初中一年级科学：技术与工程实践入门（第一课时）教案

初中一年级科学：技术与工程实践入门（第一课时）教案

一、教材与学情分析

（一）教材地位与内容剖析

本节课内容“我们一起来制造”选自浙江教育出版社七年级《科学》下册第五章第二节，是本章“技术与工程实践”的核心启动课。第五章旨在引导学生从单纯的科学知识学习，转向运用科学原理解决实际问题的技术与工程领域。本节课作为第二节的起始，其角色定位至关重要，它不仅是前一节“什么是技术”的理论延续，更是后续深入开展工程设计、制作与优化的实践铺垫。教材通过引入一个具体的、与学生生活经验紧密相关的制造任务（如制造一个简单装置或模型），旨在让学生亲历一个完整的、简化的工程设计流程，从而初步建立“工程”概念，理解技术设计的系统性和迭代性。本课时聚焦于“制造”的起点，即明确任务、分析需求、构思方案和绘制草图，强调“图纸”作为工程技术语言的重要性，为下一课时的动手制作奠定坚实的蓝图基础。

（二）学情分析

授课对象为七年级学生。在知识储备上，经过前四个章节的学习，学生已具备基本的观察、实验和初步的科学探究能力，对物质性质、力学现象等有了一定的感性认识和粗浅理解，但尚未系统学习相关的物理或工程原理。在认知特点上，七年级学生好奇心强，思维活跃，乐于动手操作，对“制造”事物抱有浓厚兴趣。他们具备一定的生活经验和想象力，能够提出一些天马行空的想法，但在思维的严谨性、系统性以及将想法转化为可行方案的能力上尚有欠缺。他们习惯于一步到位地动手制作，往往忽略前期规划、方案论证和图纸绘制的重要性，容易出现制作过程中返工、材料浪费、最终作品功能不达标等问题。因此，本课时的教学重点不在于教会学生复杂的制图技巧，而在于引导他们认识到“想好了再做”是工程实践的基本原则，初步培养工程思维和规范意识。

二、教学目标设计

基于核心素养的课程理念，本课时旨在达成以下四维目标：

（一）科学观念

认识到任何成功的制造都始于清晰的目标和周密的设计。理解设计图纸是工程技术人员交流思想、指导制造的统一语言，初步建立“按图施工”的工程规范观念。体会技术与工程实践是一个基于需求、权衡约束条件、不断优化的过程。

（二）科学思维

1.能通过小组讨论，将一个模糊的制造任务（如“制造一个能承重的桥梁模型”）分解为具体、可测量的设计需求（如桥面长度、承重指标、材料限制、外观要求等）。【基础】【重要】

2.能够运用发散性思维，从不同角度构思多种解决问题的初步方案。【重要】

3.能够运用比较、分析的思维方法，基于材料、成本、难度、美观等标准，对多个方案进行初步评估和筛选，做出合理决策。【难点】【非常重要】

（三）探究实践

1.能根据任务要求，在小组内分工协作，共同完成设计方案的构思。【基础】

2.初步学会用草图（含透视图、三视图初步概念）和必要的文字标注，清晰、准确地表达自己的设计构想。尝试绘制包含基本结构、尺寸和部件名称的设计草图。【核心】【高频考点】

3.能清晰地阐述本组设计方案的创意、优势和预期功能。

（四）态度责任

1.在小组合作中，养成倾听他人意见、尊重不同想法的习惯，体验团队协作在解决复杂问题中的重要性。【重要】

2.培养严谨细致的工程态度，认识到草图绘制不准确可能导致制作失败，从而对后续实践环节产生责任感。

3.通过亲历设计过程，激发对技术创造的浓厚兴趣，初步形成乐于探索、敢于创新、实事求是的科学精神和工程伦理意识。

三、教学重难点

（一）教学重点

1.明确工程任务的核心需求与约束条件，并基于此进行多方案构思。

2.学习用草图（含尺寸、结构标注）清晰表达设计构想。

（二）教学难点

1.引导学生从“凭空想象”转向“基于约束条件的理性设计”，即在材料、时间、成本等现实限制下寻求最优解。

2.帮助学生克服“画图难”的心理障碍，掌握用简洁线条和符号表达三维物体的基本方法。

四、教学方法与准备

（一）教学方法

采用项目式学习（PBL）驱动下的“情境探究-协作设计-交流论证”教学模式。教师扮演“总工程师”角色，创设真实的问题情境，引导学生作为“工程师团队”展开工作。主要运用启发式提问、小组合作探究、案例分析对比、可视化思维工具（如思维导图）等方法，让学生在“做设计”的过程中学习设计。

（二）教学准备

1.教师准备：多媒体课件（包含各类优秀/失败的设计草图、工程案例视频）、若干组“制造任务卡”（每组任务略有差异，如制作不同跨度或承重需求的桥梁）、绘图纸、铅笔、橡皮、直尺、彩色笔。准备一个结构复杂但有趣的实物模型（如一座小巧的桁架桥模型），用于课堂导入和启发。

2.学生准备：预习教材相关内容，回顾生活中见过的类似结构（如桥梁、高塔、简易置物架等）。准备基本的绘图工具。

五、教学实施过程

（一）创设情境，明确任务（约5分钟）【基础】

教师手捧一座精美的木制桁架桥模型，缓缓走入学生中间。“同学们，请看老师手里的这座桥。它虽然小巧，却能稳稳地托起几本厚重的书。你们想不想也亲手制造一个这样的作品，甚至比它更具创意和力量？”（学生热情回应）

“制造，并非拿起材料就敲敲打打。任何伟大的工程，都源于一张图纸。今天，我们就要化身为一个个‘小小工程设计团队’，开启我们的第一项工作——为制造一座‘纸桥’绘制蓝图。”

教师通过多媒体展示本节课的核心制造任务：【非常重要】

“某城市公园需要在一条宽30厘米的‘小河’上，搭建一座供游人通行的景观纸桥。现提供材料为A4卡纸5张、胶水、棉线、透明胶带。要求桥梁结构美观、稳固，能够承载至少200克重物（模拟游人），桥面宽度不小于8厘米，且只能在两岸（即课桌两边）架设，桥身不得接触‘水面’（即桌面）。限时一节课完成设计方案，下节课进行制作与承重比赛。”

教师引导学生将任务卡上的信息分解为“需求”（承重、美观）和“约束条件”（材料、尺寸、时间），并板书在黑板上。【重要】

（二）案例分析，启迪思维（约8分钟）

教师展示两组对比鲜明的案例图片。

第一组：埃菲尔铁塔、赵州桥、金门大桥等著名建筑的结构特写，引导学生观察其造型特点，提问：“这些伟大的建筑，为什么长成这样？它们的形状与功能之间有什么联系？”（学生讨论，初步感知结构与承重的关系）

第二组：展示两份学生作品草图。一份草图潦草，只有简单线条，没有尺寸，也没有标注。另一份草图清晰，画出了正视图和俯视图，标注了关键尺寸（如桥长、桥高、桥面宽），甚至标出了打算加固的部位。教师提问：“假如你们是施工小组，拿到这两份图纸，哪一份能让你们顺利、准确地建造出设计师心中所想？为什么？”

通过对比，学生深刻认识到清晰、规范的设计图是团队高效协作的保障，是避免“想当然”、减少失误的关键。教师顺势引出工程设计的核心语言——“图纸”，并简要介绍工程图常见的表达方式（正视、俯视、侧视，透视图），但强调本节课我们先用简易的透视图或组合视图来表达。【重要】

（三）头脑风暴，构思方案（约12分钟）【非常重要】

全班分成若干“工程设计小组”，每组4-5人。各小组抽取略有差异的“制造任务卡”（例如：A组要求桥面承重300克，B组要求桥身造型最具创意，C组材料卡纸减为4张但可使用牙签辅助等），激发更具针对性的思考。

教师下达指令：“现在，各个工程团队开始头脑风暴！请大家围绕任务，思考三个核心问题：

1.我们的桥，整体造型是怎样的？是平板桥、拱形桥、还是桁架桥？（引导从生活经验和观察过的案例中寻找灵感）

2.为了让桥能承重，哪些地方最脆弱，需要特别加固？我们可以用什么方法来加固？（如：将纸卷成纸筒做梁、折叠成瓦楞状做桥面、用棉线做拉索等）【难点】

3.5张卡纸，我们如何分配使用？哪部分用整张纸，哪部分可以裁剪？【重要】

小组内展开热烈讨论。教师巡视，鼓励每个组员都发表见解，并用“思维导图”或简单的草图记录下讨论出的所有可能性，哪怕是看似不切实际的想法。这个阶段鼓励发散思维，追求“想法多”。

（四）方案决策，草图绘制（约15分钟）【核心】【高频考点】

头脑风暴后，小组进入方案决策与深化设计阶段。教师引导学生从以下维度评估方案：【非常重要】

可行性：我们的想法，以现有的材料和能力，能做得出来吗？（排除过于复杂的构想）

稳固性：哪种结构理论上更稳固？（引导思考三角形稳定性等浅显力学原理）

经济性：我们的材料够用吗？有没有更省材料的办法？

美观性：造型是否流畅、有创意？

经过综合权衡，每组确定一个“最优”方案，并开始将想法转化为规范的草图。教师通过投影仪示范绘制一张设计草图的步骤：【重要】

1.画出整体轮廓（透视图，能一眼看出形状）。

2.标注关键尺寸（长、宽、高）。

3.画出关键部位的细节（如桥墩怎么立、桥面如何加固、拉索如何连接），并用文字或箭头标注清楚。

4.列出所需材料和预估数量。

此时，课堂进入最为投入的“工程绘图”阶段。学生们有的沉思，有的比划，有的低声讨论细节。教师巡回指导，针对绘图困难的小组，手把手地教他们如何用简单的线条表示立体感；针对方案尚有漏洞的小组，通过提问引导他们自我完善（如：“你们设计的这个拱，怎么跟桥面连接才能更牢固？”）。

（五）展示交流，论证方案（约5分钟）

预留5分钟，邀请1-2个完成度较高的小组上台，向全体“工程评审委员会”（即全班同学和老师）展示他们的设计图，并阐述设计思路、独特创意以及预估的承重表现。这既是展示，也是一次公开的论证。

其他小组和教师作为“评审方”，可以从以下几个方面提问或提出建议：

“为什么要在这个部位加三角形结构？”

“你们估算的承重能力能达到200克吗？有没有做理论上的估算？”

“如果制作过程中发现材料不够，你们有备用方案吗？”

通过答辩与互动，不仅让展示小组的思维更加清晰，也让全班同学在倾听与质疑中，反思自己方案的不足，学习他人的优点，深化对“好设计”的理解。教师最后做简短点评，充分肯定每组的创意和努力，尤其表扬设计图清晰、标注规范的小组。

六、板书设计

第五章技术与工程实践

第二节我们一起来制造（第一课时）：工程设计初体验

一、制造任务解析

需求：承重200g，桥面宽≥8cm，造型美观

约束：材料（5张卡纸、胶水、线）、尺寸（跨度30cm）、时间（一节课设计）

二、工程设计流程

（一）明确问题（任务分析）

（二）构思方案（头脑风暴）——求多、求新

（三）优化决策（评估筛选）——求实、求优

（四）表达设计（绘制草图）——求准、求清

三、设计图纸要素【重要】

1.整体造型图（透视图/三视图）

2.关键尺寸标注（长、宽、高）

3.结构与材料标注（如“纸筒梁”、“瓦楞桥面”）

4.材料清单

七、教学评价设计

本课时采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，重点评估学生在设计过程中的参与度、思维品质和成果质量。

（一）过程性评价（占60%）

1.参与度：小组讨论是否积极，是否乐于分享观点。（由组内互评和教师观察记录，占20%）

2.合作性：能否有效分工，倾听和尊重他人意见。（教师观察记录，占10%）

3.思维品质：方案构思是否具有新颖性、能否综合考虑约束条件、方案的逻辑性和可行性。（教师与小组交流评估，占30%）

（二）终结性评价（占40%）

1.设计草图质量（核心评价项）：

1.清晰度：能否让人一眼看懂设计意图。（占10%）

2.完整性：是否包含必要的视图、尺寸、材料标注。（占15%）【高频考点】

3.创新性：设计是否有独特之处。（占5%）

4.规范性：绘图是否工整、标注是否清晰。（占10%）

八、教学反思（预设）

本节课将传统的“制作课”前置为“设计课”，旨在培养学生的工程思维和规划意识。