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【科学小升初复习专用讲义13】工程设计与物化
专题十三 工程设计与物化
工程活动的本质是创造人工实体，设计与物化是其中的重要环节。工程首先要定义和界定问题，明确需要满足的标准和受到的限制条件，形成多种可能的解决方案，基于证据进行优化并确定方案；物化是选择合适的工具和材料，实施设计方案，做出初步的产品或实物模型。经过对结果的评估，发现存在的问题并进行改进，对于比较复杂的产品或实物模型，可能需要多次迭代改进。

一、工程需要定义和界定
1.（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。
2.工程的限制条件包括：时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破环能力等。
3.工程建设的一般步骤包括：明确一个要解决的（问题）、在限制条件下进行（设计）、制作一个模型（方案）、（测试）模型、（评估改进)、(实施建设)。
4.工程利用了大量（技术成果），建设工程的过程中遇到的（难题）也推动了技术的发展。技术与工程是相互促进、相辅相成的关系。
5.建造塔台需要考虑的因素:建造地址、塔台样式、人员分工、塔台高度、材料选取、确保坚固、保证安全、节省成本等。建造地点：应满足（无视野遮挡）、（地面的高地）等条件。
6.建造塔台的标书应该包括：建塔位置、使用材料、塔的设计(塔高、塔型、实用性、安全性等)、成本预算、人员分工、时间分配等。
7.标书要求:利用（文字）、（画图）、（标注）等多种形式表达；设计中要关注竞标要点包括（项目成本）、（项目安全性）；标书内容越（详尽）、（完整），越有利于后期竞标。
8.建造塔台可以采用框架结构，遵循（上小下大）、（上轻下重）的原则，使塔台稳固。
9.对一项工程的设计需要考虑到各因素以及各因素之间的关系,其中（项目安全）和（项目成本）的和谐统一是工程设计的关键。
10.项目成本包括（材料成本）、（人工成本）、（时间成本）。
11.项目安全性包括（稳固程度）、（承重能力）、（抗风能力）、（抗震能力）等。
二、工程的关键是设计
1.（建立模型）是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。设计塔台模型前，需要了解塔台模型（评价要求），按要求设计塔台模型。
2.设计塔台模型要考虑的因素:
(1)增加塔台的稳定性:多用三角形结构，接口处要牢固。塔身上小下大、上轻下重，有利于抗风、抗震、增加塔台的稳定性。
(2)防止塔台的倾斜:控制好立柱的高度，尽量等高，结构对称。
(3)提高抗风能力:采用框架结构，减少受到的风力。
(4)抗震的方法:①耐震:加大底部面积或加重底座重量。②制震:塔台底部加入弹簧。③免震:塔台底部加滚珠。
(5)控制成本，不能太大、太高。
(6)高度、安全、承重是必须达到的要求。
3.（三角形）更加稳固，在塔台模型设计中我们要多设计（三角形）来保证塔台模型的稳固和承重能力。
4.设计作品的关键是达到（坚固）、美观、价廉的平衡。
三、工程是设计方案物化的结果
1.塔台模型的搭建顺序:底座搭建、侧面搭建、整体搭建
2.制作塔台模型要与模型设计方案（一致）。
3.塔台的接口处要（固定牢固），同时也要考虑节省胶带。
4.控制好立柱的高度，尽量（等高），可以防止塔台的（倾斜）。
5.使用（三角形）结构可以使塔台稳固。
6.（测试）是工程设计的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的（重要方法）。
7.塔台模型测试主要测试塔高、顶端承重、抗风能力、抗震能力、材料成本统计、分工合作和美观等。
8.塔台模型太高会使它的（抗风能力）减弱。
9.塔台制作不够精细会使它的（抗震能力）减弱。
10.把塔台制作成上轻下重会提高它的（抗震能力）。
11.工程要反复（评估改进），不断完善，才能达成最终的工程要求。
12.改进后的设计还需要再次进行（制作）、（测试）、（评），如果遇到问题，仍需要反复改进，直到达到建造要求为止。

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