資源簡介

(共20張PPT)
5.2 像工程師那樣實踐
第1課時
浙教版七年級上冊
新知導入
在建造公路、鐵路和地鐵時，需要開挖隧道。盾構機能夠實現全自動開挖隧道，被譽為“世界工程機械之王”，是名副其實的大國重器，反映了一個國家裝備制造業的水平。盾構機的各個部件都是經過工程師們相互配合、共同協作設計和制造出來的。那么，工程師是如何進行工程設計的？我們如何學會像工程師那樣實踐？
新知講解
工程設計的過程
我們每天都在使用各種工程產品，如自行車、文具盒、投影儀等，這些都是工程師為了讓人們更好地生活、學習而設計并制造出來的。
工程師們將概念模糊的問題轉變為高度簡練的解決方案，這就是工程設計的過程。
工程實踐：
制作一把辦公椅
1.明確問題
①明確設計的目標和要求，包括功能需求、性能需求、使用環境要求等。
②與客戶或相關方進行深入溝通，充分理解他們的期望和限制條件。
可以調節椅子高度和靠背角度，坐起來更舒適
限制條件：
高度調節范圍：450~550mm
靠背傾斜角度調節范圍：0°~30°
座椅材料：舒適、透氣的網布材料
能承受的最大載荷：150kg
2.設計方案
概念設計：
①根據問題，通過相互交流和討論，運用頭腦風暴，產生多種設計概念和方案，對這些概念進行初步評估和篩選，確定幾個有潛力的方向。
②對選定的概念進行細化和完善，形成具體的設計方案，包括整體結構、主要部件、工作原理等方面的設計。繪制設計草圖。
具體設計：
基于概念設計，進一步深化方案，確定各個零部件的具體尺寸、形狀、材料等細節，繪制詳細的工程圖紙和技術文檔。
3.實施計劃
根據設計圖，運用各種技術，進行一系列工作，制作原型
4.檢驗作品
在工作環境下對實物進行測試，是否滿足限制條件
測試高度調節、傾斜角度調節、承重能力和舒適性等方面。測試結果表明，原型在其他方面表現良好，但承重能力有所不足
5.改進完善
針對測試發現的問題，對設計進行進一步的調整和優化，解決出現的問題和不足之處。再次制作原型并重新進行測試。
綜合考慮生產成本和實際需求，選擇更換使用耐受力更強的材料，達到設計承重的標準。
6.發布成果
根據原型測試和改進的結果，研發團隊準備進行生產制造。他們與供應商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂了生產計劃。完成生產制造后，他們與辦公家具經銷商合作，進行一系列的展示、推廣、銷售活動。
工程實踐中，工程師要明確問題，通過相互交流和討論，采用頭腦風暴，暢所欲言地提出自己創造性的想法，形成共識；當面對多種解決方案時，工程師需要評估各種方案的局限性，分析制約因素，做出權衡與取舍，從中選擇最優的問題解決方案。
實踐活動：
調查同學坐椅子的感受，找出存在的問題，并提出適合在教師使用的改進設想，畫出設計草圖。
工程可以很簡單，也可以很復雜。例如，拉鏈由兩排互鎖的齒和一個滑塊組成，這一簡單結構巧妙地實現了連接或分離兩排齒的功能；筆記本電腦由許多部件組成，涉及電子學、微處理器和計算機軟件等多方面知識，這一復雜設備能夠執行多項功能。
拉鏈設計的巧妙之處在于其結構精巧、靈活性高、耐用性、美觀性佳以及安全性好等多個方面。
筆記本電腦設計的巧妙之處在于其便攜性、人機交互、散熱系統、拓展性和外觀設計等多個方面。
一個好的工程設計能夠預估現實需求和未來可能出現的問題，減少資源浪費、降低施工成本、保證工程安全穩定和延長工程使用壽命。因此，在進行任何工程建設之前，必須首先進行自己的論證和細致的規劃，以確保工程質量和效益的最大化。
三峽工程
都江堰工程
科學閱讀：
都江堰
戰國后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中國古代水利工程的杰出典范，被譽為水利工程奇跡。
都江堰由渠首和灌溉網兩大系統構成。渠首建于岷江之中，分為魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三個主體工程。
魚嘴將岷江分為內江和外江，內江用于灌溉，外江用于分洪。內江窄而深，外江寬而淺。枯水期，江水六成流入內江，四成從外江流走；豐水期，江水四成流入內江，六成從外江流走。寶瓶口是在內江下游人工開鑿出的出水山口，引水入渠，灌溉農田。
都江堰是我國古代勞動人民的智慧結晶。2200多年來，都江堰一直在防洪、灌溉、水運等多方面發揮作用，這在世界水利建設史上是獨一無二的。
課堂總結
像工程師那樣實踐 （一）
工程實踐的一般過程：
課堂練習
1、在工程設計中，確定設計方案后緊接著的步驟是（ ）
A.需求分析 B.詳細設計
C.采購與資源準備 D.項目交付
B
2、工程實踐一般包含 ____________、____________、______________、
______________、_____________、______________等過程。
明確問題
設計方案
實施計劃
檢驗作品
改進完善
發布成果
③環保：遵循了自然規律，沒有過度改變河流的自然狀態。
④可持續：工程能夠承受長期的水流沖刷和侵蝕，存續2000多年仍
能發揮作用。
⑤美觀：工程結構與周圍環境相融合，形成一道獨特的風景線，
吸引了大量游客前來觀賞。
3、都江堰是中國古代水利工程的典范，被譽為水利工程奇跡。請閱讀教材中的“都江堰”，簡要闡述一個好的工程設計所具有的一些特征。
①創新：通過魚嘴將岷江分為內江和外江，自動實現四六分水。
②實用：既解決了防洪問題，又保證了灌溉和生活用水的需求。
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