5.2 像工程师那样实践（第1课时）（教学设计）七年级科学上册（浙教版）.docx

5.2像工程师那样实践（第1课时）（教学设计）

年级

七年级

授课时间

课题

5.2像工程师那样实践（第1课时）

教学

目标

科学观念：理解工程设计的一般过程，包括明确问题、确定方案、设计制作、改进完善等环节；

科学思维：参与实际的工程设计项目或案例分析，提高运用科学知识和技术手段解决实际问题的能力；

态度责任：体会工程设计在改善生活、推动社会发展中的重要作用。

教学

重难点

重点：工程设计过程的理解

难点：设计方案的制定与优化

学情

分析

本节内容选自浙教版七上第五章第二节第一课时。在知识层面，学生已经学习了一定的科学基础知识，如物理、化学、生物等学科的基本概念和原理，对自然现象和科学规律有了初步认识，这为理解工程设计中的科学依据奠定了基础。然而，这些知识较为零散，尚未形成系统的跨学科知识网络，在面对工程设计这种需要多学科知识整合的任务时，可能难以迅速、准确地调用相关知识。

从能力角度看，学生具备一定的观察、分析和动手能力，在日常学习和生活中积累了一些简单的问题解决经验。但他们的实践操作多局限于课堂实验或手工制作，缺乏较为复杂、系统的工程实践经历，对于工程设计的完整流程和要求缺乏直观感受与深入理解。在创新思维方面，虽然学生富有想象力，但在将创意转化为可行的设计方案并进行优化的过程中，往往缺乏严谨性和系统性，难以全面考虑各种实际因素的制约。

在学习习惯和态度上，初中学生通常对新鲜事物充满兴趣，喜欢参与具有趣味性和挑战性的活动。但部分学生可能存在畏难情绪，在面对工程设计中可能出现的困难和挫折时，容易失去信心和耐心。同时，他们在团队协作方面的经验相对不足，在小组合作进行工程设计时，可能会出现沟通不畅、分工不合理等问题，影响设计任务的顺利完成。

教学

准备

课件、课本、视频、活动器材等

教学过程

教师活动

学生活动

新

课

导

入

在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。盾构机能够实现全自动开挖隧道，被誉为“世界工程机械之王”，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。

盾构机的各个部件都是经过工程师们相互配合、共同协作设计和制造出来的。那么，工程师是如何进行工程设计的？我们如何学会像工程师那样实践？

展示盾构机的图片或观看盾构机的视频，体会盾构机反映了一个国家装备制造业的水平，引出主题。

新知讲授

一、工程设计的过程

我们每天都在使用各种工程产品，如自行车、文具盒、投影仪等，这些都是工程师为了让人们更好地生活、学习而设计并制造出来的。

工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。下面以一把办公椅的研发流程为例，让我们一起走进工程设计。

工程实践：制作一把办公椅

一、明确问题

办公室员工在工作时发现所坐的椅子不够舒适，影响工作效率与身体健康，就会产生需求：希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。

工程师了解到这些需求后，开始研发一款新的办公椅。研发团队经过调研，确定了以下设计要求：

①高度调节范围：450～550mm

②倾斜角度调节范围：0°～30°

③座椅材料：舒适、透气的网布材料

④能承受的最大荷载：150kg

二、设计方案

1.概念设计

研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。

2.具体设计

基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。

三、实施计划

根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。

四、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。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。

五、改进完善

针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。

六、发布成果

根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。完成生产制造后，他们与办公家具经销商合作，进行一系列的展示、推广、销售活动。

1、工程实践的一般过程

工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识；当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的问题解决方案。

实践活动：调查同学坐椅子的感受，找出存在的问题，并提出适合在教室使用的改进设想，画出设计草图。

2、程可以很简单，也可以很复杂

（1）简单工程

例如，拉链由两排互锁的齿和一个滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能。

（2）复杂工程

笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处