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（浙教版）七年级
上
第2节 像工程师那样的实践（1）
探索技术和工程的世界
第5章
“—”
新知导入
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” 。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？
观看视频： 盾构机
探究新知
一、 工程设计的过程
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。
工程实践：制作一把办公椅
1.明确问题：如何制作一把舒适度比较高的椅子？
提高舒适度应考虑的设计要求：
（1）可以调节椅子高度
（2）椅背角度。
（3）座椅材料
（4）能承受的最大荷载。
2.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。
坚固的底盘结构
钢制的气压棒
增加滑轮
精致的座椅脚
表现性任务 核验标准（调研需求） （在达到的标准前打“√”，每达到一条记5分） 自评分
1.基于概念设计的提示，请你添加具体设计从而完善你们小组的设计草图，并说明。 高度调节范围： 倾斜角度调节范围： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小组合作交流表现 在规定时间内完成设计任务，并迅速安静 交流时发言清晰、响亮
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
总结：工程实践一般过程
明确问题
设计方案
实施计划
检验作品
改进完善
发布成果
工程实践
1.工程可以很简单，也可以很复杂。
工程实践过程中的一些要求：
2.一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】
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。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。
建议：
自行查阅并观看都江堰的航拍视频。
随堂任务
1.工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地提出工程产品构思和计划的过程,几乎涉及人类活动的全部领域。下列有关工程设计过程的说法,不正确的是( )。
A.工程设计是将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案的过程
B.工程设计首先要根据人们的需求,明确有关的工程问题
C.工程设计一般都针对很复杂的问题,简单的问题不涉及工程设计
D.在设计过程中,遇到多种解决方案时,需要分析和取舍,从中选择最优方案
【答案】C
2.明确问题是工程实践过程的第一个环节。为了提高骑行时的便利性,特别是使用手机导航等,现要设计一款可以固定在自行车上的手机支架,已知山地自行车的前杆直径为12mm。经过相关调研和收集信息,确定以下设计要求,其中不切实际的是( )。
A.支架应适配多种尺寸的手机,可夹持的手机宽度为60~80cm
B.支架能安装在山地自行车的前杆上,安装过程中不需要使用工具
C.支架能手动调节手机倾斜角度,调节范围是0~45',调节后稳定可靠
D.制作支架的材料不限
【答案】A
3.某工程师计划设计一款保温杯底座,如图所示。该保温杯底座能对陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多种杯子进行自动加热且保持恒温。其设计过程中有以下步骤:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②绘制设计草图:
③了解已有的保温杯垫的加热方式; ④编写使用说明书:
⑤绘制技术图样。
其中需要在方案构思之前进行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
【答案】C
课后任务
1.配套作业本中的相关内容；
2.课后任务中的基础性作业和拓展性作业；
3.完成《第1节像工程师那样的实践（2）》预学任务；
4.整理任务，如学习中存在的疑点及对策；错题原因分析
解决方法......
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七年级上册科学 第5章 探索技术与工程的世界
第2节 像工程师那样的实践（1） 预学案
参考答案及解析
一、预学任务
【科学概念 1】工程实践
1.工程设计过程 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。
2.工程实践一般过程
3.工程实践过程中的一些要求：
（1）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】
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。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。
二、随堂任务
工程实践：制作一把办公椅
1.明确问题：如何制作一把舒适度比较高的椅子？
要求：提高舒适度希望的是可以调节椅子高度和椅背角度。还要考虑座椅材料和能承受的最大荷载。
2.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。
表现性任务 核验标准（调研需求） （在达到的标准前打“√”，每达到一条记5分） 自评分
1.基于概念设计的提示，请你添加具体设计从而完善你们小组的设计草图，并说明。 高度调节范围： 倾斜角度调节范围： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小组合作交流表现 在规定时间内完成设计任务，并迅速安静 交流时发言清晰、响亮
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
【随堂作业】
1.工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地提出工程产品构思和计划的过程,几乎涉及人类活动的全部领域。下列有关工程设计过程的说法,不正确的是( )。
A.工程设计是将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案的过程
B.工程设计首先要根据人们的需求,明确有关的工程问题
C.工程设计一般都针对很复杂的问题,简单的问题不涉及工程设计
D.在设计过程中,遇到多种解决方案时,需要分析和取舍,从中选择最优方案
【答案】C
2.小科发现如图所示的普通书立架在放置较多的书本时容易翻倒,他准备重新设计。下列关于其设计过程的说法，不正确的是( )。
A.通过观察日常生活,发现了问题
B.在方案构思之后,应进行设计分析
C.需要制作模型来测试书立架的稳定性
D.在设计过程中,可能需要多次修改设计方案
【答案】B
3.明确问题是工程实践过程的第一个环节。为了提高骑行时的便利性,特别是使用手机导航等,现要设计一款可以固定在自行车上的手机支架,已知山地自行车的前杆直径为12mm。经过相关调研和收集信息,确定以下设计要求,其中不切实际的是( )。
A.支架应适配多种尺寸的手机,可夹持的手机宽度为60~80cm
B.支架能安装在山地自行车的前杆上,安装过程中不需要使用工具
C.支架能手动调节手机倾斜角度,调节范围是0~45',调节后稳定可靠
D.制作支架的材料不限
【答案】A
4.某工程师计划设计一款保温杯底座,如图所示。该保温杯底座能对陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多种杯子进行自动加热且保持恒温。其设计过程中有以下步骤:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②绘制设计草图: ③了解已有的保温杯垫的加热方式;④编写使用说明书: ⑤绘制技术图样。
其中需要在方案构思之前进行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
【答案】C
【解析】明确问题之后,制定设计方案时主要有以下几个步骤:收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选。所以在方案构思前应进行。
三、拓展性作业
5．工程实践需要经历哪些步骤？结合你的工程实践经验进行说明。
【分析】根据工程实践的定义、特点、步骤分析解答即可。
【解答】解：工程实践的一般流程包括需求分析、设计与规划、开发与实施、质量控制与风险管理、部署与维护以及用户反馈与改进。这个流程是一个循环的过程，这意味着在实践中，不断进行改进和优化是必不可少的。技术与工程实践在现代社会中起着重要的作用，它不仅推动科技发展，也推动了社会进步。
故答案为：
工程实践需要经历明确一个要解决的问题、设计模型、模型测试、实施建设、评估改进等步骤。
6．任务：某同学的爷爷年事已高，行动不便。该同学想要设计一款轻便实用的拐杖来帮助爷爷行走。根据任务定义工程问题，分析限制条件，提出验收标准。
【分析】根据拐杖的重量、稳定性、质量、高度等方面设计。
【解答】解：工程问题：设计一款能为行动不便的高龄老人提供稳握柄一定支撑和辅助行走，且轻便实用的拐杖。限制条件分析：质量：拐杖要轻便，质量不超过350g。材质：主体不锈钢材料或铝合金材料。稳定性：拐脚配橡胶防滑脚垫，着地性能好，防滑脚垫，稳定性佳，安全可靠；设置调节档位。外观设计：必须符合人体工程学原理，握柄舒适，外观简洁，易于操作和使用，避免复杂的结构和操作。
验收标准：质量：拐杖整体质量不超过350 g。高度调节范围：能够在100cm～140cm之间自由调节，并能稳定固定。稳定性测试：最大承重120kg，防滑系数0.7，在湿滑、不平整等多种常见地面条件下，倾斜角度达到30°时仍能保持稳定，不倾倒。调节轻松便捷。
故答案为：
限制条件分析：质量：拐杖要轻便，质量不超过350g。材质：主体不锈钢材料或铝合金材料。稳定性：拐脚配橡胶防滑脚垫，着地性能好，防滑脚垫，稳定性佳，安全可靠；设置调节档位。外观设计：必须符合人体工程学原理，握柄舒适，外观简洁，易于操作和使用，避免复杂的结构和操作。
验收标准：质量：拐杖整体质量不超过350 g。高度调节范围：能够在100cm～140cm之间自由调节，并能稳定固定。稳定性测试：最大承重120kg，防滑系数0.7，在湿滑、不平整等多种常见地面条件下，倾斜角度达到30°时仍能保持稳定，不倾倒。
四、整理任务
1.能举例说明工程实践的一般过程。
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七年级上册科学 第5章 探索技术与工程的世界
第2节 像工程师那样的实践（1） 预学案
参考答案及解析
一、预学任务
【科学概念 1】工程实践
1.工程设计过程 工程师们将 转变为 ，这就是工程设计的过程。
2.工程实践一般过程
3.工程实践过程中的一些要求：
（1）一个好的工程设计能够预估 和未来可能出现的问题，减少 浪费、降低施工 、保证工程 和延长工程 。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 的最大化。
【科学阅读】
战国后期， 在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代 的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。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 、 、 等多方面发挥作用，这在世界水利建设史上是独一无二的。
二、随堂任务
工程实践：制作一把办公椅
1.明确问题： 要求：提高舒适度希望的是可以调节椅子 和椅背 。还要考虑座椅 和能承受的 。
2.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 ，草图显示了椅子的 。
(2)具体设计
基于概念设计，研发团队进行了 ，如椅子的各部分 和具体 等。
表现性任务 核验标准（调研需求） （在达到的标准前打“√”，每达到一条记5分） 自评分
1.基于概念设计的提示，请你添加具体设计从而完善你们小组的设计草图，并说明。 高度调节范围： 倾斜角度调节范围： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小组合作交流表现 在规定时间内完成设计任务，并迅速安静 交流时发言清晰、响亮
3.实施计划
根据设计图，工程师们运用各种 ，进行一系列工作，制作了原型。
4.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 、 、 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。
5.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 的材料，并重新进行了测试。
6.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 活动。
【随堂作业】
1.工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地提出工程产品构思和计划的过程,几乎涉及人类活动的全部领域。下列有关工程设计过程的说法,不正确的是( )。
A.工程设计是将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案的过程
B.工程设计首先要根据人们的需求,明确有关的工程问题
C.工程设计一般都针对很复杂的问题,简单的问题不涉及工程设计
D.在设计过程中,遇到多种解决方案时,需要分析和取舍,从中选择最优方案
2.小科发现如图所示的普通书立架在放置较多的书本时容易翻倒,他准备重新设计。下列关于其设计过程的说法，不正确的是( )。
A.通过观察日常生活,发现了问题
B.在方案构思之后,应进行设计分析
C.需要制作模型来测试书立架的稳定性
D.在设计过程中,可能需要多次修改设计方案
3.明确问题是工程实践过程的第一个环节。为了提高骑行时的便利性,特别是使用手机导航等,现要设计一款可以固定在自行车上的手机支架,已知山地自行车的前杆直径为12mm。经过相关调研和收集信息,确定以下设计要求,其中不切实际的是( )。
A.支架应适配多种尺寸的手机,可夹持的手机宽度为60~80cm
B.支架能安装在山地自行车的前杆上,安装过程中不需要使用工具
C.支架能手动调节手机倾斜角度,调节范围是0~45',调节后稳定可靠
D.制作支架的材料不限
4.某工程师计划设计一款保温杯底座,如图所示。该保温杯底座能对陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多种杯子进行自动加热且保持恒温。其设计过程中有以下步骤:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②绘制设计草图: ③了解已有的保温杯垫的加热方式;④编写使用说明书: ⑤绘制技术图样。
其中需要在方案构思之前进行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
三、拓展性作业
5．工程实践需要经历哪些步骤？结合你的工程实践经验进行说明。
6．任务：某同学的爷爷年事已高，行动不便。该同学想要设计一款轻便实用的拐杖来帮助爷爷行走。根据任务定义工程问题，分析限制条件，提出验收标准。
四、整理任务
1.能举例说明工程实践的一般过程。
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