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（浙教版）七年級
上
第2節(jié) 像工程師那樣的實踐（1）
探索技術(shù)和工程的世界
第5章
“—”
新知導(dǎo)入
盾構(gòu)機能夠?qū)崿F(xiàn)全自動開挖隧道，被譽為“世界工程機械之王” 。盾構(gòu)機的各個部件都是經(jīng)過工程師們相互配合、共同協(xié)作設(shè)計和制造出來的。那么，工程師是如何進行工程設(shè)計的？我們?nèi)绾螌W(xué)會像工程師那樣實踐？
觀看視頻： 盾構(gòu)機
探究新知
一、 工程設(shè)計的過程
工程師們將概念模糊的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案，這就是工程設(shè)計的過程。
工程實踐：制作一把辦公椅
1.明確問題：如何制作一把舒適度比較高的椅子？
提高舒適度應(yīng)考慮的設(shè)計要求：
（1）可以調(diào)節(jié)椅子高度
（2）椅背角度。
（3）座椅材料
（4）能承受的最大荷載。
2.設(shè)計方案：
（1） 概念設(shè)計。研發(fā)團隊進行多次設(shè)計分析、方案構(gòu)思后，有 了初步的概念設(shè)計，并繪制了設(shè)計草圖，草圖顯示了椅子的整體結(jié)構(gòu)。
2. 具體設(shè)計。基于概念設(shè)計，研發(fā)團隊進行了詳細設(shè)計，如椅子的各
部分材料和具體尺寸等。
堅固的底盤結(jié)構(gòu)
鋼制的氣壓棒
增加滑輪
精致的座椅腳
表現(xiàn)性任務(wù) 核驗標(biāo)準(zhǔn)（調(diào)研需求） （在達到的標(biāo)準(zhǔn)前打“√”，每達到一條記5分） 自評分
1.基于概念設(shè)計的提示，請你添加具體設(shè)計從而完善你們小組的設(shè)計草圖，并說明。 高度調(diào)節(jié)范圍： 傾斜角度調(diào)節(jié)范圍： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小組合作交流表現(xiàn) 在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，并迅速安靜 交流時發(fā)言清晰、響亮
3.實施計劃
根據(jù)設(shè)計圖，工程師們運用各種技術(shù)，進行一系列工作，制作了原型。
4.檢驗作品
研發(fā)團隊在工作環(huán)境下對原型實物進行測試，包括高度調(diào)節(jié)、傾斜角度調(diào)節(jié)、承重能力和舒適性等方面。測試結(jié)果表明，原型在其他方面表現(xiàn)良好，但承重能力有所不足。
5.改進完善
針對測試發(fā)現(xiàn)的問題，為達到設(shè)計承重的標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮生產(chǎn)成本和實際需求，研發(fā)團隊最終選擇更換使用耐受力更強的材料，并重新進行了測試。
6.發(fā)布成果
根據(jù)原型測試和改進的結(jié)果，研發(fā)團隊準(zhǔn)備進行生產(chǎn)制造。他們與供應(yīng)商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂了生產(chǎn)計劃。完成生產(chǎn)制造后，他們與辦公家具經(jīng)銷商合作，進行一系列的展示、推廣、銷售活動。
總結(jié)：工程實踐一般過程
明確問題
設(shè)計方案
實施計劃
檢驗作品
改進完善
發(fā)布成果
工程實踐
1.工程可以很簡單，也可以很復(fù)雜。
工程實踐過程中的一些要求：
2.一個好的工程設(shè)計能夠預(yù)估現(xiàn)實需求和未來可能出現(xiàn)的問題，減少資源浪費、降低施工成本、保證工程安全穩(wěn)定和延長工程使用壽命。因此，在進行任何工程建設(shè)之前，必須首先進行仔細的論證和細致的規(guī)劃，以確保工程質(zhì)量和效益的最大化。
【科學(xué)閱讀】
戰(zhàn)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。都江堰是我國古代勞動人民的智慧結(jié)晶。2200多年來，都江堰一直在防洪、灌溉、水運等多方面發(fā)揮作用，這在世界水利建設(shè)史上是獨一無二的。
建議：
自行查閱并觀看都江堰的航拍視頻。
隨堂任務(wù)
1.工程設(shè)計是人們運用科技知識和方法,有目標(biāo)地提出工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程,幾乎涉及人類活動的全部領(lǐng)域。下列有關(guān)工程設(shè)計過程的說法,不正確的是( )。
A.工程設(shè)計是將概念模糊的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案的過程
B.工程設(shè)計首先要根據(jù)人們的需求,明確有關(guān)的工程問題
C.工程設(shè)計一般都針對很復(fù)雜的問題,簡單的問題不涉及工程設(shè)計
D.在設(shè)計過程中,遇到多種解決方案時,需要分析和取舍,從中選擇最優(yōu)方案
【答案】C
2.明確問題是工程實踐過程的第一個環(huán)節(jié)。為了提高騎行時的便利性,特別是使用手機導(dǎo)航等,現(xiàn)要設(shè)計一款可以固定在自行車上的手機支架,已知山地自行車的前桿直徑為12mm。經(jīng)過相關(guān)調(diào)研和收集信息,確定以下設(shè)計要求,其中不切實際的是( )。
A.支架應(yīng)適配多種尺寸的手機,可夾持的手機寬度為60~80cm
B.支架能安裝在山地自行車的前桿上,安裝過程中不需要使用工具
C.支架能手動調(diào)節(jié)手機傾斜角度,調(diào)節(jié)范圍是0~45',調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠
D.制作支架的材料不限
【答案】A
3.某工程師計劃設(shè)計一款保溫杯底座,如圖所示。該保溫杯底座能對陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多種杯子進行自動加熱且保持恒溫。其設(shè)計過程中有以下步驟:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②繪制設(shè)計草圖:
③了解已有的保溫杯墊的加熱方式; ④編寫使用說明書:
⑤繪制技術(shù)圖樣。
其中需要在方案構(gòu)思之前進行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
【答案】C
課后任務(wù)
1.配套作業(yè)本中的相關(guān)內(nèi)容；
2.課后任務(wù)中的基礎(chǔ)性作業(yè)和拓展性作業(yè)；
3.完成《第1節(jié)像工程師那樣的實踐（2）》預(yù)學(xué)任務(wù)；
4.整理任務(wù)，如學(xué)習(xí)中存在的疑點及對策；錯題原因分析
解決方法......
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七年級上冊科學(xué) 第5章 探索技術(shù)與工程的世界
第2節(jié) 像工程師那樣的實踐（1） 預(yù)學(xué)案
參考答案及解析
一、預(yù)學(xué)任務(wù)
【科學(xué)概念 1】工程實踐
1.工程設(shè)計過程 工程師們將概念模糊的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案，這就是工程設(shè)計的過程。
2.工程實踐一般過程
3.工程實踐過程中的一些要求：
（1）一個好的工程設(shè)計能夠預(yù)估現(xiàn)實需求和未來可能出現(xiàn)的問題，減少資源浪費、降低施工成本、保證工程安全穩(wěn)定和延長工程使用壽命。因此，在進行任何工程建設(shè)之前，必須首先進行仔細的論證和細致的規(guī)劃，以確保工程質(zhì)量和效益的最大化。
【科學(xué)閱讀】
戰(zhàn)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。都江堰是我國古代勞動人民的智慧結(jié)晶。2200多年來，都江堰一直在防洪、灌溉、水運等多方面發(fā)揮作用，這在世界水利建設(shè)史上是獨一無二的。
二、隨堂任務(wù)
工程實踐：制作一把辦公椅
1.明確問題：如何制作一把舒適度比較高的椅子？
要求：提高舒適度希望的是可以調(diào)節(jié)椅子高度和椅背角度。還要考慮座椅材料和能承受的最大荷載。
2.設(shè)計方案：
（1）概念設(shè)計 研發(fā)團隊進行多次設(shè)計分析、方案構(gòu)思后，有了初步的概念設(shè)計，并繪制了設(shè)計草圖，草圖顯示了椅子的整體結(jié)構(gòu)。
(2)具體設(shè)計
基于概念設(shè)計，研發(fā)團隊進行了詳細設(shè)計，如椅子的各部分材料和具體尺寸等。
表現(xiàn)性任務(wù) 核驗標(biāo)準(zhǔn)（調(diào)研需求） （在達到的標(biāo)準(zhǔn)前打“√”，每達到一條記5分） 自評分
1.基于概念設(shè)計的提示，請你添加具體設(shè)計從而完善你們小組的設(shè)計草圖，并說明。 高度調(diào)節(jié)范圍： 傾斜角度調(diào)節(jié)范圍： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小組合作交流表現(xiàn) 在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，并迅速安靜 交流時發(fā)言清晰、響亮
3.實施計劃
根據(jù)設(shè)計圖，工程師們運用各種技術(shù)，進行一系列工作，制作了原型。
4.檢驗作品
研發(fā)團隊在工作環(huán)境下對原型實物進行測試，包括高度調(diào)節(jié)、傾斜角度調(diào)節(jié)、承重能力和舒適性等方面。測試結(jié)果表明，原型在其他方面表現(xiàn)良好，但承重能力有所不足。
5.改進完善
針對測試發(fā)現(xiàn)的問題，為達到設(shè)計承重的標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮生產(chǎn)成本和實際需求，研發(fā)團隊最終選擇更換使用耐受力更強的材料，并重新進行了測試。
6.發(fā)布成果
根據(jù)原型測試和改進的結(jié)果，研發(fā)團隊準(zhǔn)備進行生產(chǎn)制造。他們與供應(yīng)商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂了生產(chǎn)計劃。完成生產(chǎn)制造后，他們與辦公家具經(jīng)銷商合作，進行一系列的展示、推廣、銷售活動。
【隨堂作業(yè)】
1.工程設(shè)計是人們運用科技知識和方法,有目標(biāo)地提出工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程,幾乎涉及人類活動的全部領(lǐng)域。下列有關(guān)工程設(shè)計過程的說法,不正確的是( )。
A.工程設(shè)計是將概念模糊的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案的過程
B.工程設(shè)計首先要根據(jù)人們的需求,明確有關(guān)的工程問題
C.工程設(shè)計一般都針對很復(fù)雜的問題,簡單的問題不涉及工程設(shè)計
D.在設(shè)計過程中,遇到多種解決方案時,需要分析和取舍,從中選擇最優(yōu)方案
【答案】C
2.小科發(fā)現(xiàn)如圖所示的普通書立架在放置較多的書本時容易翻倒,他準(zhǔn)備重新設(shè)計。下列關(guān)于其設(shè)計過程的說法，不正確的是( )。
A.通過觀察日常生活,發(fā)現(xiàn)了問題
B.在方案構(gòu)思之后,應(yīng)進行設(shè)計分析
C.需要制作模型來測試書立架的穩(wěn)定性
D.在設(shè)計過程中,可能需要多次修改設(shè)計方案
【答案】B
3.明確問題是工程實踐過程的第一個環(huán)節(jié)。為了提高騎行時的便利性,特別是使用手機導(dǎo)航等,現(xiàn)要設(shè)計一款可以固定在自行車上的手機支架,已知山地自行車的前桿直徑為12mm。經(jīng)過相關(guān)調(diào)研和收集信息,確定以下設(shè)計要求,其中不切實際的是( )。
A.支架應(yīng)適配多種尺寸的手機,可夾持的手機寬度為60~80cm
B.支架能安裝在山地自行車的前桿上,安裝過程中不需要使用工具
C.支架能手動調(diào)節(jié)手機傾斜角度,調(diào)節(jié)范圍是0~45',調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠
D.制作支架的材料不限
【答案】A
4.某工程師計劃設(shè)計一款保溫杯底座,如圖所示。該保溫杯底座能對陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多種杯子進行自動加熱且保持恒溫。其設(shè)計過程中有以下步驟:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②繪制設(shè)計草圖: ③了解已有的保溫杯墊的加熱方式;④編寫使用說明書: ⑤繪制技術(shù)圖樣。
其中需要在方案構(gòu)思之前進行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
【答案】C
【解析】明確問題之后,制定設(shè)計方案時主要有以下幾個步驟:收集信息、設(shè)計分析、方案構(gòu)思、方案呈現(xiàn)、方案篩選。所以在方案構(gòu)思前應(yīng)進行。
三、拓展性作業(yè)
5．工程實踐需要經(jīng)歷哪些步驟？結(jié)合你的工程實踐經(jīng)驗進行說明。
【分析】根據(jù)工程實踐的定義、特點、步驟分析解答即可。
【解答】解：工程實踐的一般流程包括需求分析、設(shè)計與規(guī)劃、開發(fā)與實施、質(zhì)量控制與風(fēng)險管理、部署與維護以及用戶反饋與改進。這個流程是一個循環(huán)的過程，這意味著在實踐中，不斷進行改進和優(yōu)化是必不可少的。技術(shù)與工程實踐在現(xiàn)代社會中起著重要的作用，它不僅推動科技發(fā)展，也推動了社會進步。
故答案為：
工程實踐需要經(jīng)歷明確一個要解決的問題、設(shè)計模型、模型測試、實施建設(shè)、評估改進等步驟。
6．任務(wù)：某同學(xué)的爺爺年事已高，行動不便。該同學(xué)想要設(shè)計一款輕便實用的拐杖來幫助爺爺行走。根據(jù)任務(wù)定義工程問題，分析限制條件，提出驗收標(biāo)準(zhǔn)。
【分析】根據(jù)拐杖的重量、穩(wěn)定性、質(zhì)量、高度等方面設(shè)計。
【解答】解：工程問題：設(shè)計一款能為行動不便的高齡老人提供穩(wěn)握柄一定支撐和輔助行走，且輕便實用的拐杖。限制條件分析：質(zhì)量：拐杖要輕便，質(zhì)量不超過350g。材質(zhì)：主體不銹鋼材料或鋁合金材料。穩(wěn)定性：拐腳配橡膠防滑腳墊，著地性能好，防滑腳墊，穩(wěn)定性佳，安全可靠；設(shè)置調(diào)節(jié)檔位。外觀設(shè)計：必須符合人體工程學(xué)原理，握柄舒適，外觀簡潔，易于操作和使用，避免復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和操作。
驗收標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量：拐杖整體質(zhì)量不超過350 g。高度調(diào)節(jié)范圍：能夠在100cm～140cm之間自由調(diào)節(jié)，并能穩(wěn)定固定。穩(wěn)定性測試：最大承重120kg，防滑系數(shù)0.7，在濕滑、不平整等多種常見地面條件下，傾斜角度達到30°時仍能保持穩(wěn)定，不傾倒。調(diào)節(jié)輕松便捷。
故答案為：
限制條件分析：質(zhì)量：拐杖要輕便，質(zhì)量不超過350g。材質(zhì)：主體不銹鋼材料或鋁合金材料。穩(wěn)定性：拐腳配橡膠防滑腳墊，著地性能好，防滑腳墊，穩(wěn)定性佳，安全可靠；設(shè)置調(diào)節(jié)檔位。外觀設(shè)計：必須符合人體工程學(xué)原理，握柄舒適，外觀簡潔，易于操作和使用，避免復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和操作。
驗收標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量：拐杖整體質(zhì)量不超過350 g。高度調(diào)節(jié)范圍：能夠在100cm～140cm之間自由調(diào)節(jié)，并能穩(wěn)定固定。穩(wěn)定性測試：最大承重120kg，防滑系數(shù)0.7，在濕滑、不平整等多種常見地面條件下，傾斜角度達到30°時仍能保持穩(wěn)定，不傾倒。
四、整理任務(wù)
1.能舉例說明工程實踐的一般過程。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)/ 讓教學(xué)更有效 精品試卷 | 科學(xué)
七年級上冊科學(xué) 第5章 探索技術(shù)與工程的世界
第2節(jié) 像工程師那樣的實踐（1） 預(yù)學(xué)案
參考答案及解析
一、預(yù)學(xué)任務(wù)
【科學(xué)概念 1】工程實踐
1.工程設(shè)計過程 工程師們將 轉(zhuǎn)變?yōu)? ，這就是工程設(shè)計的過程。
2.工程實踐一般過程
3.工程實踐過程中的一些要求：
（1）一個好的工程設(shè)計能夠預(yù)估 和未來可能出現(xiàn)的問題，減少 浪費、降低施工 、保證工程 和延長工程 。因此，在進行任何工程建設(shè)之前，必須首先進行仔細的論證和細致的規(guī)劃，以確保 的最大化。
【科學(xué)閱讀】
戰(zhàn)國后期， 在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中國古代 的杰出典范，被譽為水利工程奇跡。都江堰是我國古代勞動人民的智慧結(jié)晶。2200多年來，都江堰一直在 、 、 等多方面發(fā)揮作用，這在世界水利建設(shè)史上是獨一無二的。
二、隨堂任務(wù)
工程實踐：制作一把辦公椅
1.明確問題： 要求：提高舒適度希望的是可以調(diào)節(jié)椅子 和椅背 。還要考慮座椅 和能承受的 。
2.設(shè)計方案：
（1）概念設(shè)計 研發(fā)團隊進行多次設(shè)計分析、方案構(gòu)思后，有了初步的概念設(shè)計，并繪制了 ，草圖顯示了椅子的 。
(2)具體設(shè)計
基于概念設(shè)計，研發(fā)團隊進行了 ，如椅子的各部分 和具體 等。
表現(xiàn)性任務(wù) 核驗標(biāo)準(zhǔn)（調(diào)研需求） （在達到的標(biāo)準(zhǔn)前打“√”，每達到一條記5分） 自評分
1.基于概念設(shè)計的提示，請你添加具體設(shè)計從而完善你們小組的設(shè)計草圖，并說明。 高度調(diào)節(jié)范圍： 傾斜角度調(diào)節(jié)范圍： 能承受的最大重量： 座椅材料：
2. 小組合作交流表現(xiàn) 在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，并迅速安靜 交流時發(fā)言清晰、響亮
3.實施計劃
根據(jù)設(shè)計圖，工程師們運用各種 ，進行一系列工作，制作了原型。
4.檢驗作品
研發(fā)團隊在工作環(huán)境下對原型實物進行測試，包括 、 、 等方面。測試結(jié)果表明，原型在其他方面表現(xiàn)良好，但承重能力有所不足。
5.改進完善
針對測試發(fā)現(xiàn)的問題，為達到設(shè)計承重的標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮生產(chǎn)成本和實際需求，研發(fā)團隊最終選擇更換使用 的材料，并重新進行了測試。
6.發(fā)布成果
根據(jù)原型測試和改進的結(jié)果，研發(fā)團隊準(zhǔn)備進行生產(chǎn)制造。他們與供應(yīng)商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂了生產(chǎn)計劃。完成生產(chǎn)制造后，他們與辦公家具經(jīng)銷商合作，進行一系列的 活動。
【隨堂作業(yè)】
1.工程設(shè)計是人們運用科技知識和方法,有目標(biāo)地提出工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程,幾乎涉及人類活動的全部領(lǐng)域。下列有關(guān)工程設(shè)計過程的說法,不正確的是( )。
A.工程設(shè)計是將概念模糊的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案的過程
B.工程設(shè)計首先要根據(jù)人們的需求,明確有關(guān)的工程問題
C.工程設(shè)計一般都針對很復(fù)雜的問題,簡單的問題不涉及工程設(shè)計
D.在設(shè)計過程中,遇到多種解決方案時,需要分析和取舍,從中選擇最優(yōu)方案
2.小科發(fā)現(xiàn)如圖所示的普通書立架在放置較多的書本時容易翻倒,他準(zhǔn)備重新設(shè)計。下列關(guān)于其設(shè)計過程的說法，不正確的是( )。
A.通過觀察日常生活,發(fā)現(xiàn)了問題
B.在方案構(gòu)思之后,應(yīng)進行設(shè)計分析
C.需要制作模型來測試書立架的穩(wěn)定性
D.在設(shè)計過程中,可能需要多次修改設(shè)計方案
3.明確問題是工程實踐過程的第一個環(huán)節(jié)。為了提高騎行時的便利性,特別是使用手機導(dǎo)航等,現(xiàn)要設(shè)計一款可以固定在自行車上的手機支架,已知山地自行車的前桿直徑為12mm。經(jīng)過相關(guān)調(diào)研和收集信息,確定以下設(shè)計要求,其中不切實際的是( )。
A.支架應(yīng)適配多種尺寸的手機,可夾持的手機寬度為60~80cm
B.支架能安裝在山地自行車的前桿上,安裝過程中不需要使用工具
C.支架能手動調(diào)節(jié)手機傾斜角度,調(diào)節(jié)范圍是0~45',調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠
D.制作支架的材料不限
4.某工程師計劃設(shè)計一款保溫杯底座,如圖所示。該保溫杯底座能對陶瓷杯、玻璃杯、塑料杯等多種杯子進行自動加熱且保持恒溫。其設(shè)計過程中有以下步驟:
①收集常用水杯的尺寸及材料; ②繪制設(shè)計草圖: ③了解已有的保溫杯墊的加熱方式;④編寫使用說明書: ⑤繪制技術(shù)圖樣。
其中需要在方案構(gòu)思之前進行的有（ ）
A.①③④ B.②③ C.①③ D.①②③
三、拓展性作業(yè)
5．工程實踐需要經(jīng)歷哪些步驟？結(jié)合你的工程實踐經(jīng)驗進行說明。
6．任務(wù)：某同學(xué)的爺爺年事已高，行動不便。該同學(xué)想要設(shè)計一款輕便實用的拐杖來幫助爺爺行走。根據(jù)任務(wù)定義工程問題，分析限制條件，提出驗收標(biāo)準(zhǔn)。
四、整理任務(wù)
1.能舉例說明工程實踐的一般過程。
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