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第一单元《小小工程师》知识提纲公开课课件教案教学设计

一、课程导入

(1)在当今快速发展的社会中，科技与创新的力量正日益凸显，工程师作为推动科技进步的关键角色，其重要性不言而喻。据《全球工程师报告》显示，全球工程师数量在2020年已达到8,600万人，预计到2030年将达到1.15亿。在我国，工程师队伍也呈现出蓬勃发展的态势，截至2021年底，全国工程师总数已超过1800万人。为了培养更多具备创新精神和实践能力的小小工程师，我们今天将开启《小小工程师》这一单元的学习之旅。

(2)工程师的工作不仅仅是解决技术难题，更是通过创新设计，将理论知识转化为实际应用，为人类生活带来便利。例如，特斯拉的创始人埃隆·马斯克，他不仅是一位工程师，更是一位伟大的创新者。他领导的团队成功地将电动汽车带入了大众视野，并推动了太阳能技术的广泛应用。马斯克的故事激励着无数年轻人投身于工程师的行列，为实现绿色出行和可持续发展贡献力量。

(3)在《小小工程师》这一单元中，我们将带领同学们走进工程师的世界，了解他们的日常工作，学习如何进行创新设计。通过实际案例的学习，同学们将了解到工程师是如何从发现问题、分析问题到解决问题的全过程。例如，我国著名桥梁设计师茅以升，他设计并主持修建的钱塘江大桥，不仅在当时解决了桥梁建设的技术难题，而且成为了中国桥梁工程史上的里程碑。通过学习茅以升的事迹，同学们可以从中汲取灵感，激发自己的创新潜能。

二、认识工程师

(1)工程师是应用科学原理解决实际问题的专业人士，他们通过设计、建造和维护各类工程设施，为社会创造价值。根据《中国工程科技发展战略研究报告》，全球工程师数量持续增长，其中，我国工程师数量已超过1800万人，位居世界第二。工程师的工作领域广泛，涵盖了建筑、电子、机械、能源等多个行业。

(2)工程师的工作不仅仅是技术性的，还涉及团队合作、项目管理等多方面能力。例如，苹果公司的联合创始人史蒂夫·乔布斯，他不仅是产品设计师，也是一位出色的工程师。乔布斯对产品细节的极致追求，以及对用户体验的深刻理解，使得苹果产品在全球范围内享有盛誉。乔布斯的事迹展示了工程师在创新和领导力方面的潜力。

(3)工程师在推动科技进步和社会发展方面发挥着重要作用。例如，我国高铁技术的飞速发展，离不开工程师们的辛勤付出。从2008年的第一条高速铁路开通至今，我国高铁运营里程已超过3.8万公里，占全球高铁总里程的60%以上。这些成就的取得，充分展示了工程师们严谨的工作态度和卓越的专业能力。

三、小小工程师的日常工作

(1)小小工程师的日常工作充满了创造性和挑战。他们通常从市场调研开始，了解用户需求，然后进行产品设计。在这个过程中，他们需要运用所学知识，如物理、数学和工程学原理，来解决实际问题。例如，一个设计玩具的小工程师可能会研究儿童的心理发展和行为模式，以确保玩具既能激发孩子的想象力，又符合安全标准。

(2)设计完成后，小小工程师会进入原型制作阶段。他们可能需要使用3D打印机、激光切割机等现代工具来制作模型。这个阶段要求工程师们具备动手能力和耐心，因为往往需要多次修改和测试才能达到理想的效果。例如，一个设计太阳能车的工程师可能会经历多次调整，以确保车辆在阳光下能高效发电。

(3)一旦原型制作完成并经过测试，小小工程师会进入生产阶段。这个阶段涉及供应链管理、成本控制和质量控制等多个方面。工程师需要确保生产出的产品能够满足设计要求，并且在预算范围内。此外，他们还需要与团队成员紧密合作，解决生产过程中出现的问题。例如，一个负责智能家居系统的小工程师可能会与软件工程师、硬件工程师和市场团队紧密合作，确保整个系统的稳定性和用户体验。

四、设计制作小项目

(1)设计制作小项目是培养小小工程师实践能力和创新思维的重要途径。以智能垃圾分类机器人为例，该项目旨在通过编程和机械设计，让机器人能够自动识别不同类型的垃圾并分类投放。根据《中国青少年科技创新教育报告》，参与此类项目的学生，其创新能力、团队协作能力和问题解决能力均有显著提升。例如，某中学的科技创新小组成功设计了一款智能垃圾分类机器人，并在全国青少年科技创新大赛中荣获一等奖。

(2)在设计制作小项目的过程中，小小工程师们需要运用多种工具和软件。例如，使用CAD软件进行产品设计和模拟，运用Arduino或Python进行编程控制。据统计，全球范围内，超过2000万青少年通过编程学习平台学习编程，其中不乏通过设计制作小项目来提升技能的案例。如某高校的学生团队利用Arduino和传感器设计了一款智能家居系统，实现了灯光、空调等家电的远程控制。

(3)完成设计制作小项目后，小小工程师们需要进行项目展示和答辩。这一环节不仅考验他们的技术实力，还考验他们的沟通能力和表达能力。例如，在某国际青