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5.2 像工程师那样实践
浙教版 · 七年级上册 · 科学
一、学习目标
年级 七年级 课题 5.2 像工程师那样实践
课型 实践操作课 课时 2~3课时
★1. 了解工程设计的一般过程（六步法）
★2. 能说出"办公椅"案例中各阶段对应任务
★3. 亲手制作三球运动演示模型
★4. 能用模型演示日食和月食的成因
★5. 提升使用工具进行工程作业的实践能力
二、课前预习
1. 工程设计六步法（填空）
工程设计的一般过程：明确问题 → ①____________（含概念设计和具体设计）→ ②____________（制作原型）→ ③____________（测试是否满足限制条件）→ ④____________（针对问题进行迭代优化）→ ⑤____________（展示/推广/销售）。
2. "办公椅"案例对应的六步
① 设计方案：头脑风暴多种方案（如升降用____________还是螺杆），绘制____________。
② 实施计划：按图纸切割、焊接、组装，制作____________。
③ 检验作品：测试高度调节、____________、承重能力和舒适性→发现"____________不足"。
④ 改进完善：更换耐受更强的____________，达到承重标准。
⑤ 发布成果：与供应商合作选取材料工艺，制定____________。
3. 三球模型关键设计
(1) 两个皮带轮的直径比是_______，大皮带轮模拟________绕________的公转周期（约_______个月），小皮带轮模拟________绕________的公转周期（约_______个月）。
(2) 列出至少4种所需材料：____________、____________、____________、____________。
(3) 列出至少2种所需工具：____________、____________。
4. 自制温度计精确度的决定因素
精确度取决于：① 玻璃泡容积越______→液体体积变化越______→灵敏度↑；② 玻璃管越______→液面位移越______→精度↑。因此最佳选材组合：______瓶 + ______管。
【预习疑问】（至少写1个）：____________________________
三、课堂探究
探究一：设计思维训练——"校园雨伞架"工程
【情境】学校教学楼入口处，下雨天同学们的雨伞滴水，地面湿滑，雨伞杂乱堆放。请你按工程设计六步法，设计一款"校园雨伞架"。
明确问题：核心需求是____________和____________。限制条件：预算________元以内，空间不超过________m 。
设计方案（画简图或文字描述）：____________________________________________
使用什么材料？____________ 为什么选这个材料？________________________
如何检验作品是否成功？（设计至少2个验收标准）：
标准1：____________________________________________
标准2：____________________________________________
探究二：三球模型制作记录表
请在制作过程中填写以下记录（拍照留档后粘贴到本页）：
制作步骤 完成时间 遇到的问题 解决方案
锯木板
钻孔
装底座
装大皮带轮+太阳
装小皮带轮+地球月球
挂皮带
检验演示
探究三：三球模型验收自评
对照验收标准对自己的模型进行评分（A优秀 B良好 C合格 D需改进）：
验收项目 自评等级 说明/证据
传动流畅无卡顿
日食可演示
月食可演示
月球与地球中心齐平
整体结构稳固
我的改进计划（至少写1条）：____________________________________________
四、例题学习
典例1（工程设计流程·选择题）：确定设计方案后紧接着的步骤是（ ）
A.需求分析 B.详细设计 C.采购与资源准备 D.项目交付
我的思路：____________________________________________
答案：______ 解析：____________________________________________
典例2（简答·温度计选材）：自制温度计提高精确度的最佳组合是____________。
我的思路（从容积和管径两个角度分析）：________________________
答案：____________ 解析：____________________________________________
五、课堂练习
A组 基础题
1. 工程设计的第一步是（ ）
A. 设计方案 B. 明确问题 C. 实施计划 D. 检验作品
2. 在"检验作品"环节发现原型有问题时，应该（ ）
A. 直接量产 B. 放弃项目 C. 回到"改进完善"环节 D. 不理会
3. 三球模型中大小皮带轮的传动比是（ ）
A. 1:1 B. 6:1 C. 12:1 D. 24:1
4. "实施计划"环节的核心任务是（ ）
A. 头脑风暴 B. 制作原型 C. 测试性能 D. 产品推广
5. 自制温度计选大瓶+细管的原因是（ ）
A. 方便手持 B. 美观大方 C. 液体体积变化大，液面位移大 D. 成本更低
B组 提高题
6. 请将以下工程步骤按正确顺序排列（填序号）：
①检验作品 ②实施计划 ③发布成果 ④明确问题 ⑤改进完善 ⑥设计方案
正确顺序：____________
7. 三球模型中，如果皮带轮传动比改为6:1，会有什么影响？
答：____________________________________________
8. 设计一款"教室智能垃圾桶"——请写出你的工程设计思路（简述：问题→方案→如何检验）：
____________________________________________
____________________________________________
六、知识整理
画出工程设计六步法的流程图（箭头+关键词）：
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
七、课后作业
1. 整理笔记，完成六步法流程图和三球模型制作步骤记录。
2. 撰写"三球模型制作报告"（含设计图照片、制作过程照片、验收自评表、改进建议），小组汇总后提交。
3. 逆向工程练习：找一款家里的日常用品（如卷笔刀、订书机），拆解后观察内部结构，画出简图。
4. 微型工程挑战：用不超过5元的材料，设计并制作一个"手机支架"，满足"可调节角度"且"稳定不翻倒"2个要求。
5. 选做题：搜索"中国工程师的成就"（如港珠澳大桥、C919大飞机、北斗卫星系统），选一个写100字简介，说明它经历了哪些工程设计环节。
参考答案
课前预习
① 设计方案/实施计划/检验作品/改进完善/发布成果
② 气压杆/设计草图；原型；倾斜角度/承重能力；材料；生产计划
③ 12:1/地球/太阳/12/月球/地球/1；木板/皮带轮/铁轴/轴套等；锯子/钻孔机
④ 大/大/细/大/大/细(B+D)
典例
典例1：B。需求分析→设计方案(概念设计)→详细设计→采购→实施→检验→改进→发布。确定方案后进入详细设计。
典例2：B+D(大药瓶+细吸管)。ΔV∝V ·ΔT→瓶越大膨胀越多；Δh=ΔV/S→管越细液面变化越大，精度越高。
课堂练习
A组：1.B 2.C 3.C 4.B 5.C
B组6：④→⑥→②→①→⑤→③
B组7：传动比6:1意味着大皮带轮转1圈、小皮带轮转6圈→月球公转速度变为2倍→日食/月食出现频率变为2倍，不符合真实天体运动规律。
B组8示例：问题→垃圾桶需要手动打开，手脏时不便。方案→红外感应+电机驱动自动开盖+分类标识。检验→测试感应距离/开盖速度/误触发率。
课后作业提示
第4题（手机支架）：可用材料——硬纸板/雪糕棒/回形针/橡皮筋。先画草图标注尺寸，再测量手机数据确定支撑角度和重心位置。
第5题（中国工程）：港珠澳大桥——全长55km，世界最长跨海大桥。经历了：地质勘探(明确问题)→桥梁方案比选(设计)→沉管预制(实施)→荷载测试(检验)→抗震优化(改进)→2018年通车(发布)。

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