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第二章 技术与设计2
概述 本模块是在《技术与设计1》的基础上的具有典型意义的专题性技术与设计的教学内容，是普通高中通用技术课程的第二个必修模块。 本模块共设结构与设计、流程与设计、系统与设计和控制与设计四个主题。模块-主题结构如下图。
模块的四个主题是技术领域中具有典型意义的教学内容。其典型意义在于，首先，它们既有专业技术的内涵，又有通用技术的特性，也就是说，这些专门的技术，就像工具一样，可以在不同的技术行业中应用。其次是他们所体现的技术设计的思想和方法，不仅是解决技术问题是钥匙，还可以向其它领域迁移，对人的一生都会产生积极的影响。“结构与设计”虽指向力学结构的理解、分析和设计，结构与功能的关系的讨论却是各类技术设计不可少的，“流程与设计” 讨论流程和流程的改进设计，改进的思想和方法同样是技术设计的共性，“系统与设计”则重于对系统的理解，以及运用系统思想解决实际生活中的设计，“控制与设计”重在理解和运用控制，解决生活生产中的问题。这些内容构成了技术素养的重要组成部分。 模块四个主题的内容相对独立，教学中可以调换顺序，但它们又相互呼应具有内在的联系。结构总是和系统相联的，结构是系统的结构，是系统的组成形式，也是系统功能的依据；流程可以说是工程系统或工作系统按时间顺序的描述；控制本身是一个系统，它也是对系统状态所施加的干预。从总体上把握各单元的内在联系，有助于理解本模块所体现的思想和方法所具有的普适性。 第二节 流程与设计 相关课程标准： 1、了解流程的涵义及其对生产、生活的意义 2、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 3、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 4、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 5、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 二、内容及其要求
三、重难点分析 （一）重点分析 1、流程的时序和环节。时序和环节是深入理解流程的两个核心概念。一个是从时间序上对流程的理解，一个是从事物发展的内在规律上对流程的理解。 2、绘制流程图。为了帮助学生阅读和理解生活生产中的流程，用图表或文字表达流程设计。 3、流程的改进与设备、材料等之间的关系。为提高工作效益、降低生产成本、节约能耗、保护环境等，生活生产中不断出现对流程的改进需求，流程改进依赖于设备、材料、工艺等新技术的发展。 （二）难点分析 1、分析流程设计应考虑的因素。分析流程设计中应考虑的主要因素，是进行流程设计的重要前提，不同的流程设计需考虑的因素各有侧重，各因素之间相互关联相互制约，需慎重分析。 2、流程的设计与优化。流程的设计一是要深入理解该流程应遵循的内在规律，明确影响流程的主要因素，二是要对过程的环节和时序进行科学合理的安排。流程的优化一要正确分析优化的目标，二要分析可优化的参数，三要分析通过何种途径实现优化等等。这些过程性分析需要学生综合运用本主题的学习内容来完成。
四、教学建议 本单元研究的是生活和生产中的流程，内容相对来说比较容易理解，这里我们不是仅仅教给学生有关流程的知识，还要与学生一起探究有关流程所蕴涵的思想和方法，以及这些思想和方法在我们的生活和生产中的运用。 1．了解流程的涵义及其对生产、生活的意义 流程是技术活动领域中一个非常重要的概念，应用非常广泛，对提高工作效率，实行科学管理等都有重要的意义，如各种工作流程、工艺流程。而不同领域里的流程，它们的思想和方法是相通的。学生也许对流程的概念并不了解，但流程的意义并不难懂。在教学设计中，可以通过与学生一起分析身边的案例来理解流程的涵义和意义，比如新生入学的注册流程，图书馆的借书流程和自动提款机的工作流程等等。但是，在用实例讲清了流程的涵义之后，一定要让学生知道，为什么要研究流程？要从质量、效率和管理等多方面去说明流程的作用。 例： 通过让学生回忆和分析自己在生活中碰到的许多流程的例子，让学生理解什么是流程。还可以设置一些讨论题，引导学生理解流程的涵义及其作用。比如，让学生回忆以前银行存取款流程和现在的银行存取款流程，感受其中的变化。以前银行存取款流程：储户将填好的取款单连同存折一起递入柜台；计账员手工查账、计账并作凭单；凭单入柜保存；付款员付款、返还储户存折。现在的存取款流程：储户将存折交给柜台说明请求并报数，工作人员在计算机上查账、计账并作凭单，同一工作人员付款及返还存折。也可以让学生谈谈自己在提款机上提款的过程，再来分析这些过程中哪个流程更有效率和方便，为什么会有这样的变化等等问题。从学生身边的生活事例的导入着手，学生有实践体验和感受，就能吸引学生的注意和兴趣。 也可以举更多的生活或生产中的流程应用案例，比如，申领身份证的流程：领居民身份证的居民应到属地派出所按规定填写《申请入户（申领居民身份证）登记表》，交验《户口簿》，交近期（指六个月内）一寸正面免冠大头像照片二张，领取《申、换、补领居民身份证或临时身份证收照回单》。比如CD-ROM的复制生产流程：预制主片；制主片；电铸；复制；印刷和包装等。可以更多的启发学生回忆自己经历和认识的流程应用案例，比如，让学生谈谈自己的生活或者参观工厂的经历，引导学生在自己的生活体验与课文概念之间的建立起联系。 2．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 在教学设计中，我们要结合具体的典型的案例来分析和理解时序和环节的意义，特别是常见的工作流程和生产流程。由于学生对生产的流程不是太熟悉，我们可以选择一个有代表性的生产流程案例，和学生一起共同分析，使学生学会阅读一些工艺机理不太复杂的流程图。比如奶粉的生产流程、洗衣机的洗衣流程、合成氨的生产流程等等。教师要关注学生身边的世界，引入与学生生活密切相关的案例，并把自己的认识与日常的生活实践结合起来。引导学生注意观察生活中需要读懂流程图的场合，知道流程图有多种表达形式。 例： 例举并分析一些学生经常会经历的经典流程案例，比如，某医院的就医流程：挂号－>就诊－>划价－>交费－>取药－>治疗 其流程图表达如下：
通过分析这个学生都有共同体验的典型流程案例，将就医过程中对步骤和顺序的认识和体验提升对流程学习中的环节与时序概念的理解。在学生对环节与时序的涵义有所认识和理解后，教师可以引导学生对这个流程中的环节和时序所包含的内容进行简单分析，并对环节的如何划分和时序是否可以调换作进一步讨论。比如就医流程中的哪些环节可以合并，哪些环节可以再分解，在什么情况下就医流程中的某些环节的时序是可以调换的等等问题。 通过上面案例的分析，可以让学生根据自身的生活体验和感受，列举并分析一些类似的生活中流程应用的案例来，比如学校的入学注册流程，图书馆借还书流程等等。 生产中流程多表现为生产的工艺流程，比如我们可以以某水厂的自来水生产工艺为例（共分为四道生产工序）： 第一道生产工序－－反应，其过程包括“原水－－→混合槽－－→网格反应池”。原水在投加净水剂等多项药剂之后，再经过混合槽和网格反应池，这样水中的轻微颗粒就有足够的时间形成较大的颗粒团。 第二道生产工序－－沉淀，其过程包括“网格反应池－－→斜管沉淀池”。这时，原水从网格反应池流入斜管沉淀池，在水中较大的颗粒团在通过沉淀池的斜板时，就会附着并沉淀到斜板的底层，经此处理后的水质变得近乎清澈如镜。而沉淀下来的污泥定期经排泥车排走，保持沉淀池的洁净。 第三道生产工序－－过滤，其过程包括“斜管沉淀池－－→气水反冲洗滤池－－→清水池”。潺潺清流顺着斜管沉淀池上面的集水槽汇集流入滤池，水中的细微杂质被滤池中的滤沙过滤和吸附之后（当滤沙中的细微杂质累积到一定程度后，滤池也要定期进行″气水反冲洗″清洗，以保持良好过滤效果），洁净澄清的滤后水沿着管道流往清水池进行贮存，并在清水中再次投加入液氯进行一段时间消毒，对水体的细菌、大肠杆菌等病菌进行杀灭，整个净水处理过程到此就已完成。 第四道工序－－加压供水，其过程包括“清水池－－→二级泵房－－→供水管网”。经消毒后的自来水贮存在清水池中，通过水厂二级泵房的水泵加压之后，洁净的自来水沿着供水管道，流入千家万户。 自来水的生产工艺与我们学生的生活密切相关，学生天天的生活离不开水，这样的案例分析学生比较容易理解，更能吸引学生的注意力。我们还可以列举一些与人们日常生活息息相关的产品的生产工艺流程，比如奶粉的生产工艺流程、稻谷的加工工艺流程、造纸工艺流程等等，让学生学习了有关流程的知识，也拓展了自己的知识视野。 3．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 教学中，要牢牢把握：设计流程以分析事物的内在性质、规律和相关因素为基础，以时序和环节为设计的主要线索将事物按一定的时序分解成若干环节。也要让学生知道，生活、生产中的流程有“显性”和“隐性”两种情况，“显性”流程相对比较容易描述，“隐性”流程相对复杂，需要大量的试验和探究才能得出。流程设计中，时序和环节的设定和表达要简要、明确、操作性强，并且前后连续，衔接紧密，同时环节与环节之间必须是可以切分的。 例： 在这部分的教学中，为了能够比较直观的让学生对流程设计的分析有所体验，又不能显得太复杂和神秘，可以以一些学生生活中可能遇到的问题让学生进行流程设计分析，比如：请同学们考虑以下问题，并进行操作流程设计。 为了正确发挥排油烟机的作用，在用煤气灶做饭和烹饪时，如何安排排油烟机与煤气灶的操作流程才是最科学合理的？ 通过对排油烟机、煤气灶的内在性质和工作目的的分析，以及它们与做饭烹饪之间的关系，我们可以得出比较合理的操作流程是： 开排油烟机---->煤气灶点火---->做饭---->煤气灶关火---->关排油烟机 4．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 流程的改进和优化是一个不间断的、持续的活动过程，通常以提高工作质量、提高工作效率、降低成本、节约能源、省力、减少环境污染等为目的，评价流程的改进和优化的效益就是以是否达到这些目的为标准的。在我们进行教学设计时，就是要让学生能够基于案例分析得出，流程的改进和优化，首先是分析现有工作流程中存在的问题进行诊断为基础，再根据分析诊断的结果对流程进行简化和重组。而流程的改进与优化同新技术、新材料、新设备的产生与应用是密不可分的，每项新技术、新材料、新设备的产生与应用都会推动流程的改进与优化。 例： 以储蓄所取款流程的改进为例，分析流程优化的目的以及其应考虑的问题。 以前银行存取款流程： 填单——>计账——>存单——>付款 在这个流程中，顾客需要手工填单，一名工作人员需要手工查账、计账和作凭单，还要把凭单入柜保存，还需要一名工作人员验单付款。对与顾客来说，要填单，还要等候，显得不方便不快捷，而对银行来说，需要2名工作人员，工作效率不高。而现在的银行都普遍采用计算机管理，则将原来银行存取款流程优化为： 报数——>计账——>付款 这样的优化减少了中间环节和工作人员，方便了顾客，银行的工作效率也得到了提高。从中可以看出，这种流程的改进和优化是靠提高银行的办公设备和工艺水平为条件而得来的，属于工艺优化。 也可以让学生回忆自己在提款机上提款的过程，并画出提款机提款的操作流程图，再来分析它的操作流程相对于上面的这些过程中哪个流程更有效率和方便，为什么会有这样的变化等等问题。 5．能对生活、生产中的简单对象进行流程设计或流程改进设计，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 让学生从生产、生活或学习中选择一个对象，按照设计的一般过程进行流程设计或者进行流程的改进和优化。实践对象的选择很重要，要选择与学生生活密切联系，尝试将流程设计的思想和方法运用到实践中去，服务自己的生活与学习。学生理解和改进工业生产中复杂的流传有困难，可以让学生结合研究性学习和社会实践中提出有关问题进行讨论和研究。总的来说，就是要让学生经历典型的技术设计、制作与评价过程，将流程的基本知识应用与技术实践的过程，掌握流程的基本思想与方法。 例： 由于学生对于生产中的生产工艺流程不是很熟悉和了解，让学生对生产流程进行改进和优化的难度较高，也很难吸引学生的注意和兴趣，在教学设计和实践中，在安排学生进行流程设计实践时，可以让学生对自己能够或者已经有体验的生活和工作流程进行改进和优化，这样学生参与地程度会更高更积极。对于中学生来说，由于知识和经验的限制，流程的改进设计往往比设计一个新流程的意义要大的多，也更容易实践和掌握。 比如，让学生回忆自己作为新生入学时的注册入学过程，分析这个过程中的环节和时序，画出新生报到的流程图，并分析该流程还有那些环节和时序可以进行改进和优化的，而实现改进和优化所需的条件有哪些，说明改进或优化后的流程相对于以前的流程有那些优越性，并画出改进或优化后的流程图。 |
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