流程与设计——《技术与设计2》内容培训

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1、 吉敏 南京师范大学职业技术教育学研究生 jimin1021163 技术与设计技术与设计 内容解析内容解析技术与设计技术与设计2 2模块模块的价值、特点的价值、特点 技术与设计技术与设计2 2结构与结构与设计设计流程与流程与设计设计系统与系统与设计设计控制与控制与设计设计 “技术与设计技术与设计2”2”模块是在掌握模块是在掌握“技技术与设计术与设计1”1”的基础上，提升学生对技术的基础上，提升学生对技术设计的设计的思想和方法思想和方法的理解和应用能力，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略的能力，以及受用终身的

2、技术管理能力。力。 技术与设计技术与设计2 2模块价值：模块价值： 模块内容构成了技术设计过程中特模块内容构成了技术设计过程中特有的、有的、具有广泛的应用价值和可以有效具有广泛的应用价值和可以有效迁移的思想方法，迁移的思想方法，它远超出了人们一般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，上升为指导实践的物的事实认定，上升为指导实践的规律规律并渗透在人们处理各种问题的过程中，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。既对事物的价值认定。 技术与设计技术与设计2 2内容特点：内容特点：阅读课标、教材阅读课标、教材分析教材内涵分析

3、教材内涵把握内容脉络把握内容脉络提练内容思想提练内容思想拓展内容空间拓展内容空间技术与设计技术与设计2 2内容解析：内容解析： 一般说来，教材一般说来，教材各单元的开篇语或以远古先人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，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，以清新自然、具有亲和力，以叙事的方式娓娓道来，叙事的方式娓娓道来，由由此导入正文，此导入正文，激发学生学习技术的兴趣，使他们喜欢激发学生学习技术的兴趣，使他们喜欢技术、愿意学习技术。技术、愿意学习技术。 正文基本沿着以下思路展开：正文基本沿着以下思路展开：生活中的设计生活中

4、的设计设计方法分析设计方法分析案例的剖析案例的剖析形成基于问题的设计方案形成基于问题的设计方案第一单元第一单元 结构与设计结构与设计本单元重要概念：本单元重要概念： 结构、构件、实体结构、框结构、构件、实体结构、框架结构、壳体结构、架结构、壳体结构、稳定性、强稳定性、强度、重心、连接度、重心、连接第一单元第一单元 结构与设计结构与设计常见结构的认识常见结构的认识 内容稳固结构的探析稳固结构的探析 简单结构的设计简单结构的设计 经典结构的欣赏经典结构的欣赏 教学目标：教学目标：v了解了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。结构的概念和一般分类。v能结

5、合能结合1 12 2种种简单的简单的结构案例，分析结结构案例，分析结构是如何承受应力的。构是如何承受应力的。v能通过技术试验分析影响能通过技术试验分析影响结构的强度和结构的强度和稳定性稳定性的因素，并写出试验报告。的因素，并写出试验报告。v能确定一个能确定一个简单对象简单对象进行进行结构设计结构设计，并，并绘制设计图纸，做出模型或原型。绘制设计图纸，做出模型或原型。v能从能从技术和文化技术和文化的角度欣赏并评价典型的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。结构设计的案例。 一、常见结构的认识一、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

6、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。以加拿大魁北克大以加拿大魁北克大桥的坍塌这一历史桥的坍塌这一历史教训为例，揭示结教训为例，揭示结构设计的重要性。构设计的重要性。结构与力结构与力: : 主要是指物体的以下基本受力形式：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、剪切力拉力、弯曲力、压力、扭转力、剪切力 例：梁的受力：例：梁的受力： 上部受到压力上部受到压力 下部受到拉力下部受到拉力结构类型的实例：结构类型的实例：埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔底座的实体底座的实体结构结构埃菲尔铁埃菲尔铁塔上部的塔上部的框架结构框架结构框架结构框架结构高压储气罐、高压储气罐、贝壳的壳

7、体贝壳的壳体结构结构结构的稳结构的稳定性案例定性案例分析和分析和“马上行马上行动动”从生活中常见的从生活中常见的事例入手，引出事例入手，引出结构强度结构强度 引导学生思引导学生思考生活实际中考生活实际中结构的不稳定结构的不稳定的应用。的应用。 从试验中，从试验中，使学生体验构件使学生体验构件的截面与强度的的截面与强度的关系。关系。 结构设计丰富而有趣：结构设计丰富而有趣： 选题选题 创意创意 设计设计 选材选材 结构的功能、稳定、结构的功能、稳定、强度、安全、美观、成强度、安全、美观、成本、个性、本、个性、 不同学校、不同层次、不同条件不同学校、不同层次、不同条件的学生，均可做富有特色的结构设

8、计的学生，均可做富有特色的结构设计的作品。的作品。三、简单结构的设计三、简单结构的设计 结构设计作品举例：结构设计作品举例：四、经典结构的欣赏四、经典结构的欣赏 在在“结构与设计结构与设计”中，引导学生欣赏中，引导学生欣赏中国传统飞檐建筑中国传统飞檐建筑文化和桥梁文化。文化和桥梁文化。第二单元第二单元 流程与设计流程与设计本单重要概念：本单重要概念： 环节、时序、流程、流程环节、时序、流程、流程图、优化图、优化第二单元第二单元 流程与设计流程与设计生活和生产中的流程生活和生产中的流程 内容流程的设计流程的设计 流程的优化流程的优化 教学目标：教学目标：v了解了解流程的含义及其对生产、生活的意义

9、。流程的含义及其对生产、生活的意义。v通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分通过对典型的工作流程和生产工艺流程案例的分析，理解流程中的析，理解流程中的时序时序和和环节环节的意义，学会阅读的意义，学会阅读简单简单的流程图。的流程图。v能分析流程设计中应考虑的能分析流程设计中应考虑的基本因素基本因素，并画出流，并画出流程设计的框图。程设计的框图。v能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系，能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系，能能概括概括某种某种简单简单生产生产流程优化流程优化过程中所应考虑的过程中所应考虑的主要问题。主要问题。v能对生活、生产中的能对生活、生产中的简单对象简单对象进行进行

10、流程设计流程设计或流或流程的程的改进设计改进设计，并用文字或图表说明流程设计方，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。案的特点，或者流程的改进方案的优越之处。v 几个概念：几个概念： 流程：流程： 一项活动或一系列连续有规律的事一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的顺序。项或行为进行的顺序。时序：时间上的先后顺序时序：时间上的先后顺序环节：根据某种逻辑，将一项活动分为环节：根据某种逻辑，将一项活动分为的若干小的过程的若干小的过程生活生产中流程的案例分析生活生产中流程的案例分析v 学生一天的活动流程学生一天的活动流程 v软皮椅的生产流程软皮椅的生产流程生产准备

11、环节加工环节组装、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李龙飞的庄稼为什么颗粒无收 强调按照强调按照流程中环流程中环节和时序节和时序的要求的的要求的重要性。重要性。 流程的试验流程的试验让学生通过试验体让学生通过试验体验生活中的流程。验生活中的流程。其中，隐含流程优其中，隐含流程优化的思想。化的思想。二、流程的设计二、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v材料：不同的材料有不同的加工方法。v工艺：不同的产品有不同的工艺要求，流程也不同。v设备：生产设备的水

12、平往往决定了流程的自动化水平。v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。v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v工期优化（工序并行，先进设备的使用）v工艺优化（切削改浇铸，标准件的使用）v成本优化（自动化生产，废水循环使用）v质量优化（计算机管理和监控）v等等第三单元第

13、三单元 系统与设计系统与设计本单重要概念：本单重要概念： 系统、子系统、整体性、系系统、子系统、整体性、系统分析、系统优化、系统设计统分析、系统优化、系统设计第三单元第三单元 系统与设计系统与设计系统的结构系统的结构 内容系统的分析系统的分析 系统的设计系统的设计 教学目标：教学目标：v从从应用的应用的角度理解系统的含义。角度理解系统的含义。v通过简单的系统的案例分析，理解系统通过简单的系统的案例分析，理解系统的的基本特性基本特性，初步掌握初步掌握系统分析的基本系统分析的基本方法。方法。v理解理解系统优化系统优化的意义，能结合实例分析的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。影响系统优化的因素

14、。v通过通过简单的简单的系统设计案例的分析，初步系统设计案例的分析，初步学会简单学会简单系统设计系统设计的基本方法。的基本方法。v确定一个生活或生产中的确定一个生活或生产中的简单对象简单对象，根，根据设计要求完成系统的方案设计。据设计要求完成系统的方案设计。 系统：由相系统：由相互联系、相互作互联系、相互作用、相互依赖和用、相互依赖和相互制约的若干相互制约的若干要素组成的有机要素组成的有机整体。整体。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：子系统： 对于较大的系统，可以根据一定的标对于较大的系统，可以根据一定的标准划分为若干个小的系统。准划分为若干

15、个小的系统。 系统的类型：系统的类型：实体系统和抽象系统实体系统和抽象系统开放系统和封闭系统开放系统和封闭系统 静态系统和动态系统静态系统和动态系统 如：汽车系统：如：汽车系统：点火系统，传动系统，方向系统，制动系点火系统，传动系统，方向系统，制动系统，统， 整体性：非各个要素的简单相加整体性：非各个要素的简单相加 例：一支球队例：一支球队 理解：理解： 日常生活中，常听人说：日常生活中，常听人说： 1、 “一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃三个和尚没水吃” 2、 “三个臭皮匠等于一个诸葛亮三个臭皮匠等于一个诸葛亮” 3、 “一着不慎，全盘皆输一着不

16、慎，全盘皆输” 4、“头痛医头脚痛医脚头痛医头脚痛医脚”请根据系统的整体性特征，请根据系统的整体性特征，分别解释之。分别解释之。 相关性：各要素之间相互作用相关性：各要素之间相互作用 例：厨房装修例：厨房装修目的性：实现一定的功能目的性：实现一定的功能 例：企业管理系统例：企业管理系统 动态性：系统处于运动变化之中动态性：系统处于运动变化之中 例：生病、看病例：生病、看病 环境适应性：任何系统都处在一定的环境环境适应性：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、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能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特

17、性的改变，并相应地引起系统功起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内部分相互关系的变化。能和系统内部分相互关系的变化。 例：例：“春捂秋冻春捂秋冻” 电冰箱电冰箱 运用科学的方法对系统进行分析、比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处理程序，或对原有系统提出改进方案。案。 系统分析系统分析 在现实生活中，由于受环境和条件的限在现实生活中，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进行全面比较，漫无边际地

18、去研究所有方案，无论在时间上还是人力上都不允许，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。法寻找到最优方案。 系统分析的一般步骤明确问题，设立目标明确问题，设立目标收集资料，制定方案收集资料，制定方案检验核实，作出决策检验核实，作出决策分析计算，评价比较分析计算，评价比较 田忌赛马田忌赛马 战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，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。双方约定每场各出一匹马，分三场

19、进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有齐王的马有上、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。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，结果以二比一赢孙膑给田忌出了一个主意，结果以二比一赢了齐王。了齐王。 田忌的赛马田忌的赛马 共有共有6 6种方案种方案 田忌田忌 齐王齐王 田忌田忌 齐王齐王 （1 1）上马）上马 上马上马 （4 4）中马）中马 上马上马 中马中马 中马中马 下马下马 中马中马 下马下马 下马下马 上马上马

20、 下马下马 （2 2）下马）下马 上马上马 （5 5） 上马上马 中马中马 （6 6） 中马中马 下马下马 （3 3）中马）中马 上马上马 上马上马 中马中马 下马下马 下马下马 在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以局有以3 3：0 0赢的，也有以赢的，也有以2 2：1 1赢的，但只有赢的，但只有一种情况是田忌以一种情况是田忌以2 2：1 1取胜于齐王的，孙膑取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案（案（2 2）。）。 优化：在一定的条件（约束条件）下，通优化：在一定的条件（约束条件）下，通过一定的手

21、段和方法，使系统的目标值达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。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。优化的关键在于：分工合理，协调配合。 建筑材料的改进也是一项优化技术，以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、隔热隔音效果的了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。同时，节省了材料。 但是，对于比较复杂的系统，人们对其但是，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

22、到合适的解决方案。的手段描述它，进而找到合适的解决方案。 数学模型数学模型 以往课程的学习中，我们就曾接触到数学以往课程的学习中，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模型的问题，比如自由落体运动的公式为：为：1/2gt1/2gt2 2，这就是一个反映物体运动的，这就是一个反映物体运动的路程随时间变化的数学模型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。实际系统中

23、的问题。 在江边一侧有在江边一侧有A A、B B两个厂，它们到江边的距离两个厂，它们到江边的距离分别是分别是2km2km和和3km3km，设两厂沿江方向的距离是，设两厂沿江方向的距离是3.5km3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够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，才能使运输路顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？线最短？ 分析：分析： 本问题属于系统的优化问题。根据要求可画本问题属于系统的优化问题。根据要求可画出上图，在江边出上图，在江边DEDE上求一点上求一点C C，使，使C C到到A A、B B两厂的两厂的距离之和

24、为最短。距离之和为最短。 数学模型为：数学模型为： Smin=AC+BC Smin=AC+BC 过过A A点作关于直线点作关于直线DEDE的对称点的对称点A A1 1，连接，连接A A1 1B B与与DEDE相交于相交于C C，这一点既为所求的码头的地点。，这一点既为所求的码头的地点。 根据相似三角形原理，求得根据相似三角形原理，求得 DC=1.4km DC=1.4km，码，码头建在与头建在与A A厂到江边垂直距离位置相距厂到江边垂直距离位置相距1.4km1.4km处，处，运输路线最短。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

25、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 本单元以本单元以“系统系统”为研究对象，即是前为研究对象，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础，集中了众多核心概念和重要的思想和方法方法。 在内容设计上选用了大量案例，依照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内容，有利于学生把系统方面的知识与

26、技能整合到已有认知结构中能整合到已有认知结构中 。第四单元第四单元 控制与设计控制与设计本单元重要概念：本单元重要概念： 控制、控制系统、开环控制、闭控制、控制系统、开环控制、闭环控制、干扰因素、反馈、功能模环控制、干扰因素、反馈、功能模拟法、黑箱方法拟法、黑箱方法第四单元第四单元 控制与设计控制与设计控制的手段与应用控制的手段与应用 内容控制系统的工作过程与方式控制系统的工作过程与方式 闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈 控制系统的设计与实施控制系统的设计与实施 教学目标：教学目标：v理解理解控制的含义及其在生产和生活中的控制的含义及其在生产和生活中的应用应用。v分析典型的案例

27、，分析典型的案例，了解了解手动控制、自动控制，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熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基基本组成本组成和和简单的简单的工作过程。工作过程。v能画出一个简单的闭环控制系统的方框图，理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，解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉熟悉反馈环节的作用。反馈环节的作用。v能结合案例找出影响能结合案例找出影响简单简单控制系统运行的主要控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。干扰因素，并作分析。v了解了解简单的被控制对象的简单的被控制对象的基本特性基本特性，能确定被，能确定被控量、控

28、制量，画出控制系统的方框图，并形控量、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。成初步的控制设计的方案。 控制系统存在于我们身边：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、刹车控制自行车中的动力控制系统、方向控制系统、刹车控制系统：系统： 某单位大门口（或仓库门口）伸缩门的自动某单位大门口（或仓库门口）伸缩门的自动控制：控制：控制系统v开环控制v闭环控制输出量输出量输入量输入量控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象+控制量控制量 通过试验，通过试验，使学生感受开环使学生感受开环系统的输入与输系统的输入与输出的关系。出的关系。 几个关键概念：几个关键概念：

29、 控制系统的方框图控制系统的方框图 反馈反馈 干扰干扰 控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象给定值给定值被控量被控量干扰信号干扰信号+反馈环节反馈环节-干扰信号干扰信号大脑指挥手大脑指挥手音量旋钮音量旋钮CD唱机唱机设定的音量设定的音量实际音量实际音量+耳朵听声音耳朵听声音-不想听了，由不想听了，由它开着吧。它开着吧。多美妙的多美妙的音乐！音乐！ 控制系统的干扰因素是指除了给定值以外，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。析对控制系统设计是重要的。 风磨是靠风力推动的。风磨是靠风力

30、推动的。 影响风磨转速的干扰因素主要有风速和投料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，磨的转速就量等。当投料量一定时，风速减小，磨的转速就变慢。变慢。 每一节配有每一节配有练习，每一章配练习，每一章配有综合实践。有综合实践。 控制与设计控制与设计的综合实践。的综合实践。技术与设计技术与设计2 2模块中模块中技术的思想和方法技术的思想和方法 技术思想和方法：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、解的理念、观念，以及分析问题、解决问题的方式和方法。决问题的方式和方法。 是技术课程促进学生认知发展、是技术

31、课程促进学生认知发展、实现能力迁移的核心。实现能力迁移的核心。技术思想和方法的特点：技术思想和方法的特点：l抽象性、概括性抽象性、概括性源于并高于具体的技术内容源于并高于具体的技术内容l内隐性内隐性渗透在具体的技术活动之中渗透在具体的技术活动之中l可迁移性可迁移性可以运用到生活和生产的许多方面可以运用到生活和生产的许多方面技术思想和方法举偶：技术思想和方法举偶：结构结构 功能模拟功能模拟系统系统 黑箱方法黑箱方法优化优化 比较比较反馈反馈l能够用自己的语言进行能够用自己的语言进行描述描述和和解释解释l能够能够梳理梳理清楚其中存在的种种关系清楚其中存在的种种关系l能够能够理解理解技术思想和方法作为一种理技术思想和方法作为一种理念、价值观，以及分析问题、解决问念、价值观，以及分析问题、解决问题的方式和方法对实践的指导意义题的方式和方法对实践的指导意义实现对实现对“技术思想和方法技术思想和方法”领悟：领悟：高中技术课程网：高中技术课程网： :/res.cersp :/res.cersp /tech/tech博客网站：博客网站： :/blog.cersp :/blog.cersp 邮箱：邮箱： technic99126 technic99126 谢谢!