資源簡介

(共18張PPT)
5.2像工程師那樣實踐
浙教版七年級科學上冊
第五章 探索技術與工程的世界
把照相機對著北極星附近的星空進行延時攝影，就會得到一張星星繞北極星運動的軌跡照片。通過這張照片，我們能否推斷地球到底是怎樣運動的
盾構機能夠實現(xiàn)全自動開挖隧道，被譽為“世界工程機械之王”，是名副其實的大國重器，反映了一個國家裝備制造業(yè)的水平。盾構機的各個部件都是經(jīng)過工程師們相互配合、共同協(xié)作設計和制造出來的。那么，工程師是如何進行工程設計的 我們?nèi)绾螌W會像工程師那樣實踐
新課導入
一、工程設計的過程
我們每天都在使用各種工程產(chǎn)品，如自行車、文具盒、投影儀等，這些都是工程師為了讓人們更好地生活、學習而設計并制造出來的。工程師們將概念模糊的問題轉變?yōu)楦叨群喚毜慕鉀Q方案，這就是工程設計的過程。下面以一把辦公椅的研發(fā)流程為例，讓我們一起走進工程設計。
制作一把辦公椅
明確問題
辦公室員工在工作時發(fā)現(xiàn)所坐的椅子不夠舒適，影響工作效率與身體健康，就會產(chǎn)生需求:希望可以調(diào)節(jié)椅子高度和靠背角度，使它坐起來更舒適。這種需求被稱為工程問題。工程師了解到這些需求后，開始研發(fā)一款新的辦公椅。研發(fā)團隊經(jīng)過調(diào)研，確定了以下設計要求:
1.高度調(diào)節(jié)范圍:450~550 mm。
2.傾斜角度調(diào)節(jié)范圍:0°~30°
3.座椅材料:舒適、透氣的網(wǎng)布材料。
4.能承受的最大荷載:150kg:
制作一把辦公椅
設計方案
1.概念設計。研發(fā)團隊進行多次設計分析、方案構思后，有了初步的概念設計,并繪制了設計草圖，草圖顯示了椅子的整體結構。
制作一把辦公椅
設計方案
2.具體設計?；诟拍钤O計，研發(fā)團隊進行了詳細設計，如椅子的各部分材料和具體尺寸等。
制作一把辦公椅
實施計劃
根據(jù)設計圖，工程師們運用各種技術，進行一系列工作，制作了原型。
制作一把辦公椅
檢驗作品
研發(fā)團隊在工作環(huán)境下對原型實物進行測試、包括高度調(diào)節(jié)、傾斜角度調(diào)節(jié)、承重能力和舒適性等方面。測試結果表明、原型在其他方面表現(xiàn)良好，但承重能力有所不足。
制作一把辦公椅
改進完善
針對測試發(fā)現(xiàn)的問題，為達到設計承重的標準，綜合考慮生產(chǎn)成本和實際需求，研發(fā)團隊最終選擇更換使用耐受力更強的材料，并重新進行了測試。
發(fā)布成果
根據(jù)原型測試和改進的結果，研發(fā)團隊準備進行生產(chǎn)制造。他們與供應商合作，選取合適的材料和制造工藝，并制訂了生產(chǎn)計劃。完成生產(chǎn)制造后，他們與辦公家具經(jīng)銷商合作，進行一系列的展示、推廣、銷售活動。
工程實踐中，工程師需要明確問題，通過相互交流和討論，采用頭腦風暴，暢所欲言地提出自己創(chuàng)造性的想法，形成共識;當面對多種解決方案時，工程師需要評估各種方案的局限性，分析制約因素，做出權衡與取舍，從中選擇最優(yōu)的問題解決方案。工程實踐的一般過程如圖5.2-7所示
二、我們的工程實踐
制作三球運動演示模型
明確問題
任務:設計制作三球運動演示模型，能夠演示日食和月食的成因。限制條件:材料包括木板、地球模型、月球模型、LED燈、刻度尺等，工具包括鋸子、砂紙等。
驗收標準
二、我們的工程實踐
設計方案
三球運動演示模型具體可以分為兩大模塊，分別是模擬運動的機械模塊、模擬陽光的發(fā)光模塊。
1、分析問題。
(1)太陽、地球和月球三者應該如何放置 尺寸大小應該如何選擇
(2)模型的動力如何提供
(3)什么樣的裝置可以模擬陽光
(4)機械裝置中常用齒輪或皮帶實現(xiàn)動力的傳遞，地球繞太陽運動圈時，月球繞地球運動12圈。如何保證上述運動關系
二、我們的工程實踐
2.材料和工具的選擇
3.設計方案并繪制草圖。
二、我們的工程實踐
實施計劃
按照設計方案制作演示模型，記錄實施過程中遇到的困難以及解決的方法。
二、我們的工程實踐
檢驗作品
依照評價量表對模型進行測試并打分，將結果記錄在表中。
二、我們的工程實踐
改進完善
根據(jù)測試結果，現(xiàn)在的三球運動演示模型還可以如何改進 與組員討論，并在原設計草圖中標注。
發(fā)布成果
通過繪制畫報、星現(xiàn)實物或產(chǎn)品發(fā)布會的形式發(fā)布三球運動演示模型制作成果。
工程實踐的過程并非一蹴而就，在工程設計時要不斷地發(fā)現(xiàn)問題、尋找原因并迭代改進，直至符合工程驗收標準。在一些重大工程的建造中，工程設計尤為關鍵、要考慮各種因素、權衡工程的影響，以確保工程建造順利進行。

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