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(共24张PPT)
最新版七年级上册
第五章 探索技术与工程的世界
5.2.2《像工程师那样实践》
——工程设计的过程
（一）导入新课
我们肉眼看到的日食、月食很难直观看清天体位置，能不能动手做一个装置，模拟太阳、地球、月球运动，清晰展示日月食怎么形成？
板块 2：我们的工程实践
让我们根据工程实践的一般过程，选择合适的材料，制作太阳、地球和月球的三球运动演示模型。
（二）新课讲授
制作三球运动演示模型
制作三球运动演示模型
2. 设计方案
3.绘制设计草图
4.实施计划：按照设计方案制作演示模型
5.检验作品：依照评价量表对模型进行测试并打分
工程实践的过程并非一蹴而就，在工程设计时要不断地发现问题、寻找原因并迭代改进，直至符合工程验收标准。在一些重大工程的建造中，工程设计尤为关键，要考虑各种因素、权衡工程的影响，以确保工程建造顺利进行。
都江堰是古代水利工程典范；工程分简单、复杂两类，设计前需充分论证规划。
知识点
1.请结合生活中的实例，说明科学、技术与工程之间的关系。
三者关系（实例：太阳能）
科学发现光热转化规律；技术研发集热吸热板材；工程搭建整套太阳能热水器。科学提供原理，技术转化工具，工程整合成套产品；热水器使用中出现吸热差问题，又推动科研与技术升级，三者相互促进。
2. 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。
流程：明确问题→方案设计→制作模型→测试优化→发布成果。
举例：做简易拐杖，先确定老人助行需求，画出图纸，取材制作，测试承重防滑，调整高度后完成成品。
3. 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。
工程问题、限制条件、验收标准
工程问题：设计轻便拐杖，辅助行动不便老人平稳行走。
限制：重量轻、成本低、居家户外两用、防滑防摔。
验收：重量轻便、高度可调、底部防滑、承重达标，使用舒适稳定。
课堂练习
1. 制作三球模型中，用来模拟太阳光的材料是（ ）
A. 木质圆球 B. LED 灯 C. 刻度尺 D. 齿轮
2. 发生月食时，三者空间位置正确的是（ ）
A. 太阳 - 月球 - 地球 B. 月球 - 太阳 - 地球 C. 太阳 - 地球 - 月球
3. 工程实践的第一步是（ ）
A. 制作模型 B. 明确问题 C. 检验打分 D. 改进装置
B
B
C
1. 制作三球模型时，地球、月球、太阳尺寸大小可以做成一样。（ ）
2. 齿轮传动可以控制地球与月球的转动圈数比例。（ ）
3. 工程制作完成后不需要改进，直接发布成果即可。（ ）
判断题
×
√
×
1.结合三球模型制作，举例说明科学、技术、工程三者之间的关系。
科学是日月食天体运动理论；技术是齿轮、LED 发光、木工加工技术；工程是整合材料技术，设计制作三球模型，把科学知识做成可演示实物。
三、情境题
2.完整写出工程实践全部步骤，结合本节课做模型的经历简单说明。
六步骤（明确问题、设计方案、实施、检验、改进、发布），结合画图、切割组装、打分测评等课堂操作说明。
三、情境题
3.任务：为行动不便老人设计轻便拐杖，请定义工程问题、写出限制条件、设计三条验收标准。
工程问题：设计轻便拐杖辅助高龄老人平稳行走；限制条件：重量轻、成本低、防滑、可调节高度；验收标准：①整体轻便，单手轻松提起；②高度可调适配老人身高；③底部防滑，平地、瓷砖地面不打滑。
三、情境题
这节课我们完整走完工程实践六步，先明确三球模型制作任务与评价标准，再分析结构、绘制设计草图，动手规范制作模型，对照量表测评打分，找到装置缺陷并优化改进，最后展示成果。我们明白了日月食的天体原理，也懂得科学知识需要依靠工程技术落地，所有工程都要反复打磨、迭代完善。
课堂小结
5.2.2 制作三球运动演示模型 —— 工程实践
一、工程实践六步骤
1. 明确问题：任务 + 限制条件 + 验收标准
2. 设计方案：分析问题→选材→画草图（发光 / 机械模块）
3. 实施计划：规范工具、记录困难
4. 检验作品：对照量表打分测评
5. 改进完善：找缺陷、草图标注优化
6. 发布成果：画报 / 实物展示 / 发布会
二、科学原理
日食：日 — 月 — 地 月食：日 — 地 — 月
三、核心思维：科学→技术→工程，迭代优化
板书设计5.2.2《像工程师那样实践——我们的工程实践》教学设计
一、教材分析
本节课属于工程实践专题内容，以日食、月食天文现象为科学载体，完整呈现工程实践全流程：明确问题→设计方案→实施制作→检验作品→改进完善→发布成果。教材给定木板、LED 灯、球体模型等限定材料，配套分层验收评价标准，融合天体运动科学原理与手工工程实操，衔接地球、月球、太阳相对运动旧知，是落实科学探究、工程技术实践核心素养的典型课时，承接天文知识，让学生理解科学理论转化为实物模型的工程逻辑。
二、学情分析
七年级学生已学习太阳、地球、月球公转自转知识，能简单说出日食、月食形成原因，但无法将抽象天体运动转化为实体装置；动手操作能力参差不齐，会使用简单木工、粘接工具，但齿轮传动、比例把控、结构稳定设计存在短板；对动手制作模型兴趣浓厚，但工程设计思维薄弱，容易忽略限制条件、缺少迭代改进意识，需要教师分步拆解工程流程，用评价量表引导规范设计与制作。
三、教学目标
（一）科学观念
1. 掌握日、地、月三者大小、距离合理比例，理解日食、月食形成时三者空间位置关系。
2. 知道 LED 光源模拟太阳光，能通过三球模型直观解释日月食天文成因。
（二）科学思维
1. 能根据任务限制条件拆解工程问题，分析尺寸、动力、传动、光源四大核心设计要点。
2. 依据验收标准评价模型优劣，精准找出装置结构、传动、演示效果的缺陷并提出改进思路，建立迭代优化思维。
（三）实践探究
1. 能结合木板、球体、齿轮、LED 灯等材料绘制模型设计草图，规划机械传动与发光两大模块。
2. 规范使用锯子、砂纸、电钻等工具完成模型制作，记录实操困难与解决办法；参照量表完成作品打分检验。
（四）态度责任
1. 养成规范安全操作工具的习惯，体会工程制作严谨性，小组合作分工完成设计、制作、测评。
2. 理解科学理论依靠工程技术落地，明白重大工程需要反复设计、权衡、改进，树立精益求精的工程精神。
四、教学重点
1. 完整掌握工程实践六大步骤，能按照流程完成三球模型设计与制作。
2. 搭建合理的日地月比例结构，实现模型流畅转动，完整演示日食、月食形成过程。
五、教学难点
1. 设计齿轮传动结构，实现地球公转 1 圈、月球绕地转动 12 圈的运动比例关系。
2. 依据验收标准客观测评模型，精准定位缺陷并提出可落地的改进方案。
六、教具准备
教师教具：成品三球运动演示模型、日月食形成科普动画、木工工具安全操作短视频、分层验收标准展板、木板、木杆、LED 灯、球体、齿轮、螺丝、胶水、刻度尺；
学生分组器材：木板底座、地球 / 月球塑料模型、LED 灯带、齿轮组、锯子、砂纸、铅笔、草图本、评价记录表。
七、教学过程
配套视频清单
1. 导入视频：5 分钟日月食真实天象实拍短视频
2. 知识点视频：3 分钟日地月公转自转运动原理动画
3. 实操视频：4 分钟木工工具规范操作、安全警示短片
4. 拓展视频：3 分钟大型航天观测仪器工程建造迭代纪录片
一、导入新课（5 分钟）
教师活动：播放日月食天象实拍短视频，抛出提问：我们肉眼看到的日食、月食很难直观看清天体位置，能不能动手做一个装置，模拟太阳、地球、月球运动，清晰展示日月食怎么形成？出示本节课工程实践任务 —— 制作三球运动演示模型，板书课题。
学生活动：观看视频，回忆旧知，举手简单描述日月食发生时三个天体的位置，初步思考制作模型需要哪些部件。
设计意图：用震撼天文现象激发学生动手兴趣，衔接已有天文知识，引出本节课工程制作核心任务。
知识点：日食：月球位于日、地中间；月食：地球位于日、月中间。
二、讲授新课（30 分钟）
环节 1：明确工程问题（7 分钟）
教师活动：展示教材粉色板块 “明确问题” 内容，分两层讲解。第一讲解核心任务：模型必须能演示日食、月食成因；第二逐条解读限制条件，规定可用材料：木板、地月模型、LED 灯、刻度尺；可用工具：锯子、砂纸、电钻等，强调不允许使用规定外材料。随后出示三球模型验收标准表格，拆解四大评价维度：科学原理、可靠程度、制作工艺、演示效果，区分一星、二星、三星达标要求，重点强调三星完美标准需要比例合理、转动无卡顿、光源不遮挡、完整演示两种天象。同步提问引导思考：如果太阳模型尺寸和地球一样大，会出现什么科学错误？模型卡顿会影响哪个评价维度？
学生活动：齐读任务与限制条件，对照验收标准小组交流三星模型需要达到的要求，回答教师提问，标注标准中自己认为最难完成的指标。
设计意图：让学生清晰工程边界，建立评价标尺，明白制作模型有规则、有评判标准，避免设计脱离任务要求。
知识点：工程实践第一步：明确问题，包含核心任务、限制条件、验收标准三大要素。
环节 2：分析问题、设计方案（8 分钟）
教师活动：展示教材 4 个核心分析问题，逐一带领学生拆解。①尺寸放置：太阳模型最大，地球次之，月球最小；三者保持固定距离，轨道不在同一水平面，避免月月遮挡。②动力提供：手摇齿轮传动作为手动动力。③模拟阳光：LED 灯固定在太阳球体内部，持续稳定发光。④传动比例：搭配齿数 1:12 齿轮组，保证地球公转一周月球绕地 12 圈。随后出示材料、工具实拍图，分类讲解木板做底座支架、齿轮传递动力、刻度尺把控尺寸；示范设计草图绘制规范，需要标注底座、太阳光源模块、地月转动机械模块、齿轮传动结构、各球体尺寸。安排 5 分钟小组绘制模型草图，教师巡视，指导比例失调、传动结构缺失的小组。
学生活动：跟随教师分析四大设计难点，记录材料用途；小组合作，在草图本上画出完整三球模型结构，标注各部件名称与尺寸。
设计意图：拆解复杂工程难题，降低设计难度，落实绘图建模能力，区分发光、机械两大核心模块。
知识点：工程实践第二步：设计方案，包含问题分析、材料工具选择、绘制设计草图。
环节 3：实施计划与规范操作（7 分钟）
教师活动：播放木工工具安全操作短片，展示教材不规范操作示意图，重点强调：切割木板固定工件、打磨砂纸避开手部、电钻使用禁止触碰钻头；讲解实施计划要求：严格按照草图制作，过程中遇到卡顿、尺寸偏差、光源遮挡等困难，记录在记录本并小组讨论解决办法。组织学生分组领取材料工具，开始初步组装底座、固定 LED 光源，教师巡回指导结构组装。
学生活动：观看安全视频牢记操作规范，分组领取器材，对照草图动手搭建基础框架，及时记录组装遇到的问题。
设计意图：树立安全操作意识，落实工程实践第三步实施制作，培养记录、解决实操问题的习惯。
知识点：工程实践第三步：实施计划，规范操作工具，记录制作难题与解决方案。
环节 4：检验作品、改进完善、发布成果（8 分钟）
教师活动：出示三球模型测试记录表，讲解测评流程：每组完成模型后，对照验收标准，从科学原理、可靠程度、制作工艺、演示效果四项依次打分，填写表格。测评结束后引导小组讨论模型缺陷：比如齿轮卡顿、球体比例失调、LED 被支架遮挡等，思考优化方法，在原始草图上标注修改位置；最后介绍成果发布三种形式：绘制科普画报、实物展台展示、模拟产品发布会讲解设计思路。拓展播放航天仪器工程迭代纪录片，讲解真实重大工程同样需要反复检验、改进。
学生活动：组内互相测评模型并填写表格，讨论自身模型存在的不足，在草图标注改进方案；构思小组成果展示的讲解话术。
设计意图：完成工程实践后三步：检验、改进、发布，建立迭代优化的工程思维，打通课堂知识与真实工程应用。
知识点：工程实践完整流程：明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果；科学理论依靠工程技术转化为实物产品。
三、课堂练习
选择题
1. 制作三球模型中，用来模拟太阳光的材料是（）
A. 木质圆球 B. LED 灯 C. 刻度尺 D. 齿轮
2. 发生月食时，三者空间位置正确的是（）
A. 太阳 - 月球 - 地球 B. 月球 - 太阳 - 地球 C. 太阳 - 地球 - 月球
3. 工程实践的第一步是（）
A. 制作模型 B. 明确问题 C. 检验打分 D. 改进装置
判断题
1. 制作三球模型时，地球、月球、太阳尺寸大小可以做成一样。（）
2. 齿轮传动可以控制地球与月球的转动圈数比例。（）
3. 工程制作完成后不需要改进，直接发布成果即可。（）
情境应用题
1. 结合三球模型制作，举例说明科学、技术、工程三者之间的关系。
2.完整写出工程实践全部步骤，结合本节课做模型的经历简单说明。
3.任务：为行动不便老人设计轻便拐杖，请定义工程问题、写出限制条件、设计三条验收标准。
参考答案
选择：1.B 2.C 3.B
判断：1.× 2.√ 3.×
情境题要点：
1. 科学是日月食天体运动理论；技术是齿轮、LED 发光、木工加工技术；工程是整合材料技术，设计制作三球模型，把科学知识做成可演示实物。
2. 六步骤（明确问题、设计方案、实施、检验、改进、发布），结合画图、切割组装、打分测评等课堂操作说明。
3. 工程问题：设计轻便拐杖辅助高龄老人平稳行走；限制条件：重量轻、成本低、防滑、可调节高度；验收标准：①整体轻便，单手轻松提起；②高度可调适配老人身高；③底部防滑，平地、瓷砖地面不打滑。
四、课堂小结
这节课我们完整走完工程实践六步，先明确三球模型制作任务与评价标准，再分析结构、绘制设计草图，动手规范制作模型，对照量表测评打分，找到装置缺陷并优化改进，最后展示成果。我们明白了日月食的天体原理，也懂得科学知识需要依靠工程技术落地，所有工程都要反复打磨、迭代完善。
八、板书设计
制作三球运动演示模型 —— 工程实践
一、工程实践六步骤
1. 明确问题：任务 + 限制条件 + 验收标准
2. 设计方案：分析问题→选材→画草图（发光 / 机械模块）
3. 实施计划：规范工具、记录困难
4. 检验作品：对照量表打分测评
5. 改进完善：找缺陷、草图标注优化
6. 发布成果：画报 / 实物展示 / 发布会
二、科学原理
日食：日 — 月 — 地 月食：日 — 地 — 月
三、核心思维：科学→技术→工程，迭代优化
九、教学反思
（一）成功之处
1. 以日月食天文现象串联工程实践，文理知识融合，学生动手积极性高，能主动参与草图绘制、模型组装。
2. 拆解工程六步骤分层教学，配套验收量表降低评价难度，学生能清晰判断模型优缺点，建立标准化测评思维。
3. 安全操作视频、真实工程纪录片拓展素材，让学生不局限课堂手工，理解工程在生活、航天领域的应用。
（二）不足之处
1. 课堂实操时间有限，部分小组仅完成底座搭建，没有完整组装传动齿轮，无法现场演示日月食。
2. 学生工程改进思维薄弱，大多只能发现外观粗糙、卡顿表面问题，难以从齿轮比例、轨道结构等底层设计提出优化方案。
3. 小组分工不均衡，部分学生仅旁观，没有参与绘图、切割、测评全流程。
（三）教学建议
1. 拆分课时，本节课完成问题分析、草图设计，第二课时专门预留充足时间开展模型制作与测评。
2. 提前准备故障半成品模型，课堂展示比例错误、传动失效、光源遮挡的反面案例，引导学生深度分析设计缺陷。
3. 制定小组分工卡，固定绘图员、操作员、测评员、记录员岗位，保证每位学生参与工程全流程；课后布置简易拐杖设计拓展作业，巩固工程问题分析方法。

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