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(共67张PPT)
第十四课时
劳动工具的变化与创新
实施总结阶段
（浙科版）七年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
05
课堂练习
06
课堂总结
07
板书设计
04
知识拓展
课后作业
08
教学目标
认识到创新劳动工具设计有助于提高工作效率和质量，增强团队合作精神和任务完成的意识。
01
02
在团队合作设计创新劳动工具的过程中，明确分工并完成自己的任务，承担责任，确保成果的有效性和实用性。
03
在设计创新劳动工具的过程中，面对出现的挑战，运用创新思维和问题解决能力，找到有效的解决方案。
04
责任担当
创意物化
问题解决
价值体认
通过多种形式展示创新劳动工具的设计成果，如模型展示、功能演示等，实现创意的物化，并探索实际应用的可能性。
新知导入
新知引入
小调查
创造劳动工具是人类发展的关键。从最早的石器、青铜和铁制工具，到现代的电动和智能工具，每一步都提升了生产力和效率。这种进步推动了技术和社会的发展。
探究新知
小调查
大千世界中，形形色色的劳动工具激发了我们的创新灵感。带着创作的热情，通过探究、设计、制作、试验来实施自己的设想吧!
实施阶段
探究新知
调查
农业生产离不开灌溉。经过技术改进的灌溉小工具能在家中无人时自动养护小盆栽，自动喷灌系统能大面积喷淋绿化带中的植物，农业智能灌溉系统能精确浇灌农田……让我们一起尝试用更多的现代科技改进灌溉工具。
课题一、灌溉工具改进
探究新知
调查
小组合作开展调查、访谈、咨询，了解灌溉工具的特点、使用原理，并提出改进设想。
探究新知
调查
探寻身边的灌溉工具（表1）
小组：第一小组 日期：2024年11月20日 地点：XX小学实践教学基地
工具名称 使用方法 工具特点 科学原理 改进设想
竹制简易抽水筒 抽拉 取材简单，制作简单 压强原理 增加自动装置
洒水壶 舀、洒 简单便捷，容量小 压强原理 利用重心原理实现自动化
戽斗 舀水 传统工具，操作简单 杠杆原理 设计更符合人体工学，减轻操作负担
桔槔 杠杆提水 用力小，效率高 杠杆原理 增加机械化装置，提高工作效率
自动旋转摇臂喷头 喷洒 自动化灌溉，覆盖范围广 流体动力学原理 提高耐用性和节水性能，优化喷洒角度
探究新知
调查
资料链接
灌溉工具的变迁
中国是农业大国,也是世界上发展农田灌溉最早的国家之一。从古至今，灌溉工具发生了巨大的变化。
探究新知
调查
1、古代灌溉工具：灌溉面积小，需要人力操控。
戽(hù)斗 桔槔(gāo)
探究新知
调查
2、现代灌溉工具：自动化，灌溉效率高。
自动旋转摇臂喷头
探究新知
调查
灌溉工具的产生、选择和使用，都有其特定的条件或背景。
省时、省力、省成本是我们改进的目标，当然，因地制宜也很重要！
探究新知
调查
资料链接
自动灌溉工具的特点和原理
自动灌溉工具具有节水、省时、精确灌溉的特点，它通过自动监测土壤的温度、湿度等植物生长需要的相关数据，控制水压来实现精准灌溉。
探究新知
调查
自动灌溉工具原理图
探究新知
调查
小锦囊
灌溉工具功能改进建议
（1）可远程操作，出门在外也不用担心浇水问题。
（2）具有定时喷淋功能，可提前设置灌溉时间。
（3）能识别泥土湿度。
探究新知
设计
要制作一款能够满足实际需求的灌溉工具，我们需要讨论并确定改进思路。组内成员分工合作，准备工具和材料，绘制设计图纸……一起来设计一款实用、便捷的灌溉工具吧！
探究新知
设计
设计一款适合的灌溉工具可能遇到的问题及解决方法（表2）
需商讨的内容 问题或要求 方法或手段
实地考察 带着问题去实地考察 寻找解决问题的思路，经过讨论交流后，筛选、组合出最佳方案
成员分组、分工 材料准备、画图等各项任务分配 按照兴趣特长进行分组
可行性数据分析 改进前、后灌溉工具的比较 比较灌溉工具的使用原理、外观、功能等
材料选择和工具准备 筛选最优元件 分析并统计用于实现对应功能的元器件
设计图纸 绘制改进后的灌溉工具的草图，并用图注说明 评估优化，实验验证
制作和组装 确保各部件按照设计图纸正确组装 根据图纸进行实际的制作和组装，及时调整
测试与调整 检验工具功能和性能 实地测试，收集反馈，进行必要的调整和优化
成本和效益分析 分析制作成本和效益 统计各项成本，评估改进后的效益
总结和改进方案记录 记录改进过程和结论 总结经验教训，完善文档和建议，为后续改进提供参考
探究新知
设计
设计完成后，别忘了与小组成员讨论，进一步完善优化方案。
探究新知
制作
根据设计图，利用身边常见的材料，改进或制作灌溉工具，如制作一个简易的自动洒水浇灌瓶，或制作一个自动灌溉系统模型。
探究新知
制作
遇到的困难和解决方法（表3）
探究新知
制作
简易自动浇灌瓶制作流程
扎孔 连接 固定 出水
探究新知
制作
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“碓”和“磨”的发展史
我国古代劳动人民在西汉末年就发明了利用水力舂米的水碓和磨粉的水磨。
水碓
水磨
探究新知
制作
西晋初年，杜预对其加以改进，发明了连机碓和水转连磨。
连机碓
和水转连磨
探究新知
制作
南北朝时期，祖冲之进一步改进，把水碓和水磨结合起来，制成了水碓磨。
水碓磨
探究新知
实验
改进后的自动浇水装置与原来的浇水器相比，哪一个更便捷有效？进行对照实验，把观察到的实验现象记录下来并进行分析。
观察记录表（表4）
小组 第一组 时间 2024.11.20 地点 校自留地
灌溉对象 （实验材料） 两畦茄子：选取10株茄子，观测植株根部泥士的湿润程度
我们的问题 改进后的自动浇水装置和原来的浇水器比到底哪一个更便捷有效 我们猜测 传统浇灌需要更多水且浇灌不均匀
探究新知
实验
观察记录表（表4续表）
实验方案及实施 观察内容 观察方法 改造后灌溉现象概述 改造前灌溉现象概述
土壤润湿程度 目测法 茄子周围大约 2 米直径内土壤湿润，越靠近浇水器中心地带，土壤越潮湿，呈稀泥状 靠近地垄两侧的泥土明显湿润，在菜畦中间部位的茄子根部泥土干燥
测量法 灌溉深度（ 20 ）厘米 灌溉深度（ 10 ）厘米
植物生长状态 植株长势 较好 较弱
叶片数量 15 10
植株高度 50 30
数据分析， 得出结论 改造后土壤覆盖更广，中心湿润更充分，灌溉深度增加促进深根生长植物生长更健康，叶片更多，植株更高，改造后的灌溉系统显著改善了植物生长条件。
探究新知
实验
温馨提示
活动中会用到各种各样的工具，切记要正确、安全地使用，以保障自身安全，必要的时候可以寻求老师或家长的帮助！
探究新知
实验
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浇灌和滴灌
浇灌与滴灌，到底哪个效果更好呢
观点：滴灌胜于浇灌。
浇灌忽视了植物吸取水分的毛细管作用，容易超量注水，导致盈溢流失；滴灌能循序渐进，从植物根系接受能力出发适量地提供给植物必要的水分。可见滴灌胜在“适量”,而浇灌输在“过量”。
探究新知
实验
滴灌直接渗入植物根系
浇灌容易超量，损伤根系
探究新知
实验
小锦囊
浇灌瓶的日常维护问题
1、如果不对浇灌系统的管道进行定期清理，日积月累，出水眼就可能会被堵住。
2、风吹日晒容易导致瓶子老化，造成大面积漏水。应考虑对浇灌瓶采取保护措施。
探究新知
调查
扫地有机器人，清洗餐具有洗碗机，擦皮鞋有擦鞋机……走进千家万户的智能清洁工具是如何工作的？人们对使用它们有何感想？它们能完全替代人类的手工劳动吗？改进家用清洁工具，让它们为我们提供更方便、舒适的服务。
课题二、家用智能清洁工具改进
探究新知
调查
智能清洁工具到底有哪些？一起去体验智能清洁工具的服务，了解当前智能清洁工具的功能，厘清智能清洁工具的使用原理。
餐具清洗，交给洗碗机。
清洁玻璃，交给玻璃清洁机器人。
扫地机器人将地板打扫得干干净净。
探究新知
调查
阅读说明书，了解智能清洁工具的结构，通过网络搜索获得更多关于智能清洁工具工作原理的资料。
探究新知
调查
智能清洁工具调查表（表5）
工具名称 功能 电池及充电方式 工作原理 优点 不足的地方 改进设想
扫地机器人 清扫地面 锂电池，自动回充 产生高速气流，从吸入口吸进垃圾 自动清扫，高效省事 续航时间过短，控制距离受限 增加续航时间，并实现远程操控
洗碗机 清洗餐具 插电供电 高压喷淋水流冲洗餐具 节省时间和水 占用空间，耗电量大 提高能效，降低噪音
洗地机 清洗地面 插电供电或电池供电 刷盘与水相结合，清除污垢 高效清洁，省力 某些角落难以清洁 改善灵活性，增强吸水能力
高楼擦窗器 清洁高楼玻璃 电池供电 通过吸附和移动实现玻璃清洁 提高安全性，省时 复杂结构容易故障 增强稳定性，简化维护
探究新知
调查
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人工智能对劳动的改变
随着以人工智能、虚拟现实、大数据、云计算、量子通信等为代表的新科技的蓬勃发展和广泛运用，人们的生产方式、生活方式、思维方式正在发生深刻变化。第四次科技革命正带领人类进入智能时代，并且发展速度呈指数倍增长。智能时代的核心推动力和根本原理是人工智能对人类智能的模拟、延伸、超越，人工智能的“类人智能”和自主能力日益增强，人的劳动被智能劳动逐渐替代。
智能劳动工具的使用，不仅方便了生活，而且提升了生活品质与劳动效率。
探究新知
调查
无限智能家居
探究新知
设计
了解了智能清洁工具的原理与构造后，试着从降低成本、增加功能、提高效率等方面进行改进与设计，可以从运行电路、外观造型、制作材料等方面寻找突破口。
探究新知
设计
垃圾桶清洁是个麻烦事，我想让垃圾桶清洁更方便。
如果给自己家里的扫地机器人增加一个控制程序，是不是就可以用手机远程操控了？
家里的洗地机续航时间太短了，我更换了电池，现在可以清洁2个小时了。
探究新知
设计
改进清洁工具设计方案(以扫地机器人改进为例)（表6）
探究新知
设计
在线搜索
扫地机器人
扫地机器人是智能家用电器的一种。它能自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式将地面杂物扫入或吸入自身的垃圾收纳盒中完成地面清理。
据专业人士统计，近几年扫地机器人的年销售量一直在增长，未来几年还会持续上升。
探究新知
设计
扫地机器人背面的构造
①双边刷 ②充电电极
③电池盖 ④中扫
⑤拖布 ⑥风机
⑦轮子 ⑧传感器
⑨万向轮
探究新知
改造
在小组合作探究的基础上，我们厘清了功能改造的实现方法，设计了程序图，但在制作的过程中还会遇到很多问题，需要不断改进设计、完善改进方案。
探究新知
改造
清洁工具改造（表7）
清洁工具 目的 改造设计或步骤
扫地机器人 增强墙角的清洁效果 增加边刷的数量和长度 强化边缘检测传感器 添加柔性吸头
洗碗机 增加洗碗机的洗碗数量 增加洗碗架层数 优化洗碗架布局 增加可调节隔板
洗衣机 方便坐在轮椅上的残障人士使用 将传统洗衣机的平开门换成可滑动的移门 降低控制面板高度 增加远程操控功能
拖地机 增强顽固污渍(米饭、果酱等)的清洁效果 使用不同材质的滚刷进行测试 使用不同温度的水进行测试 增加一个能喷射蒸汽的装置进行测试
擦窗神器 防夹手 将强磁铁换成电磁铁 增加安全间距传感器 添加自动停机保护机制
探究新知
调试
运行程序，发现程序执行时的错误并一一记录下来，进行反复修改调试，尝试用不同的方法解决问题。
第一次试验
运行出现问题
第二次试验
修正动力装置
第三次试验
改变外形
第四次试验
增加续航时间
探究新知
改造
家用智能清洁工具改进活动总结（表8）
活动目的 设计改进一款物美价廉的家用智能清洁工具，如自制扫地机器人、自动洗杯器等
活动过程 设计、组装、运行、修改，继续运行直至达到目的
遇到的问题 自制扫地机器人的外形导致扫地范围受限制、方向选择单一等
改进方案 改进外形设计以适应狭小空间，增加多方向移动功能
调试
探究新知
改造
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马达通电示范图
调试
第一步
连接马达与电池
第二步
用橡皮筋固定导线
第三步
安装螺旋桨
第四步固定
到机身内部
探究新知
改造
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安装扫地机器人，车轮的位置要适宜
车轮位置过高，轮子将无法触地运行；位置过低，车底与地面距离太大，影响吸尘效果。
调试
探究新知
调查
可爱的小布袋、温馨的小香囊、迷你的小夜灯……可以制作的手工艺品丰富多彩，但制作时用到的工具既琐碎又繁多。怎样才能解决这个问题呢 和小组同学一起走进工具店，也可以通过上网查询、访谈调查等方式，了解各类手工工具的用途，合作探讨设计一款多功能工艺手工工具。小组分工认领方案设计、图纸绘制、材料准备、过程记录、制作改进等任务，请教工匠解决技术问题，围绕图纸展开制作，测试后改进不足之处经过多轮实践，不断完善，最终制作出让人满意的多功能工艺手工工具。
课题三、工艺手工工具改进
探究新知
调查
大多数洗碗机只适合清洗碗碟，洗杯子却不太方便，一起来构思并制作一款自动清洁杯子机吧!和小组同学一起通过线上、线下调查搜集各类家用清洁用具的创意点与特色，明确设计作品的方向和基本构想，确定活动任务，落实小组分工。经过小组讨论设计自动清洁杯子机的制作方案，对于其中涉及的无法解决的科学问题、信息技术问题等，可以请教他人获取解决办法，多方论证，形成较为科学的设计方案。根据设计图展开制作，并进行多次产品测试，分析成效，不断改进，直至制作出一个实用的创意产品。
课题四、自动清洁杯子机设计
探究新知
小调查
劳动工具的变化与创新研究，是一次理论和实践相结合的综合性活动，其中运用了多种研究方法和研究手段。活动中我们对所学的科学原理温故知新在改进创新中提升了能力，收获了幸福，同时在创意物化中迸发了思维的火花。
总结阶段
探究新知
档案袋
对活动过程中的记录单、视频、设计图、作品等进行认真梳理，合理归纳，制成档案袋，并妥善保存，为自己或他人以后的活动提供参考。
劳动工具探究照片
劳动工具原理分析图
探究新知
档案袋
作品测试思维导图
探究新知
档案袋
资料链接
扫地机器人运行观察记录
我们认真观察了扫地机器人的扫地过程，并仔细验收了机器人的打扫成果，发现教室的大多数地方被打扫得很干净，但是角落里仍然有纸屑和灰尘堆积。这是为什么呢？难道机器人扫到角落就开始“偷懒”了吗？
我们将目光转向了“偷懒”的机器人：只见它长了一个圆圆的身体当它运行到角落的时候圆形的身躯使得它无法钻进方形的角落里。由此我们得出结论:要想解决清洁死角的问题，就得先从改变机器人的形状入手。
探究新知
交流会
新功能解说短视频、创想画、创意小工具、研究小论文、活动记录单等，这些都可以与大家分享，让大家提意见、谈看法，还可以说说劳动工具制作过程中有趣的小插曲，以及遇到的困难和解决方法。
智能家居创想画
作品讲解
探究新知
交流会
分享成果
解说短视频 制作工具步骤的视频解说，便于学习和交流。
创想画 提供工具设计草图，供大家参考和修改。
创意小工具 展示创新小工具，激发创造力。
研究小论文 总结制作过程中运用的技术和理论支持。
活动记录单 记录制作过程中的关键点和反思。
活动心得
团队合作 提高了动手能力，体验了合作的乐趣。
有趣的小插曲 设计过程中发现更高效方法，引发热烈讨论。
困难与解决方法 材料供应不足，通过替换和设计调整解决质量问题。
探究新知
交流会
工具箱
小论文模板
标题
一、引言
二、设计灵感
三、设计原理
四、方案构思
五、制作过程
六、心得反思
探究新知
交流会
资料链接
活动反思
这次活动中，我们通过观察扫地机器人扫地的动态过程，检查它的打扫成果，观察机器人的外观，自主思考，集体讨论，发现了问题，并提出了初步的解决办法，锻炼了自身的观察能力和逻辑思维能力。
探究新知
宣传窗
撒下希望的种子，收获喜悦的果实。我们可以用语言描述过程，用画笔记录变化，用作品说明成功……把自己设计改进的成果展示出来，向大家介绍我们的奇思妙想与无限可能吧！
探究新知
宣传窗
倡议书
亲爱的同学们：
在日常生活中，有一些跟劳动相关的工具、材料、方法、工艺等可以改进与创新。如果你也有新想法或者想尝试，建议你来参加我们的劳动工具改造或创意设计活动。
比如：环卫保洁人员每天带着不同的环卫保洁工具和消毒物品，既麻烦又容易遗失。你能帮他们设计制作一个工具减轻负担、提高效率吗？期待你的加入！
倡议人：李小明
时间：2024.11.20
探究新知
宣传窗
小提醒
可以把档案袋里的所有作品都拿出来以不同的形式与他人交流，比如小组汇报、实物演示、播放小视频等。
课堂练习
素养宝库
1、根据学习的内容，分组讨论针对身边的劳动工具提出一些合理化的改进建议。
工具名称 改进建议
手工锤 增加握把橡胶层以防滑。
手工锯 设计更轻便的锯架。
剪刀 添加安全扣，增强安全性。
刨子 优化刀片更换设计。
钳子 调整手柄长度，提高杠杆力。
课堂总结
1
灌溉工具改进
劳动工具的变化与创新——实施总结阶段
2
家用智能清洁工具改进
3
工艺手工工具改进
4
自动清洁杯子机设计
5
劳动工具的变化与创新总结
板书设计
劳动工具的变化与创新——实施总结阶段
教学内容
1、灌溉工具改进
2、家用智能清洁工具改进
3、工艺手工工具改进
4、自动清洁杯子机设计
5、劳动工具的变化与创新总结
课后作业：
1、结合本次课学习内容，完成自动清洁杯子机设计步骤。
课后作业
1、结合本次课学习内容，完成自动清洁杯子机设计步骤。
设计步骤 描述
确定目标 了解清洁杯子的基本需求和功能。
收集材料 准备简单材料，如小刷子、电动机等。
设计草图 绘制机器的初步设计图。
组装结构 搭建框架，将刷子和电动机固定。
安装电源 连接电池和电动机。
测试调整 试运行机器并进行调整与优化。
完成与演示 展示最终作品并讨论改进点。
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让备课更有效
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Thanks!

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