“宏大工程与技术”阅读资料卡
鸟巢
“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为37.96米。主桁架围绕屋盖中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通。为了避免出现过于复杂的节点，少量主桁架在内环附近截断。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。主看台部分采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
高铁
列车控制技术是保证列车运行安全的关键技术，运行300km/h下的列车显然不能仅仅依赖人工。而我国在2004年构建的列车运行控制系统，能满足200-350km/h的列车安全运行需求，达到了国际领先水平。列车在整个运行过程中，牵引供电技术也很重要，启动时消耗的电能最多，功率最大，因而在多辆列车运行时电网中会呈现出一个个用电峰值，而如果电网负载过大，则可能有导致线路起火的风险，因此我国已建成世界上最大规模的高速铁路牵引供电数据采集和监测控制系统，用大数据的方式来使得供电的安全可靠，从而满足大编组和重联运行需求，中国组建了世界上最大的高铁客运运输网络，以高度统一的指挥体系保证列车之间互不干扰，每一辆列车都能准时进站。
天眼
早在1994年，我国天文学家南仁东就提出了关于FAST的构想，历时22年建成。于2016年9月25日落成启用。FAST是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，相比著名的射电望远镜阿雷西博，综合性能是其十倍。
FAST作为一项国家重大科技基础设施工程，FAST由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。据悉，整个FAST系统具备了大、巧、强、精四大特点。
一个接近30块足球场大小的工程项目，实现起来颇为不易。而且在贵州这种地质和地貌都很复杂的岩溶洼地里，实现起来难度更大。因此，在工程项目的建设过程中，“索网结构”的出现，解决了超大跨度索网安装方案设计、超高疲劳性能钢索结构研制、超高精度索结构制造工艺等方面的问题，其技术难度不言而喻，需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考，研制工作经历了反复的“失败—认识—修改—完善”过程，最终历时一年半时间才完成技术攻关。
“大”只是FAST的一方面，如何做到大且精？这就对研究人员们也是个不小的挑战，要知道，口径超过百米的射电望远镜，要做到高精度一直都是一个难题。而FAST在500米的尺度上测量角度精确到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3．8毫米。据介绍，科研人员根据索网节点坐标数据以及单元的安装尺寸要求，采用参数化设计方法，用机器代替人力，将反射面单元的不同归结为索网节点坐标值的不同，准确高效地给出每种单元的尺寸数据，当进行不同发射面单元设计时，仅需更改索网坐标值，即可快速得到全部发射面单元的三维模型和二维图纸。使得上百万件构件单块子单元的表面精度最终能够控制在1mm以上，为整个FAST系统的完整运行提供了良好的保证。
四、空间站
空间站第一步：航天员天地往返技术
首先，建设空间站要有载人航天能力。国际空间站建设之初，宇航员可以乘坐美国的航天飞机和宇宙飞船穿梭天地，但随着航天飞机因为事故等原因被废弃，目前各国宇航员只能乘坐俄罗斯的联盟飞船。而这项让航天员的天地往返的技术，我们早已在神舟一号到神舟六号的任务中熟练掌握。
空间站第二步：交会对接技术
在国际空间站上，核心舱周围连接着实验舱、载人飞船等等，形成一个很大的组合体。未来中国的空间站，结构也是如此，各个舱体的连接，就需要精准的交会对接技术，目前，神舟七号到神舟十一号任务的成功完成显示，不论是自动对接还是手动对接，中国的都不存在技术问题。
空间站第三步：航天员出舱活动
在国际空间站的任务中，我们经常能看到宇航员出仓进行一些维修和科研活动，而航天员的出舱技术，我们早已在神舟七号任务时成功完成。
空间站第四步：大推力火箭技术
要完成空间站建设，还有很重要的一点就是需要大推力火箭，这是因为空间站的许多组件体积大、重量沉。今年成功首飞的长征五号火箭，不仅个子长大了不少，并且采用了全新的液氢和液氧燃料，推力大幅提升。
航天科技集团董事长 雷凡培：长征五号大大提高我们进入空间的能力，现有火箭近地运载能力大概是8吨，它是25吨，能够发射我们空间站的核心舱；
空间站第五步：推进剂在轨补加技术
要实现多人在空间站长期驻留，就要经常为空间站进行补给。明年，天舟一号货运飞船就将与天宫二号空间实验室进行对接，除了送货，天舟的还有一项重要任务就是验证推进剂在轨补加技术。(共18张PPT)
认识工程
教科版 六年级上册《小小工程师》单元
住房有哪些主要的结构和系统？
住房的建成需经历哪些过程？
港珠澳大桥工程的建设过程又是怎样的？
它们在建设过程中有什么共同特点呢？
探索1
观看港珠澳大桥的视频，阅读自己收集的资料，思考以下问题：
（1）为什么要建造港珠澳大桥？
（2）大桥的建造面临了哪些限制和挑战？
（3）这些问题都是怎样解决的？
（4）大桥的建造经历了哪些主要过程？
探索1
（1）为什么要建造港珠澳大桥？
促进香港、澳门和内地经济的进一步发展。
........
探索1
限制和挑战 解决办法
珠江口有大量的泥沙会涌入海洋
增大桥墩的跨度
在这片海域上修建海底隧道
大桥要经过通向香港的唯一航道，桥面高度必须超过80米，桥塔高度超过200米，而香港机场附近不允许有超过88米的建筑物出现
桥梁和隧道需要用岛屿连接
修建人工岛
探索1
(3)大桥的建造经历了哪些主要过程
人工岛的建设、墩台安装、桥梁合拢、海底隧道安装以及贯通、桥面道路的铺设
视频来源：https://v./x/page/v0766od78e3.html
探索2
对比房屋和港珠澳大桥的建造过程，我们来归纳一下工程设计过程要经历的步骤。
探索2
工程设计过程要经历的步骤
探索3
1、回顾房屋和港珠澳大桥的建造过程，你知道工程中可能用到哪些技术吗？
通信信息、建筑、钢铁建造.....等技术
探索3
根据收集到的资料，说说这些工程分别利用了哪些技术
中国“天眼”
空间站
探索3
空间站
探索3
天眼
探索3
建造鸟巢所需钢材要求轻便并且载荷能力大，国内钢铁厂专门研制了Q460E-Z35钢材，2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
又如，港珠澳大桥桥梁焊接的技术标准高，中铁山桥集团便研发了世界规模最大、精度最高的机器人焊接系统。
1、建造鸟巢所需钢材要求轻便并且载荷能力大，国内钢铁厂专门研制了Q460钢材，2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
2、港珠澳大桥桥梁焊接的技术标准高，中铁山桥集团便研发了世界规模最大、精度最高的机器人焊接系统。
探索3
工程与技术的关系是怎样的？
每一类工程项目，都包含大量的科学原理，应用大量的科学技术。同时，工程实施过程中面临的技术难关也对科学技术提出了更高的要求，推动着科学技术的不断发展。
研 讨
1、通过两节课的学习，我们对工程有了哪些认识？这些认识的依据是什么？
2、假如让我们做一名小小工程师，我们都要完成那些工作呢？
拓 展
收集铁塔的图片，观察铁塔的结构
埃菲尔铁塔于1889年建成，距今已经一百多年，经历了风吹雨打的埃菲尔铁塔为什么如此牢固稳定？它的结构有什么特点？
END《认识工程》教学设计
【教材分析】
教材中呈现了我国具有代表性的伟大工程——港珠澳大桥。以港珠澳大桥这一巨型工程与上节课身边的住房建造工程进行对比，呈现巨型与小型、复杂与普通、远处与身边等多角度的冲突。基于这样的冲突，开展以下三个探索活动。 第一个活动是让学生通过收集、分析资料的方式了解港珠澳大桥的建设目的、意义，工程设计的限制条件以及面临的技术难关，如何攻坚克难找到解决方法，大桥的主要建造过程。第二个活动是学生在了解房屋以及港珠澳大桥的建设过程后，让学生采取归纳的方法，对工程的建设过程要怎样的步骤进行归纳、提炼，形成一个整体的认知。第三个活动是通过分析每一项工程的建设，让学生了解工程与科技进步的关系。通过这三个探究活动，帮助学生建构“工程的关键是设计，工程是运用科学与技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”这一主要概念。
【学情分析】
学生对于港珠澳大桥、中国天眼、高铁、鸟巢、空间站等宏大工程的认识，大多来源于新闻报道，对于这些工程在建设过程中面临的限制条件有哪些，又是怎样解决难题，这些工程的建设过程中运用到哪些技术等学生对于这方面了解不清楚，因此，搜集资料，处理信息是本课的主要学习方式。
【教学目标】
科学概念目标
许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界中找到原型。
工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。
工程需要在一定的限制条件下完成任务，要经历相类似的建设过程。
科学探究目标
1、能通过阅读资料知道工程建设需要面临的限制条件有哪些，又是怎样解决难题的。
2、能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。
3、能了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。
科学态度目标
认识到工程建设的艰难，从而产生对建设者的敬仰之情。
进一步唤起学习工程的兴趣，激发做一名小小工程师的愿望。
科学、技术、社会和环境目标
进一步认识到科学技术与工程的相互关系。
进一步认识到科学技术对社会发展的重要作用，人类的好奇以及社会的需求对科学技术发展的积极促进作用。
【教学重难点】
教学重点：根据港珠澳大桥工程建设的案例，归纳出工程建设过程的相似步骤。
教学难点：根据案例了解工程建设所需的科学技术支持，分析工程与科学技术的关系。
【材料准备】
教师：港珠澳大桥、中国天眼、高铁、鸟巢、空间站的文字和视频资料、实验记录单
学生：收集港珠澳大桥、中国天眼、高铁、鸟巢、空间站的文字和视频资料
视频来源：
（1）港珠澳大桥
https://www./video/BV15A411J74Z from=search&seid=18032260186946981064&spm_id_from=333.337.0.0
（2）港珠澳大桥的建设历程https://v./x/page/v0766od78e3.html
（3）中国天眼
https://tv./2020/10/06/VIDE5EtaVm0cqEWqDfcRmOUH201006.shtml
（4）空间站
http://news./2016/11/21/ARTIBJXVojx32sFIhLbf7npa161121.shtml
【教学流程图】
【教学过程】
一、聚焦
（1）回顾旧知
教师展示上一节课的班级记录表
教师：观察我们上一节课的班级记录表，住房有哪些主要结构与系统？住房的建成需经历哪些过程？
学生：住房有很多结构，如承重结构，门，窗；住房有供电系统，供水系统。住房的建成需经历选址、设计、施工、验收等步骤。
（2）聚焦本课主题
教师展示港珠澳大桥的图片
教师：港珠澳大桥工程的建设过程又是怎样的？它们在建设过程中有什么共同特点呢？
设计意图：引导学生将学习视角从住宅工程拓展到港珠澳大桥的工程，聚焦本节课的学习主题。
二、探索
（一）围绕港珠澳大桥的建设展开学习
1、教师出示关于港珠澳大桥建设的视频。建议学生收集关于港珠澳大桥的相关资料带来学校。
教师：请同学们观看港珠澳大桥建设的视频并结合自己所收集的关于港珠澳大桥的相关资料，思考以下四个问题
为什么要建造港珠澳大桥？
大桥的建造面临了哪些限制和挑战？
这些问题都是怎样解决的？
大桥的建造经历了哪些主要过程？
学生观看视频并结合自己所收集的关于港珠澳大桥的相关资料，进行归纳相关信息，并在小组内交流讨论。
2、全班交流，共同研讨总结
（1）教师：为什么要建造港珠澳大桥？
学生：促进香港、澳门和内地经济的进一步发展。
（2）教师：大桥的建造面临了哪些限制和挑战？这些问题都是怎样解决的？
学生：以“限制和挑战”“解决办法”两项内容对应排列说明。
限制和挑战 解决办法
珠江口有大量的泥沙会涌入海洋 增大桥墩的跨度
大桥要经过通向香港的唯一航道，桥面高度必须超过80米。桥 修建海底隧道
桥梁和隧道需要用岛屿连接 修建人工岛
建岛的还床上有淤泥 用圆钢筒
教师：大桥的建造经历了哪些主要过程？教师播放港珠澳大桥建造经历的主要过程视频。
学生：（如果学生有课前收集资料，可让学生进行分享，如果没有，观看视频进行归纳）人工岛的建设、墩台安装、桥梁合拢、海底隧道安装以及贯通
设计意图：为了让学生了解工程建设最核心的关键点是什么，设置了四个为题，这四个问题分别指向：1、建造工程的目的和意义；2、工程设计的限制条件以及面临的技术难关；3、如何攻克难找到解决办法；4、大桥的主要建造过程。通过学生对资料的收集、分析与归纳，从而建构“工程的关键是技术”这一核心概念，也加强对工程复杂性、科学性、系统性的理解。
梳理工程建设过程的相似步骤
1、教师引导：对比房屋和港珠澳大桥的建造过程，我们来归纳一下工程设计过程要经历的步骤。
学生小组交流讨论。
学生：工程的建设都是有目的的，在建设的过程中会遇到很多困难，要有设计图、进行施工、最后验收。
教师引导提问：当遇到这些困难时（比如时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破坏能力等等），我们首先应该怎么做？可以直接就建造吗？
学生：根据这些困难进行方案的设计。设计完方案再建造。
教师：引导学生分析设计完成后直接建造的合理性。应该是要先制作一个模型，比如在制作房屋模型时，利用模型对楼体的高度、结构形式等等进行测量，确保建筑物的坚固性和安全性，从各个方面对模型进行评估和改进。
学生完成记录单上工程建设步骤示意图。
在教师的引导下完成工程建设步骤的梳理归纳。
设计意图：这一环节中使学生体会设计-建立模型-测试-改进-再建立模型-再测试-再改进完善......这一循环的过程，使学生理解从明确问题到实施建设是十分复杂的过程，体会工程建设中设计的重要性、复杂性、闭环性。
了解工程与技术进步的关系
1、组织学生课前收集：中国天眼、高铁、鸟巢体育馆、空间站等工程建设的资料。
教师出示中国天眼、高铁、鸟巢体育馆、空间站的图片
教师：根据你们收集到的资料，说说这些工程分别利用了哪些技术。
学生分享交流。
教师进一步举例，工程推动技术发展的例子
例如：建造鸟巢所需钢材要求轻便并且载荷能力大，国内钢铁厂边专门研制了Q460E-Z35钢材，2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，将撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。
又如，港珠澳大桥桥梁焊接的技术标准高，中铁山桥集团便研发了世界规模最大、精度最高的机器人焊接系统。
2、工程与技术的关系是怎样的？
学生展开讨论
学生：工程的建造利用了大量技术，而工程实施过程中面临的各项困难和技术难关也推动了科学技术的发展。
设计意图：学生通过分析每一项工程的建设过程，可以感受到科学技术在其中发挥的重要作用，都包含了大朗的科学原理，应用了大量的科学技术，深化学生对工程与技术关系的认知。
研讨
教师：通过两节课的学习，我们对工程有了哪些认识？这些认识的依据是什么？
学生：工程是一项复杂的工作，实施一项工程前要先进行设计，工程的建造需要依靠很多科学技术......
教师：假如让我们做一名小小工程师，我们都要完成那些工作呢？
引导学生发现建造工程的每个阶段都很重要，最重要的是设计。
设计意图：研讨板块帮助学生梳理这两节课的学习总结，及时检查学生对前面内容的学习情况，又是为下一节课进行建造工程做准备。
拓展
教师：出示铁塔图片，引导学生收集相关资料并且思考：埃菲尔铁塔于1889年建成，距今已经一百多年，经历了风吹雨打的埃菲尔铁塔为什么如此牢固稳定？它的结构有什么特点？
学生：可选收集铁塔的图片，观察铁塔的结构
设计意图：为后面两颗设计塔台的形状以及内部结构做准备。
【板书设计】
【实验记录单】《认识工程》实验记录单
请你根据对工程的了解，归纳出工程建设的基本步骤
（可根据需要再添加反复 的箭头）
