【核心素养】 浙教（2024）版七上《5.2像工程师那样实践》学案（含解析）

/ 让教学更有效 高效备课 | 科学学科 核心素养 科学观念：知道工程设计的重要性；了解工程设计一般过程；会对简单的工程问题进行操作； 科学思维：通过“制作一张办公椅”活动体会工程设计不是工程师的特权，自己也可像工程师那样参与实践； 探究实践：尝试制作“三球运动演示模型”，并演示日食和月食的成因；提升实践操作技能，包括使用工具、设备、软件等进行实际工程作业的能力； 态度责任：初步形成动手、动脑的习惯；养成亲自动手操作的习惯和意识，并能将动手实践运用到生活实际中去。 【课中研学】 一、工程设计的过程 我们每天都在使用各种工程产品，如自行车、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。下面以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。 工程实践：制作一把办公椅 一、明确问题 办公室员工在工作时发现所坐的椅子不够舒适，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。 工程师了解到这些需求后，开始研发一款新的办公椅。研发团队经过调研，确定了以下设计要求： ①高度调节范围：450～550mm ②倾斜角度调节范围：0°～30° ③座椅材料：舒适、透气的网布材料 ④能承受的最大荷载：150kg 二、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。 三、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。 四、检验作品 研发团队在工作环境下对原型实物进行测试，包括高度调节、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。 五、改进完善 针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。 六、发布成果 根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。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。 1、工程实践的一般过程 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；当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的问题解决方案。 实践活动：调查同学坐椅子的感受，找出存在的问题，并提出适合在教室使用的改进设想，画出设计草图。 2、程可以很简单，也可以很复杂 （1）简单工程 例如，拉链由两排互锁的齿和一个滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能。 （2）复杂工程 笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识，这一复杂设备能够执行多项功能。 一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题，减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。因此，在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。 科学阅读：都江堰 战国后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代水利工程的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。 都江堰由渠首和灌溉网两大系统构成。渠首建于岷江之中，分为鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三个主体工程。鱼嘴将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉，外江用于分洪。 内江窄 ... ...