資源簡介

普 通 高 中 教 科 書
《通用技術》選擇性必修3
工程設計基礎
第一章 工程設計概述
第 三 節 工程師的職業
教學設計
教學背景
什么是工程？工程是人類運用技術手段，遵從科學規律，有組織、有計劃地打造具有特定功能物件的實踐活動。物件中的“物”包括非生命體、生命體；物件中的“件”包括軟件、硬件。
工程活動與我們的日常生活息息相關：建筑工程建造出舒適的房屋，讓人類不再風餐露宿；機械工程制造出各種機械，將人類從繁重的體力勞動中解放出來；計算機及軟件工程增強了人類應對繁雜、深奧腦力勞動的能力；通信及網絡工程讓我們可以隔空交流，即時互通語音、文字、圖像信息，縮短了人們之間的心靈距離；交通工程、航空工程為人類創造出高速鐵路、高速公路及空運系統，縮短了旅行時距，將偌大個地球變成了“地球村”；生物工程、人工智能工程、機器人工程......一系列新興工程的成熟與推廣應用，正在改變、引領著我們的現在和未來。
黨的二十大報告指出，要實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐。工程設計是實現中國式現代化的重要支柱，我們需要培養造就更多大師、戰略科學家、一流科技領軍人才和創新團隊、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才。
教學目標：
知識與技能目標:
1.了解工程師的職業特點和倫理規范。
2.欣賞著名工程師的事跡，培養團隊精神。
教學內容分析:
工程設計作為工程活動中最關鍵的內容，其任務是構想、優化被打造物件的功能、形態、細節形狀或其他參數，并用圖紙、文件、表格等有效形式準確無誤地將這些內容逐項表達清楚，用以指導實施打造物件的施工活動。學習工程技術，就是要掌握將設想變成物件的本領，用實用、先進的方法創造具有實際用途的物件，改善人類生存、工作環境，造福人類的現在和未來。
學情分析:
生活在科技迅猛發展的21世紀，同學們有必要了解一些機器人的知識，
通過典型工程案例分析，同學們了解工程發展的簡要歷史和工程分類。結合著名工程師的工程實踐案例，進一步了解工程師工作的特點和職業要求。
通過典型工程設計的分析，同學們理解工程設計的一般過程，并利用“無碳小車”的工程項目制作讓學生親身體驗設計過程。學會編制簡易的工程設計任務書。
將通過實例，同學們介紹現代工程設計中常用的3D建模方法，并讓同學們獲得一次制作實物模型的體驗。
同學介紹工程設計過程中評價和決策的重要性，讓大家初步學會運用決策矩陣、層次分析法、決策樹等工具和方法進行時間管理、質量管理和成本評估等。
教學重難點:
了解工程師的職業特點和倫理規范。
欣賞著名工程師的事跡，培養團隊精神。
教學策略:
本節課教學“學習目標”幫助我們明確章節應該掌握的要點；“案例”通過引入典型工程或事件，讓同學們初步認知工程設計的各個要素；“任務驅動”將知識要點分解為各種小任務，引導同學有的放矢地學習；“立即行動”讓同學們手腦并用，通過親身體驗來理解、掌握與章節有關的知識內容；“探究”為同學們深入探究問題提供了線索；“練習”能幫助同學們檢測和回顧應該掌握的知識。
教學準備:
展示用的圖片、其他技術產品、多媒體課件。
教學過程:
情景倒入:
老師：本節課我們學習《通用技術》選擇性必修3第一章 工程設計概述第 三 節 工程師的職業。
工程是什么？簡單講：工程是人類打造有用物件的活動。科學和技術是保障工程活動獲得預期成果的必要條件。我們通過典型案例分析，可以了解工程發展的簡要歷史，理解工程特性、重要價值和豐富的文化內涵。結合著名工程師的工程實踐案例，引領我們探究工程師的工作特點和職業要求，感受工程團隊精神的重要性。
一、工程師是怎樣的一個群體
工程師是工程活動的主體。長期以來，工程師一直是受人尊敬、令人羨慕的職業，工程師的收入水平也處于各行各業的中上游。怎樣才能成為一個合格的工程師，從不同的角度會有不同的要求，但是有兩點是必需的——專業和嚴謹。在現代社會中，工程師是工程活動的具體實施者，關系到工程建設的總體控制、質量、進度、工程造價控制和技術管理等工作（圖1-18）（參見教材P16）。
沒有工程師，現代工程就無法開展。工程師是工程知識的主要負載者和創造者，他們必須擁有設計、工藝、設備、管理、安全、維修、質量控制甚至社會知識等領域的相關知識。經過嚴格的知識培養和實踐歷練，才能在相關工程領域成為一個合格的工程師。
案例
島隧工程中工程師的角色任務
工程師是工程的具體實施者，工程的每一個部分都需要他們來建造。舉世矚目的港珠澳大橋是橋、島、隧一體化的世界級交通集群工程（圖1-19）（參見教材P17），其包括了6.7km長的海底隧道。該工程技術復雜性、施工難度、施工風險都極大，是世界公認的“最具挑戰性的工程”之一。該工程是國內第一個采用沉管工藝的海底隧道，也是世界上規模最大的沉管隧道。
島隧工程也被分成諸多工區，每一個工區由若干個不同類型的工程師和工人負責，工程師要按照施工規劃在生產安排、材料組織、進度總控等方面做好管理協調工作。除此之外，工程師工作還包括：每日扎根在現場了解施工現場安全質量及節點進度，對發現的問題及時處理糾偏，有效管理施工班組，解決施工中遇到的難題，控制施工成本等。沉管安裝過程中，上至總工程師，下到工區工程師，為了安裝成功，都需親自參與，反復數次嘗試確保完成任務。除工程技術難度外，工程師還需要面臨施工環境惡劣、噪聲過大、生活單調等困難。但世界級工程的構建將為工程師帶來巨大的成就感。
調查
請成立若干個5人小組，每一個小組根據小組興趣，訪談對應領域工程師，調研他們的工作特點、工作要求、職業習慣和他們的共同特點。
二、工程師的倫理規范
隨著工程的社會化和廣泛應用，各項重大工程已影響到人們眾多的生產方式和生活方式。工程師的行為動機和行為方式關系到工程的造價、效用、風格、用途、質量、安全性及自然環境等多個方面，而工程師的行為方式又受到其個人的道德觀念和倫理取向的直接影響。工程師的倫理規范確立了工程師在職業活動中的利益考量方式，它能夠培養和提高工程師在面臨社會責任、利益沖突時做出判斷和解決問題的能力。
作為工程活動的具體實施者，工程師對人類健康、安全負有特殊責任。在工程活動中，工程師的道德倫理需要自覺遵循一定的規范準則；在職業活動中，依照一定的倫理價值進行取舍，是工程師職業道德的需要。事實證明，很多工程風險與事故的發生都與項目實施的工程師的個人倫理規范欠缺有著直接關系。
在工程界或行業協會間已制定了各種倫理規范，例如，美國工程師協會提出了工程師的五大基本準則：
①工程師在達成其專業任務時，應將公眾安全、健康、福祉視為至高無上，并作為執行任務時牢記的準繩；
②應只限于在足以勝任的領域中從事工作；
③應以客觀、誠實的態度發表口頭意見、書面資料；
④在專業工作上，應扮演雇主、業主的忠實經紀人、信托人；
⑤避免以欺瞞的手段爭取專業職務。
中國工程師普遍認同的倫理規范和工程師的基本準則包括：①守法奉獻；②尊重自然；③敬業守分；④創新精進；⑤真誠服務；⑥互信互利；⑦分工合作；⑧承先啟后。
根據麥克萊恩的思想方法，工程師所遇到的倫理問題分為3個層次：技術倫理、職業倫理和社會倫理（表1-4）。
表1-4 工程師職業道路倫理層次及具體表現
倫理層次 具體表現
技術倫理 技術倫理包括各種技術決策和判斷，涉及組件的選擇和安排、制造方法的選擇、安全因素的考慮等
職業倫理 包括責任意識、合作與競爭、獲取正當利益，如果在這一層次上有不符合倫理的決策發生，那么工程產品整體成功的可能性就會受到影響
社會倫理 在這一層次上，工程師有責任用其生產的工程產品來維護公共利益，為社會服務
案例
某橋梁工程建設中，工程施工方為了獲取更大利潤，在施工中偷工減料；監理工程師在工作中收受好處，默許工程施工方不按設計要求施工，最終導致橋梁工程在完工拆除腳手架時發生坍塌，造成數十人傷亡。
討論
請根據工程師的倫理規范分析該工程負責工程師的行為存在哪些問題。
三、著名工程師
工程師是工程活動的實施者，在工程活動的發展中，有很多優秀的工程師在他們的工作中做出了卓越的貢獻。他們在工作中秉持工程師的專業水平和倫理規范，有創造性地完成了很多享譽世界的工程范例，在人類發展史上留下了他們的印記。
（一）中國近代工程之父詹天佑
詹天佑（1861—1919年，圖1-20）（參見教材P19），1878年考入耶魯大學土木工程系，主修鐵路工程。
回國后，他先后參加了灤河大橋、京津鐵路、津盧鐵路、錦州鐵路、萍醴鐵路、滬寧鐵路、粵漢鐵路等工程的修建，1905年主持建設京張鐵路工程。詹天佑始終堅持著勤奮、嚴謹、專業的態度，創造性的設計“人”字形鐵路解決了地理條件的制約，圓滿完成京張鐵路并實現通車。
作為中國近代鐵路工程專家，他被譽為中國首位鐵路總工程師。成立中華工程師會并首任會長，有“中國鐵路之父”“中國近代工程之父”之稱。
（二）中國航天之父錢學森
錢學森（1911—2009年，圖1-21）（參見教材P19），1929年考入鐵道部交通大學機械工程學院，1935年留學美國學習研究航空工程和空氣動力學，35歲成為麻省理工學院教授，1950年開始爭取回國效力，受到美國政府長達5年的阻撓，后經過國家多方面努力于1955年回到祖國。
1958年起，錢學森長期主導中國火箭、導彈和航天工程的發展，對中國火箭、導彈和航天事業的迅速發展做出了卓越貢獻。
作為世界著名科學家、空氣動力學家、中國載人航天奠基人、中國科學院及中國工程院院士、中國兩彈一星（圖1-22）（參見教材P19）功勛獎章獲得者，錢學森被譽為“中國航天之父”“中國導彈之父”“中國自動化控制之父”和“火箭之王”。他一生共發表專著7部和論文300多篇。同時在應用力學、物理力學、航天與噴氣、工程控制論、系統工程、系統科學等方面多有建樹。
討論
世界上的工程師多不勝數，絕大多數是默默無聞的，要在某個領域成為一個杰出的工程師，需要有扎實的專業基礎和豐富的創造力。結合對于工程的理解和工程師職業的了解，談談如果要成為其中的佼佼者，需要在哪些方面做出努力。
四、工程團隊的建立
隨著社會的發展，工程活動已經屬于人類的中心活動領域，人類面對的關鍵問題往往與工程有關。為應對越來越復雜的工程活動，組建工程團隊成為工程活動實施的關鍵。因為工程任務存在不同的劃分和分配，工程團隊需要在時間和空間兩個維度上相互關聯協作。工程團隊的組建是有目的性的，針對具體的工程項目，需要進行項目分組，包括工程設計、工程施工、工程監理、工程后勤等。越大型的工程，組建的團隊越復雜，分工也更明確細化。在合作中，團隊之間要求相互協作，逐漸磨合，形成默契，最終實現順暢開展、有效完成工程活動的目標。
在工程建設中，很多細節不可能在設計中完全明確，這就需要工程團隊團結協作，主動積極地溝通協調，以按要求完成工程為目標。現代工程活動復雜，每一個工程師的能力專長不一，組建團隊的時候就需要根據工作需要，安排合適的工程師，從而使工程按計劃達到目標。
案例
中國高鐵研發團隊
在中國高鐵（圖1-23）（參見教材P20）的飛速發展中，工程師團隊從引進、消化國外技術到自主研發，技術引領輝煌，締造了中國高速列車領域一個又一個“第一”，引領中國攀上了世界高速列車技術高峰。
外方曾預言中國要花16年時間“消化吸收”最新高鐵技術。研發團隊分工合作，僅僅用了2年時間，就完成技術標準的消化吸收，完成了110項優化設計，成功解決引進技術“水土不服”的問題。
2006年，研發團隊成功研制出速度為300km/h的高速動車組。
2010年，最終研制出最高運行速度達480km/h且擁有完全自主知識產權的CRH380系列。
多年來，為了完成一個個研制任務，工程師們一件件梳理，一張張繪制，一遍遍分析驗證，一次次線路試驗，團結協作，成就世界高鐵工程最高峰。
探究
是否所有的工程都需要同樣的團隊配備？探討高鐵研發工程師在工作中的組建團隊的必要性和各部分工程師在團隊中的作用。
學習評價
評價內容 評價方式
自評 互評 師評
能理解工程的特性，分析工程的價值和文化內涵
能掌握工程的發展簡史，探索工程與社會發展的關系
能理解工程師的職業特點，建立初步職業發展規劃
能結合具體工程，分析工程師倫理對社會的影響
說明：A—優秀，B—良好，C—合格，D—待改進
通過本章的學習，你的核心素養得到了哪些發展
課后作業
習 題
1．工程師的倫理問題一般指＿＿＿ 、 ＿＿＿ 和 ＿＿＿ 3個方面。
2．選擇題：我們通常所說的工程師是下面哪一個？（ ）
A．技術員 B．高級工程師 C．中級工程師 D．總工程師
3．判斷題：某工程師負責的工程因為數據錯誤導致質量事故，他違反了工程師的社會倫理。（ ）
4．角色扮演：學校要建造一棟教學樓，請組成一個4人小組的工程團隊，分別扮演工程設計師、項目經理、工程監理、工程驗收4個方面的工程師，要求每個崗位對自己的工作職責提出要求，并互換角色體驗（表1-5）。
表1-5 角色互換體驗
工程師 工作職責 體驗感受
工程設計師 設計規劃教學樓
項目經理 具體實施建設、解決實際工程困難
工程監理 根據設計監督核查具體施工
工程驗收 根據需求和規劃驗收各項設施
板書設計
第一章 工程設計概述
第 三 節 工程師的職業
一、工程師是怎樣的一個群體
二、工程師的倫理規范
三、著名工程師
（一）中國近代工程之父詹天佑
（二）中國航天之父錢學森
四、工程團隊的建立
教學反思
通用技術
選擇性必修3
工程設計基礎
普 通 高 中 教 科 書
主 編 劉瓊發
副 主 編：李 榕 周衛星 朱美健 席春玲
本 冊 主 編：王華權
本冊副主編：周 嘉
編 寫 人 員：
周 熙 周 嘉 王華權 柯 力　林 敏 陸 超
廣東教育出版社
廣東科技出版社

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