中小学教育资源及组卷应用平台 第2节 像工程师那样实践（第1课时） 【核心概念】 13.工程设计与物化 【学习内容与要求】 13.2 工程的关键是设计 ③依据不同来源的证据、限制条件等因素，从需求层面优化设计方案。 13.3工程是设计方案物化的结果。 ④知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。 【教学目标】 1.科学观念:知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。 2.科学思维:通过分析、比较、综合等方法对办公椅进行优化设计，归纳工程实践的六大环节。 3.探究实践:经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程，初步具备技术与工程实践的技能，提出办公椅存在的新问题，并设想对产品进行改进。 4.态度责任:对创新实践活动具有好奇心与探究热情，养成勇于质疑、乐于分享、善于实践的态度。 【教材分析】本课是七年级上册第5章第2节《像工程师那样实践》第一课时， 是初中科学教材中首次进行工程实践的教学。本节内容基于第一节对 于技术和工程的了解，由办公椅的优化设计引出工程实践的问题，引导学生通过了解该项实践活动，归纳工程实践一般过程的流程图。从调查学生坐椅子时的感受开始,寻找存在的不足,从需求层面开展设计。列举、分析生活中简单和复杂的工程，意识到科学对技术与工程具有指导意义;通过阅读都江堰程相关材料，体会到技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造。 【教学过程】 教学环节 教学活动 设计意图 创设情境，明确问题 在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。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”，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。 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？ 引入课题 工程设计的过程： 各种工程产品：自行车、文具盒、投影仪等， 这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。 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。 以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。 明确问题 我们坐的椅子不舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求：希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。 图中选择： 如何提高椅子的舒适度？ 工程师根据这些需求开始研发一款新的办公椅。经过调研，确定了以下设计要求： ○ 高度调节范围：450～550 mm。○ 倾斜角度调节范围：0°～30°。 ○ 座椅材料：舒适、透气的网布材料。○ 能承受的最大荷载：150 kg。 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。 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。 检验产品： 测试高度调节、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。 改进完善： 综合考虑生产成本和实际需求,选择更换使用耐受力更强的材料,达到设计承重的标准。 发布成果： 与供应商合作,选取合适的材料和制造工艺,并制订生产计划。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。 注意事项： （1）提出多种方案： 工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识。 （2）合理取舍方案： 当面对 ... ...
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