資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第4.1課《如何進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的活動(dòng)背景及方案》教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 如何進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的活動(dòng)背景及方案 單元 第四單元 學(xué)科 綜合實(shí)踐活動(dòng) 年級(jí) 八年級(jí)
核心素養(yǎng)目標(biāo) 價(jià)值體認(rèn)：通過參與設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)，深刻理解設(shè)計(jì)與生活、社會(huì)的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到科技制作的價(jià)值所在。責(zé)任擔(dān)當(dāng)：在設(shè)計(jì)與制作的過程中把握發(fā)現(xiàn)與明確問題的方法，設(shè)計(jì)并制作交替式自動(dòng)上水控制器，是對(duì)社會(huì)水資源短缺問題的一種積極回應(yīng)。問題解決：發(fā)現(xiàn)身邊值得探究的問題，確定交替式自動(dòng)上水控制器的設(shè)計(jì)與制作這個(gè)選題，制定設(shè)計(jì)方案。創(chuàng)意物化：綜合了解設(shè)計(jì)與制作的基本步驟，根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地展開設(shè)計(jì)，助力人們解決生活難題，提升生活品質(zhì)。
教學(xué)重點(diǎn) 發(fā)現(xiàn)身邊值得探究的問題，確定交替式自動(dòng)上水控制器的設(shè)計(jì)與制作這個(gè)選題，制定設(shè)計(jì)方案。
教學(xué)難點(diǎn) 綜合了解設(shè)計(jì)與制作的基本步驟，根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地展開設(shè)計(jì)，助力人們解決生活難題，提升生活品質(zhì)。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課 第4.1課 《如何進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的活動(dòng)背景及方案》板書課題。主題目標(biāo)價(jià)值體認(rèn)：通過動(dòng)手操作，加深創(chuàng)造、創(chuàng)新的積極價(jià)值體驗(yàn)。責(zé)任擔(dān)當(dāng)：增強(qiáng)探究意識(shí)，養(yǎng)成勤于動(dòng)手的好習(xí)慣。問題解決：將問題轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品與項(xiàng)目，學(xué)會(huì)運(yùn)用設(shè)計(jì)思維和方法去解決問題。創(chuàng)意物化：通過設(shè)計(jì)制作、改進(jìn)作品，提高創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)能力。2、新知導(dǎo)入：同學(xué)們在洗澡的時(shí)候可能有過這樣的經(jīng)歷，打開熱水器后，總是要先出一段冷水，再出熱水，這樣不僅浪費(fèi)水，在寒冬天氣，還可能會(huì)著涼。針對(duì)這一 “痛點(diǎn)”，國內(nèi)一家熱水器廠商通過加裝內(nèi)置的“冷水回收水泵”和“恒溫?zé)崃Τ亍痹O(shè)計(jì)出即開即熱、全程零冷水、零波動(dòng)的熱水器，完美解決冷等待、水溫波動(dòng)等洗澡“痛點(diǎn)”。進(jìn)一步改進(jìn)的型號(hào)還實(shí)現(xiàn)了信息云端化管理，用戶通過手機(jī)APP可隨時(shí)隨地對(duì)家里的熱水器進(jìn)行“無限”預(yù)約，回家洗澡即開即熱。此外，針對(duì)部分用戶存在邊洗澡邊聽歌的習(xí)慣，這款熱水器還擁有白學(xué)習(xí)和音樂播放等功能，增添了使用的“爽點(diǎn)”。這是不是很神奇呢？有些同學(xué)可能會(huì)問：我怎么沒有想到？我也能做到嗎？其實(shí)這并不像大家想象的那樣困難。只要同學(xué)們注意觀察生活、善于歸因分析、掌握設(shè)計(jì)方法、增強(qiáng)實(shí)踐能力，激發(fā)想象力和創(chuàng)造力，你也可以用自己的聰明才智制作出富有創(chuàng)意的作品。3、播放視頻。 學(xué)習(xí)新知引入。觀看教學(xué)視頻。 初步了解本課學(xué)習(xí)內(nèi)容。將學(xué)生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：板書課題。一、勞動(dòng)案例案例：交替式自動(dòng)上水控制器的設(shè)計(jì)與制作小組成員：李仲廷、李仲元指導(dǎo)教師：羅廣鵬、黃久忠、徐敏超學(xué)校：廣州市第四中學(xué)二、活動(dòng)背景【發(fā)現(xiàn)與明確問題】廣州市第四中學(xué)的李仲廷和李仲元是兄弟，他們的叔叔住在城中村。他倆通過寒假的觀察、訪談發(fā)現(xiàn)，由于村子沒有完善的規(guī)劃，隨著居住人口的增加，供水、供電等問題越來越緊張。在用水高峰期，水壓不足，地勢高的地方甚至一樓都沒水。村民的解決辦法是用一種普通的水泵控制器--當(dāng)水位降到一定低位的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)，到達(dá)設(shè)定高水位就自動(dòng)停止。但問題是，往往在用水高峰期，水位才降到啟動(dòng)抽水的低水位，而當(dāng)時(shí)水管里又抽不到水，水泵在不停地空轉(zhuǎn);平時(shí)水箱水位比低水位高一點(diǎn)的時(shí)候，控制器又不運(yùn)作。再加上村里白天經(jīng)常停電，讓水泵頻繁地啟動(dòng)停止，不僅浪費(fèi)電，還容易燒毀電泵，針對(duì)這一情況，需要設(shè)計(jì)一種能夠解決以上問題的自動(dòng)供水控制器。為此，兄弟倆決定設(shè)計(jì)自動(dòng)供水控制器來解決如下問題:(1)針對(duì)自來水管網(wǎng)供水狀態(tài)不穩(wěn)定的情況，分時(shí)段、分水位自動(dòng)控制，交替切換上水方式，以最適合實(shí)地情況的方式進(jìn)行工作。(2)在管網(wǎng)壓力小的用水高峰期，不啟動(dòng)水泵，避免水泵空轉(zhuǎn)浪費(fèi)電能，或因過載燒毀電機(jī)。(3)設(shè)置上下四段水位傳感器，在白天非用水高峰時(shí)段，優(yōu)先抽水補(bǔ)足下兩段(中低)水位，保障基本需求用水量。之后利用管網(wǎng)自然壓力上水，補(bǔ)充上兩段(中高)用水需求寬裕量水位，達(dá)到減少抽水次數(shù)、節(jié)約電能、保證供水不中斷的目的。(4)深夜時(shí)段，利用充足的時(shí)間，以管網(wǎng)自然壓力上水，通過設(shè)置時(shí)間條件，使水泵不運(yùn)轉(zhuǎn)，避免噪聲擾民。【活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題】從技術(shù)角度看，人類進(jìn)步與發(fā)展的過程就是不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而解決問題的過程。能不能發(fā)現(xiàn)并明確問題，找到一個(gè)好的切入點(diǎn)，對(duì)我們的創(chuàng)新來說很重要。例如“自拍神器”的出現(xiàn)讓我們自己可以用手機(jī)隨時(shí)拍照上傳到朋友圈，再也不用擔(dān)心胳膊不夠長、手機(jī)容易掉落的難題。再如，初中生正處在身心發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，然而很多同學(xué)的坐姿很不端正。為此，一家技術(shù)公司發(fā)明了一種姿勢提醒器。這一紐扣大小的裝置可以別在衣服上，它會(huì)分析使用者頸部和背部的位置，并在姿勢不正確時(shí)發(fā)出震動(dòng)。通過對(duì)上述現(xiàn)象的分析，我們發(fā)現(xiàn)每一個(gè)發(fā)明創(chuàng)造都是針對(duì)某一“痛點(diǎn)”，即對(duì)我們的生產(chǎn)或生活造成不便的問題進(jìn)行改進(jìn)--用普通的水泵控制器無法解決城中村供水壓力不足的問題，甚至將問題變得更復(fù)雜。兄弟倆在叔叔家生活的過程中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，并加以改進(jìn)。那么在實(shí)踐中如何發(fā)現(xiàn)問題呢？一是注意觀察生活，如浙江一位中學(xué)生發(fā)現(xiàn)家人手剝玉米很費(fèi)勁、效率低，于是發(fā)明了簡易玉米脫粒機(jī)。二是要注意搜集和分析信息，包括查找文獻(xiàn)、調(diào)查訪談等方式。例如互聯(lián)網(wǎng)電視就是源于企業(yè)市場調(diào)查得知消費(fèi)者的“痛點(diǎn)”--電視機(jī)功能單一，人與電視機(jī)無法交互聯(lián)系。企業(yè)將硬件、軟件和內(nèi)容進(jìn)行整合，將互聯(lián)網(wǎng)視頻經(jīng)由硬件引入客廳，在網(wǎng)絡(luò)視頻領(lǐng)域形成了差異化的產(chǎn)品。三是來自技術(shù)研究和技術(shù)創(chuàng)新。如汽車的碰撞試驗(yàn)，在試驗(yàn)中不斷完善汽車的安全設(shè)計(jì)。發(fā)現(xiàn)問題的六個(gè)方法1.頭腦風(fēng)暴法頭腦風(fēng)暴法是一個(gè)廣泛應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)討論和創(chuàng)新過程中的技巧。通過集體討論和自由發(fā)散的思維方式，可以激發(fā)出大量的創(chuàng)意和解決問題的思路。在這個(gè)過程中，不同的成員可以提出各種看法和觀點(diǎn)，從而擴(kuò)大問題的視角。2.五個(gè)為什么法五個(gè)為什么法是一種通過連續(xù)提問來深入了解問題本質(zhì)的方法。當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)問題時(shí)，可以反復(fù)問自己為什么，直到找到問題的根本原因。這種方法有助于揭示隱藏的問題和潛在的因果關(guān)系。3.魚骨圖法魚骨圖法，也被稱為因果圖或者石川圖，是一種以問題為中心，通過分析各種可能的原因和影響，來發(fā)現(xiàn)問題的方法。它的形狀像一條魚的骨骼，將問題放在魚頭的位置，然后畫出與之相關(guān)的多個(gè)因素。4.SWOT分析法SWOT分析法是一種評(píng)估組織內(nèi)外環(huán)境的方法，有助于發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)和威脅，以及優(yōu)勢和劣勢。通過分析組織的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)和威脅，我們可以更好地了解當(dāng)前的狀況，并找到需要解決的問題。5.追根溯源法追根溯源法是一種深入調(diào)查問題背后原因的方法。它要求我們逐步追溯問題的起源，了解所有相關(guān)因素和事件，以找到問題的真正根本原因。6.倒推法倒推法是一種從已知結(jié)果逆向思考，找出導(dǎo)致結(jié)果的原因的方法。當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)問題時(shí)，如果無法直接找到解決方案，可以嘗試從問題的結(jié)果開始，逐步倒推找出問題的原因。【牛刀小試①】手機(jī)已經(jīng)成為我們必不可少的通信工具和社交工具。隨著手機(jī)功能越來越多，屏幕越來越大，使用越來越頻繁，手機(jī)電量不足成為一個(gè)普遍的“痛點(diǎn)”。在沒有外接電源給手機(jī)充電的時(shí)候，我們該怎樣為手機(jī)充電呢 請你注意觀察生活中人們的“痛點(diǎn)”，發(fā)現(xiàn)與明確需要解決的問題。完成下列表格:痛點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與明確問題1.手機(jī)戶外電量不足。設(shè)計(jì)一種太陽能薄膜充電裝置，可以在戶外借助陽光為手機(jī)充電。2.出國旅行時(shí)，由于各國插座標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致充電器插頭無法插入插座。設(shè)計(jì)一款萬能轉(zhuǎn)接插頭，適合北美、歐洲及亞洲的標(biāo)準(zhǔn)插頭。3.家中廚房收納空間不足，烹飪工具雜亂無章。設(shè)計(jì)一款多功能折疊或模塊化廚房收納系統(tǒng)，能根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整儲(chǔ)物空間。4.家庭垃圾分類不準(zhǔn)確，影響回收效率。設(shè)計(jì)智能垃圾分類指導(dǎo)與回收系統(tǒng)，提高居民垃圾分類準(zhǔn)確率，促進(jìn)資源循環(huán)利用。三、活動(dòng)方案制定設(shè)計(jì)方案在發(fā)現(xiàn)與明確問題后，兄弟倆著手制訂解決問題的初步方案。首先通過查找資料、調(diào)查訪談、實(shí)地測量等方式搜集信息，然后對(duì)信息進(jìn)行歸納與分析，找到影響設(shè)計(jì)的主要因素，提出各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，然后進(jìn)行分析、選擇，形成設(shè)計(jì)方案。(一)搜集信息搜集信息的方法有很多種。對(duì)一項(xiàng)設(shè)計(jì)而言，用戶體驗(yàn)更為重要，在通過調(diào)查訪談、專家咨詢、查閱資料、網(wǎng)絡(luò)搜索的方式搜集信息時(shí)我們要注意這一點(diǎn)。1.調(diào)查訪談趁著假期，兄弟倆實(shí)地調(diào)查了兩個(gè)星期。應(yīng)用掌握的知識(shí)，在叔叔的幫助下調(diào)查和記錄供水設(shè)備、設(shè)施的基本情況。水箱水箱在樓頂，進(jìn)水口在水箱頂，出水管帶一個(gè)水閥，出水口比樓面高1.2m，比箱底高0.1m。水箱內(nèi)壁尺寸1.5 mx2.5 mx2.1 m,溢水孔高度2 m。現(xiàn)有水泵控制器工作過程低水位自動(dòng)啟動(dòng)，到高水位自動(dòng)停止，水位從高位降回低位再開始循環(huán)。為了防止沒水空轉(zhuǎn)和頻繁啟動(dòng)燒壞水泵，他們一般會(huì)人工拉掉電源。水位感應(yīng)電極最低啟動(dòng)水位為1m，水容積為3.75m ;最高停止水位高1.5 m，水容積為5.6m 供水一樓是市政自來水管網(wǎng)接入的總水管(外直徑25 mm)和總水表，水表后是一個(gè)總水閥，然后是電動(dòng)水泵。水泵把自來水加壓，送到五樓水箱。2.實(shí)地測量了解供水設(shè)備、設(shè)施的基本情況后，兄弟倆對(duì)不同時(shí)段的用水及供水情況進(jìn)行了實(shí)地測量，以下是測量結(jié)果。項(xiàng)目用水量（冬季）自來水管網(wǎng)上水壓力與流量可用管網(wǎng)壓力上水時(shí)間水泵狀態(tài)與抽水流量可用抽水時(shí)間7:00--8:30小高峰1 m 水壓偏低，3、4樓熱水器不啟動(dòng) 流量小，水泵效率低,不宜抽水 8:30-11:300.3m 0.3 立方米/時(shí)，4樓熱水器不啟動(dòng)3小時(shí)1.7立方米/時(shí)3小時(shí)11:30-13:30小高峰1 m 水壓低，3、4樓燃?xì)鉄崴鞑粏?dòng) 流量小，水泵效率低，不宜抽水 13:3017:000.3 m 0.3 立方米/時(shí),4樓煤氣熱水器不啟動(dòng)3.5小時(shí)1.7立方米/時(shí)3.5小時(shí)17:00-24:00最高峰3.5m 全樓無水，熱水器不啟動(dòng) 無流量，水泵空轉(zhuǎn)易損,不宜抽水 00:00-7:000.2m 0.5立方米/時(shí)，4樓熱水器不啟動(dòng)7小時(shí)噪聲擾民，不宜抽水 項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)全天用水量6.3m ，水表讀數(shù)5.8m 4樓管網(wǎng)壓力全天不能啟動(dòng)熱水器共13.5小時(shí),可用上水量5.45 m 共6.5小時(shí)，可用抽水量11.05 m 說明因測量工具及非靜態(tài)用水影響，取一周的平均值水壓參考標(biāo)準(zhǔn)=正常啟動(dòng)燃?xì)鉄崴鞯乃畨?水泵空轉(zhuǎn)或抽水流量過小會(huì)導(dǎo)致水泵過熱損壞,不宜抽水(二)設(shè)計(jì)分析與方案構(gòu)思通過對(duì)設(shè)計(jì)要求和搜集到的信息對(duì)比分析，要解決供水問題，需要考慮供水時(shí)間、供水量、解決問題的成本、使用方便、維修簡單、噪聲控制、節(jié)能等問題。1.設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析需解決的問題可選方法分析最終方案蓄水量不足 1.換更大的水箱成本高且仍然無法解決水箱抽不滿水的問題選擇方法22.提高上限水位簡單易行設(shè)計(jì)分析水壓及供電不穩(wěn)定，水泵工作時(shí)間與水壓大小不匹配1.更換直徑更大的供水管道成本高且需要水務(wù)部門配合，無法在短時(shí)間內(nèi)解決問題選擇方法32.換裝更大功率的抽水泵無法解決停水時(shí)無水可抽的問題3.通過定時(shí)器及電磁閥,在適合抽水的時(shí)機(jī)蓄水成本低，節(jié)能，保護(hù)水泵電機(jī)水泵夜間噪聲大1.加裝隔音設(shè)施成本高選擇方法3、42.換裝靜音水泵效果好，成本高3.在管網(wǎng)壓力充足時(shí)自動(dòng)上水減少水泵功耗，節(jié)能4.非休息時(shí)段抽水避免噪聲擾民自動(dòng)控制方式利用單片機(jī)將程序固化在芯片中，完全自動(dòng)化自動(dòng)化程度更高，但是在供水供電情況有變化時(shí)更改設(shè)置不方便選擇方法1水位檢測模塊+不銹鋼傳關(guān)+電磁閥方案感探針+電腦編程時(shí)控開技術(shù)成熟，靈活設(shè)置2.形成方案通過分析實(shí)際調(diào)查的數(shù)據(jù)和查閱資料，請教水電工師傅和老師，權(quán)衡各種可選方案的利弊，得出解決問題的方案。問題方案供水量不足：水箱在1.5 m的水泵停止水位之上，這還有50cm的高度才到溢水孔。提高水箱的蓄水量，把最高的上水位提高40cm，把水箱的蓄水量提高到7.1m ，大于每天的用水需求量。即設(shè)定在管網(wǎng)壓力適合抽水的前提下，當(dāng)水箱蓄水量不足5.6m 的時(shí)候，切換成自動(dòng)打開水泵抽水的方式，補(bǔ)足5.6m 的基本蓄水量。然后又切換到自然上水方式，把蓄水量提高到7.1m 時(shí)水泵才自動(dòng)停止。水壓不穩(wěn)定、供電不穩(wěn)定、水泵工作時(shí)間與水壓大小不匹配。自動(dòng)控制自然上水方式和水泵抽水方式的時(shí)機(jī)、時(shí)間、水位和蓄水量，避免水泵頻繁啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)增加能耗和損壞，保證用水和減少人工操作，減輕水泵工作負(fù)擔(dān)。利用適合抽水的8:30-11:30和13:30-17:00兩個(gè)時(shí)段共6.5小時(shí)，以水泵抽水方式補(bǔ)足自然上水不夠的蓄水量。水泵夜間噪聲問題。盡量在非高峰期和凌晨到早上這段時(shí)間，利用自來水管網(wǎng)壓力(自然上水)補(bǔ)充蓄水量，減少水泵抽水的時(shí)間和次數(shù)，減少水泵能耗和噪聲。自動(dòng)控制方式。從制作難度、使用和維修的方便性考慮，單片機(jī)隨時(shí)更改設(shè)置不太方便，最終確定采用電子市場上成熟的水位檢測模塊+不銹鋼傳感探針+電腦編程時(shí)控開關(guān)+電磁閥方案。【活動(dòng)指引二：如何選擇最優(yōu)的方案】通過對(duì)搜集到的信息進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，找出設(shè)計(jì)需要解決的主要問題，并分析可能的解決方法。在有多種解決方案的情況下，要綜合考慮成本、材料、時(shí)間、工具等因素。如成本不能太高；材料盡可能利用舊物改造；方案耗時(shí)不宜太長等。這需要我們提出盡可能多的設(shè)想，權(quán)衡利弊，在給定條件下選擇相對(duì)最優(yōu)的解決方案。選擇最優(yōu)方案遵循原則1.目標(biāo)導(dǎo)向原則：始終以實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)為核心，選擇能夠最直接、最高效地達(dá)成目標(biāo)的方案。確保所選方案與我們所需達(dá)成的目標(biāo)相一致。2.可行性原則：評(píng)估每個(gè)方案的可行性，包括技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、社會(huì)可行性等方面。確保所選方案在現(xiàn)有資源和技術(shù)條件下能夠順利實(shí)施。3.風(fēng)險(xiǎn)可控原則：評(píng)估每個(gè)方案可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。選擇風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低、可控性較強(qiáng)的方案，以降低決策失敗的可能性。4.持續(xù)改進(jìn)原則：認(rèn)識(shí)到?jīng)Q策是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)的過程。在實(shí)施所選方案的過程中，及時(shí)收集反饋和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷優(yōu)化和完善決策方案，以提高未來的決策質(zhì)量和效率。【牛刀小試②】請你依據(jù)上一個(gè)“牛刀小試”中你發(fā)現(xiàn)與明確的問題，通過查閱資料、實(shí)驗(yàn)測量等方式了解解決問題的相關(guān)信息。問題可選方案分析最終方案1.設(shè)計(jì)一款萬能轉(zhuǎn)接插頭，適合北美、歐洲及亞洲的標(biāo)準(zhǔn)插頭。1.該插頭電極應(yīng)是多樣化、可轉(zhuǎn)動(dòng)的，根據(jù)需要使用。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用方便。選擇方案12.也可以設(shè)計(jì)集中各種形狀的電極結(jié)合在一個(gè)插頭上。結(jié)構(gòu)簡單、體積較大、攜帶不便。2.設(shè)計(jì)一款多功能折疊或模塊化廚房收納系統(tǒng)，能根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整儲(chǔ)物空間。1.利用磁吸技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì),打造一面可自由組合的收納墻。可根據(jù)廚房空間大小和收納需求，自由添加、移除或調(diào)整模塊位置。 高度靈活性，安裝簡便，承重限制，不適合存放過重的物品。選擇方案22.采用折疊式設(shè)計(jì)，收納柜分為多層，每層可根據(jù)需要展開或折疊。 節(jié)省空間，滿足多種物品存儲(chǔ)。3.設(shè)計(jì)智能垃圾分類指導(dǎo)與回收系統(tǒng)，提高居民垃圾分類準(zhǔn)確率，促進(jìn)資源循環(huán)利用。1.利用AI圖像識(shí)別技術(shù)，在垃圾桶上方安裝高清攝像頭和智能分析模塊。 高度智能化，技術(shù)成本。 選擇方案22.掃碼查詢與積分獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，為每個(gè)垃圾袋或特定容器配備唯一二維碼。通過掃描二維碼，輸入或選擇垃圾類型，提供投放指導(dǎo)并記錄投放行為。 低成本高效，用戶參與度高四、知識(shí)拓展：1、小小工程師：火箭設(shè)計(jì)顯身手——案例學(xué)習(xí)航天發(fā)展史簡介2022年4月16日9時(shí)56分，在太空遨游半年的神舟十三號(hào)飛船在東風(fēng)著陸場平安降落，太空“出差”的3名航天員翟志剛、王亞平、葉光富安全順利出艙，重回地球的懷抱。我國的航天事業(yè)是如何取得今天這樣輝煌的成就的呢？人類歷史上第一位真正飛天實(shí)踐者，中國明朝有一個(gè)官吏叫萬戶。他在一把座椅的背后裝上了 47枚當(dāng)時(shí)最大的火箭，他把自己捆綁在椅子的前面，兩只手各拿一只大風(fēng)箏，但是火箭發(fā)射爆炸，他獻(xiàn)出了生命。國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將月球上的一座環(huán)形山以這位古代的中國人命名。新中國第一個(gè)上天的人是航天英雄楊利偉，2003年10月15日，坐著由長征二號(hào)F運(yùn)載火箭搭載的神舟五號(hào)飛船上天，圓了中華民族千年的飛天夢。中國航天發(fā)展的四大里程碑（1）第一個(gè)想到利用火箭飛天的人——明朝的萬戶（2）東方紅一號(hào)——中國第一顆人造衛(wèi)星（3） 載人航天；2003 年10 月15 日，中國神舟五號(hào)載人飛船升空。（4）深空探測-嫦娥奔月；2007年10月24日，隨著嫦娥一號(hào)成功奔月，嫦娥工程順利完成了一期工程。此后，神舟九號(hào)與天宮一號(hào)相繼發(fā)射，并成功對(duì)接。2016年9月15日22時(shí)04分09秒，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。火箭的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代運(yùn)載火箭可以分為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(又稱箭體結(jié)構(gòu))、動(dòng)力系統(tǒng) (又稱推進(jìn)系統(tǒng))和控制系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)稱為運(yùn)載火箭的主系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是運(yùn)載火箭的基體,維持火箭外形，安裝、連接火箭各系統(tǒng)內(nèi)的所有儀器、設(shè)備，承受火箭在地面運(yùn)輸、發(fā)射操作和在飛行過程中箭上的各種載荷。動(dòng)力系統(tǒng)是產(chǎn)生推力，推動(dòng)運(yùn)載火箭飛行的裝置，由燃料部分和發(fā)動(dòng)機(jī)部分組成。控制系統(tǒng)用來控制運(yùn)載火箭沿預(yù)定軌道正常飛行。火箭發(fā)射的原理火箭之所以能發(fā)射，是因?yàn)樵诨鸺l(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料與氧化劑混合燃燒，向火箭的后方以極大的速度噴射出高溫高壓氣體，產(chǎn)生向前的反作用力，并以此作為火箭飛行的推動(dòng)力，推動(dòng)火箭向前飛行。材料準(zhǔn)備礦泉水瓶：1個(gè)，建議選擇容量適中、瓶身較硬的礦泉水瓶，以確保火箭的穩(wěn)定性。彩紙或卡紙：用于制作火箭頭和其他裝飾，顏色可根據(jù)個(gè)人喜好選擇。膠水或雙面膠：用于粘貼火箭的各個(gè)部分。剪刀：用于剪裁彩紙或卡紙。鉛筆或細(xì)木棒（可選）：用于固定火箭頭或作為支撐結(jié)構(gòu)。制作步驟1.制作火箭頭用綠色的卡紙卷成一個(gè)圓錐形，作為火箭的頭部。可以用雙面膠或膠水固定形狀。如果想要更精致一些，可以用紅色的卡紙或彩紙包裹火箭頭，增加色彩和層次感。2.準(zhǔn)備礦泉水瓶將礦泉水瓶清洗干凈，去除標(biāo)簽和殘留物。可以在瓶身上進(jìn)行一些裝飾，如貼上彩色貼紙或畫上圖案，讓火箭更加美觀。3.固定火箭頭將制作好的火箭頭用膠水或雙面膠固定在礦泉水瓶的底部。注意要保持火箭頭的穩(wěn)定性，避免在發(fā)射過程中脫落。4.制作支撐結(jié)構(gòu)（可選）如果想要讓火箭在發(fā)射時(shí)更加穩(wěn)定，可以制作一些支撐結(jié)構(gòu)。例如，用綠色的卡紙折出四個(gè)三角形的紙張，作為火箭尾端的支撐架。將這些支撐架用膠水或雙面膠固定在礦泉水瓶的適當(dāng)位置。5.完成裝飾根據(jù)個(gè)人喜好，可以在火箭上進(jìn)行更多的裝飾，如貼上星星、月亮等圖案，增加火箭的趣味性和觀賞性。發(fā)射方式需要注意的是，上述制作的小火箭并不能像真正的火箭那樣通過燃燒燃料產(chǎn)生推力進(jìn)行發(fā)射。但是，我們可以通過一些簡單的方法模擬發(fā)射過程，例如：水火箭發(fā)射：如果條件允許，可以制作一個(gè)更復(fù)雜的“水火箭”。這需要在礦泉水瓶中裝入一定量的水，并通過打氣筒等工具向瓶內(nèi)充氣，當(dāng)氣壓達(dá)到一定程度時(shí)釋放瓶子，模擬火箭發(fā)射的過程。這種方法需要一定的安全知識(shí)和操作技能，建議在成人監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。 學(xué)習(xí)勞動(dòng)案例。進(jìn)行探究問題的發(fā)現(xiàn)與明確。學(xué)習(xí)活動(dòng)指引。完成牛刀小試。學(xué)習(xí)制定設(shè)計(jì)方案。學(xué)習(xí)活動(dòng)指引。完成牛刀小試。進(jìn)行課外知識(shí)拓展。 初步學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)課堂勞動(dòng)案例，為本課研究內(nèi)容打下基礎(chǔ)。引導(dǎo)學(xué)生思考并提出問題，為后面的研究打下基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和解決問題。引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中人們的痛點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)與明確需要解決的問題。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何進(jìn)行信息的收集與整理，完成設(shè)計(jì)方案。培養(yǎng)學(xué)生整合信息的能力，找出問題，分析可行的解決方法。培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。拓寬學(xué)生知識(shí)面。
課堂小結(jié) 今天，通過本課程的學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識(shí)到科學(xué)設(shè)計(jì)以及制作的重要性，掌握制定設(shè)計(jì)方案的方法。不僅能提高同學(xué)們的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，還激發(fā)了對(duì)科學(xué)的濃厚興趣。老師相信在未來的學(xué)習(xí)和工作中，同學(xué)們會(huì)更加關(guān)注身邊事物，創(chuàng)新性地提出想法，為生活、工作、祖國的科技事業(yè)添磚加瓦。 總結(jié)回顧 對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括。
課后作業(yè) 查閱資料，發(fā)現(xiàn)身邊的問題，提出可行性、有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，并制定相關(guān)方案。談一談你對(duì)本課內(nèi)容的收獲。 布置作業(yè) 拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
課堂板書 觀看板書 強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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第一課時(shí)
如何進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的活動(dòng)背景及方案
（粵教版綜合實(shí)踐）八年級(jí)
全
01
主題目標(biāo)
內(nèi)容總覽
02
新知導(dǎo)入
03
教學(xué)目標(biāo)
05
活動(dòng)方案
06
知識(shí)拓展
07
課堂總結(jié)及作業(yè)
勞動(dòng)案例
04
08
活動(dòng)背景
主題目標(biāo)
價(jià)值體認(rèn)：通過動(dòng)手操作，加深創(chuàng)造、創(chuàng)新的積極價(jià)值體驗(yàn)。
責(zé)任擔(dān)當(dāng)：增強(qiáng)探究意識(shí)，養(yǎng)成勤于動(dòng)手的好習(xí)慣。
問題解決：將問題轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品與項(xiàng)目，學(xué)會(huì)運(yùn)用設(shè)計(jì)思維和方法去解決問題。
創(chuàng)意物化：通過設(shè)計(jì)制作、改進(jìn)作品，提高創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)能力。
新知導(dǎo)入
同學(xué)們在洗澡的時(shí)候可能有過這樣的經(jīng)歷，打開熱水器后，總是要先出一段冷水，再出熱水，這樣不僅浪費(fèi)水，在寒冬天氣，還可能會(huì)著涼。針對(duì)這一 “痛點(diǎn)”，國內(nèi)一家熱水器廠商通過加裝內(nèi)置的“冷水回收水泵”和“恒溫?zé)崃Τ亍痹O(shè)計(jì)出即開即熱、全程零冷水、零波動(dòng)的熱水器，完美解決冷等待、水溫波動(dòng)等洗澡“痛點(diǎn)”。進(jìn)一步改進(jìn)的型號(hào)還實(shí)現(xiàn)了信息云端化管理，用戶通過手機(jī)APP可隨時(shí)隨地對(duì)家里的熱水器進(jìn)行“無限”預(yù)約，回家洗澡即開即熱。此外，針對(duì)部分用戶存在邊洗澡邊聽歌的習(xí)慣，這款熱水器還擁有白學(xué)習(xí)和音樂播放等功能，增添了使用的“爽點(diǎn)”。
新知導(dǎo)入
這是不是很神奇呢？有些同學(xué)可能會(huì)問：我怎么沒有想到？我也能做到嗎？其實(shí)這并不像大家想象的那樣困難。只要同學(xué)們注意觀察生活、善于歸因分析、掌握設(shè)計(jì)方法、增強(qiáng)實(shí)踐能力，激發(fā)想象力和創(chuàng)造力，你也可以用自己的聰明才智制作出富有創(chuàng)意的作品。
新知導(dǎo)入
教學(xué)目標(biāo)
01
02
通過參與設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)，深刻理解設(shè)計(jì)與生活、社會(huì)的關(guān)系，認(rèn)識(shí)到科技制作的價(jià)值所在。
03
發(fā)現(xiàn)身邊值得探究的問題，確定交替式自動(dòng)上水控制器的設(shè)計(jì)與制作這個(gè)選題，制定設(shè)計(jì)方案。
價(jià)值體認(rèn)
責(zé)任擔(dān)當(dāng)
在設(shè)計(jì)與制作的過程中把握發(fā)現(xiàn)與明確問題的方法，設(shè)計(jì)并制作交替式自動(dòng)上水控制器，是對(duì)社會(huì)水資源短缺問題的一種積極回應(yīng)。
問題解決
04
綜合了解設(shè)計(jì)與制作的基本步驟，根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地展開設(shè)計(jì)，助力人們解決生活難題，提升生活品質(zhì)。
創(chuàng)意物化
新知講解
勞動(dòng)案例
案例：交替式自動(dòng)上水控制器的設(shè)計(jì)與制作
小組成員：李仲廷、李仲元
指導(dǎo)教師：羅廣鵬、黃久忠、徐敏超
學(xué)校：廣州市第四中學(xué)
探究新知
活動(dòng)背景
發(fā)現(xiàn)與明確問題
廣州市第四中學(xué)的李仲廷和李仲元是兄弟，他們的叔叔住在城中村。他倆通過寒假的觀察、訪談發(fā)現(xiàn)，由于村子沒有完善的規(guī)劃，隨著居住人口的增加，供水、供電等問題越來越緊張。在用水高峰期，水壓不足，地勢高的地方甚至一樓都沒水。
探究新知
活動(dòng)背景
村民的解決辦法是用一種普通的水泵控制器--當(dāng)水位降到一定低位的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)，到達(dá)設(shè)定高水位就自動(dòng)停止。但問題是，往往在用水高峰期，水位才降到啟動(dòng)抽水的低水位，而當(dāng)時(shí)水管里又抽不到水，水泵在不停地空轉(zhuǎn);平時(shí)水箱水位比低水位高一點(diǎn)的時(shí)候，控制器又不運(yùn)作。再加上村里白天經(jīng)常停電，讓水泵頻繁地啟動(dòng)停止，不僅浪費(fèi)電，還容易燒毀電泵，針對(duì)這一情況，需要設(shè)計(jì)一種能夠解決以上問題的自動(dòng)供水控制器。
探究新知
活動(dòng)背景
為此，兄弟倆決定設(shè)計(jì)自動(dòng)供水控制器來解決如下問題:
(1)針對(duì)自來水管網(wǎng)供水狀態(tài)不穩(wěn)定的情況，分時(shí)段、分水位自動(dòng)控制，交替切換上水方式，以最適合實(shí)地情況的方式進(jìn)行工作。
(2)在管網(wǎng)壓力小的用水高峰期，不啟動(dòng)水泵，避免水泵空轉(zhuǎn)浪費(fèi)電能，或因過載燒毀電機(jī)。
探究新知
活動(dòng)背景
(3)設(shè)置上下四段水位傳感器，在白天非用水高峰時(shí)段，優(yōu)先抽水補(bǔ)足下兩段(中低)水位，保障基本需求用水量。之后利用管網(wǎng)自然壓力上水，補(bǔ)充上兩段(中高)用水需求寬裕量水位，達(dá)到減少抽水次數(shù)、節(jié)約電能、保證供水不中斷的目的。
(4)深夜時(shí)段，利用充足的時(shí)間，以管網(wǎng)自然壓力上水，通過設(shè)置時(shí)間條件，使水泵不運(yùn)轉(zhuǎn)，避免噪聲擾民。
探究新知
活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題
從技術(shù)角度看，人類進(jìn)步與發(fā)展的過程就是不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而解決問題的過程。能不能發(fā)現(xiàn)并明確問題，找到一個(gè)好的切入點(diǎn)，對(duì)我們的創(chuàng)新來說很重要。例如“自拍神器”的出現(xiàn)讓我們自己可以用手機(jī)隨時(shí)拍照上傳到朋友圈，再也不用擔(dān)心胳膊不夠長、手機(jī)容易掉落的難題。再如，初中生正處在身心發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，然而很多同學(xué)的坐姿很不端正。為此，一家技術(shù)公司發(fā)明了一種姿勢提醒器。這一紐扣大小的裝置可以別在衣服上，它會(huì)分析使用者頸部和背部的位置，并在姿勢不正確時(shí)發(fā)出震動(dòng)。
探究新知
活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題
通過對(duì)上述現(xiàn)象的分析，我們發(fā)現(xiàn)每一個(gè)發(fā)明創(chuàng)造都是針對(duì)某一“痛點(diǎn)”，即對(duì)我們的生產(chǎn)或生活造成不便的問題進(jìn)行改進(jìn)--用普通的水泵控制器無法解決城中村供水壓力不足的問題，甚至將問題變得更復(fù)雜。兄弟倆在叔叔家生活的過程中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，并加以改進(jìn)。
探究新知
活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題
那么在實(shí)踐中如何發(fā)現(xiàn)問題呢？一是注意觀察生活，如浙江一位中學(xué)生發(fā)現(xiàn)家人手剝玉米很費(fèi)勁、效率低，于是發(fā)明了簡易玉米脫粒機(jī)。二是要注意搜集和分析信息，包括查找文獻(xiàn)、調(diào)查訪談等方式。例如互聯(lián)網(wǎng)電視就是源于企業(yè)市場調(diào)查得知消費(fèi)者的“痛點(diǎn)”--電視機(jī)功能單一，人與電視機(jī)無法交互聯(lián)系。企業(yè)將硬件、軟件和內(nèi)容進(jìn)行整合，將互聯(lián)網(wǎng)視頻經(jīng)由硬件引入客廳，在網(wǎng)絡(luò)視頻領(lǐng)域形成了差異化的產(chǎn)品。三是來自技術(shù)研究和技術(shù)創(chuàng)新。如汽車的碰撞試驗(yàn)，在試驗(yàn)中不斷完善汽車的安全設(shè)計(jì)。
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活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題
1.頭腦風(fēng)暴法
頭腦風(fēng)暴法是一個(gè)廣泛應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)討論和創(chuàng)新過程中的技巧。通過集體討論和自由發(fā)散的思維方式，可以激發(fā)出大量的創(chuàng)意和解決問題的思路。在這個(gè)過程中，不同的成員可以提出各種看法和觀點(diǎn)，從而擴(kuò)大問題的視角。
發(fā)現(xiàn)問題的六個(gè)方法
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2.五個(gè)為什么法
五個(gè)為什么法是一種通過連續(xù)提問來深入了解問題本質(zhì)的方法。當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)問題時(shí)，可以反復(fù)問自己為什么，直到找到問題的根本原因。這種方法有助于揭示隱藏的問題和潛在的因果關(guān)系。
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3.魚骨圖法
魚骨圖法，也被稱為因果圖或者石川圖，是一種以問題為中心，通過分析各種可能的原因和影響，來發(fā)現(xiàn)問題的方法。它的形狀像一條魚的骨骼，將問題放在魚頭的位置，然后畫出與之相關(guān)的多個(gè)因素。
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4.SWOT分析法
SWOT分析法是一種評(píng)估組織內(nèi)外環(huán)境的方法，有助于發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)和威脅，以及優(yōu)勢和劣勢。通過分析組織的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)和威脅，我們可以更好地了解當(dāng)前的狀況，并找到需要解決的問題。
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活動(dòng)指引一：如何發(fā)現(xiàn)值得發(fā)明創(chuàng)新的問題
5.追根溯源法
追根溯源法是一種深入調(diào)查問題背后原因的方法。它要求我們逐步追溯問題的起源，了解所有相關(guān)因素和事件，以找到問題的真正根本原因。
6.倒推法
倒推法是一種從已知結(jié)果逆向思考，找出導(dǎo)致結(jié)果的原因的方法。當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)問題時(shí)，如果無法直接找到解決方案，可以嘗試從問題的結(jié)果開始，逐步倒推找出問題的原因。
探究新知
活動(dòng)背景
手機(jī)已經(jīng)成為我們必不可少的通信工具和社交工具。隨著手機(jī)功能越來越多，屏幕越來越大，使用越來越頻繁，手機(jī)電量不足成為一個(gè)普遍的“痛點(diǎn)”。在沒有外接電源給手機(jī)充電的時(shí)候，我們該怎樣為手機(jī)充電呢
請你注意觀察生活中人們的“痛點(diǎn)”，發(fā)現(xiàn)與明確需要解決的問題。完成下列表格:
牛刀小試①
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活動(dòng)背景
痛點(diǎn) 發(fā)現(xiàn)與明確問題
1.手機(jī)戶外電量不足。 設(shè)計(jì)一種太陽能薄膜充電裝置，可以在戶外借助陽光為手機(jī)充電。
2.出國旅行時(shí)，由于各國插座標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致充電器插頭無法插入插座。 設(shè)計(jì)一款萬能轉(zhuǎn)接插頭，適合北美、歐洲及亞洲的標(biāo)準(zhǔn)插頭。
3.家中廚房收納空間不足，烹飪工具雜亂無章。 設(shè)計(jì)一款多功能折疊或模塊化廚房收納系統(tǒng)，能根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整儲(chǔ)物空間。
4.家庭垃圾分類不準(zhǔn)確，影響回收效率。 設(shè)計(jì)智能垃圾分類指導(dǎo)與回收系統(tǒng)，提高居民垃圾分類準(zhǔn)確率，促進(jìn)資源循環(huán)利用。
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活動(dòng)方案
在發(fā)現(xiàn)與明確問題后，兄弟倆著手制訂解決問題的初步方案。首先通過查找資料、調(diào)查訪談、實(shí)地測量等方式搜集信息，然后對(duì)信息進(jìn)行歸納與分析，找到影響設(shè)計(jì)的主要因素，提出各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，然后進(jìn)行分析、選擇，形成設(shè)計(jì)方案。
制定設(shè)計(jì)方案
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活動(dòng)方案
(一)搜集信息
搜集信息的方法有很多種。對(duì)一項(xiàng)設(shè)計(jì)而言，用戶體驗(yàn)更為重要，在通過調(diào)查訪談、專家咨詢、查閱資料、網(wǎng)絡(luò)搜索的方式搜集信息時(shí)我們要注意這一點(diǎn)。
1.調(diào)查訪談
趁著假期，兄弟倆實(shí)地調(diào)查了兩個(gè)星期。應(yīng)用掌握的知識(shí)，在叔叔的幫助下調(diào)查和記錄供水設(shè)備、設(shè)施的基本情況。
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活動(dòng)方案
水箱 水箱在樓頂，進(jìn)水口在水箱頂，出水管帶一個(gè)水閥，出水口比樓面高1.2m，比箱底高0.1m。水箱內(nèi)壁尺寸1.5 mx2.5 mx2.1 m,溢水孔高度2 m。
現(xiàn)有水泵控制器工作過程 低水位自動(dòng)啟動(dòng)，到高水位自動(dòng)停止，水位從高位降回低位再開始循環(huán)。為了防止沒水空轉(zhuǎn)和頻繁啟動(dòng)燒壞水泵，他們一般會(huì)人工拉掉電源。
水位感應(yīng)電極 最低啟動(dòng)水位為1m，水容積為3.75m ;最高停止水位高1.5 m，水容積為5.6m
供水 一樓是市政自來水管網(wǎng)接入的總水管(外直徑25 mm)和總水表，水表后是一個(gè)總水閥，然后是電動(dòng)水泵。水泵把自來水加壓，送到五樓水箱。
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活動(dòng)方案
2.實(shí)地測量
了解供水設(shè)備、設(shè)施的基本情況后，兄弟倆對(duì)不同時(shí)段的用水及供水情況進(jìn)行了實(shí)地測量，以下是測量結(jié)果。
項(xiàng)目 用水量 （冬季） 自來水管網(wǎng)上水壓力與流量 可用管網(wǎng)壓力上水時(shí)間 水泵狀態(tài)與抽水流量 可用抽水時(shí)間
7:00--8:30小高峰 1 m 水壓偏低，3、4樓熱水器不啟動(dòng) 流量小，水泵效率低,不宜抽水
8:30-11:30 0.3m 0.3 立方米/時(shí)，4樓熱水器不啟動(dòng) 3小時(shí) 1.7立方米/時(shí) 3小時(shí)
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活動(dòng)方案
項(xiàng)目 用水量 （冬季） 自來水管網(wǎng)上水壓力與流量 可用管網(wǎng)壓力上水時(shí)間 水泵狀態(tài)與抽水流量 可用抽水時(shí)間
11:30-13:30小高峰 1 m 水壓低，3、4樓燃?xì)鉄崴鞑粏?dòng) 流量小，水泵效率低，不宜抽水
13:3017:00 0.3 m 0.3 立方米/時(shí),4樓燃?xì)鉄崴鞑粏?dòng) 3.5小時(shí) 1.7立方米/時(shí) 3.5小時(shí)
17:00-24:00最高峰 3.5m 全樓無水，熱水器不啟動(dòng) 無流量，水泵空轉(zhuǎn)易損,不宜抽水
00:00-7:00 0.2m 0.5立方米/時(shí)，4樓熱水器不啟動(dòng) 7小時(shí) 噪聲擾民，不宜抽水
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
項(xiàng)目 用水量 （冬季） 自來水管網(wǎng)上水壓力與流量 可用管網(wǎng)壓力上水時(shí)間 水泵狀態(tài)與抽水流量 可用抽水時(shí)間
項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 全天用水量6.3m ，水表讀數(shù)5.8m 4樓管網(wǎng)壓力全天不能啟動(dòng)熱水器 共13.5小時(shí),可用上水量5.45 m 共6.5小時(shí)，可用抽水量11.05 m
說明 因測量工具及非靜態(tài)用水影響，取一周的平均值 水壓參考標(biāo)準(zhǔn)=正常啟動(dòng)煤氣熱水器的水壓 水泵空轉(zhuǎn)或抽水流量過小會(huì)導(dǎo)致水泵過熱損壞,不宜抽水
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
(二)設(shè)計(jì)分析與方案構(gòu)思
通過對(duì)設(shè)計(jì)要求和搜集到的信息對(duì)比分析，要解決供水問題，需要考慮供水時(shí)間、供水量、解決問題的成本、使用方便、維修簡單、噪聲控制、節(jié)能等問題。
1.設(shè)計(jì)分析
設(shè)計(jì)分析 需解決的問題 可選方法 分析 最終方案
蓄水量不足 1.換更大的水箱 成本高且仍然無法解決水箱抽不滿水的問題 選擇方法2
2.提高上限水位 簡單易行
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活動(dòng)方案
設(shè)計(jì)分析 需解決的問題 可選方法 分析 最終方案
水壓及供電不穩(wěn)定，水泵工作時(shí)間與水壓大小不匹配 1.更換直徑更大的供水管道 成本高且需要水務(wù)部門配合，無法在短時(shí)間內(nèi)解決問題 選擇方法3
2.換裝更大功率的抽水泵 無法解決停水時(shí)無水可抽的問題
3.通過定時(shí)器及電磁閥,在適合抽水的時(shí)機(jī)蓄水 成本低，節(jié)能，保護(hù)水泵電機(jī)
水泵夜間噪聲大 1.加裝隔音設(shè)施 成本高 選擇方法3、4
2.換裝靜音水泵 效果好，成本高
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
設(shè)計(jì)分析 需解決的問題 可選方法 分析 最終方案
水泵夜間噪聲大 3.在管網(wǎng)壓力充足時(shí)自動(dòng)上水 減少水泵功耗，節(jié)能 選擇方法3、4
4.非休息時(shí)段抽水 避免噪聲擾民
自動(dòng)控制方式 利用單片機(jī)將程序固化在芯片中，完全自動(dòng)化 自動(dòng)化程度更高，但是在供水供電情況有變化時(shí)更改設(shè)置不方便 選擇方法1
水位檢測模塊+不銹鋼傳關(guān)+電磁閥方案感探針+電腦編程時(shí)控開 技術(shù)成熟，靈活設(shè)置
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
2.形成方案
通過分析實(shí)際調(diào)查的數(shù)據(jù)和查閱資料，請教水電工師傅和老師，權(quán)衡各種可選方案的利弊，得出解決問題的方案。
問題 方案
供水量不足：水箱在1.5 m的水泵停止水位之上，這還有50cm的高度才到溢水孔。 提高水箱的蓄水量，把最高的上水位提高40cm，把水箱的蓄水量提高到7.1m ，大于每天的用水需求量。即設(shè)定在管網(wǎng)壓力適合抽水的前提下，當(dāng)水箱蓄水量不足5.6m 的時(shí)候，切換成自動(dòng)打開水泵抽水的方式，補(bǔ)足5.6m 的基本蓄水量。然后又切換到自然上水方式，把蓄水量提高到7.1m 時(shí)水泵才自動(dòng)停止。
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活動(dòng)方案
問題 方案
水壓不穩(wěn)定、供電不穩(wěn)定、水泵工作時(shí)間與水壓大小不匹配。 自動(dòng)控制自然上水方式和水泵抽水方式的時(shí)機(jī)、時(shí)間、水位和蓄水量，避免水泵頻繁啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)增加能耗和損壞，保證用水和減少人工操作，減輕水泵工作負(fù)擔(dān)。利用適合抽水的8:30-11:30和13:30-17:00兩個(gè)時(shí)段共6.5小時(shí)，以水泵抽水方式補(bǔ)足自然上水不夠的蓄水量。
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
問題 方案
水泵夜間噪聲問題。 盡量在非高峰期和凌晨到早上這段時(shí)間，利用自來水管網(wǎng)壓力(自然上水)補(bǔ)充蓄水量，減少水泵抽水的時(shí)間和次數(shù)，減少水泵能耗和噪聲。
自動(dòng)控制方式。 從制作難度、使用和維修的方便性考慮，單片機(jī)隨時(shí)更改設(shè)置不太方便，最終確定采用電子市場上成熟的水位檢測模塊+不銹鋼傳感探針+電腦編程時(shí)控開關(guān)+電磁閥方案。
續(xù)上表
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活動(dòng)指引二：如何選擇最優(yōu)的方案
通過對(duì)搜集到的信息進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，找出設(shè)計(jì)需要解決的主要問題，并分析可能的解決方法。在有多種解決方案的情況下，要綜合考慮成本、材料、時(shí)間、工具等因素。如成本不能太高；材料盡可能利用舊物改造；方案耗時(shí)不宜太長等。這需要我們提出盡可能多的設(shè)想，權(quán)衡利弊，在給定條件下選擇相對(duì)最優(yōu)的解決方案。
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活動(dòng)指引二：如何選擇最優(yōu)的方案
1.目標(biāo)導(dǎo)向原則：始終以實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)為核心，選擇能夠最直接、最高效地達(dá)成目標(biāo)的方案。確保所選方案與我們所需達(dá)成的目標(biāo)相一致。
2.可行性原則：評(píng)估每個(gè)方案的可行性，包括技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、社會(huì)可行性等方面。確保所選方案在現(xiàn)有資源和技術(shù)條件下能夠順利實(shí)施。
選擇最優(yōu)方案遵循原則
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活動(dòng)指引二：如何選擇最優(yōu)的方案
3.風(fēng)險(xiǎn)可控原則：評(píng)估每個(gè)方案可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。選擇風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低、可控性較強(qiáng)的方案，以降低決策失敗的可能性。
4.持續(xù)改進(jìn)原則：認(rèn)識(shí)到?jīng)Q策是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)的過程。在實(shí)施所選方案的過程中，及時(shí)收集反饋和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷優(yōu)化和完善決策方案，以提高未來的決策質(zhì)量和效率。
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活動(dòng)方案
請你依據(jù)上一個(gè)“牛刀小試”中你發(fā)現(xiàn)與明確的問題，通過查閱資料、實(shí)驗(yàn)測量等方式了解解決問題的相關(guān)信息。
牛刀小試②
問題 可選方案 分析 最終方案
1.設(shè)計(jì)一款萬能轉(zhuǎn)接插頭，適合北美、歐洲及亞洲的標(biāo)準(zhǔn)插頭。 1.該插頭電極應(yīng)是多樣化、可轉(zhuǎn)動(dòng)的，根據(jù)需要使用。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用方便。 選擇方案1
2.也可以設(shè)計(jì)集中各種形狀的電極結(jié)合在一個(gè)插頭上。 結(jié)構(gòu)簡單、體積較大、攜帶不便。
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活動(dòng)方案
問題 可選方案 分析 最終方案
2.設(shè)計(jì)一款多功能折疊或模塊化廚房收納系統(tǒng)，能根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整儲(chǔ)物空間。 1.利用磁吸技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì),打造一面可自由組合的收納墻。可根據(jù)廚房空間大小和收納需求，自由添加、移除或調(diào)整模塊位置。 高度靈活性，安裝簡便，承重限制，不適合存放過重的物品。 選擇方案2
2.采用折疊式設(shè)計(jì)，收納柜分為多層，每層可根據(jù)需要展開或折疊。 節(jié)省空間，滿足多種物品存儲(chǔ)。
續(xù)上表
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活動(dòng)方案
問題 可選方案 分析 最終方案
3.設(shè)計(jì)智能垃圾分類指導(dǎo)與回收系統(tǒng)，提高居民垃圾分類準(zhǔn)確率，促進(jìn)資源循環(huán)利用。 1.利用AI圖像識(shí)別技術(shù)，在垃圾桶上方安裝高清攝像頭和智能分析模塊。 高度智能化，技術(shù)成本。 選擇方案2
2.掃碼查詢與積分獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，為每個(gè)垃圾袋或特定容器配備唯一二維碼。通過掃描二維碼，輸入或選擇垃圾類型，提供投放指導(dǎo)并記錄投放行為。 低成本高效，用戶參與度高
續(xù)上表
知識(shí)拓展
小小工程師：火箭設(shè)計(jì)顯身手——案例學(xué)習(xí)
航天發(fā)展史簡介
2022年4月16日9時(shí)56分，在太空遨游半年的神舟十三號(hào)飛船在東風(fēng)著陸場平安降落，太空“出差”的3名航天員翟志剛、王亞平、葉光富安全順利出艙，重回地球的懷抱。
知識(shí)拓展
我國的航天事業(yè)是如何取得今天這樣輝煌的成就的呢？人類歷史上第一位真正飛天實(shí)踐者，中國明朝有一個(gè)官吏叫萬戶。他在一把座椅的背后裝上了 47枚當(dāng)時(shí)最大的火箭，他把自己捆綁在椅子的前面，兩只手各拿一只大風(fēng)箏，但是火箭發(fā)射爆炸，他獻(xiàn)出了生命。
國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將月球上的一座環(huán)形山以這位古代的中國人命名。
新中國第一個(gè)上天的人是航天英雄楊利偉，2003年10月15日，坐著由長征二號(hào)F運(yùn)載火箭搭載的神舟五號(hào)飛船上天，圓了中華民族千年的飛天夢。
知識(shí)拓展
中國航天發(fā)展的四大里程碑
（1）第一個(gè)想到利用火箭飛天的人——明朝的萬戶
（2）東方紅一號(hào)——中國第一顆人造衛(wèi)星
（3） 載人航天；2003 年10 月15 日，中國神舟五號(hào)載人飛船升空。
（4）深空探測-嫦娥奔月；2007年10月24日，隨著嫦娥一號(hào)成功奔月，嫦娥工程順利完成了一期工程。此后，神舟九號(hào)與天宮一號(hào)相繼發(fā)射，并成功對(duì)接。2016年9月15日22時(shí)04分09秒，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。
知識(shí)拓展
火箭的結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代運(yùn)載火箭可以分為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(又稱箭體結(jié)構(gòu))、動(dòng)力系統(tǒng) (又稱推進(jìn)系統(tǒng))和控制系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)稱為運(yùn)載火箭的主系統(tǒng)。
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是運(yùn)載火箭的基體,維持火箭外形，安裝、連接火箭各系統(tǒng)內(nèi)的所有儀器、設(shè)備，承受火箭在地面運(yùn)輸、發(fā)射操作和在飛行過程中箭上的各種載荷。
動(dòng)力系統(tǒng)是產(chǎn)生推力，推動(dòng)運(yùn)載火箭飛行的裝置，由燃料部分和發(fā)動(dòng)機(jī)部分組成。
控制系統(tǒng)用來控制運(yùn)載火箭沿預(yù)定軌道正常飛行。
知識(shí)拓展
火箭發(fā)射的原理
火箭之所以能發(fā)射，是因?yàn)樵诨鸺l(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料與氧化劑混合燃燒，向火箭的后方以極大的速度噴射出高溫高壓氣體，產(chǎn)生向前的反作用力，并以此作為火箭飛行的推動(dòng)力，推動(dòng)火箭向前飛行。
知識(shí)拓展
材料準(zhǔn)備
礦泉水瓶：1個(gè)，建議選擇容量適中、瓶身較硬的礦泉水瓶，以確保火箭的穩(wěn)定性。
彩紙或卡紙：用于制作火箭頭和其他裝飾，顏色可根據(jù)個(gè)人喜好選擇。
膠水或雙面膠：用于粘貼火箭的各個(gè)部分。
剪刀：用于剪裁彩紙或卡紙。
鉛筆或細(xì)木棒（可選）：用于固定火箭頭或作為支撐結(jié)構(gòu)。
知識(shí)拓展
制作步驟
1.制作火箭頭
用綠色的卡紙卷成一個(gè)圓錐形，作為火箭的頭部。可以用雙面膠或膠水固定形狀。如果想要更精致一些，可以用紅色的卡紙或彩紙包裹火箭頭，增加色彩和層次感。
2.準(zhǔn)備礦泉水瓶
將礦泉水瓶清洗干凈，去除標(biāo)簽和殘留物。可以在瓶身上進(jìn)行一些裝飾，如貼上彩色貼紙或畫上圖案，讓火箭更加美觀。
知識(shí)拓展
3.固定火箭頭
將制作好的火箭頭用膠水或雙面膠固定在礦泉水瓶的底部。注意要保持火箭頭的穩(wěn)定性，避免在發(fā)射過程中脫落。
4.制作支撐結(jié)構(gòu)（可選）
如果想要讓火箭在發(fā)射時(shí)更加穩(wěn)定，可以制作一些支撐結(jié)構(gòu)。例如，用綠色的卡紙折出四個(gè)三角形的紙張，作為火箭尾端的支撐架。將這些支撐架用膠水或雙面膠固定在礦泉水瓶的適當(dāng)位置。
知識(shí)拓展
5.完成裝飾
根據(jù)個(gè)人喜好，可以在火箭上進(jìn)行更多的裝飾，如貼上星星、月亮等圖案，增加火箭的趣味性和觀賞性。
知識(shí)拓展
發(fā)射方式
需要注意的是，上述制作的小火箭并不能像真正的火箭那樣通過燃燒燃料產(chǎn)生推力進(jìn)行發(fā)射。但是，我們可以通過一些簡單的方法模擬發(fā)射過程，例如：
水火箭發(fā)射：如果條件允許，可以制作一個(gè)更復(fù)雜的“水火箭”。這需要在礦泉水瓶中裝入一定量的水，并通過打氣筒等工具向瓶內(nèi)充氣，當(dāng)氣壓達(dá)到一定程度時(shí)釋放瓶子，模擬火箭發(fā)射的過程。這種方法需要一定的安全知識(shí)和操作技能，建議在成人監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。
板書設(shè)計(jì)
如何進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的活動(dòng)背景及方案
學(xué)習(xí)勞動(dòng)案例
設(shè)計(jì)活動(dòng)背景
確定設(shè)計(jì)方案
進(jìn)行相關(guān)知識(shí)拓展
課堂總結(jié)
今天，通過本課程的學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識(shí)到科學(xué)設(shè)計(jì)以及制作的重要性，掌握制定設(shè)計(jì)方案的方法。不僅能提高同學(xué)們的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，還激發(fā)了對(duì)科學(xué)的濃厚興趣。老師相信在未來的學(xué)習(xí)和工作中，同學(xué)們會(huì)更加關(guān)注身邊事物，創(chuàng)新性地提出想法，為生活、工作、祖國的科技事業(yè)添磚加瓦。
課后作業(yè)
1.查閱資料，發(fā)現(xiàn)身邊的問題，提出可行性、有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，并制定相關(guān)方案。
課后作業(yè)
2.談一談你對(duì)本課內(nèi)容的收獲。
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https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
讓備課更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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