2026秋暑假自学课小升初科学讲义（浙教版）第20讲 像工程师那样实践（解析版）

.第20讲像工程师那样实践内容导航01预习航标→析目标·明方向：预习导航精准定向02教材全解

→析教材·学新知：情境概念深度构情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣概念建构：梳理核心概念，形成知识框架考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑例题精析：典型题目带路，学会解题思路即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容03过关检测

→练考点·强落实：过关检测分层提关键词学习目标导航实践步骤1、熟记工程实践五步骤：明确问题，设计方案（①概念设计②具体设计），实施方案，检验产品，改进完善。2、知道设计要兼顾实用、安全、成本、环保等要素。3、了解原型、模型的作用，懂得根据测试问题迭代改进产品。学习重点：工程实践完整流程。依据测试结果修改完善作品。学习难点：结合限制条件（材料、成本、尺寸）优化设计方案。区分设计缺陷和制作失误，针对性改进。情情｜境｜启｜思在建造公路、铁路和地铁时，需要开挖隧道。盾构机能够实现全自动开挖隧道，被称为世界工程机械之王，是名副其实的大国重器，反映了一个国家装备制造业的水平。盾构机的各个部件都是经过工程师们相互配合，共同协作设计和制造出来的。那么，工程师是如何进行工程设计的？我们如何学会像工程师那样实践概概｜念｜构｜建1.工程设计的过程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。2.工程设计要注意的问题和建议包括项目背景、项目目标、安全标准、环保可持续发展、技术要求、成本控制、项目进度、交流与协作、风险评估等。(1)项目背景:了解项目的目的、范围、需求和预算，有助于确定设计的方向和重点。(2)项目目标:明确项目的最终结果、所需的功能和性能要求，确保设计符合项目需求。(3)安全标准:遵守相关安全标准和规定，确保设计方案符合相关安全要求，同时考虑文化内涵、美感等多方面因素。(4)环保要求:考虑环境保护的要求，尽量减少对环境的影响，并符合相关的环境保护法规，(5)可持续发展:充分考虑项目的可持续性，包括资源利用、能源消耗和生态影响等方面。(6)技术要求:根据项目的需求确定所需的技术要求，包括使用的技术标准、材料和设备的选型等方面。(7)成本控制:根据项目预算:设计方案以尽量控制成本，并确保设计方案在预算范围内(8)项目进度:根据项目的进度要求，制定相应的设计计划，并确保设计进度符合项目要求。(9)交流与协作:与其他专业人员保持良好的沟通，并确保设计方案能够满足各个专业的要求。(10)风险评估:工程师要评估各种方案的局限性，分析制约因素，选择最优方案注意:工程设计的好坏要经过反复论证，要特别注重反面的论证，即从实际出发，分析做成的物件在使用时可能会出现的问题，着力寻找设计方案中存在的缺陷。深｜深｜研｜精｜炼知识点01工程设计的过程工程设计的过程：明确问题，设计方案（①概念设计②具体设计），实施方案，检验产品，改进完善1、工程可以很简单，也可以很复杂拉链笔记本电路2、一个好的工程设计能够提前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。知识点02我们的工程实践制作三球运动演示模型1、明确问题任务：设计制作“三球运动演示模型”，能够演白食和月食的成因，限制条件：材料包括木板、地球小模型、LED灯等，工具包括锯子、砂纸等。验收标准：三球运动演示模型制作验收标准评价维度⭐⭐⭐⭐⭐⭐科学原理三球位置，比例均不合理三球位置或比例基本合理三球位置、比例均合理可靠程度模型难以正常转动模型转动流畅，偶尔打滑卡顿，但不影响使用模型转动流畅，无打滑卡顿现象制作工艺模型外形较粗糙模型外形较为美观模型整体美观，精致演示效果无法演示日食和月食基本可以演示日食和月食，光源有时会被遮挡可以完美演示日食和月食，光源全程无遮挡2.设计方案。三球运动演示模型具体为两大模块。分别是模拟运动的机械模块、模拟阳光的发光模块。(1)分析问题。①太阳.地球和月球三者应该如放置，尺寸大小应该如何选择？②模型的动力如何提供？③什么样的装置可以模拟阳光？④机械装置中常用齿轮或皮带实现动力的传递，地球绕太阳运动1圈时，月球绕地球运动12圈，如何保证上述运动关系(2)材料和工具的选择(3)设计方案并绘制草图3.实施计划按照设计方案制作演示模型，记录实施过程中遇到的困难以及解决的方法。4.检验作品依照评价量表对模型进行测试并打分，将结果记录在表中。【例1】如图所示为一款移动铅球架，设计时要考虑各种因素。下列分析中，不合理的是（）A．铅球运动员的体重大，铅球架的结构要能承受运动员的体重 B．铅球放置在搁置架的两杆间，两个杆的间距要适合铅球的直径 C．为使铅球架方便移动，底部可安装万向轮 D．铅球架的高度应方便运动员取放【答案】A【解答】解：A．铅球架是用来放置铅球的，并非用来承受运动员的体重，运动员体重与铅球架结构的设计并无直接关联，故A正确；B．铅球放置在搁架的两杆间，为了稳定放置铅球，两杆间距要考虑铅球的直径，故B错误；C．为了让铅球架能够方便移动，在底部安装万向轮是合理的设计，故C错误；D．铅球架的高度如果能方便运动员取放铅球，符合使用的便利性原则，故D错误；故选：A。【即练1】小嘉准备为行动不便的爷爷设计一辆轮椅，如图所示。下列人体尺寸中不需要考虑的是（）A．坐姿臀宽 B．坐姿背高 C．坐姿腿长 D．坐姿肩宽【答案】D【解答】解：A．坐姿臀宽：会影响轮椅座椅的宽度设计，需要考虑，故A正确；B．坐姿肩高：会影响轮椅靠背的高度、扶手高度等设计，需要考虑，故B正确；C．坐姿腿长：会影响轮椅脚踏板的位置、座椅深度等设计，需要考虑，故C正确；D．坐姿脚宽：轮椅的脚踏板或相关部件设计一般不会以脚宽为核心参考因素，因此不需要考虑，故D错误；故选：D。【即练2】科学课上，同学们根据工程实践的六个步骤，制作了太阳、地球和月球的三球运动演示模型，如图所示。请回答：（1）材料中有LED灯，制作过程中应将其安装在（填序号）球中。（2）在检验作品环节，小科发现三球仪的转动存在较严重的卡顿，接下来他应进行的工程实践步骤是。【答案】（1）①；（2）测试改进（或改进、优化模型）。【解答】解：（1）在三球运动模型中，太阳是光源，会发光，图中的序号①代表太阳，所以LED灯应安装在①球中；（2）工程实践的六个步骤一般为：明确问题→制定方案→制作模型→测试改进→检验作品→评估优化。如果检验作品时发现转动卡顿，需要回到测试改进环节，对模型进行调整和优化，解决卡顿问题。故答案为：（1）①；（2）测试改进（或改进、优化模型）。【即练3】下雨时，同学们将雨伞带入教室后随意撰放，数使地面湿滑，不仅行走不便，还存在安全隐患。于是同学们决定发扬“东阳工匠精神”，制作一个雨伞收纳架。（1）雨伞收纳架的制作过程一般需经历以下步骤，其合理的排序为：。①制作模型②明确一个要解决的问题③发布成果④在限制条件下进行设计⑤测试、评估并改进（2）在讨论雨伞收纳架的设计方案时，小组同学提出了以下观点，其中最能体现工程思维的是：。A.只要外观新颖好看，就能获得大家喜欢B.除了考虑能否做成，还要考虑使用是否安全、材料是否容易获得C.完全按照网上找到的最流行设计来制作，省时省力D.先做出成品，再思考它有什么用（3）选用PVC塑料管制作时，同学们提出了不同做法。从结构稳固性和功能实用性的角度看，下列合理的是：（可多选）。A.确保关键连接部位牢固，并设计足够数量插孔以容纳全班雨伞B.连接处应采用插接、螺栓等方式固定，确保牢固且便于组装C.设计时应考虑不同伞型的尺寸，设置可调节或多种规格的插孔（4）如图是同学们用PVC塑料管根据设计图制作出的收纳架实物。为使该收纳架不易翻倒，请在不改变外观的前提下，提出你的改进建议：。【答案】（1）②①④⑤③；（2）B；（3）ABC；（4）在底部增加配重（或加宽底部支架、粘贴防滑垫等，合理即可）。【解答】解：（1）工程制作的基本流程是先明确问题，再构思制作模型，接着结合实际限制条件优化设计，之后进行测试评估并改进，最后发布成果；合理的排序是：②明确一个要解决的问题→①制作模型→④在限制条件下进行设计→⑤测试、评估并改进→③发布成果；故正确的顺序为②①④⑤③；（2）工程思维不仅关注能否做出成品，还需要综合考虑安全性、材料获取难度、实用性等多方面因素，选项B符合这一特点；选项A只关注外观，选项C完全照搬设计缺乏创新和针对性，选项D颠倒了设计和用途的逻辑顺序；故选：B；（3）A.确保关键部位牢固并设计足够插孔，能提升收纳架的稳定性和实用性；B.采用插接、螺栓等方式固定，既保证牢固又便于组装和拆卸；C.考虑不同伞具尺寸并设置可调节或多规格插孔，能适配更多使用场景；故选：ABC；（4）可以在收纳架的底部增加配重（比如放置沙袋、粘贴防滑垫），或者将底部的支架设计得更宽一些，以此降低重心，让收纳架不易翻倒。制作三球运动演示模型是一个工程实践的过程，其流程有：①制作一个模型，②在限制条件下进行设计，③发布成果，④测试这个模型、评估并改进，⑤明确一个要解决的问题。下列符合工程实践的过程是（）A．②⑤①③④ B．②⑤①④③ C．⑤②①③④ D．⑤②①④③【答案】D【解答】解：⑤明确一个要解决的问题。在任何工程实践中，首先得清楚要解决什么问题。就像制作三球运动演示模型，要先明确比如是要展示三球的何种运动关系，是地球、月球、太阳的公转自转关系，还是其他特定的三球运动情况等。只有明确了问题，后续的设计和制作才有方向，所以这是工程实践的起始点。②在限制条件下进行设计。明确问题后，就要考虑各种限制条件来进行设计。例如制作三球运动演示模型，可能会受到材料成本、制作工艺难度、展示场地大小等条件限制。在这些限制下，设计出模型的结构、运动方式等具体方案，所以这一步紧跟在明确问题之后。①制作一个模型。有了设计方案，接下来就是按照设计把模型制作出来。将设计从图纸或设想转化为实际的模型，这是将前面的规划付诸实践的关键步骤。④测试这个模型、评估并改进。模型制作完成后，需要对其进行测试，看看是否能达成最初明确的要解决的问题，比如三球运动演示模型是否能准确展示预定的运动关系。通过测试发现模型存在的问题，然后进行评估并加以改进，使模型更加完善。③发布成果。当模型经过测试、评估和改进，达到了比较理想的状态后，就可以将成果发布出来，向他人展示这个三球运动演示模型的成果和意义等。综合以上分析，符合工程实践过程的是⑤②①④③。故选：D。设计如图所示的轮椅时，下列人体尺寸中不需要考虑的是（）A．坐姿肘高 B．坐姿背高 C．坐姿腿宽 D．坐姿肩宽【答案】D【解答】解：从轮椅的设计需求来看：坐姿背高（B）：决定轮椅靠背的高度，需要考虑；坐姿腿宽（C）：影响轮椅座位的宽度设计，需要考虑；坐姿肘高（A）：和轮椅扶手高度、操作轮椅的舒适性相关，需要考虑；而坐姿肩宽（D）与轮椅设计无直接关联，因此不需要考虑；故选：D。小义家楼顶种了很多绿植，夏季需频繁浇水，为此，他想设计制作一款自动浇水装置，全过程各环节如下。对他经历的环节排序合理的是（）①上网收集相关自动浇水装置的制作方法②通过问卷，调查需求③绘制设计图④制作产品⑤分析检验结果，优化设计方案⑥对产品进行测试检验A．①②⑥④③⑤ B．①②③⑥④⑤ C．②①③④⑥⑤ D．②①③⑥④【答案】C【解答】解：第一步：②通过问卷，调查需求。理由：在设计任何产品之前，首先要了解用户的需求。通过问卷调查的方式，可以全面、系统地收集人们对于自动淡水装置的功能、使用场景、期望达到的效果等方面的信息。只有明确了需求，后续的设计和制作才会有针对性，满足实际使用的要求。第二步：①上网收集相关自动淡水装置的制作方法。理由：在明确需求后，需要借鉴前人的经验和现有的技术。通过上网收集相关制作方法，可以了解到不同的设计思路、采用的材料、制作工艺等，为自己的设计提供参考和灵感，避免重复劳动，站在已有成果的基础上进行创新。第三步：③绘制设计图。理由：有了需求和参考资料后，要将自己的设计思路以可视化的方式呈现出来。绘制设计图可以清晰地规划自动淡水装置的各个部分的结构、形状、尺寸以及它们之间的连接方式等，为后续的制作提供明确的指导，是从构思到实际制作的重要过渡环节。第四步：④制作产品。理由：根据绘制好的设计图，准备相应的材料和工具，按照设计要求进行实际的制作。将设计从图纸变为实物，这是实现自动淡水装置的关键步骤。第五步：⑥对产品进行测试检验。理由：产品制作完成后，需要对其性能和功能进行测试检验。通过实际的运行和测试，检查产品是否能够达到预期的淡水效果，是否存在漏水、运行不稳定等问题，获取产品实际表现的数据和信息。第六步：⑤分析检验结果，优化设计方案。理由：根据测试检验得到的结果，对产品进行分析。如果发现产品存在问题，就需要对设计方案进行优化和改进，以提高产品的性能和质量，使其更加符合最初的需求。这样经过不断优化，产品会更加完善。所以，合理的排序是②①③④⑥⑤。故选：C。如图所示的沙滩伞，以下说法不符合事实的是（）A．沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素 B．在制作沙滩伞过程中，要应用到多项技术 C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，起到了更稳固的作用 D．沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力【答案】D【解答】解：A．沙滩伞的设计需要考虑防水性，防止下雨时漏水；稳定性，在风吹等情况下保持稳定等多方面因素，故A错误；B．在制作沙滩伞过程中，涉及到材料选择、结构设计、加工工艺等多项技术，故B错误；C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，三角形具有稳定性，起到了更稳固的作用，故C错误；D．沙滩伞上大下小的设计不利于提高抗风能力，上大下小在风吹时更容易被吹倒，故D正确。故选：D。小科同学的爷爷年事已高，行动不便。该同学想要设计一款轻便实用的拐杖来帮助爷爷行走。在制定设计方案过程中，不需要做的是（）A．进行方案构思 B．制作产品原型 C．绘制设计草图 D．确定具体材料【答案】B【解答】解：同学想要设计一款轻便实用的拐杖来帮助爷爷行走，他在设计方案的过程中，一般需要进行方案构思，然后绘制设计草图，进而确定具体材料；制作产品原型是验证设计方案的一个步骤，可以在设计方案完成后进行，因此在设计方案过程中不需要制作产品原型。故选：B。我们每天都在使用各种工程产品。某同学在使用某款插座时，发现无法同时插入两个插头，如图所示。因此他打算设计一款新插座来解决这一问题，这属于工程实践的（）A．明确问题 B．设计方案 C．实施计划 D．检验作品【答案】A【解答】解：该同学在日常使用用电器的过程中发现了插销设计的不合理之处，因此打算设计更新型的插头，属于发现和明确问题的过程。故选：A。制作日地月三球相对运动模型时，在确定标准环节，不需要考虑的因素是（）A．天体运行周期的比例 B．天体间距离的比例 C．模型材料的颜色 D．模型的大小和重量【答案】C【解答】解：天体运行周期是日地月三球相对运动的重要特征之一。在制作模型时，考虑天体运行周期的比例，能够更准确地模拟和展示日地月之间的相对运动规律，所以该因素需要考虑，A错误。天体间距离影响着它们之间的相互作用和相对位置关系。确定天体间距离的比例，有助于更真实地呈现日地月的空间分布和运动状态，所以该因素需要考虑，B错误。模型材料的颜色主要影响模型的外观视觉效果，与日地月三球相对运动的本质特征和规律并无直接关联，在确定标准环节不需要考虑，C正确。模型的大小和重量会影响模型的稳定性、可操作性以及展示效果等。合适的大小和重量对于模型的制作、摆放和演示都很重要，所以该因素需要考虑，D错误。故选：C。科学家采用科学的方法去发现自然界的规律和原理，而工程师则采用工程的方法解决问题。下列为工程师所研究的事项是（）A．风是如何形成的 B．如何制造风力产品 C．风的主要驱动力是什么 D．为什么不同地方的风速和风向会有所不同【答案】B【解答】解：A.“风是如何形成的”主要是探究自然现象背后的科学原理，这更侧重于科学家通过科学研究去揭示自然界中大气运动形成风的机制，属于科学研究范畴，而不是工程师解决实际问题的范畴，所以A选项不符合工程师研究事项。B.“如何制造风力产品”工程师的职责就是运用工程方法来解决实际产品的制造问题。在制造风力产品时，工程师需要考虑材料选择、结构设计、工艺优化等一系列工程方面的因素，以实现将风力这种自然能源转化为可利用的产品，这是典型的工程师运用工程方法解决实际问题的体现，所以B选项符合工程师研究事项。C.“风的主要驱动力是什么”是对风形成原因中驱动力的探究，属于对自然规律和原理的探索，是科学家研究的领域，而不是工程师主要关注的解决实际问题的方向，所以C选项不符合工程师研究事项。D.“为什么不同地方的风速和风向会有所不同”是在探究自然现象背后的科学原理，涉及到地理、气象等多方面的科学知识，科学家通过研究各种自然因素来解释这种现象，属于科学研究内容，并非工程师解决实际问题的工作，所以D选项不符合工程师研究事项。故选：B。某学习小组在设计制作走马灯的活动中，下列做法错误的是（）A．.选择叶轮材料应考虑轻薄、易被推动的 B．走马灯工作时，以轮轴为参照物，剪纸是静止的 C．.点燃的蜡烛应放在合适的位置才能让走马灯转动 D．.为了让走马灯顺利转动，除顶部叶轮外，应把其它部分做成密封的【答案】D【解答】解：A.制作走马灯的叶轮时，选择叶材质轻、易被吹动的材料，这样蜡烛燃烧产生的热空气流动时更容易推动叶轮转动，该做法是合理的，A选项正确。B.走马灯工作时，剪纸固定在轮轴上，以轮轴为参照物，剪纸相对于轮轴的位置没有发生变化，所以剪纸是静止的，B选项正确。C.点燃的蜡烛要放在合适的位置，使得蜡烛燃烧产生的热空气能够有效地上升，推动叶轮转动，从而带动走马灯转动，C选项正确。D.为了让走马灯顺利转动，需要有空气的流动，若把除顶部叶轮外的其它部分做成密封的，空气无法形成有效的对流，热空气不能持续推动叶轮转动，走马灯就无法正常工作，该做法错误，D选项错误。故选：D。在制作三球运动演示模型时，需要根据工程实践的一般流程进行，下列关于工程实践流程补充正确的是（）A．①设计方案②实施计划③改进完善④检验作品 B．①实施计划②设计方案③检验作品④改进完善 C．①设计方案②实施计划③检验作品④改进完善 D．①设计方案②检验作品③实施计划④改进完善【答案】C【解答】解：A、①设计方案正确，②实施计划正确，但④检验作品位置错误，应该在实施计划之后，所以A选项不正确。B、①实施计划位置错误，应该先设计方案，所以B选项不正确。C、①设计方案、②实施计划、③检验作品、④改进完善，顺序完全正确，C选项符合工程实践的一般流程。D、②检验作品位置错误，应该在实施计划之后，所以D选项不正确。故选：C。工程实践的一般过程包括：下面是一把学生椅的研发流程。（1）研发团队进行多次讨论、交流后，绘制了学生椅的草图（如图甲）。这个过程属于工程实践中的。（2）在设计办公椅合适的高度（h）范围时，他需要测量人体（如图乙）哪一部分长度。A.站立身高B.站立臂展C.坐姿膝高【答案】（1）设计环节；（2）C。【解答】解：（1）研发团队进行多次讨论、交流后绘制学生椅草图的过程属于工程实践中的设计环节，因为工程实践通常包括需求分析、设计、制作、测试等多个环节。在这个情境中，研发团队经过讨论和交流，将想法转化为具体的学生椅草图，这是在确定产品的外观、结构等设计方面的内容，是整个工程实践中设计阶段的重要工作，所以这个过程属于工程实践中的设计环节。（2）在设计办公椅合适的高度（h）范围时，他需要测量人体坐姿膝高的长度，因为办公椅是供人坐着使用的，其高度的设计主要是为了让人在坐着的时候能够舒适地使用，而坐姿膝高是与人体坐着时的高度相关的重要尺寸参数。站立身高主要用于确定一些与站立相关的设施高度，如门框高度等；站立臂展主要与一些需要手臂伸展操作的设施或空间设计相关，如某些工作台的宽度等。而办公椅的高度设计，需要考虑人坐着时膝盖到地面的高度，即坐姿膝高，这样才能使椅子的高度适合人体坐姿，保证使用者的舒适和健康，所以在设计办公椅合适的高度（h）范围时，需要测量人体的坐姿膝高。故选：C。故答案为：（1）设计环节；（2）C。如图甲所示为小乐的平板电脑支架，在使用中发现该支架不利于平板电脑散热，也无法调节角度，于是她着手设计和制作一款新的支架以解决上述问题。（1）明确问题：小乐首先总结了现有支架的具体不足是“散热不良”和“角度不可调”。为了更全面地定义设计问题并构思解决方案，接下来她最需要进行的工作是。A.调研市场上同类支架的优缺点，了解常见解决方案B.绘制新支架各部分零件的精确尺寸图纸C.开始用材料制作支架的实物模型D