(共33张PPT)
1.2 认识工程
第一单元 小小工程师
核心素养目标
科学观念：认识到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。认识到工程建设需要运用相关科学知识以及技术的支撑来完成。认识到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。
科学思维：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。
探究实践：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。能根据工程案例归纳出工程建设过程的相似步骤。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。
态度责任：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。
科学聚焦
01
住房主要的结构和系统有哪些？
住房的基本结构包括门、窗、承重梁、墙体、楼板等。
住房建造由供水、供暖、采光、电路等多个系统组成。
科学聚焦
我们已经了解了住房和它的建造过程。
住房建造需要经历的主要过程有明确任务、选址、设计、建造、验收等。
科学聚焦
从住宅工程到其他各式的工程，它们在建设过程中有什么共同特点？
科学聚焦
科学探索
02
探索一：阅读或观看港珠澳大桥的相关资料，试着整理和归纳下面的问题。
经过九年施工，港珠澳大桥终于正式开通了。港珠澳大桥飞跨伶仃洋，连接着我国经济最发达的地区和人口最密集的地区，大桥全长55千米，是集桥、岛、隧为一体的世界最长的跨海大桥。大桥将为粤港澳大湾区的经济发展带来强劲的动力。
科学探索
探索一：阅读或观看港珠澳大桥的相关资料，试着整理和归纳下面的问题。
为什么要建造港珠澳大桥？
大桥的建造曾面临哪些限制和挑战？
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？
科学探索
探索一：阅读或观看港珠澳大桥的相关资料，试着整理和归纳下面的问题。
限制和挑战 解决办法
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，但这片海域上没有任何可用的岛屿
建岛的海床上有15到20米深的淤泥，机械会滑出，移走淤泥又会对海洋造成毁灭性污染
在这片水域上修建六七千米长的海底隧道和22.9千米长的跨海大桥
修建人工岛
用圆钢筒围岛
科学探索
探索二：梳理工程建设过程的相似步骤。
明确一个要解决的问题
在限制条件下进行设计
制作一个模型（画或写解决方案呢）
测试这个模型，评估并改进
实施建设
限制条件包括时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破坏能力等。
科学探索
探索三：了解这些宏大工程与科技进步的关系。
科学探索
中国天眼
“中国天眼”是世界上目前口径最大、最精密的球面射电望远镜，其设计应用了主动反射面技术在地面改正球差，采用了轻型索拖动馈源支撑将万吨平台降至几十吨，使用了世界上跨度最大、精度最高的索网结构。
科学探索
高铁
高铁的车体采用铝合金型材料焊接而成，车体外表面需要进行喷砂和涂装，总组装系统负责列车的内部总装工作，之后需要由调试系统来对列车进行静调、动调、单车调试等工作，最后由转向架系统来完成构架的焊接和加工、轮对的制造及转向架的组装工作，转向架的制造质量决定着列车的总体安全。
科学探索
鸟巢
由于设计理念凸显“绿色奥运”，“鸟巢”在施工中有很多难题是独一无二的，在国际上没有现成的参考答案，只有依靠自己的科技创新独立解决。
? 实际操作起来更加复杂，“鸟巢”里面的混凝土结构与外罩的钢结构相互独立，建筑师在混凝土看台和钢结构外罩之间的空间里，设计了很多倾斜的混
科学探索
凝土柱子来支撑建筑。从2003年12月24日建设开工，到2008年3月完工。这座晶莹剔透的建筑，以巧夺天工的设计、纷繁自由的结构、简洁纯净的造型、环保先进的科技，成为了百年奥运建筑史上的经典，成为了北京乃至世界建筑史上的标志性建筑。
鸟巢
科学探索
空间站
中国空间站以天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱为基本构型，是第三代T字型空间站。建造空间站需要涉及五大核心技术，我国已全面掌握，这五大技术分别为载人飞船技术、运载火箭技术、空间站舱段建造技术、货运飞船技术和其他分系统制造技术。
? 2021年6月17日，神舟十二号载人飞船成功发射，顺利实现了与天和核心舱的
科学探索
连接，我国三名航天员也于当天先后进入了天和核心舱。在本次空间站任务中有三大创新技术：天和核心舱的机械臂可以辅助航天员行走，让航天员实现人机协同，在较短的时间内实现较远距离的移动；神舟十二号与天和核心舱采用了自主快速交会对接技术，它可以有效缩短航天员在狭小的船舱内的等待时间，避免航天员们可能会出现的航天运动病等身体不适情况；天和核心舱内的再生生保系统，即除食物需从地面补给之外，氧气和水等两大生保物资在空间站上基本依靠再生，是我国全自主研制的。
空间站
科学探索
科学研讨
03
1.通过学习，我们对工程有了哪些认识？
2.如果我们是一名小小工程师，我们需要完成哪些工作呢？
科学研讨
科学拓展
04
收集塔的图片，观察塔的结构特点。
科学拓展
课堂总结
05
课堂总结
课堂练习
06
一、判断题。
1.工程和技术的进步能提高人类生活水平。( )
√
2.中国的月球探索工程叫“嫦娥工程”。( )
√
3.高铁的建设只需要运用相关科学知识就能完成。( )
×
课堂练习
4.“神舟”飞船工程实施过程中面临的各种困难，会对科学技术提出更高的要求，会使科学技术不断进步。( )
√
5.建造住宅和建设港珠澳大桥是两个独立的建造过程，两者没有共同的特点。( )
×
6.工程建设中常有设计、建造、测试、改进、再建模、再测试、再完善的循环过程，这说明工程建设从明确问题到实施建设是一个十分复杂的过程。( )
√
课堂练习
二、选择题。
1.在建造港珠澳大桥时，大桥要经过通向香港的唯一航路，桥面高度必须超过80米，桥塔高度超过200米，而香港机场不允许有超过88米的建筑物出现，工程师们采取的解决办法是( )。
A.修建人工岛
B.修建海底隧道和跨海大桥
C.在周围用钢筋围岛
B
课堂练习
2.修建港珠澳大桥的主要目的是( )。
A.彰显我国强大的经济实力和科技水平
B.促进粤港澳大湾区的经济发展
C.促进科学技术的进步
B
3.东东去过很多地方旅游，拍了许多的照片，下列工程中，不在我国的是( )。
A.&1& B.&2& C.&3&
C
课堂练习
4.塑料产品的使用为我们的生活带来了便利，同时也带来了环境污染，为解决这一问题，研究人员研制出了像废纸一样可回收利用的新型塑料，这种新型塑料的诞生，为塑料产品的设计提供了新的思路，根据这个案例，判断以下说法正确的是( )。
A.设计不需要技术的参与
B.好的设计必然产生好的技术
C.技术与设计是相互促进、相互利用的关系
C
课堂练习
三、同学们，工程建设需要很复杂的步骤，你们知道都需要哪些步骤吗？请试着梳理一下工程建设过程的相似步骤吧！
上图中限制条件包括______、______、__________、______、抵
抗自然界的破坏 能力等。
时间
费用
可用材料
环境
课堂练习
四、材料题。
中国天眼
“中国天眼”一般指500米口径球面射电望远镜。由于建造地址是一块洼地，其地形边界复杂，周围环境高度落差大，支承柱高度就得在3米至50米不等，导致“天眼”的组成部分——圈梁、索网和基础受力复杂，并且圈梁温度作用明显。
课堂练习
“天眼”设计对精度要求极为苛刻，如何克服地形和温差的不利条件就成了设计中的一个大难题。为了啃下这块“硬骨头”，项目团队不停地想对策、改方案，最后提出将柱子与圈梁隔开，通过一个径向可移动的支座进行滑动释放，也就是用一种可移动的支座连接柱子和圈梁，而不是简单地焊死，圈梁、索网受力和变形均匀，有利于望远镜调整角度。
结合以上信息，填写建造“中国天眼”过程中遇到的限制和挑战及解决办法。
限制和挑战 解决办法
圈梁、索网和基础受力复杂，并且圈梁温度作用明显
将柱子与圈梁隔开，通过一个径向可移动的支座进行滑动释放，也就是用一种可移动的支座连接柱子和圈梁，而不是简单地焊死，圈梁、索网受力和变形均匀，有利于望远镜调整角度
（合理即可）
课堂练习资料
港珠澳大桥全长55千米，其中包含22.9千米的桥梁工程和6.7千米的海底隧道，隧道由东、西两个人工岛连接；桥墩224座，桥塔7座；桥梁宽度33.1米，沉管隧道长度5664米、宽度28.5米、净高5.1米。
港珠澳大桥建成通车，极大地缩短了香港、珠海和澳门三地间的时空距离，在大湾区建设中发挥着重要作用。港珠澳大桥的工程建造有以下三大亮点技术。
1.外海造岛：港珠澳大桥海底隧道所在区域没有现成的自然岛屿，需要人工造岛。在陆地上预先制造120个直径22.5米、高度55米、重量达550吨的巨型圆形钢筒，通过船只将其直接固定在海床上，然后在钢筒合围的中间填土造岛。
2.沉管对接：沉管技术，就是在海床上挖出沟槽，然后将预制好的隧道沉放至沟槽，再进行水下对接。港珠澳大桥沉管隧道及相关技术是整个工程的核心，既要减少大桥和人工岛的长度，以降低建筑阻水率，保持航道畅通，又要避免与附近航线产生冲突。
3.索塔吊转：港珠澳大桥的斜拉桥距离机场很近，受密集航班影响，海上作业建筑限高严格，传统的架设临时塔式起重机吊装的方法无法施展。为此，施工团队采用预制索塔牵引吊装的方案。
港珠澳大桥部分施工时间节点如下：
2009年12月15日，港珠澳大桥正式开工建设。
2012年12月16日，港珠澳大桥主桥墩开钻。
2015年2月3日，青州航道桥56号墩索塔“中国结”结形撑首个节段吊装成功。
2016年9月27日，港珠澳大桥主体桥梁全线贯通。
2017年3月7日，港珠澳大桥海底隧道最后一节沉管安装成功。
2018年2月6日，港珠澳大桥主体工程完成交工验收。
2018年10月24日，港珠澳大桥通车运营。
