《探索技术与工程的世界：像工程师那样实践》教案-2026-2027学年浙教版（新教材）初中科学七年级上册

《探索技术与工程的世界：像工程师那样实践》教案-2026-2027学年浙教版（新教材）初中科学七年级上册一、学情分析学生上节课已经掌握科学、技术、工程基础概念，能区分三者差异，但从未完整经历工程设计全流程；七年级学生动手意愿强，喜欢小组合作制作模型，但思考问题缺乏系统性，容易忽略设计限制条件、检验改进环节。学生习惯于“想到就做”，缺少“先明确需求、设计图纸、反复测试优化”的工程思维，难点在于理解工程设计六步骤环环相扣的逻辑，实操中难以平衡材料、成本、功能多重限制条件。教材配套办公椅研发、三球仪模型案例贴合学生认知，可通过实景模拟逐步建立标准化工程实践思维。二、教材分析本节为本章实践核心课时，承接5.1理论知识，实现“理论认知→动手实践”单元闭环。教材编排逻辑：盾构机工程案例导入→完整工程设计六步骤（明确问题—设计方案—实施计划—检验作品—改进完善—发布成果）→以办公椅研发为完整案例拆解六流程→课堂实践项目：制作三球运动演示模型。教材配套设计草图、组装实物、测试场景插图，清晰标注每一步核心任务与设计限制条件，落实新课标“做中学、用中学、创中学”要求，重点培养学生工程思维与动手探究实践能力。三、核心素养教学目标（一）.科学观念1.熟记工程设计完整六步流程，理解每一步的核心任务与前后逻辑关联。2.明白工程设计必须同时满足功能需求、材料、成本、安全等多重限制条件。3.知晓优秀工程产品需要多次检验、迭代改进，不存在一次性完美设计。（二）.科学思维1.能从生活物品中提炼真实工程问题，梳理清晰设计需求与限制条件，建立问题拆解思维。2.对比多种设计方案，分析各方案优缺点，形成方案择优、优化迭代的工程思维。3.根据作品检验结果，定位缺陷并推理改进思路，培养基于证据的优化推理能力。（三）.探究实践1.依托教材办公椅案例，完整拆解六步设计流程，梳理每一步操作要点。2.小组合作完成简易三球仪模型的方案绘制、组装制作、现场检验，完整模拟工程师实践全过程。3.针对模型出现的缺陷，自主提出改进方案并说明改进依据，落实动手与优化实践。（四）.态度责任1.体会工程师团队协作、反复打磨、严谨求真的工匠精神，养成耐心细致的实践习惯。2.设计制作时兼顾节约材料、安全操作，树立绿色、安全的工程实践意识。3.乐于分享设计成果，清晰表达设计思路，建立交流展示的责任意识。四、教学重难点教学重点1.工程设计六步骤完整流程及每一步核心要求；2.结合案例提炼设计需求、明确限制条件；3.依据检验结果对作品进行针对性改进。教学难点1.区分“需求”与“限制条件”，设计方案同时兼顾多重约束；2.客观分析作品缺陷，提出可落地、有科学依据的改进方案。五、教学过程（一）课堂导入：教材盾构机案例切入，衔接上节课旧知师：同学们翻开教材本节首页，观察盾构机实景大图，齐读教材导入文字：盾构机被称为工程机械之王，整套设备由工程师团队分工设计、反复测试、多次改良才制造完成。任何一件工程产品，无论复杂盾构机还是简单文具，都要遵循一套标准化设计流程，今天我们一起学习工程师完整的实践流程，化身小小工程师完成模型制作。

师衔接旧知提问：上节课我们区分了技术和工程，盾构机属于工程还是技术？

生1：属于大型工程，整合了机械、传感、动力多种技术。

师追问：如果让你来设计一台简易挖掘工具，直接动手制作可以吗？为什么？

生2：不可以，容易出现尺寸不合适、功能达不到要求，需要先规划设计。

师板书课题《像工程师那样实践》，过渡：教材给我们总结了全球通用的工程设计六步流程，我们先通过办公椅完整案例，一步步拆解每个环节。设计意图：使用教材大国重器实景图导入，联系前一节理论知识，通过反向提问让学生直观感知“无设计直接制作”的弊端，引出标准化工程流程学习的必要性。（二）新知板块1：工程设计六大流程总览（教材核心主干文本）师：全班齐读教材给出的工程设计完整六步骤，教师同步板书：明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果。

师说明：六个步骤顺序不能随意调换，环环相扣，我们结合教材办公椅研发案例，逐段精读、分步问答讲解。第一步：明确问题（教材重点标注第一步）

师阅读教材原文：生活中的不便、使用需求，就是工程问题；明确问题阶段要梳理清楚设计需求与限制条件。

师展示教材办公椅原图，请两位学生上台模拟坐椅子，说说使用时的不便。

上台学生发言：椅子高度固定，个子高坐着憋屈；靠背不能调节，久坐腰酸；承重能力一般，容易晃动。

师提问全班：这些不便对应的设计需求是什么？从教材文字中圈画。

生齐读教材需求：椅子高度可调节、靠背倾斜角度可调、坐感舒适、承重达标。

师继续提问：工程师设计时还要考虑哪些限制条件？

生3：材料成本、材料重量、教室摆放空间、安全稳固、制作难度。

师板书区分：需求=产品要实现的功能；限制条件=设计不能突破的约束。

即时小问答：设计一款便携水杯，需求是什么？限制条件有哪些？

生4：需求：装水、防漏、轻便；限制：材料安全、体积小巧、成本低廉。第二步：设计方案

师精读教材文本：设计方案分为概念草图、详细设计图两个阶段，需要标注尺寸、材料、结构，同时准备多套备选方案对比择优。

师出示教材办公椅设计草图、零件结构图，分层提问：

师：草图需要标注哪些关键信息？

生5：座椅高度调节范围、靠背倾斜角度、选用材料、零件连接方式。

师追问：为什么工程师要准备不止一套方案？

生：不同方案各有优缺点，可以对比选出最优，预留修改空间。

小组微任务：针对可调办公椅，口头提出两套不同结构的设计思路，简单对比优劣。第三步：实施计划

教材原文解读：按照设计图纸选择材料、工具，分工组装，制作出实物原型，严格对照图纸尺寸操作。

师提问：实施计划时如果材料和图纸设想不一致，应该直接随便修改吗？

生6：不能，要记录材料差异，后续检验阶段统一调整，保证流程规范。第四步：检验作品

师齐读教材检验标准：对照最初梳理的设计需求，逐项测试功能是否达标，记录所有缺陷。

师结合办公椅案例提问：需要检验哪些项目？

生：高度调节范围、靠背倾斜角度、最大承重、稳固程度、舒适度。

师强调：检验必须客观记录问题，不能主观忽略缺陷，缺陷是后续改进的依据。第五步：改进完善

教材原文：根据检验记录的缺陷，回到设计方案环节调整结构、更换材料，重新制作、再次检验，循环迭代直至满足需求。

师对话举例：办公椅测试发现承重不足，工程师会怎么改进？

生7：加厚支撑支架、更换硬度更高的材料、增加底部防滑结构。第六步：发布成果

教材解读：整理设计图纸、测试记录、改进过程，向团队、使用者介绍设计思路、成品功能，完成成果展示。

师梳理完整六步闭环逻辑：从需求出发设计制作，检验发现缺陷，改进优化后再发布，形成完整工程实践链条。设计意图：严格依托教材办公椅完整案例，六步骤分步拆解，每一步搭配教材图文、师生互动问答，区分易混淆的“需求”与“限制条件”，通过即时小练习巩固每环节核心任务，清晰呈现流程逻辑。（三）新知板块2：案例综合复盘，梳理六流程内在逻辑师：我们从头到尾复盘办公椅研发全过程，全班按顺序依次说出对应流程名称，同步对应教材图文。

师引导递进提问，串联全流程：

师：工程师最先做什么？目的是什么？

生：明确问题，找准使用者真实需求，避免设计出无用产品。

师：有了需求之后，为什么不能直接动手制作？

生：需要绘制设计方案，规划材料、尺寸，减少制作浪费，预留多种思路。

师：制作出原型后，为什么必须检验？

生：检验可以客观发现设计缺陷，不检验就无法优化产品。

师：改进完善是一次就能完成吗？结合教材文字回答。

生齐读教材：工程设计往往需要多次检验、多次改进，反复迭代才能达到合格标准。

师总结核心工程思维：工程不是一次性创作，是“设计—制作—检验—优化”循环迭代的系统性实践。设计意图：通过复盘式串联提问，打通六步骤前后关联，强化迭代优化的核心工程思维，化解学生“一次制作完美成品”的认知误区。（四）新知板块3：课堂模拟工程实践——制作三球运动演示模型（教材实操项目）师：教材安排课堂实践项目：制作三球仪（日、地、月运动演示模型），我们严格按照刚才学习的六步流程，模拟工程师完成完整实践，同步对照教材实操指导文字。环节1：明确三球仪工程问题师朗读教材实践需求：制作简易模型，能手动模拟地球自转、公转，月球绕地球转动，直观展示三者位置关系。

师组织小组讨论，梳理限制条件：材料仅使用纸板、竹签、泡沫球、胶水；模型尺寸适配桌面；结构稳固不易倾倒；制作时长有限。

各小组口头汇报本组梳理的需求与限制条件，教师统一纠正补充。环节2：设计方案师出示教材三球仪参考设计图，要求各小组在草稿纸上绘制简易草图，标注太阳、地球、月球的固定支架、传动结构尺寸，每组至少画出两套方案，小组内对比择优。

教师巡视查看草图，选取两份典型草图投屏提问点评：

师：这份草图缺少支架高度标注，会带来什么制作问题？

生8：组装时球体高低错位，无法模拟公转轨道。环节3：实施计划学生依据本组最优草图，领取材料、分工裁剪、粘贴、固定球体，按照图纸分步组装模型，教师巡回指导工具安全使用，提醒严格对照图纸尺寸。环节4：检验作品组装完成后，小组内部对照需求逐项检验：能否平稳转动地球、月球；三者轨道层次分明；模型不倾倒。记录本组模型存在的缺陷，如支架松动、球体间距不当、转动卡顿等。环节5：改进完善各组根据检验记录调整结构：支架松动就增加加固纸板；球体间距不对重新固定竹签；转动卡顿打磨接触位置，完成二次优化。环节6：发布成果每组推选一名代表，简单介绍本组设计思路、制作中遇到的缺陷以及对应的改进方法，完成成果发布。

师全程同步对照教材实操文字，每一步实践都呼应前文六流程理论，做到理论与实操一一对应。设计意图：完整落地教材指定实践项目，严