初中科学浙教版（2024）七年级上册：第2节 像工程师那样实践第一课时-教学设计.docx

教学设计

课程基本信息

学科

初中科学

年级

七年级

学期

秋季

课题

像工程师那样实践（第一课时）

教学目标

1.科学观念:知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。

2.科学思维:运用分析、比较、综合等方法对办公椅进行优化设计，归纳工程实践的六大环节。

3.探究实践:经历明确问题、设计方案、实施方案、检验产品、改进完善、产品发布等过程，初步具备技术与工程实践的技能，提出办公椅存在的新的问题，并设想对产品进行改进。

4.态度责任:对创新实践活动具有好奇心与探究热情，养成勇于质疑、乐于分享、善于实践的态度。

教学重难点

教学重点：

归纳工程实践的六大流程。

教学难点：

工程设计的具体实践。

教学过程

创设情境聚焦问题：视频播放，教师讲解引：同学们，中国作为基建强国，修建了无数令世人惊叹的铁路、公路、地铁等。刚刚我们在视频中看到的，正是在基础建设中常用到的工程机械之王--盾构机。盾构机的每一个部件都是经过工程师们合作，反复改进设计而来的。其实在我们的生活中,有许多这样的工程产品,你能否说说我国还有哪些伟大的工程产品？生产、生活中有哪些工程产品？

教师归纳：天宫号空间站、玉兔号月球车、起重机、自动扶梯、生活中的办公椅、锅铲都是工程产品，大到大国神器，小到一枚图钉，在成品出来前都要由工程师们解决许多问题。今天就让我们一起化身小小工程师，跟着老师体验工程设计吧!

设计意图：用视频导入，从生活中的工程产品引出话题，引发学生对工程设计的好奇心。本模块内容直切主题,将本节课的重点放在实践模块。。

探究实践：

（一）体验过程实践

1.明确问题：工程师将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，因此，明确问题是工程实践的第一步，要研发一款新的办公椅，需要亲身体验或调研人们的需求。课前作业要求大家坐一坐传统得办公椅，感受下传统办公椅有哪些不足？你对办公椅还有哪些需求。

学生分享交流：传统办公椅高度不可调、皮革坐垫时间久了很闷热，大体重的人可能会把椅子坐坏了。希望新椅子的高度可调节，椅子靠背的角度可调节、座椅材料要透气，能承受更大的质量，等等。

教师归纳：这些需求就是工程问题，工程师研发新座椅就是解决一个又一个这样的问题。为了解决问题工程师们会先确定设计要求，往往通过调研确定这些问题的设计要求：椅子的高度调节范围为450-550毫米，靠背的倾斜角度调节范围零到30度，座椅材料为舒适、透气的网布材料，承受的最大荷载为150千克。

2.设计方案：

(1)概念设计:展示办公椅设计草图，草图显示了椅子的整体结构。

(2)具体设计:有了概念设计，研发团队开始具体设计，如椅子的各部分材料和具体的尺寸、主要部件等。

3.实施方案：根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了办公椅的原型。

4.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。观看视频，了解座椅承重能力测试，结果表明，原型在其他方面表现良好，但承重能力有所不足。

5.改进完善：针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，工程师需进一步结合生产成本和实际需求进一步改进设计，重新测试。就这样工程师们在解决一个又一个问题中，成功研发了新办公椅。

6.发布成果：座椅完成生产制造后，进行一系列的展示、推广、销售活动

教师提问：请回顾办公椅的研发整个过程，你能否归纳总结工程实践的一般过程?你又有什么感悟?

学生分享：工程实践包括明确一个要解决的问题，在限定条件下设计方案，实施计划制作原型，检验作品测试原型，改进完善，发布成果。

教师总结：工程设计就是将概念模型的问题转变成高度简练的解决方案。请仔细观察新办公椅，分析相关设计的作用。

学生分享：新办公椅，背椅充气、背椅弹簧方便调节靠背角度弧度；升降棒方便调节高度；网布椅背透气、贴合背部；颈部沙发垫，贴合颈部，这些设计符合人体工学，增加座椅舒适度。坚固底盘结构、金属支架增加承重力；万向轮铝合金脚方便移动。

设计意图：本环节旨在通过介绍办公椅的研发过程，引导学生整体感知过程实践的流程，并归纳形成工程实践的一般过程。

（二）体验设计标准形成的过程

教师提问：升降棒方便调节高度，将座椅高度控制在450-550毫米之间。工程师是怎样确定这个设计标准的呢？

教师追问：工程师在设计办公椅相关尺寸时，需要考虑哪些因素？需要测量人体哪些数据？是要站姿数据还是坐姿数据？

教师结合图片讲解：研究表明，长时间的腿部弯曲会伤膝盖，双脚离地也会压迫腿部血管，所以最合适的坐姿是自然放松时，双脚恰好垂直触地。因此，设计新办公椅时要同时考虑健康和舒适两个因素，葛优躺很舒适，但不健康。因此达成坐着舒适又健康，就要关注椅背高度、扶手宽度、坐垫离地高度，坐垫长度和广度等。要确定办公椅这些尺寸，形