流程与设计——《技术与设计2》内容培训

吉敏南京师范大学职业技术教育学研究生[e-mail]《技术与设计２》内容解析《技术与设计2》模块的价值、特点技术与设计2结构与设计流程与设计系统与设计控制与设计“技术与设计2”模块是在掌握“技术与设计1”的基础上，提升学生对技术设计的思想和方法的理解和应用能力，使学生具备使用和评价技术的方法和策略的能力，以及受用终身的技术管理能力。《技术与设计2》模块价值：模块内容构成了技术设计过程中特有的、具有广泛的应用价值和可以有效迁移的思想方法，它远超出了人们一般意义上的习得性的知识和技能，使对事物的事实认定，上升为指导实践的规律并渗透在人们处理各种问题的过程中，既对事物的价值认定。《技术与设计2》内容特点：阅读课标、教材分析教材内涵把握内容脉络提练内容思想拓展内容空间《技术与设计2》内容解析：一般说来，教材各单元的开篇语或以远古先人对技术的奇妙应用，或以技术与设计造就的现代文明，清新自然、具有亲和力，以叙事的方式娓娓道来，由此导入正文，激发学生学习技术的兴趣，使他们喜欢技术、愿意学习技术。正文基本沿着以下思路展开：生活中的设计设计方法分析案例的剖析形成基于问题的设计方案第一单元结构与设计本单元重要概念：结构、构件、实体结构、框架结构、壳体结构、稳定性、强度、重心、连接第一单元结构与设计常见结构的认识内容稳固结构的探析简单结构的设计经典结构的欣赏教学目标：了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。一、常见结构的认识广义地说，结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。但这里所谈的结构，是指可以承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。以加拿大魁北克大桥的坍塌这一历史教训为例，揭示结构设计的重要性。结构与力:主要是指物体的以下基本受力形式：拉力、弯曲力、压力、扭转力、剪切力例：梁的受力：上部受到压力下部受到拉力结构类型的实例：埃菲尔铁塔底座的实体结构埃菲尔铁塔上部的框架结构框架结构高压储气罐、贝壳的壳体结构二、稳固结构的探索结构的稳定性案例分析和“马上行动”从生活中常见的事例入手，引出结构强度引导学生思考生活实际中结构的不稳定的应用。从试验中，使学生体验构件的截面与强度的关系。结构设计丰富而有趣：◇选题◇创意◇设计◇选材◇……结构的功能、稳定、强度、安全、美观、成本、个性、……不同学校、不同层次、不同条件的学生，均可做富有特色的结构设计的作品。三、简单结构的设计结构设计作品举例：四、经典结构的欣赏在“结构与设计”中，引导学生欣赏中国传统飞檐建筑文化和桥梁文化。第二单元流程与设计本单重要概念：环节、时序、流程、流程图、优化第二单元流程与设计生活和生产中的流程内容流程的设计流程的优化教学目标：了解流程的含义及其对生产、生活的意义。通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分析，理解流程中的时序和环节的意义，学会阅读简单的流程图。能分析流程设计中应考虑的基本因素，并画出流程设计的框图。能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系，能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题。能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流程的改进设计，并用文字或图表说明流程设计方案的特点，或者流程的改进方案的优越之处。几个概念：流程：一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的顺序。时序：时间上的先后顺序环节：根据某种逻辑，将一项活动分为的若干小的过程一、生产生活中的流程生活生产中流程的案例分析学生一天的活动流程软皮椅的生产流程①生产准备环节②加工环节③组装、检验和包装三个环节每个环节可以包括若干个工序，有串行工序和并行工序。李龙飞的庄稼为什么颗粒无收强调按照流程中环节和时序的要求的重要性。流程的试验让学生通过试验体验生活中的流程。其中，隐含流程优化的思想。二、流程的设计流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关因素，应以环节和时序为设计的主要线索。流程设计需要考虑的基本因素材料：不同的材料有不同的加工方法。工艺：不同的产品有不同的工艺要求，流程也不同。设备：生产设备的水平往往决定了流程的自动化水平。人员和资金：人员的技术水平和必要的资金会影响生产的过程、质量和周期，是流程设计必须考虑的主要因素。环境：生产过程与环境的相互作用，是流程设计中应该关注的重要因素，等等。流程设计的目标和要求三、流程的优化流程的优化是指，在流程的设计和实施过程中，要对流程进行不断的改进，以期取得最佳的效果。改进的目的是为了提高工作效率、降低成本、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产等等。流程优化的常用方法工期优化（工序并行，先进设备的使用）工艺优化（切削改浇铸，标准件的使用）成本优化（自动化生产，废水循环使用）质量优化（计算机管理和监控）等等第三单元系统与设计本单重要概念：系统、子系统、整体性、系统分析、系统优化、系统设计第三单元系统与设计系统的结构内容系统的分析系统的设计教学目标：从应用的角度理解系统的含义。通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法。理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。通过简单的系统设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。确定一个生活或生产中的简单对象，根据设计要求完成系统的方案设计。系统：由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素组成的有机整体。一、系统与系统的结构人体系统骨骼肌肉消化系统呼吸系统血液循环系统内分泌系统神经系统……子系统：对于较大的系统，可以根据一定的标准划分为若干个小的系统。系统的类型：实体系统和抽象系统开放系统和封闭系统静态系统和动态系统……如：汽车系统：点火系统，传动系统，方向系统，制动系统，……整体性：非各个要素的简单相加例：一支球队二、系统的基本特性理解：日常生活中，常听人说：1、“一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”2、“三个臭皮匠等于一个诸葛亮”3、“一着不慎，全盘皆输”4、“头痛医头脚痛医脚”请根据系统的整体性特征，分别解释之。·相关性：各要素之间相互作用例：厨房装修·目的性：实现一定的功能例：企业管理系统·动态性：系统处于运动变化之中例：生病、看病环境适应性：任何系统都处在一定的环境中，系统与其所处的环境通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内部分相互关系的变化。例：“春捂秋冻”电冰箱运用科学的方法对系统进行分析、比较、试验，从而拟定一套经济有效的处理程序，或对原有系统提出改进方案。——系统分析三、系统的分析在现实生活中，由于受环境和条件的限制，不可能找出一切方案，也不可能对所有方案进行全面比较，漫无边际地去研究所有方案，无论在时间上还是人力上都不允许，运用科学的方法就更为重要，缺乏资料，缺少对资料的科学计算和分析，只靠拍脑袋无法寻找到最优方案。系统分析的一般步骤明确问题，设立目标收集资料，制定方案检验核实，作出决策分析计算，评价比较田忌赛马战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。一日，田忌的宾客、对军事颇有研究的孙膑给田忌出了一个主意，结果以二比一赢了齐王。田忌的赛马共有6种方案——田忌齐王田忌齐王（1）上马上马（4）中马上马中马中马下马中马下马下马上马下马（2）下马上马（5）……上马中马（6）……中马下马（3）中马上马上马中马下马下马在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以3：0赢的，也有以2：1赢的，但只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案（2）。优化：在一定的条件（约束条件）下，通过一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（最小化）的方案。优化的关键在于：分工合理，协调配合。四、系统的优化建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。但是，对于比较复杂的系统，人们对其特征了解不够，所以需要运用一定的数学的手段描述它，进而找到合适的解决方案。数学模型以往课程的学习中，我们就曾接触到数学模型的问题，比如自由落体运动的公式为：—1/2gt2，这就是一个反映物体运动的路程随时间变化的数学模型。系统建模的目的是要将系统的原型抽象为数学模型，并运用已有的数学方法分析求解得出数学结论，再运用这一结论来解决实际系统中的问题。在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？分析：本问题属于系统的优化问题。根据要求可画出上图，在江边DE上求一点C，使C到A、B两厂的距离之和为最短。数学模型为：Smin=AC+BC过A点作关于直线DE的对称点A1，连接A1B与DE相交于C，这一点既为所求的码头的地点。根据相似三角形原理，求得DC=1.4km，码头建在与A厂到江边垂直距离位置相距1.4km处，运输路线最短。在日常生活和生产实践中，我们经常需要对各种各样的系统进行一定的设计。例如，企业资产的管理设计、室内装潢设计、个人形象设计等等系统设计应考虑的主要问题1、系统设计的目的与要求2、系统的各部分之间的相互联系与相互作用3、系统设计方案的优化五、系统的设计本单元以“系统”为研究对象，即是前两个单元内容的延伸，又是后一单元的基础，集中了众多核心概念和重要的思想和方法。在内容设计上选用了大量案例，依照学生从具体到抽象的学习进程来组织学习内容，有利于学生把系统方面的知识与技能整合到已有认知结构中。第四单元控制与设计本单元重要概念：控制、控制系统、开环控制、闭环控制、干扰因素、反馈、功能模拟法、黑箱方法第四单元控制与设计控制的手段与应用内容控制系统的工作过程与方式闭环控制系统的干扰与反馈控制系统的设计与实施教学目标：理解控制的含义及其在生产和生活中的应用。分析典型的案例，了解手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计的方案。控制系统存在于我们身边：自行车中的动力控制系统、方向控制系统、刹车控制系统：某单位大门口（或仓库门口）伸缩门的自动控制：控制系统开环控制闭环控制输出量输入量控制器执行器被控对象+控制量通过试验，使学生感受开环系统的输入与输出的关系。几个关键概念：控制系统的方框图反馈干扰……控制器执行器被控对象给定值被控量干扰信号+反馈环节-干扰信号大脑指挥手音量旋钮CD唱机设定的音量实际音量+耳朵听声音-不想听了，由它开着吧。多美妙的音乐！控制系统的干扰因素是指除了给定值以外，对系统的输出量产生影响的因素。干扰因素的分析对控制系统设计是重要的。风磨是靠风力推动的。影响风磨转速的干扰因素主要有风速和投料量等。当投料量一定时，风速减小，磨的转速就变慢。每一节配有练习，每一章配有综合实践。控制与设计的综合实践。《技术与设计2》模块中技术的思想和方法技术思想和方法：是指凝结在技术中为技术所固有的理念、观念，以及分析问题、解决问题的方式和方法。是技术课程促进学生认知发展、实现能力迁移的核心。技术思想和方法的特点：抽象性、概括性源于并高于具体的技术内容内隐性渗透在具体的技术活动之中可迁移性可以运用到生活和生产的许多方面技术思想和方法举偶：