資源簡介

六年級下冊科學第一單元《小小工程師》
第1課 了解我們的住房
1.住房的基本結構：框架、承重、戶型、采光等。
2.住房所具有的系統：供水、供電、排水、電路、煤氣、供暖、網絡等。
3.住房的各個系統之間存在整體相互作用。如供水系統與排水系統相互關系，供電系統與家庭電路系統相互關系，電路系統與網絡系統相互關系。
4.住房建造的主要過程：選址、設計、建造、驗收。每個階段都很重要，需協同發揮作用，核心是設計。
5.住房的結構分類標準有很多，從功能分類有臥室、起居室(客廳 )、廚房、衛生間、陽臺等;從高度分類有低層、多層、小高層、高層、超高層等；從樓體結構分類有磚木結構、磚混結構、鋼混框架結構、鋼結構等。
6.了解我們的住房，其次要了解住房中包含的系統。住房中有給排水、電、燃氣、供暖等必備設施。完善的設施建設需要依靠相應的整套系統支持，例如，承重系統、采光系統、通風系統等。無論是住房結構，還是各種設施，其整體都是由多項系統整合組成的。這些系統的建設與住房整體結構緊密相連并要協同設計。
7.住房建設工程無論是結構還是設施都要由無數系統組成，各項系統相互影響、相互配合、協調整合，需要進行科學的、系統的統籌規劃設計才能實現住宅需求。
8.系統是由多個不同部分而形成的整體，各個部分相互作用、相互影響，整體功能大于部分功能的集合。
9.人類的需求促進社會的進步與發展，同時科學技術的進步也滿足了人們對美好生活的向往與追求。
1.住房的基本結構(多個分類標準)
(1)從功能分類有臥室、客廳、廚房、衛生間、陽臺等。
(2)從高度分類有低層、多層、小高層、高層、超高層等。
(3)從樓體結構分類有磚木結構、磚混結構、鋼混框架結構、鋼結構等。
住房都是有一定結構的，根據需求不同，結構也會存在差異。
2. 住房由供水、排水、供暖、采光、通風、電路、煤氣、承重、網絡等多個系統組成。
3. 住房建造的過程:明確任務→選址→設計→建造→驗收住房需要經歷一定的建造過程，每一個過程都非常重要，需協同發揮作用。
第2課 認識工程
1.認識港珠澳大橋
（1）大橋經過九年施工，全長55千米，是集橋、島、隧為一體的世界最長的跨海大橋，飛跨伶仃洋，連接我國經濟最發達的地區和人口最密集的地區，將為粵港澳大灣區的經濟發展帶來強勁的動力，給文化交流帶來方便。
（2）工程建設過程的基本步驟：
（3）限制條件包括時間、費用、可用材料、環境、抵抗自然界的破壞能力等。
2.每一項宏大的工程都采用了大量技術，證明了工程離不開技術的支持。
3.工程實施過程中面臨的各項困難和技術難關也推動著技術不斷發展前進。
4.工程的關鍵是設計，工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動。工程建設中，設計非常重要、復雜。往往需要根據測試結果進行多次設計。
5.埃菲爾鐵塔具有的結構特點：上小下大、上輕下重，穩定性好；框架結構，空氣阻力小；采用大量的三角形結構，穩定性好；拱形結構承重能力強。
6.技術: 泛指根據生產實踐經驗和自然科學原理發展而成，把生產要素投入轉化成產品和服務等產出的理論知識和實踐知識以及各種工藝操作方法與技能，如電工技術焊接技術、木工技術、激光技術、作物栽培技術、育種技術等。
7.工程:將自然科學的原理應用到工農業生產部門中去而形成的各學科的總稱。如土木建筑工程、水利工程、冶金工程、機電工程、化學工程、海洋工程、生物工程等。這些學科是應用數學、物理學、化學、生物學等基礎科學的原理，結合在科學實驗及生產實踐中所積累的技術經驗而發展出來的。主要內容有對于工程基地的勘測、設計施工，原材料的選擇研究，設備和產品的設計制造，工藝和施工方法的研究等。
8.結構:與“功能”相對。系統內各組成要素之間的相互聯系，相互作用的方式是系統組織化、有序化的重要標志。物質系統的結構可分為空間結構和時間結構。任何具體事物的系統結構都是空間結構和時間結構的統一。結構既是系統存在的方式又是系統的基本屬性，是系統具有整體性、層次性和功能性的基礎與前提。研究系統的結構和功能，既可根據已知對象的內部結構，來推測對象的功能: 也可根據已知對象的功能，來推測對象的結構。
9.系統:自成體系的組織:相同或相類的事物按一定的秩序和內部聯系組合而成的具有某種特性或功能的整體。如組織系統、灌溉系統、呼吸系統。
1.工程的關鍵是設計，工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動。
2.許多發明創造來源于對生活的觀察，可以在自然界找到原型。
3.認識港珠澳大橋
(1)港珠澳大橋全長 55 千米，是集橋、島、隧為一體的世界最長的跨海大橋；
(2)港珠澳大橋面臨的限制和挑戰以及解決辦法；
(3)限制條件包括時間、費用、可用材料、環境、抵抗自然界的破壞能力等。“中國天眼”、高鐵、“鳥巢”體育場、“天宮”空間站等宏大的工程都應用了大量的科學技術。
4.工程與技術的關系:工程與技術互為支撐、相互促進。技術的進步支持工程的實施，工程的實施也推動著技術不斷發展。
第3課 建造塔臺
1.工程在實施前需要征集不同的設計方案，最終通過競標的方式來獲得資格。
2.建造塔臺需要考慮的因素：建造地址、塔臺樣式、人員分工、塔臺高度、材料選取、確保堅固、保證安全、節省成本等。
建造地點應滿足無視野遮擋、地面的高地等條件。
3.建造塔臺的標書應該包括建塔位置、使用材料、塔的設計（塔高、塔型、實用性、安全性等）、成本預算、人員分工、時間分配等。
4.標書要求：利用文字、畫圖、標注等多種形式表達；設計中要關注競標要點：項目成本（材料、人員、時間）、項目安全性；標書內容越詳盡、完整，越有利于后期競標；寫細致、完整。如塔臺形狀、細節設計等方面標注；寫明穩固高塔、提高抗風抗震能力的措施；可以文字、畫圖、標注等多種形式表達
5.建造塔臺可以采用框架結構，遵循上小下大、上輕下重的原則，使塔臺穩固。
6.對一項工程的設計需要考慮到各因素以及各因素之間的關系，其中項目安全和項目成本的和諧統一是工程設計的關鍵。從選址、材料選擇、塔的設計、成本核算、人員分工、時間分配等各個方面進行工程整體設計。在這個過程中要考慮因素之間相互牽制、難以取舍的關系，也要明確各項因素權衡的側重。
7.足球教練訓練塔臺類似學生常見的領操臺。二者區別在于領操臺是固定的，而塔臺不固定位置，可以隨需要變換位置。這就需要建造的塔臺具有方便移動、抗風、抗震等多項功能。同時，工程項目還要求教練員能夠站在上邊指揮訓練，其承重性、高度和安全性也是重要項目要求。
1.足球教練訓練塔臺不固定位置，可以隨需要變換位置。
2.塔高、承重、安全是工程項目的核心與重點，美觀、成本等屬于在重點基礎上
的綜合點。
3.對一項工程的設計需要考慮到各因素以及各因素之間的關聯。
4.從建塔位置、使用材料、塔的設計、成本預算、人員分工、時間分配等方面制作標書。競標要點是項目成本和項目安全性。
5.可以利用文字、繪圖的方式表達自己的創意與構想。小組依次進行投標講解，介紹本組塔臺設計的優勢。其他小組進行有理由的質疑與評議。
第4課 設計塔臺模型
1.建立模型是工程設計中的重要環節，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。設計塔臺模型前，需要了解塔臺模型評價要求，按要求設計塔臺模型。
2.建造塔臺模型的過程：設計→制作→測試→評估→改進。
3.三角形框架較穩定，不易變形；四邊形框架不穩定，易變形。
四邊形框架加上斜桿相當于里面有了2個三角形，可以起到加固作用。四邊形中增加的斜桿起的作用是推或拉的作用。
4.設計塔臺模型要考慮的因素：
（1）增加塔臺的穩定性：多用三角形結構，接口處要牢固。塔身上小下大、上輕下重，有利于抗風、抗震、增加塔臺的穩定性。
（2）防止塔臺的傾斜：控制好立柱的高度，盡量等高，結構對稱。
提高抗風能力：采用框架結構
抗震的方法：①耐震：加大底部面積或加重底座重量。②制震：塔臺底部加入彈簧。③免震：塔臺底部加滾珠。
控制成本，不能太大、太高。
高度、安全、承重是必須達到的要求。
5. 塔臺兩側大小不同，不對稱時，會產生傾斜角；在設計中多使用三角形來保證穩定與承重
1.建立模型是工程設計中的重要環節，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。我們建造塔臺模型的過程:設計-制作-測試-評估-改進。
2.設計塔臺模型要考慮的因素
(1)增加塔臺的穩定性:多用三角形結構，接口處牢固。塔身上小下大、上下重，有利于抗風、抗震、增加塔臺的穩定性。
(2)防止塔臺傾斜:立柱的高度相同，結構對稱。
(3)抗風的方法:塔身采用框架結構，減小受到的風力。
(4)抗震的方法
①耐震:加大底部面積或加大底部質量。
②制震:塔臺底部加彈簧。
③免震:塔臺底部滾珠。
(5)控制成本:不能太大、太高，以防材料不夠用
3.工程的關鍵是設計，設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各個因素及之間的關聯。
第5課 制作塔臺模型
1.模型要完全按照設計圖紙進行制作。模型成品為測試與評估提供了可能。模型是改進設計完成工程任務的重要依據。
2.制作塔臺模型
(1)制作活動的核心: 制作塔臺模型 要與設計方案相一致。
(2) 搭建順序: 底座搭建、側面搭建、整體搭建。
(3) 塔臺模型的穩定性:立柱盡量等高，使用三角形結構。
(4)成本控制:塔臺的接口處要固定牢固，同時也要考慮節省膠帶。
(5) 注意事項:安全、輕聲、干凈
3.注意事項：安全使用工具，保護自己和他人；對材料要輕拿輕放；使用完工具后放回遠處；小組合作，輕聲交流；不要隨意跑動；制作中如果發現問題，需要討論如何改進，并用紅筆在設計圖上進行修改標注。
4. 底部四個三角形組合結構穩定抗震；大量三角形結構增加穩定性；底部加重抗風防震；接口處固定扎實。
5.模型是改進設計完成工程任務的主要依據。不斷反復測試、查詢問題、尋求改進、突破技術難關都要依靠模型來實現。
1.制作塔臺模型的過程
(1)動手制作:①制作塔臺模型要與設計方案相一致。②塔臺的接口處要固定牢固，同時也要考慮節省膠帶
(2)開始搭建底座:①控制好立柱的高度，盡量等高，可防止塔臺的傾斜。②
使用三角形結構可使塔臺穩固。
(3)基本搭建完成:①檢查接口處是否牢固，是否有地方需要修補。②)為建造的塔臺模型起個名稱。
2.制作模型時，小組內要分工合作，當小組內成員意見不同時，要通過溝通交流形成集體的觀點。在實際制作模型的活動中,如果對塔臺模型的設計有了新的想法要經過小組研討后，先修改圖紙再實施制作。要保持設計圖紙與建造模型的一致性。
第6課 測試塔臺模型
1.測試是工程設計的重要環節，是衡量設計是否達到規范要求的重要方法。
2.我們需要測試塔高、頂端承重、抗風能力、抗震能力等，測試時要求方法、標準、工具統一。
3.測試結束后、各組梳理塔臺模型建造過程中的問題，如：塔臺模型高度太高，對于抗風有一定影響；承重結構不多，承重能力差；制作不夠精細，角度不正對抗震有一定影響；吸管用量過多導致成本過高，浪費材料；底端重量較輕、不利于抗震。
4.測試模型是工程設計中的重要環節。模型是設計的具體表現，測試是對設計是否合理、科學、符合要求的檢驗。測試標準就是工程設計明確的 評價指標 。塔臺模型制作評價表就是本課測試塔臺模型是否達標的依據
5.測試塔臺模型的各項功能，需要使用不同的工具。
(1)“塔高”要求達到 60 厘米，米尺可以滿足需要
(2)“頂端承重”可以借助水瓶或書本等重物，注意選擇的重物要一致，方便學生比較。
(3)“抗風能力”可以借助電風扇的不同風力等級完成
(4)“抗震能力”需要用專業儀器進行地震模擬，便于科學準確地分出等級。
(5)“材料成本統計”由材料量化進行計算。
(6) “分工合作”和“美觀”是無法量化的項目，需要全班評議。
6.在這些項目的測試中除了測試標準統一外，更重要的是測量量化標準要盡量保持一致，這也是對比測試數據的關鍵。測試后評分要公平，公平、科學測試具有重要性。
1.在一項工程中,測試是重要環節。測試是衡量設計是否達到規范要求的重要方法。明確測試標準，以塔臺模型制作評價表為依據從“設計圖及文字說明、塔高、頂端承重、抗風能力、抗震能力、材料成本統計、分工合作、美觀”等方面對模型進行評價。
2.展示與測試
(1)測試高度，需要使用直尺等材料。
(2)測試頂端承重，需要使用書本或裝滿水的礦泉水瓶做重物。
(3)測試抗風能力，需要使用電風扇。
(4)測試抗震能力，需要使用專業儀器進行地震模擬。
(5)完成一項測試任務需要使用特定的工具。
第7課 評估改進塔臺模型
1.工程要反復評估改進，不斷完善，才能達成最終的工程要求。
2.依據評估標準，針對每組模型開展小組自我評估與組間評估。
3.根據已梳理的問題，依據塔臺模型制作評價表再次進行改進。如：減小高度，提高承重能力；底部加重、變大，使塔臺模型在抗風抗震中穩固；減少多余的吸管和膠帶，減少材料的損失，降低成本；制作更加精細準確測量避免誤差；多制作三角形結構，全面提高穩定性。
4.建造塔臺需要經歷明確目標、在限制條件下進行設計、改進設計模型、制作模型、測試模型、評估模型、改進設計等一整套活動。設計活動具有循環往復和閉環性的特點。
5.設計方案修改記錄:
(1)進一步調整塔臺模型主體結構的吸管，降低高度，提高承重能力。
(2)加強塔臺模型中間吸管的穩定性，多制作三角形結構，全面提高穩定性。
(3)減少多余的吸管與膠帶，減少材料的損失，降低塔臺模型的成本。
(4)底部需要加重，并重新調整結構，讓底部更大，使塔臺模型在，抗風抗震測試中更穩固；
(5)制作過程隨時進行準確測量，進一步減少誤差。
6.工程要反復評估改進，不斷完善，才能達成最終的工程要求。通過自我評估和對其他組的評估，準確地發現本組優勢與不足，明確相應的問題并進行完善。要結合設計方案修改記錄單完善塔臺模型的設計，其目的是達到工程要求。
1.工程要反復評估改進，不斷完善，才能達成最終的工程要求。
2.評估與改進:小組交流評估一明確問題一改進設計。
3.塔臺設計方案修改記錄單
(1)重新調整斜桿結構，減少多余的吸管與膠帶，降低塔臺模型的成本，讓外
形更加美觀。
(2)重新調整框架結構，讓底部更大更重，使塔臺型在抗風抗震中穩固。
(3)制作過程隨時進行準確測量，減小誤差。
(4)組員分工協作的同時要加強溝通，保證整體搭建順利完成
(5)制作過程中，要合理裁剪吸管，避免浪費
(6)在連接吸管時，要避免破壞吸管的整體結構，導致承重能力下降。

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