第一单元 小小工程师（期中知识清单）六年级科学下学期（教科版）

第一单元 小小工程师（知识清单） 教科版（2017）六年级下册 第一部分思维导图 第二部分知识巩固 第1课时 了解我们的住房 1.住房的基本结构：包括门、窗、承重梁、墙体、楼板等。 分类方式多样： （1）从功能分类有卧室、客厅、厨房、卫生间、阳台等。 （2）从高度分类有低层、多层、小高层、高层、超高层等。 （3）从楼体结构分类有砖木结构、砖混结构、钢混框架结构、钢结构等。 2.住房的基本系统：由供水、排水、供暖、采光、电路、网络等多个相互关联、协同工作的系统组成。 3.住房的各个系统之间存在整体相互作用。如供水系统与排水系统相互关系，供电系统与家庭电路系统相互关系，电路系统与网络系统相互关系。 4.住房建造的一般过程：明确任务 → 选址 → 设计（核心） → 建造 → 验收及改进。其中，选址、设计、建造阶段最重要，因为这几个阶段直接决定了住房的结构与性能。 第2课时 认识工程 1.工程的定义：为了满足需要，运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。 2.工程的关键：设计是核心。 3工程的限制条件包括时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破环能力等。 4.工程建设的一般步骤： 明确一个要解决的问题； 在限制条件（时间、费用、材料、环境等）下进行设计； 制作一个模型（画或写解决方案）； 测试模型，评估并改进； 实施建设。 5.工程案例（典型）：港珠澳大桥（全长55千米，集桥、岛、隧为一体的世界最长跨海大桥），在建设过程中克服了多种限制和挑战。 港珠澳大桥会受船舶航道和香港机场的影响，解决的办法是建造海底隧道。 隧道与桥梁之间需要岛屿连接，但这片海域没有可用自然岛屿，解决的办法是修建人工岛屿。 建岛的海床有淤泥，机械会滑出，移走淤泥又会对海洋造成毁灭性污染，解决的办法是用圆钢筒围岛。 6.工程与技术的关系：工程与技术互为支撑、相互促进。技术的进步支持工程的实施，工程的实施也推动技术的发展。 第3课时 建造塔台 1.建造塔台需考虑的因素： 核心与重点：塔高、承重、安全性。 综合点：美观、成本等。 2.制定标书：是工程投标的重要环节。 （1）标书内容包括建塔位置、使用材料、塔的设计、成本预算、人员分工、时间分配等。 （2）竞标要点（工程设计的关键）：如何实现项目安全性与项目成本的和谐统一。项目安全性包括稳固程度、承重能力、抗风能力、抗震能力等。项目成本包括材料成本、人工成本、时间成本。 （3）过程实践：通过投标发布会，进行设计方案展示、讲解、质疑与评议。方案表达可以用文字、绘图、标注等多种形式表达。 第4课时 设计塔台模型 1.建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过模型来测试他们的设计。 2.建造塔台模型的过程：设计→制作→测试→评估→改进 3.设计塔台模型时，我们应该按要求进行图形和文字的设计，使用所给的材料，塔台必须保证站立且能承受一定的重量和风力，并具有一定的抗震能力，还要尽量节省材料。 4. 设计塔台模型需考虑的重点因素： 核心要求：坚固、美观、价廉的平衡。 基本原则：上小下大、上轻下重，以增加稳定性。 使用三角形结构（因其具有稳定性），保证塔台模型的稳固和承重能力。 接口要牢固，立柱尽量等高，结构对称，防止塔台倾斜。 抗风：采用框架结构，减小风力。 抗震：主要有耐震（加大底部面积或加重）、制震（底部加弹簧）、免震（底部加滚珠）三种方法。 控制成本：严格控制尺寸和材料使用。 第5课时 制作塔台模型 1.制作核心原则：制作模型必须与设计方案相一致。出现新想法时，应先修改设计图，再实施制作。 2.制作塔台模型要点： 搭建顺序：底座 → 侧面 → 整体。 立柱等高，防止倾斜。 多使用三角形结构增加稳固性。 接口处要牢固，同时注意节省胶带（控制成本）。 制作完成后要检查、修补并命名。 3.制作模型时，小组内要分工合作，当小组内成员意见不同时，要通过沟通交流形成集体的观点。 4在实际制作模型的活动中，如果对塔台模型的设计有了新的想法，要经过小组研讨后，先修改图纸再实施制作。 第6课时 测试塔台模型 1.测试是工程设计的重要环节，是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。 2. 明确测试标准，以塔台模型制作评价表为依据从“设计图及文字说明、塔高、顶端承重、抗风能力、抗震能力、材料成本统计、分工合作、美观”等方面对模型进行评价。 3.主要测试项目： （1）测试高度，需要使用直尺等材料。 （2）测试顶端承重，需要使用书本或装满水的矿泉水瓶做重物。 （3）测试抗风能力，需要使用电风扇。 （4）测试抗震能力，需要使用专业仪器进行地震模拟。 （5）完成一项测试任务需要使用特定的工具。 第7课时 评估改进塔台模型 1.工程要反复评估改进，不断完善，才能达成最终的工程要求。 2.评估与改进流程：小组交流评估→明确问题→改进设计。 3.评估与改进： （1）根据测试结果，进行小组自我评估与组间评估。 （2）梳理模型存在的问题（如高度过高、成本超标、承重或抗风抗震能力弱、制作不精细等）。 （3）根据问题有针对性地改进设计（如降低高度、加重底部、多用三角形、减少多余材料等），并重新制作，形成“评估-改进”的闭环。 （4）工程需要反复评估改进，不断完善，才能达成最终要求。 第三部分实验探究 1.经过“小小工程师”单元学习，同学们对工程建造有了了解。 现班级进行“胡萝卜、牙签搭80cm高塔”比赛，要用100根牙签和一根胡萝卜现场搭建。 (1）小科选择__________和__________两种材料进行实验。 (2）准备好材料后，小明开始设计工程方案。此时，小科需要考虑的因素有__________ ____________________________________________________________。（至少写3个） (3）经历过塔台（如右图）模型建造，知道（ ）结构有利于提高稳定性。 A.三角形 B.正方形 C.平行四边形 (4）右图分别是A、B两组同学设计图中的侧面图，根据侧 面设计图，你认为__________组设计的结构更稳定，理由 是_____________________________________________。 (5）完成设计图后，小科开始制作，搭建过程合理的是（ )。 A.底座、侧面、整体 B.侧面、底座、整体 C.侧面、整体、底座 (6）完成制作后，需要对高塔进行测试和评价，请将同学对高塔的部分评价表补充好。 项目 得1分 得2分 得3分 塔高 抗风能力 …… …… …… …… 『知识点』工程设计、结构稳定性 『答案』 （1）胡萝卜 牙签 （2）高度、抗风能力、美观（合理即可） （3）A （4）B 下大上小更稳定（合理即可） （5）A （6） 项目 得1分 得2分 得3分 塔高 没有达到80cm 接近80cm 达到80cm 抗风能力 能抵御小风 能抵御中风 能抵御大风 …… …… …… …… 『详解』 （1）题干明确说明比赛材料为“100根牙签和一根胡萝卜”，实验需基于指定材料开展，因此两种材料分别为胡萝卜和牙签。胡萝卜作为连接件和支撑载体，牙签用于搭建框架结构。 （2）结合工程设计的核心要素，需兼顾“目标达成”和“限制条件”。塔高80cm是硬性目标，必须优先考虑；100根牙签为材料限制，需合理规划用量避免浪费或不足；稳定性是高塔核心性能，防止倾倒；现场搭建需考虑操作可行性和效率，同时结构需能承受自身重量，避免中途坍塌。 （3）本单元重点知识点——三角形具有稳定性，能有效分散受力，不易变形；正方形、平行四边形受力时易发生倾斜、拉伸变形，稳定性差，因此三角形结构最有利于提高高塔稳定性。 （4）核心原理为“重心与稳定性的关系”。高塔稳定的关键是降低重心，上小下大的结构可减少顶部受力面积，上轻下重（底部胡萝卜用量可稍多、牙签分布更密集）能让重心下移，从而提升整体稳定性。若设计图中A组为梯形（下宽上窄）、B组为矩形或上宽下窄，则A组更稳定。 （5）工程搭建需遵循“先基础后上层”的逻辑。底座是高塔的支撑核心，需先搭建牢固的底座，再基于底座搭建侧面框架，最后完善整体结构、调整高度和稳定性；若先搭侧面或整体，无底座支撑易倾倒，导致搭建失败。 （6）评价标准需遵循“梯度分明、贴合实际”原则，以“是否达成目标、性能优劣”为核心。塔高围绕80cm的达标线划分等级，抗风能力结合日常操作场景（用扇子模拟风力），按摇晃程度和倾倒情况分级，符合本单元“模型测试与评价”的知识点。 2. 如图是某科学小组设计的塔台模型，结合塔台模型测试记录表（部分）对塔台进行评估，分析塔台设计的优点和缺点，并完成下面的设计方案修改记录。 项目 设计图及文字说明 塔高 顶端 承重 抗风 能力 抗震 能力 材料成本统计 分工 合作 美观 成绩 3 3 3 1 1 2 3 2 优点：_______________________________________________________。 缺点：_______________________________________________________。 设计方案修改记录单 _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ 『知识点』 塔台模型设计评价 『答案』 优点：设计图合理、文字说明详细，塔高达到了60厘米，顶端承重能力强，小组内分工合作明确。 缺点：抗风、抗震能力差 ，材料成本较高，美观度一般。 修改单：①在底部增加钩码等重物，增加抗风能力；②在底部增加抗震结构；③减少不必要的吸管结构，控制材料成本，提升美观度。（合理即可） 『详解』 优点： 1. 核心性能达标，塔高、顶端承重能力优异 ，说明结构设计能满足基础高度和承重需求，材料强度搭配合理，框架支撑力充足；2. 美观度表现好 ，设计兼顾实用性与观赏性，造型规整、结构对称，符合工程设计的美观原则；3. 小组分工合作有序 ，能高效完成模型搭建，各环节配合顺畅，保障了制作进度和基础质量。 缺点： 1. 抗震能力极差 ，核心问题为重心分布不合理或底部缓冲、固定设计不足，无法抵御震动冲击，易倾倒；2. 材料成本控制不当 ，存在材料浪费或选材不合理的情况，未在保证性能的前提下节约成本；3. 抗风与抗震性能失衡，抗风能力达标但抗震能力薄弱，说明结构稳定性设计存在短板，未综合应对不同外力影响。 设计方案修改记录单 1. 优化底部结构提升抗震性：在塔台底部增加“缓冲装置”，用少量轻质材料（如剪碎的海绵、细牙签搭建简易弹性框架），或调整底部重心，增加底部材料用量（合理分配现有材料），实现上轻下重，减少震动对整体结构的影响。 2. 严控材料成本：梳理现有材料用量，删减非必要装饰性结构，优先保障底部、承重部位的材料供给，避免浪费；替换冗余材料，选用性价比更高的搭配方式，在不降低核心性能的前提下降低成本。 3. 强化整体稳定性：在塔台框架关键部位（中部、底部连接处）增加斜杆，搭建三角形结构，利用三角形稳定性分散外力，兼顾抗风与抗震性能，避免单一性能达标、整体稳定性不足的问题。 4. 细化分工协作：分配专人负责材料统计与管控，避免材料浪费；增设“结构测试岗”，搭建中同步检查抗震性能，及时调整设计，提升分工的针对性和高效性。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $