5.2 像工程师那样实践 本节导航·目标清单 教材精研·内容全解 避坑指南·易错辨析实战演练·随堂检测 巩固拓展·课后提升 01 本节导航·目标清单 目标导航 1. 了解工程设计的一般过程。 2. 尝试制作“三球运动演示模型”，并演示日食和月食的成因。 3. 提升实践操作技能，包括使用工具、设备、软件等进行实际工程作业的能力。 方法指导 工程实践的一般过程：明确问题 → 设计方案（概念设计、具体设计）→ 实施计划（制作原型）→ 检验作品（测试）→ 改进完善 → 发布成果。这一过程并非一蹴而就，需要不断发现问题、迭代改进，直至符合工程验收标准。 02 教材精研·内容全解 考点01 工程实践的一般过程 1. 明确问题 工程师们将概念模糊的问题转变为高度简练的解决方案，这就是工程设计的过程。以一把办公椅的研发为例：办公室员工发现所坐椅子不够舒适，影响工作效率与身体健康，从而产生需求———希望可以调节椅子高度和靠背角度，使它坐起来更舒适。这种需求被称为工程问题。研发团队经过调研，确定了以下设计要求：高度调节范围 450～550 mm；倾斜角度调节范围 0°～30°；座椅材料为舒适、透气的网布材料；能承受的最大荷载为 150 kg。 办公椅 2. 设计方案 （1）概念设计。研发团队进行多次设计分析、方案构思后，有了初步的概念设计，并绘制了设计草图，草图显示了椅子的整体结构。（2）具体设计。基于概念设计，研发团队进行了详细设计，如椅子的各部分材料和具体尺寸等。 设计草图 详细设计图 3. 实施计划 根据设计图，工程师们运用各种技术，进行一系列工作，制作了原型。原型由坚固的底盘结构、钢制的气压棒、增加的滑轮、精致的座椅脚等主要部件构成。 主要部件 制作的原型 4. 检验作品 研发团队在工作环境下对原型实物进行测试，包括高度调节、倾斜角度调节、承重能力和舒适性等方面。测试结果表明，原型在其他方面表现良好，但承重能力有所不足。 测试产品 5. 改进完善 针对测试发现的问题，为达到设计承重的标准，综合考虑生产成本和实际需求，研发团队最终选择更换使用耐受力更强的材料，并重新进行了测试。 6. 发布成果 根据原型测试和改进的结果，研发团队准备进行生产制造。他们与供应商合作，选取合适的材料和制造工艺，并制订了生产计划。完成生产制造后，他们与办公家具经销商合作，进行一系列的展示、推广、销售活动。 7. 工程实践的一般过程 工程实践中，工程师需要明确问题，通过相互交流和讨论，采用头脑风暴，畅所欲言地提出自己创造性的想法，形成共识；当面对多种解决方案时，工程师需要评估各种方案的局限性，分析制约因素，做出权衡与取舍，从中选择最优的问题解决方案。工程实践的一般过程如图所示。 工程实践的一般过程 8. 工程可以很简单，也可以很复杂 例如，拉链由两排互锁的齿和一个滑块组成，这一简单结构巧妙地实现了连接或分离两排齿的功能；笔记本电脑由许多部件组成，涉及电子学、微处理器和计算机软件等多方面知识，这一复杂设备能够执行多项功能。 拉链 笔记本电脑及内部设计 考点02 好的工程设计与科学阅读：都江堰 1. 好的工程设计的重要性 一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题，减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。因此，在进行任何工程建设之前，必须首先进行仔细的论证和细致的规划，以确保工程质量和效益的最大化。 2. 科学阅读：都江堰 战国后期，李冰在岷江上主持修建了都江堰。都江堰是中国古代水利工程的杰出典范，被誉为水利工程奇迹。它由渠首和灌溉网两大系统构成，渠首建于岷江之中，分为鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三个主体工程。鱼嘴将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉，外江用于分洪。内江窄而深，外江宽而浅；枯 ... ...
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