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第5章 建筑结构与工程
各种事物都具有结构，如原子的结构、细胞的结构、人体的结构、建筑物的结构、宇宙的结构等。在工程上，为了实现特定的功能，需要设计并制造具有独特结构的装置。
我们如何认识结构及
其影响因素？如何进行简
单的结构设计？
第3节 搭建一座简易人行浮桥
学校池塘中心要安装喷水设
施，为方便施工，需要搭建一座
临时简易人行浮桥。我们可以在
浮箱上架梁、铺桥面来搭建浮桥，
浮箱所受的浮力决定了浮桥能承
受的荷载。请利用身边的简易材
料，用较低的成本搭建一座长6m、可供一个约70kg的人安全通行的浮桥。如何设计和搭建满足这些要求的浮桥？
设计并搭建浮桥
目标
1. 根据浮桥设计要求，明确工程验收标准，设计浮桥施工图纸，培养应用创新思维。
2. 通过浮桥的设计与制作过程，初步认识工程的关键是设计，工程是设计方案物化的结果。
3. 增强成本控制意识，提高浮桥的性价比；运用科学知识和计算思维，确保浮桥的安全性和稳定性；运用批判性思维，根据实际反馈，不断改进浮桥。
器材
材料 规格（每个） 单价 数量
桶装水空桶 体积：19 L 15 元/个
质量：800 g 高度：50 cm 饮料瓶1 体积：1.5 L 0.5元/个
质量：40 g 饮料瓶2 体积：500mL 1元/组
质量：20 g 4个/组 宽胶带 宽度：5.5cm 20元/卷
长度：60cm 材料 规格（每个） 单价 数量
长扎带 长度：1.2m 1元/根
长度：1m 长度：0.8m 短扎带 长度：25cm 0.5元/根
长度：30cm 木条 长度：1.2m 2.5元/根
长度：1m 长度：0.8m 复合板 任意规格 3元/块
过程
1.明确问题。
运用阿基米德原理和力学相关知识，利用身边的简易材料，用较低的成本搭建一座长6m、可供一个约70 kg的人安全通行的浮桥，浮桥要具有稳定性和牢固性。
2. 设计方案。
(1) 分工讨论。由于浮桥搭建工程比较复杂，全班分成6个小组，每个小组一张采购单（提供100元资金），每组负责建造1 m长的浮桥。将小组的分工安排填写在表中，项目总监组织讨论浮箱的设计。
表5.3-2 浮桥搭建分工安排表 分工 项目总监 采购员 绘图师 工程师(3~4名)
职责 负责人员分配、组织讨论、督促项目实施、辅助工程师搭建浮桥、汇报浮桥的优缺点 统计需要用到的材料，用代金券去老师处采购；负责材料的整理及多余材料的处理 汇总小组意见，根据计算得出的材料数量，绘制图纸 给设计提建议，按设计方案组织成员搭建浮桥（搭建完成时，1名工程师与项目总监请老师验收浮桥）
负责人
(2) 绘制图纸。根据讨论结果，确定浮桥搭建方案，画出设计草图（工程图纸需要标注尺寸和材料名称）。
(1) 选择材料。根据图纸确定材料的数量，填好材料采购单。
(2) 采购材料。采购员凭采购单采购材料，并免费领取所需的建造工具。
(3) 搭建浮桥。根据浮桥设计图进行搭建，记录建造浮桥所用的时间。
3. 实施计划
4. 检验作品
搭建完毕，对搭建的浮桥进行检测。检测标准如下（每条标准根据好、中、差分别记3、2、1分）：
① 承重性：这段浮桥至少能承载一个人(承载质量越大，得分越高)。
② 经济性：采购单上的费用不超过100元(用钱越少，得分越高)。
③ 稳定性：工程师能稳定站立于浮桥之上(站立时间越长，得分越高)。
④ 牢固性：不散架和变形(零件掉落越少，不变形，得分越高)。
⑤ 工效性：搭建时间不超过20 min(所用时间越短，得分越高)。
5. 改进完善
在工程师检测浮桥的过程中，项目总监及时地发现和记录浮桥存在的缺陷，对存在的问题组织讨论，也可以对比其他小组的浮桥，改进作品，找到解决方案，并将讨论结果记录在表中。
1.安全稳定：浮力、稳性、连接、锚固
2.功能性能：承重、刚度、通行、环境适应
3.设计工艺：效率、材料、质量、创新
4.成本效益：可行性、成本、团队协作
检测与改进的项目
浮桥存在的问题 改进方案
1
2
3
表5.3-3 问题解决记录表
6. 发布成果
对作品修改和完善后，展示和发布成果。
(1) 设计图纸展评。设计图纸包括设计意图、设计特色、小组设计制作过程中的感悟等。
(2) 浮桥改建连接。根据完善的方案进行改建，全班把各组的短浮桥连接成一座长6 m的浮桥，并在浮桥上铺设木板，搭建成一座可供人通行的临时浮桥。
(3) 使用最优浮桥。对本年级各班的浮桥进行评比，最好的浮桥永久保留，并在需要时供人通行。
在整个浮桥搭建工程实践过程中，你遇到了哪些困难？是如何克服困难的？搭建浮桥的过程中有哪些收获？
问题讨论
一、项目核心目标与要求
核心任务：用简易材料、低成本，搭建一座长6m、能安全承载约70kg行人的浮桥。
核心目标：
1. 培养应用创新思维与工程图纸设计能力。
2. 理解工程是设计方案物化的结果。
3. 增强成本控制意识，提升产品性价比。
4. 运用科学原理（阿基米德原理、力学）与计算思维确保安全稳定。
5. 运用批判性思维，根据反馈不断迭代改进。
二、项目核心流程（工程设计一般过程）
1. 明确问题：理解设计要求（尺寸、承载、成本、材料限制）。
2. 设计方案：
团队分工，角色明确（如项目总监）。
绘制标注尺寸和材料的设计草图。
制定材料采购单（预算控制）。
3. 实施计划：
采购材料，领取工具。
按图施工，记录建造时间。
4. 检验作品：依据五大标准进行定量与定性检测评分。
5. 改进完善：基于检测发现缺陷，组织讨论，对比优化，记录解决方案。
6. 发布成果：图纸展评、全桥连接、评比与保留最优作品。
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2025年12月20日21 教育“胜哥课程”工作室
第 5章第 3节 搭建一座简易人行浮桥
1. “胜哥”组织同学们建造一浮桥时，首先进行了详细分工，绘制了带尺寸的草图，并精
算了材料清单以控制预算。这主要体现了工程一般过程中哪个环节的核心工作（ ）
A. 明确问题 B. 设计方案 C. 实施计划 D. 检验作品
2. 在浮桥项目中，“运用阿基米德原理”主要目的是为了解决哪个关键问题（ ）
A. 如何降低搭建成本
B. 如何计算所需浮体大小，确保浮桥能提供足够浮力承载荷载
C. 如何让桥面更美观
D. 如何缩短施工时间
3. 项目要求浮桥“具有稳定性”。在检测标准中，以下哪种测试方法最能直观反映“稳定性”
（ ）
A. 测量浮桥的宽度
B. 用秒表记录工程师在浮桥上能平稳站立的时间
C. 称量所用材料的总重量
D. 检查设计图纸是否精美
4. 在“改进完善”阶段，项目总监组织大家对比其他小组的浮桥。这样做最主要的目的是
什么（ ）
A. 评判哪个小组更优秀
B. 借鉴他人的设计优点或避免类似缺陷，从而找到优化自己作品的思路
C. 计算全班的平均得分
D. 为最终评比拉票
5. “工效性”标准要求搭建时间不超过 20 分钟。以下哪项措施对提高工效性最没有直接帮
助（ ）
A. 施工前所有成员熟读设计图纸，明确各自任务
B. 在图纸上清晰标注每个部件的安装顺序
C. 选择最昂贵但性能最好的材料
D. 将工具和材料在施工前按使用顺序摆放好
6. “胜哥”在检测浮桥的承重性能时，浮箱的一侧明显倾斜，导致人员无法站稳。这最可
能是哪个方面出了问题（ ）
A. 经济性控制太好，花钱太少
B. 设计图纸画得不够漂亮
C. 浮箱的整体浮力不够
D. 浮力分布不均匀或重心偏移
7. “胜哥”将全班 6 个小组建造的 1 米浮桥连接成一座 6 米长浮桥。这个环节最能培养学
生的哪种能力或意识？
A. 个人艺术创作能力 B. 模块化设计思维与系统集成意识
C. 材料化学分析能力 D. 文学表达能力
8. 在制定材料采购单时，小组必须考虑“费用不超过 100 元”的限制。这主要是在培养哪
方面的意识？
A. 艺术审美意识 B. 成本控制意识 C. 环境保护意识 D. 历史考据意识
9. 不同小组可能使用不同的浮箱设计（如单个大浮箱 vs. 多个小浮箱阵列）。从工程思维看，
这种差异体现了什么？
A. 大家对“美”的定义不同
B. 大家对工程问题的解决方案具有多样性和创新空间
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C. 说明任务要求不明确
D. 纯属随机选择，没有理由
10. 项目要求浮桥可供人“安全通行”。除了承重能力，从检测标准看，“安全”还特别强调
了哪一点？
A. 浮桥必须涂成警示色
B. 工程师能在其上“稳定”站立，即保证通行时不会因摇晃倾覆而落水
C. 浮桥必须由金属材料建造
D. 浮桥必须安装照明灯
11. 在“发布成果”阶段，需要进行“设计图纸展评”，内容包括设计意图、特色和感悟。
这有助于提升学生哪方面的能力？
A. 仅提升动手搭建能力
B. 仅提升计算能力
C. 工程表达、反思与总结的能力
D. 仅提升绘画能力
12. 某小组发现他们的浮桥在静水中很稳，但稍有水波就剧烈晃动。在“改进完善”时，他
们应重点从哪个维度去分析问题和寻找方案？
A. 经济性：如何更省钱
B. 工效性：如何搭更快
C. 稳定性：如何增强抗波浪干扰的能力
D. 美观性：如何更好看
13. “批判性思维”在本项目中最可能体现在哪个环节？
A. 盲目听从项目总监的所有指令
B. 在检测后，不加思考地认为自己的作品完美无缺
C. 根据测试结果和数据，客观分析自己作品的缺陷，并理性评估各种改进方案的优劣
D. 只挑选最容易购买的材料
14. 如果浮桥的“浮箱”采用密闭空塑料桶，其浮力大小主要取决于什么？
A. 塑料桶的颜色
B. 塑料桶自身的重量
C. 塑料桶在水中排开水的体积
D. 塑料桶的价格
15. 为了在“经济性”上得高分，小组应采取的最合理策略是？
A. 不惜一切代价使用最高性能材料，无视预算
B. 在满足承载和稳定性基本要求的前提下，精心选择性价比高的材料，优化用量
C. 使用最便宜的材料，即使它完全无法承重
D. 虚报材料价格
16. 项目将“搭建时间”列为“工效性”评价标准，这提醒学生在工程实践中除了关注最终
产品，还应关注什么？
A. 产品的广告宣传
B. 生产过程或施工过程的效率
C. 产品的包装
D. 产品的历史故事
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21 教育“胜哥课程”工作室
答案
1. B
2. B
3. B
4. B
5. C
6. D
7. B
8. B
9. B
10.B
11. C
12. C
13. C
14. C
15. B
16. B
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