态度发表口头意见、书面资料；
④在专业工作上，应扮演雇主、业主的忠实经纪人、信托人；
⑤避免以欺瞒的手段争取专业职务。
中国工程师普遍认同的伦理规范和工程师的基本准则包括：①守法奉献；②尊重自然；③敬业守分；④创新精进；⑤真诚服务；⑥互信互利；⑦分工合作；⑧承先启后。
根据麦克莱恩的思想方法，工程师所遇到的伦理问题分为3个层次：技术伦理、职业伦理和社会伦理（表1-4）。
表1-4 工程师职业道路伦理层次及具体表现
伦理层次 具体表现
技术伦理 技术伦理包括各种技术决策和判断，涉及组件的选择和安排、制造方法的选择、安全因素的考虑等
职业伦理 包括责任意识、合作与竞争、获取正当利益，如果在这一层次上有不符合伦理的决策发生，那么工程产品整体成功的可能性就会受到影响
社会伦理 在这一层次上，工程师有责任用其生产的工程产品来维护公共利益，为社会服务
案例
某桥梁工程建设中，工程施工方为了获取更大利润，在施工中偷工减料；监理工程师在工作中收受好处，默许工程施工方不按设计要求施工，最终导致桥梁工程在完工拆除脚手架时发生坍塌，造成数十人伤亡。
讨论
请根据工程师的伦理规范分析该工程负责工程师的行为存在哪些问题。
三、著名工程师
工程师是工程活动的实施者，在工程活动的发展中，有很多优秀的工程师在他们的工作中做出了卓越的贡献。他们在工作中秉持工程师的专业水平和伦理规范，有创造性地完成了很多享誉世界的工程范例，在人类发展史上留下了他们的印记。
（一）中国近代工程之父詹天佑
詹天佑（1861—1919年，图1-20）（参见教材P19），1878年考入耶鲁大学土木工程系，主修铁路工程。
回国后，他先后参加了滦河大桥、京津铁路、津卢铁路、锦州铁路、萍醴铁路、沪宁铁路、粤汉铁路等工程的修建，1905年主持建设京张铁路工程。詹天佑始终坚持着勤奋、严谨、专业的态度，创造性的设计“人”字形铁路解决了地理条件的制约，圆满完成京张铁路并实现通车。
作为中国近代铁路工程专家，他被誉为中国首位铁路总工程师。成立中华工程师会并首任会长，有“中国铁路之父”“中国近代工程之父”之称。
（二）中国航天之父钱学森
钱学森（1911—2009年，图1-21）（参见教材P19），1929年考入铁道部交通大学机械工程学院，1935年留学美国学习研究航空工程和空气动力学，35岁成为麻省理工学院教授，1950年开始争取回国效力，受到美国政府长达5年的阻挠，后经过国家多方面努力于1955年回到祖国。
1958年起，钱学森长期主导中国火箭、导弹和航天工程的发展，对中国火箭、导弹和航天事业的迅速发展做出了卓越贡献。
作为世界著名科学家、空气动力学家、中国载人航天奠基人、中国科学院及中国工程院院士、中国两弹一星（图1-22）（参见教材P19）功勋奖章获得者，钱学森被誉为“中国航天之父”“中国导弹之父”“中国自动化控制之父”和“火箭之王”。他一生共发表专著7部和论文300多篇。同时在应用力学、物理力学、航天与喷气、工程控制论、系统工程、系统科学等方面多有建树。
讨论
世界上的工程师多不胜数，绝大多数是默默无闻的，要在某个领域成为一个杰出的工程师，需要有扎实的专业基础和丰富的创造力。结合对于工程的理解和工程师职业的了解，谈谈如果要成为其中的佼佼者，需要在哪些方面做出努力。
四、工程团队的建立
随着社会的发展，工程活动已经属于人类的中心活动领域，人类面对的关键问题往往与工程有关。为应对越来越复杂的工程活动，组建工程团队成为工程活动实施的关键。因为工程任务存在不同的划分和分配，工程团队需要在时间和空间两个维度上相互关联协作。工程团队的组建是有目的性的，针对具体的工程项目，需要进行项目分组，包括工程设计、工程施工、工程监理、工程后勤等。越大型的工程，组建的团队越复杂，分工也更明确细化。在合作中，团队之间要求相互协作，逐渐磨合，形成默契，最终实现顺畅开展、有效完成工程活动的目标。
在工程建设中，很多细节不可能在设计中完全明确，这就需要工程团队团结协作，主动积极地沟通协调，以按要求完成工程为目标。现代工程活动复杂，每一个工程师的能力专长不一，组建团队的时候就需要根据工作需要，安排合适的工程师，从而使工程按计划达到目标。
案例
中国高铁研发团队
在中国高铁（图1-23）（参见教材P20）的飞速发展中，工程师团队从引进、消化国外技术到自主研发，技术引领辉煌，缔造了中国高速列车领域一个又一个“第一”，引领中国攀上了世界高速列车技术高峰。
外方曾预言中国要花16年时间“消化吸收”最新高铁技术。研发团队分工合作，仅仅用了2年时间，就完成技术标准的消化吸收，完成了110项优化设计，成功解决引进技术“水土不服”的问题。
2006年，研发团队成功研制出速度为300km/h的高速动车组。
2010年，最终研制出最高运行速度达480km/h且拥有完全自主知识产权的CRH380系列。
多年来，为了完成一个个研制任务，工程师们一件件梳理，一张张绘制，一遍遍分析验证，一次次线路试验，团结协作，成就世界高铁工程最高峰。
探究
是否所有的工程都需要同样的团队配备？探讨高铁研发工程师在工作中的组建团队的必要性和各部分工程师在团队中的作用。
学习评价
评价内容 评价方式
自评 互评 师评
能理解工程的特性，分析工程的价值和文化内涵
能掌握工程的发展简史，探索工程与社会发展的关系
能理解工程师的职业特点，建立初步职业发展规划
能结合具体工程，分析工程师伦理对社会的影响
说明：A—优秀，B—良好，C—合格，D—待改进
通过本章的学习，你的核心素养得到了哪些发展
课后作业
习 题
1．工程师的伦理问题一般指＿＿＿ 、 ＿＿＿ 和 ＿＿＿ 3个方面。
2．选择题：我们通常所说的工程师是下面哪一个？（ ）
A．技术员 B．高级工程师 C．中级工程师 D．总工程师
3．判断题：某工程师负责的工程因为数据错误导致质量事故，他违反了工程师的社会伦理。（ ）
4．角色扮演：学校要建造一栋教学楼，请组成一个4人小组的工程团队，分别扮演工程设计师、项目经理、工程监理、工程验收4个方面的工程师，要求每个岗位对自己的工作职责提出要求，并互换角色体验（表1-5）。
表1-5 角色互换体验
工程师 工作职责 体验感受
工程设计师 设计规划教学楼
项目经理 具体实施建设、解决实际工程困难
工程监理 根据设计监督核查具体施工
工程验收 根据需求和规划验收各项设施
板书设计
第一章 工程设计概述
第 三 节 工程师的职业
一、工程师是怎样的一个群体
二、工程师的伦理规范
三、著名工程师
（一）中国近代工程之父詹天佑
（二）中国航天之父钱学森
四、工程团队的建立
教学反思
通用技术
选择性必修3
工程设计基础
普 通 高 中 教 科 书
主 编 刘琼发
副 主 编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲
本 册 主 编：王华权
本册副主编：周 嘉
编 写 人 员：
周 熙 周 嘉 王华权 柯 力　林 敏 陆 超
广东教育出版社
广东科技出版社

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