前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的高中物理工程設計分析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
一、工程的相關概念
1.工程的概念。工程的一個短定義是設計人類世界的過程。K-12的科學教育框架對術語“工程”有如下的定義：從事一個設計的系統實踐，來實現對特殊的人類問題的解決方案。
2.工程設計的核心思想。工程設計的核心思想包括三個部分：定義和限定工程問題；設計工程問題的解決方案；優化設計方案。
二、在物理課程中融入工程設計
在普通高中物理課程標準中涉及工程設計的活動有17個，如下：制作一個簡易彈簧秤，用胡克定律解釋其工作原理；根據牛頓第二定律，設計一種能顯示加速度大小的裝置；設計利用太陽能取暖的方案，考慮周圍環境對太陽能利用的影響，交流、討論設計方案；用分立元件或集成電路制作收音機；制作無線話筒；利用傳感器制作簡單的自控裝置；用注射器和膠管制作簡易液壓傳動器，驗證力與柱塞橫截面積及移動距離的關系；設計或改進一種機械，使日常生活更方便；自制簡易望遠鏡，用望遠鏡觀察星空，與同學交流觀察結果；用發光二極管制作電源開關指示器；用光敏二極管和微型話筒制作樓道燈的光控—聲控開關；制作簡單的門電路；利用集成塊制作簡單的實用裝置；用電磁繼電器安裝一個自動控制電路；利用傳感器制作簡單的自動控制裝置；設計一種利用多普勒效應的實用裝置；制作“水火箭”。雖然我國的物理課程標準中有涉及以上的關于工程設計的活動建議，但存在一些不足：首先由于這部分環節放在每個二級主題的活動建議部分，沒有引起師生的重視，沒有真正落到實處；其次即使學生參與了一些涉及工程設計的活動，但其自身不知道哪些活動屬于科學探究，哪些活動屬于工程設計；最后對于怎樣具體實施這些活動缺少實例。針對以上存在的不足，借鑒美國的科學教育標準的維度一實踐部分，對我國的物理課程標準設置提出一些參考建議：
1.可以適當將一些關于工程設計的活動建議放在內容要求里，增加師生的重視。
2.將活動建議部分的內容分為科學探究和工程設計兩類，利于學生知道什么是科學探究，什么是工程設計。
3.在課標部分增加工程設計的實例。利于教師和學生了解工程設計活動的具體操作。以用光敏二極管和微型話筒制作樓道燈的光控—聲控開關為例。
(1)界定問題：如何制作出樓道燈的光控—聲控開關，材料有光敏二極管和微型話筒，要求白天燈不亮，夜晚有聲響時燈亮，過一段時間燈熄滅。
(2)設計解決方案：首先思考光控與聲控開關的邏輯關系，分別繪制光控開關、聲控開關的電路部分，這個過程用到了工程設計的“建立和使用模型”的方法，將復雜問題簡化再疊加。然后通過網絡查找資料，有兩種方案：一是利用分立元件，二是利用集成電路，評估這兩種方案的優缺點，選擇最佳的解決方案，分立元件相對于集成電路來說所需元件多一些，但更利于我們調節和操作。
(3)優化設計方案：將電路圖連接成實物圖，進行測試，用強光照射光敏二極管，并發出聲響，觀察燈泡是否不亮，再用手擋住光敏二極管，發出聲響，觀察燈泡的亮度，過一段時間會熄滅，經過多次測試、調試形成最終的設計。以上的例子可以指引學生進行其它關于工程設計的活動，在具體操作中對工程設計的各個要素不一定要面面俱到，也不一定嚴格按照順序進行，可根據問題的實際需要回到其中的任何一個環節。美國的科學教育框架將“實踐”作為首要維度，并不是否定科學探究，而是在其基礎上增加了工程設計的元素，體現了K-12年級工程教育的重要性，對我國下一次的科學標準改革有指導意義。本文分析了我國的物理課程標準，并對下一次的課程標準改革提出了幾點參考建議。
作者：萬能 單位：西南大學