資源簡介

第1 課時 了解我們的住房
一 知識解讀
1. 住房都是有一定結構的，根據需求不同，住房的結構也會存在差異。
2. 住房的結構分類(多個分類標準):
(1) 根據功能分類: 有臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間、陽臺等。
(2) 根據高度分類: 有低層、多層、小高層、高層、超高層等。
(3) 根據樓體結構分類: 有磚木結構、磚混結構、鋼混框架結構、鋼結構
等。
3. 住房的基本結構通常包括房屋的框架、承重、戶型等。
4. 住房具有的系統(tǒng)有給水、排水、電路、燃氣、供暖、通風、網絡、采光
等。
5. 住房建造的過程一般經歷選址、設計、建造、評估、改進等，其中設計
是核心。
6. 住房需要經歷一定的建造過程，每個過程都非常重要，需要協(xié)同發(fā)揮作用。
二 活動重現
活動: 指出住房必須具有的系統(tǒng)
1. 活動目的: 通過觀察住房的透視圖，尋找住房中的系統(tǒng)，感受住房系統(tǒng)的復
雜性。
2. 活動器材: 住房透視圖、記錄單、記號筆等。
3. 活動步驟:
(1) 觀察住房透視圖，尋找住房中的設施，并記錄。
(2) 通過觀察這些設施，指出住房中的系統(tǒng)。
(3) 感受住房系統(tǒng)的復雜性。
4. 活動記錄:
5. 活動結論:
住房的每個系統(tǒng)都非常復雜，它們有各自不同的作用，不可或缺，不可替代。
第 2 課時 認識工程
知識解讀
1. 認識港珠澳大橋:
(1) 港珠澳大橋全長55千米，是集橋、島、隧為一體的世界最長的跨海大
橋。
(2) 港珠澳大橋面臨的限制和挑戰(zhàn)以及解決辦法:
限制和挑戰(zhàn) 解決辦法
保證水、陸、空立體交通線互不干擾 修建海底隧道和跨海大橋相結合
橋梁和隧道缺少島嶼連接 修建人工島
海底淤泥問題與環(huán)境保護 用圓鋼筒圍島
(3) 限制條件包括時間、費用、可用材料、環(huán)境、抵抗自然界的破壞能力等。
2. 工程建設過程中的相似步驟:
3. 工程的關鍵是設計，工程是運用相關的科學知識和技術手段解決實際問題
和制造產品的活動。
4. 宏大工程與科技進步:
中國“天眼” 高鐵 國家體育場“鳥巢” “神舟”系列飛船
5. 工程項目包含了大量的科學原理，利用了大量的科學發(fā)現，不斷推動技術
的發(fā)展，工程的實施也離不開技術的支持。工程和技術是相互促進、相輔相成的關系。
第 3 課時 建造塔臺
一 知識解讀
1. 工程在實施前需要征集不同的設計方案，最終通過競標的方式來獲得資格。
2. 建造塔臺需要考慮的因素:
(1) 足球教練訓練塔臺的位置是不固定的，可以根據需要進行變換。
(2) 塔高、承重、安全是工程項目的核心與重點，美觀、成本等屬于在重點
基礎上的綜合點。
(3) 對一 項工程進行設計需要考慮到各種因素以及各種因素之間的關聯。
3. 制訂標書:
(1) 從建塔位置、使用材料、塔的設計、成本預算、人員分工、時間分配等
方面來制訂標書。
(2) 競標要點是項目成本和項目安全性。
(3) 制訂標書時，要綜合小組內各成員的意見，形成集體的觀點。
4. 投標發(fā)布會:
(1) 各小組依次進行投標講解，介紹本組塔臺設計的優(yōu)勢。
(2) 可以利用文字、繪圖的方式表達自己小組的創(chuàng)意與構想。
(3) 召集其他小組進行有理由的質疑與評議。
5. 工程設計的關鍵是如何實現項目安全性和項目成本的和諧統(tǒng)一。
二 活動重現
活動: 設計足球場塔臺競標標書
1. 活動目的: 通過設計塔臺競標標書，感受工程中設計的重要性。
2. 活動器材: 塔臺競標標書、記號筆等。
3. 活動步驟:
(1) 小組討論設計塔臺時需要考慮的各方面因素，并記錄。
(2) 閱讀競標標書項目，研討具體內容，完成標書的制訂。
(3) 召開投標發(fā)布會，向其他小組展示自己小組的標書。
(4) 改進自己小組的塔臺設計方案。
塔臺競標標書(樣式) 日期: 建塔位置: 使用材料: 塔的設計: (塔高、塔型、實用性、安全性，假如考慮樓梯、欄桿等細節(jié)，會有助于獲得好評) 成本預算: 人員分工: 時間分配:
塔臺競標標書(樣例) 日期: 202×年×月×日 ①建塔位置: 學校操場的跑道邊上。 ②使用材料: A. 承重: 空鋼管、實鋼管、鋼筋等。 B. 外表: 塑料皮、柵欄、木頭、釘子等。 C. 移動: 滑輪、固定架、焊接器等。 ③塔的設計: ④成本預算: 材料費3000元，人工費800元。 ⑤ 人員分工: 甲組繪制設計圖，乙組購買材料，丙組進行建造，丁組進行測試、評估及改進。 ⑥時間分配: 1周設計，3天購買材料，3天施工，2天測試、改進等。
4. 活動結論: 工程設計的關鍵是如何實現項目安全性和項目成本的和諧統(tǒng)一。
指點迷津
問題1: 建造塔臺時怎樣使它更穩(wěn)固
采用三角形框架結構，并遵循上小下大、上輕下重的原則，可以使塔臺更加穩(wěn)固。
問題2: 如何計算成本預算
先參考市場價格，統(tǒng)計好所需材料和工種的單價，再依次計算各材料需要的用量，各工種需要的時間，最后得出總成本。
第 4 課時 設計塔臺模型
一 知識解讀
1. 工程設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各種因素及它們之間的關聯。
2. 建立模型是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，工程師常通過建立模型來測試他們的
設計。
3. 三角形具有穩(wěn)定性，且承重能力好。
4. 設計塔臺模型要考慮的要點:
(1) 增加塔臺的穩(wěn)定性: 多用三角形結構，接口處固定牢固，塔身上小下
大、上輕下重。
(2) 防止塔臺傾斜: 立柱的高度相同，結構對稱。
(3) 抗風的方法: 塔身采用框架結構，減小受到的風力。
(4) 抗震的方法:
①耐震: 加入大量三角形結構。
②制震: 加大底部面積或加大底部質量。
③免震: 塔臺底部裝滾球。
(5) 控制成本: 塔臺不能太大、太高，以防材料不夠用。
二 實驗重現
實驗: 設計塔臺模型
1. 實驗目的: 通過設計塔臺模型，感受工程設計的復雜性，體會三角形的穩(wěn)定
性和承重能力強的特點，學會用自己的方法克服工程設計中的難題。
2. 實驗器材: 塔臺設計要求及評價表、塔臺設計方案表、三角形和正方形模型
等。
3. 實驗步驟:
(1) 仔細閱讀塔臺設計要求及評價表。
(2) 用食指分別按壓三角形和正方形模型頂部的中心位置，感受它們的承重力，觀察它們形狀的變化。
(3) 小組討論如何克服塔臺傾斜和抗震、抗風等問題。
(4) 總結前面討論的結果，開始設計塔臺模型， 用畫圖、文字、數字等方式記錄在設計表內。
(5) 展示小組的設計方案，調整改進方案。
4. 實驗記錄:
例如:
5. 實驗結論:
(1) 三角形具有穩(wěn)定性，且承重能力好。
(2) 設計的塔臺必須保證站立，且能承受一定的重量和風力，并具有一定的抗震能力。還要盡量節(jié)省材料，能達到穩(wěn)固、美觀、價廉的平衡。
指點迷津
問題: 如何保證塔臺的傾斜角最小
設計圖上需要將塔臺拆分成面，計算每個面的大小并標注，以此控制塔臺傾斜角的大小，從而保證限定條件的落實。
第 5 課時 制作塔臺模型
一 知識解讀
1. 模型的制作要完全按照設計圖紙進行，模型的成品為測試與評估提供了可能。模型是改進設計完成工程任務的重要依據。
2. 制作塔臺模型的過程:
(1) 制作活動的核心: 制作的塔臺模型要與設計方案相一致。
(2) 搭建順序: 底座搭建→側面搭建→整體搭建。
(3) 成本控制: 塔臺的接口處要固定牢固，同時也要考慮節(jié)省膠帶。
(4) 保證塔臺模型的穩(wěn)固性: ①控制好立柱的高度，盡量等高，可以防止塔臺傾斜；
②使用三角形結構可以使塔臺穩(wěn)固。
(5) 基本搭建完成: ①檢查接口處是否牢固，是否還有地方需要修補；
②為建造的塔臺模型起個名稱，如: 圍欄防護型、腳手架型、底托抗震型、金字塔型。
(6) 注意事項: 在制作模型的過程中要發(fā)現新問題，引發(fā)新思考。如果對塔臺模型設計有了新的想法，要經過小組研討后，先修改圖紙，再進行制作。
二 實驗重現
實驗: 制作塔臺模型
1. 實驗目的: 根據設計方案制作塔臺模型。
2. 實驗器材: 膠帶、70根20厘米長的吸管、尺子、剪刀、紅筆、滾球、彈簧、鉤碼等。
3. 實驗步驟:
(1) 仔細觀察并分析自己小組的設計方案。
(2) 按照“底座搭建→側面搭建→整體搭建”的順序，開始塔臺的制作活動。
(3) 搭立柱時要控制好立柱的高度，盡量等高。
(4) 在框架中多使用三角形結構。
(5) 搭建完成后要及時檢查接口處是否牢固，是否還有地方需要修補。
(6) 在制作模型的過程中要發(fā)現新問題，引發(fā)新思考。
(7) 為自己小組的塔臺模型取一個名稱。
4. 實驗注意事項:
(1) 在制作過程中，小組成員要分工合作，共同完成任務。
(2) 在制作過程中，如果發(fā)現設計不合理的問題，可以進行修改，但要經過小組研討交流后，先用紅筆在圖紙上做好修改標記，再進行制作。
5. 模型評價:
塔臺設計成上小下大的結構，保證了整體的穩(wěn)固性；側面采用鏤空結構，可以提高抗風能力；整體框架多采用三角形結構，能夠提高承重、抗震能力；底部增加4個鉤碼能夠滿足抗風抗震的要求。
6. 模型展示:
模型 名稱 模型圖片 簡要介紹
圍欄 防護型 上、下面均為正方形，頂部帶防護欄，底部四角配重用來增強抗風抗震能力
腳手架型 底部四方形，頂部三角形，在實現工程要求的前提下，盡可能節(jié)省材料
底托 抗震型 雖然整體結構沒有呈現出上小下大的形狀，但是底部設計了四個三角形組合結構，在保證穩(wěn)固的基礎上融入了抗震設計
金字塔型 大量三角形結構保證了塔臺的穩(wěn)固性，底部加重保證抗風抗震能力，各個接口處用大量膠帶固定保證塔臺堅固
指點迷津
問題: 以上幾種模型的共同之處是什么
它們的共同之處是均包含了大量的三角形結構。因為三角形具有穩(wěn)定性，三角形結構具有一定的承重和抗壓性，能夠使塔臺更加穩(wěn)固。
第 6 課時 測試塔臺模型
一 知識解讀
1. 在一項工程中，測試是重要環(huán)節(jié)。它是衡量設計是否達到規(guī)范要求的重要方法。
2. 明確測試標準，以塔臺模型制作評價表為依據，從設計圖及文字說明、塔高、頂端承重、抗風能力、抗震能力、材料成本統(tǒng)計、分工合作、美觀等方面對模型進行評價。
3. 完成一項測試任務需要使用特定的工具。為保證測試的公平，測試塔臺模型時，測試的方法、標準、工具都需要統(tǒng)一。
(1) 測試高度，需要使用米尺等工具。
(2) 測試頂端承重，需要使用書本或裝滿水的礦泉水瓶做重物。
(3) 測試抗風能力，需要使用電風扇。
(4) 測試抗震能力，需要使用專業(yè)儀器進行地震模擬。
4. 自我評估(舉例) :
(1) 吸管、膠帶用量過多導致成本過高，影響美觀。
(2) 制作過程中測量有誤差，導致模型頂部傾斜。
(3) 模型底部面積較小，對抗風能力有一定影響。
二 實驗重現
實驗: 測試塔臺模型
1. 實驗目的: 利用各種工具來測試塔臺模型。
2. 實驗器材: 米尺、多本教科書、電風扇、地震模擬儀、記錄儀、塔臺模型制作評價表等。
3. 實驗步驟:
(1) 根據塔臺模型制作評價表，明確測試標準。
(2) 分析塔臺模型測試記錄表。
(3) 制訂科學合理的測試計劃。
(4) 利用特定的工具測試塔臺模型:
① 用米尺測試塔臺的高度: 將塔臺模型放置于平穩(wěn)的桌面上，將米尺豎直放在塔臺模型旁邊，測量塔臺的高度，平視讀出數值。
② 用重物測試塔臺的頂端承重能力: 將教科書放在塔臺頂端的中心位置，然后一本疊一本地增加，直到塔臺不能承受為止，記錄本數。
測試高度 測試頂端承重
③ 用電風扇測試塔臺的抗風能力: 將塔臺放在電風扇前，先用1擋小風量測試，再用2擋中風量測試，最后用3擋大風量測試，記錄塔臺能夠承受的風量等級。
④ 用地震模擬儀測試塔臺的抗震能力: 將塔臺放在地震模擬儀上方，先用1級震動測試，再用2級震動測試，最后用3級震動測試，記錄塔臺能夠承受的抗震等級。
測試抗風能力 測試抗震能力
(5) 按照塔臺模型制作評價表，計算材料成本。
(6) “分工合作”項目先由各小組自行介紹，再由其他小組評分。
(7) 各小組根據塔臺模型是否合理，對美觀方面進行評分。
(8) 師生匯總各小組成績，并分析各小組塔臺的優(yōu)點和不足。
4. 實驗結論: 不同小組制作的塔臺模型的高度、頂端承重能力、抗風能力、抗震能力各不相同。
5. 評估塔臺模型建造中存在的問題:
(1) 塔臺模型高度太高，對抗風能力有一定影響。
(2) 塔臺模型承重結構不多，頂端承重能力較差。
(3) 塔臺模型制作不夠精細，角度不正對抗震能力有一定影響。
(4) 吸管用量過多導致成本過高，浪費材料。
(5) 塔臺模型底端重量較輕，不利于抗震。
(6) 塔臺模型制作過程中測量有誤差，成品有傾斜的問題。
指點迷津
問題: 哪些項目屬于塔臺模型制作一定要達到的要求 哪些是相對次要的 哪些是加分項目
塔高、頂端承重能力、抗風能力、抗震能力是一定要達到的要求。材料成本統(tǒng)計是相對次要的。設計圖及文字說明、組內分工合作情況和模型美觀度是加分項目。
第 7 課時 評估改進塔臺模型
一 知識解讀
1. 工程要反復評估改進，不斷完善，才能達到最終的工程要求。
2. 根據評估標準，針對每一組模型開展小組自我評估與組間評估。
3. 根據評估結果，梳理出需要進一步改進的問題。
4. 針對已梳理的問題，根據塔臺模型制作評價表再次進行改進。
5. 將小組建造的塔臺模型按照改進后的設計重新加工，使它更符合建造要求。
二 實驗重現
實驗: 評估改進塔臺模型
1. 實驗目的: 分析塔臺模型存在的問題并進行改進。
2. 實驗器材: 塔臺模型、設計方案修改記錄單、記號筆等。
3. 實驗步驟:
(1) 小組交流評估: 每組針對本組和其他小組建造的塔臺模型進行交流評估。
(2) 明確問題: 各小組根據交流評估的情況，明確存在的主要問題，并將問題記錄下來。
設計方案修改記錄單 小組: 日期: 1. 重新調整塔臺模型主體結構的吸管，降低高度，提高承重能力。 2. 底部需要加重，并重新調整結構，讓底部更大，使塔臺模型在抗 風抗震中更穩(wěn)固。 3. 減少多余的吸管與膠帶，減少材料的損失，降低塔臺模型的成本。 4. 制作過程隨時進行準確測量，避免誤差。 5. 加強塔臺模型中間吸管的穩(wěn)定性，多制作三角形結構，全面提高 穩(wěn)定性。
設計方案修改記錄單 小組: 日期: 1. 底部增加重量，使塔臺模型更穩(wěn)定。 2. 減少多余的吸管，減少膠帶纏裹次數，提高連接的有效牢固度。 3. 增加底部重量的同時提高底部吸管的強度，增強抗風抗震的效 果。 4. 減少不必要的吸管結構，使外形更加美觀。 5. 重新調整角度，并將各個吸管連接處重新加固。
(3) 改進設計: 各小組根據塔臺模型存在的問題進行分析，并重新設計改進方案。
(4) 優(yōu)化塔臺模型制作: 將小組建造的塔臺模型按照改進后的設計重新加工，使它更符合建造要求。
4. 實驗結論:
塔臺模型經過改進后，它的承重能力、抗風能力、抗震能力都有大幅度提升。
指點迷津
問題: 小組建造的塔臺模型按照改進后的設計需要重新加工嗎
需要。我們應該繼續(xù)完成本工程的全部活動內容，體驗工程師工作的特點。我們要讓塔臺模型更符合建造的要求。

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