資源簡介

“宏大工程與技術”閱讀資料卡
鳥巢
“鳥巢”外形結構主要由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱，大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為37.96米。主桁架圍繞屋蓋中間的開口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。為了避免出現過于復雜的節點，少量主桁架在內環附近截斷。鋼結構大量采用由鋼板焊接而成的箱形構件，交叉布置的主桁架與屋面及立面的次結構一起形成了“鳥巢”的特殊建筑造型。主看臺部分采用鋼筋混凝土框架一剪力墻結構體系，與大跨度鋼結構完全脫開。
高鐵
列車控制技術是保證列車運行安全的關鍵技術，運行300km/h下的列車顯然不能僅僅依賴人工。而我國在2004年構建的列車運行控制系統，能滿足200-350km/h的列車安全運行需求，達到了國際領先水平。列車在整個運行過程中，牽引供電技術也很重要，啟動時消耗的電能最多，功率最大，因而在多輛列車運行時電網中會呈現出一個個用電峰值，而如果電網負載過大，則可能有導致線路起火的風險，因此我國已建成世界上最大規模的高速鐵路牽引供電數據采集和監測控制系統，用大數據的方式來使得供電的安全可靠，從而滿足大編組和重聯運行需求，中國組建了世界上最大的高鐵客運運輸網絡，以高度統一的指揮體系保證列車之間互不干擾，每一輛列車都能準時進站。
天眼
早在1994年，我國天文學家南仁東就提出了關于FAST的構想，歷時22年建成。于2016年9月25日落成啟用。FAST是由中國科學院國家天文臺主導建設，具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，相比著名的射電望遠鏡阿雷西博，綜合性能是其十倍。
FAST作為一項國家重大科技基礎設施工程，FAST由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。據悉，整個FAST系統具備了大、巧、強、精四大特點。
一個接近30塊足球場大小的工程項目，實現起來頗為不易。而且在貴州這種地質和地貌都很復雜的巖溶洼地里，實現起來難度更大。因此，在工程項目的建設過程中，“索網結構”的出現，解決了超大跨度索網安裝方案設計、超高疲勞性能鋼索結構研制、超高精度索結構制造工藝等方面的問題，其技術難度不言而喻，需要攻克的技術難題貫穿索網的設計、制造及安裝全過程。國內外均沒有可借鑒的經驗或資料作為參考，研制工作經歷了反復的“失敗—認識—修改—完善”過程，最終歷時一年半時間才完成技術攻關。
“大”只是FAST的一方面，如何做到大且精？這就對研究人員們也是個不小的挑戰，要知道，口徑超過百米的射電望遠鏡，要做到高精度一直都是一個難題。而FAST在500米的尺度上測量角度精確到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3．8毫米。據介紹，科研人員根據索網節點坐標數據以及單元的安裝尺寸要求，采用參數化設計方法，用機器代替人力，將反射面單元的不同歸結為索網節點坐標值的不同，準確高效地給出每種單元的尺寸數據，當進行不同發射面單元設計時，僅需更改索網坐標值，即可快速得到全部發射面單元的三維模型和二維圖紙。使得上百萬件構件單塊子單元的表面精度最終能夠控制在1mm以上，為整個FAST系統的完整運行提供了良好的保證。
四、空間站
空間站第一步：航天員天地往返技術
首先，建設空間站要有載人航天能力。國際空間站建設之初，宇航員可以乘坐美國的航天飛機和宇宙飛船穿梭天地，但隨著航天飛機因為事故等原因被廢棄，目前各國宇航員只能乘坐俄羅斯的聯盟飛船。而這項讓航天員的天地往返的技術，我們早已在神舟一號到神舟六號的任務中熟練掌握。
空間站第二步：交會對接技術
在國際空間站上，核心艙周圍連接著實驗艙、載人飛船等等，形成一個很大的組合體。未來中國的空間站，結構也是如此，各個艙體的連接，就需要精準的交會對接技術，目前，神舟七號到神舟十一號任務的成功完成顯示，不論是自動對接還是手動對接，中國的都不存在技術問題。
空間站第三步：航天員出艙活動
在國際空間站的任務中，我們經常能看到宇航員出倉進行一些維修和科研活動，而航天員的出艙技術，我們早已在神舟七號任務時成功完成。
空間站第四步：大推力火箭技術
要完成空間站建設，還有很重要的一點就是需要大推力火箭，這是因為空間站的許多組件體積大、重量沉。今年成功首飛的長征五號火箭，不僅個子長大了不少，并且采用了全新的液氫和液氧燃料，推力大幅提升。
航天科技集團董事長 雷凡培：長征五號大大提高我們進入空間的能力，現有火箭近地運載能力大概是8噸，它是25噸，能夠發射我們空間站的核心艙；
空間站第五步：推進劑在軌補加技術
要實現多人在空間站長期駐留，就要經常為空間站進行補給。明年，天舟一號貨運飛船就將與天宮二號空間實驗室進行對接，除了送貨，天舟的還有一項重要任務就是驗證推進劑在軌補加技術。(共18張PPT)
認識工程
教科版 六年級上冊《小小工程師》單元
住房有哪些主要的結構和系統？
住房的建成需經歷哪些過程？
港珠澳大橋工程的建設過程又是怎樣的？
它們在建設過程中有什么共同特點呢？
探索1
觀看港珠澳大橋的視頻，閱讀自己收集的資料，思考以下問題：
（1）為什么要建造港珠澳大橋？
（2）大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰？
（3）這些問題都是怎樣解決的？
（4）大橋的建造經歷了哪些主要過程？
探索1
（1）為什么要建造港珠澳大橋？
促進香港、澳門和內地經濟的進一步發展。
........
探索1
限制和挑戰 解決辦法
珠江口有大量的泥沙會涌入海洋
增大橋墩的跨度
在這片海域上修建海底隧道
大橋要經過通向香港的唯一航道，橋面高度必須超過80米，橋塔高度超過200米，而香港機場附近不允許有超過88米的建筑物出現
橋梁和隧道需要用島嶼連接
修建人工島
探索1
(3)大橋的建造經歷了哪些主要過程
人工島的建設、墩臺安裝、橋梁合攏、海底隧道安裝以及貫通、橋面道路的鋪設
視頻來源：https://v./x/page/v0766od78e3.html
探索2
對比房屋和港珠澳大橋的建造過程，我們來歸納一下工程設計過程要經歷的步驟。
探索2
工程設計過程要經歷的步驟
探索3
1、回顧房屋和港珠澳大橋的建造過程，你知道工程中可能用到哪些技術嗎？
通信信息、建筑、鋼鐵建造.....等技術
探索3
根據收集到的資料，說說這些工程分別利用了哪些技術
中國“天眼”
空間站
探索3
空間站
探索3
天眼
探索3
建造鳥巢所需鋼材要求輕便并且載荷能力大，國內鋼鐵廠專門研制了Q460E-Z35鋼材，2008年，400噸自主創新、具有知識產權的國產Q460鋼材，將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。
又如，港珠澳大橋橋梁焊接的技術標準高，中鐵山橋集團便研發了世界規模最大、精度最高的機器人焊接系統。
1、建造鳥巢所需鋼材要求輕便并且載荷能力大，國內鋼鐵廠專門研制了Q460鋼材，2008年，400噸自主創新、具有知識產權的國產Q460鋼材，將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。
2、港珠澳大橋橋梁焊接的技術標準高，中鐵山橋集團便研發了世界規模最大、精度最高的機器人焊接系統。
探索3
工程與技術的關系是怎樣的？
每一類工程項目，都包含大量的科學原理，應用大量的科學技術。同時，工程實施過程中面臨的技術難關也對科學技術提出了更高的要求，推動著科學技術的不斷發展。
研 討
1、通過兩節課的學習，我們對工程有了哪些認識？這些認識的依據是什么？
2、假如讓我們做一名小小工程師，我們都要完成那些工作呢？
拓 展
收集鐵塔的圖片，觀察鐵塔的結構
埃菲爾鐵塔于1889年建成，距今已經一百多年，經歷了風吹雨打的埃菲爾鐵塔為什么如此牢固穩定？它的結構有什么特點？
END《認識工程》教學設計
【教材分析】
教材中呈現了我國具有代表性的偉大工程——港珠澳大橋。以港珠澳大橋這一巨型工程與上節課身邊的住房建造工程進行對比，呈現巨型與小型、復雜與普通、遠處與身邊等多角度的沖突。基于這樣的沖突，開展以下三個探索活動。 第一個活動是讓學生通過收集、分析資料的方式了解港珠澳大橋的建設目的、意義，工程設計的限制條件以及面臨的技術難關，如何攻堅克難找到解決方法，大橋的主要建造過程。第二個活動是學生在了解房屋以及港珠澳大橋的建設過程后，讓學生采取歸納的方法，對工程的建設過程要怎樣的步驟進行歸納、提煉，形成一個整體的認知。第三個活動是通過分析每一項工程的建設，讓學生了解工程與科技進步的關系。通過這三個探究活動，幫助學生建構“工程的關鍵是設計，工程是運用科學與技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動”這一主要概念。
【學情分析】
學生對于港珠澳大橋、中國天眼、高鐵、鳥巢、空間站等宏大工程的認識，大多來源于新聞報道，對于這些工程在建設過程中面臨的限制條件有哪些，又是怎樣解決難題，這些工程的建設過程中運用到哪些技術等學生對于這方面了解不清楚，因此，搜集資料，處理信息是本課的主要學習方式。
【教學目標】
科學概念目標
許多發明創造來源于對生活的觀察，可以在自然界中找到原型。
工程建設需要運用相關科學知識以及技術的支撐來完成。
工程需要在一定的限制條件下完成任務，要經歷相類似的建設過程。
科學探究目標
1、能通過閱讀資料知道工程建設需要面臨的限制條件有哪些，又是怎樣解決難題的。
2、能根據工程案例歸納出工程建設過程的相似步驟。
3、能了解工程建設所需的科學技術支持，分析工程與科學技術的關系。
科學態度目標
認識到工程建設的艱難，從而產生對建設者的敬仰之情。
進一步喚起學習工程的興趣，激發做一名小小工程師的愿望。
科學、技術、社會和環境目標
進一步認識到科學技術與工程的相互關系。
進一步認識到科學技術對社會發展的重要作用，人類的好奇以及社會的需求對科學技術發展的積極促進作用。
【教學重難點】
教學重點：根據港珠澳大橋工程建設的案例，歸納出工程建設過程的相似步驟。
教學難點：根據案例了解工程建設所需的科學技術支持，分析工程與科學技術的關系。
【材料準備】
教師：港珠澳大橋、中國天眼、高鐵、鳥巢、空間站的文字和視頻資料、實驗記錄單
學生：收集港珠澳大橋、中國天眼、高鐵、鳥巢、空間站的文字和視頻資料
視頻來源：
（1）港珠澳大橋
https://www./video/BV15A411J74Z from=search&seid=18032260186946981064&spm_id_from=333.337.0.0
（2）港珠澳大橋的建設歷程https://v./x/page/v0766od78e3.html
（3）中國天眼
https://tv./2020/10/06/VIDE5EtaVm0cqEWqDfcRmOUH201006.shtml
（4）空間站
http://news./2016/11/21/ARTIBJXVojx32sFIhLbf7npa161121.shtml
【教學流程圖】
【教學過程】
一、聚焦
（1）回顧舊知
教師展示上一節課的班級記錄表
教師：觀察我們上一節課的班級記錄表，住房有哪些主要結構與系統？住房的建成需經歷哪些過程？
學生：住房有很多結構，如承重結構，門，窗；住房有供電系統，供水系統。住房的建成需經歷選址、設計、施工、驗收等步驟。
（2）聚焦本課主題
教師展示港珠澳大橋的圖片
教師：港珠澳大橋工程的建設過程又是怎樣的？它們在建設過程中有什么共同特點呢？
設計意圖：引導學生將學習視角從住宅工程拓展到港珠澳大橋的工程，聚焦本節課的學習主題。
二、探索
（一）圍繞港珠澳大橋的建設展開學習
1、教師出示關于港珠澳大橋建設的視頻。建議學生收集關于港珠澳大橋的相關資料帶來學校。
教師：請同學們觀看港珠澳大橋建設的視頻并結合自己所收集的關于港珠澳大橋的相關資料，思考以下四個問題
為什么要建造港珠澳大橋？
大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰？
這些問題都是怎樣解決的？
大橋的建造經歷了哪些主要過程？
學生觀看視頻并結合自己所收集的關于港珠澳大橋的相關資料，進行歸納相關信息，并在小組內交流討論。
2、全班交流，共同研討總結
（1）教師：為什么要建造港珠澳大橋？
學生：促進香港、澳門和內地經濟的進一步發展。
（2）教師：大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰？這些問題都是怎樣解決的？
學生：以“限制和挑戰”“解決辦法”兩項內容對應排列說明。
限制和挑戰 解決辦法
珠江口有大量的泥沙會涌入海洋 增大橋墩的跨度
大橋要經過通向香港的唯一航道，橋面高度必須超過80米。橋 修建海底隧道
橋梁和隧道需要用島嶼連接 修建人工島
建島的還床上有淤泥 用圓鋼筒
教師：大橋的建造經歷了哪些主要過程？教師播放港珠澳大橋建造經歷的主要過程視頻。
學生：（如果學生有課前收集資料，可讓學生進行分享，如果沒有，觀看視頻進行歸納）人工島的建設、墩臺安裝、橋梁合攏、海底隧道安裝以及貫通
設計意圖：為了讓學生了解工程建設最核心的關鍵點是什么，設置了四個為題，這四個問題分別指向：1、建造工程的目的和意義；2、工程設計的限制條件以及面臨的技術難關；3、如何攻克難找到解決辦法；4、大橋的主要建造過程。通過學生對資料的收集、分析與歸納，從而建構“工程的關鍵是技術”這一核心概念，也加強對工程復雜性、科學性、系統性的理解。
梳理工程建設過程的相似步驟
1、教師引導：對比房屋和港珠澳大橋的建造過程，我們來歸納一下工程設計過程要經歷的步驟。
學生小組交流討論。
學生：工程的建設都是有目的的，在建設的過程中會遇到很多困難，要有設計圖、進行施工、最后驗收。
教師引導提問：當遇到這些困難時（比如時間、費用、可用材料、環境、抵抗自然界的破壞能力等等），我們首先應該怎么做？可以直接就建造嗎？
學生：根據這些困難進行方案的設計。設計完方案再建造。
教師：引導學生分析設計完成后直接建造的合理性。應該是要先制作一個模型，比如在制作房屋模型時，利用模型對樓體的高度、結構形式等等進行測量，確保建筑物的堅固性和安全性，從各個方面對模型進行評估和改進。
學生完成記錄單上工程建設步驟示意圖。
在教師的引導下完成工程建設步驟的梳理歸納。
設計意圖：這一環節中使學生體會設計-建立模型-測試-改進-再建立模型-再測試-再改進完善......這一循環的過程，使學生理解從明確問題到實施建設是十分復雜的過程，體會工程建設中設計的重要性、復雜性、閉環性。
了解工程與技術進步的關系
1、組織學生課前收集：中國天眼、高鐵、鳥巢體育館、空間站等工程建設的資料。
教師出示中國天眼、高鐵、鳥巢體育館、空間站的圖片
教師：根據你們收集到的資料，說說這些工程分別利用了哪些技術。
學生分享交流。
教師進一步舉例，工程推動技術發展的例子
例如：建造鳥巢所需鋼材要求輕便并且載荷能力大，國內鋼鐵廠邊專門研制了Q460E-Z35鋼材，2008年，400噸自主創新、具有知識產權的國產Q460鋼材，將撐起“鳥巢”的鐵骨鋼筋。
又如，港珠澳大橋橋梁焊接的技術標準高，中鐵山橋集團便研發了世界規模最大、精度最高的機器人焊接系統。
2、工程與技術的關系是怎樣的？
學生展開討論
學生：工程的建造利用了大量技術，而工程實施過程中面臨的各項困難和技術難關也推動了科學技術的發展。
設計意圖：學生通過分析每一項工程的建設過程，可以感受到科學技術在其中發揮的重要作用，都包含了大朗的科學原理，應用了大量的科學技術，深化學生對工程與技術關系的認知。
研討
教師：通過兩節課的學習，我們對工程有了哪些認識？這些認識的依據是什么？
學生：工程是一項復雜的工作，實施一項工程前要先進行設計，工程的建造需要依靠很多科學技術......
教師：假如讓我們做一名小小工程師，我們都要完成那些工作呢？
引導學生發現建造工程的每個階段都很重要，最重要的是設計。
設計意圖：研討板塊幫助學生梳理這兩節課的學習總結，及時檢查學生對前面內容的學習情況，又是為下一節課進行建造工程做準備。
拓展
教師：出示鐵塔圖片，引導學生收集相關資料并且思考：埃菲爾鐵塔于1889年建成，距今已經一百多年，經歷了風吹雨打的埃菲爾鐵塔為什么如此牢固穩定？它的結構有什么特點？
學生：可選收集鐵塔的圖片，觀察鐵塔的結構
設計意圖：為后面兩顆設計塔臺的形狀以及內部結構做準備。
【板書設計】
【實驗記錄單】《認識工程》實驗記錄單
請你根據對工程的了解，歸納出工程建設的基本步驟
（可根據需要再添加反復 的箭頭）

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