资源简介

苏教版高中通用技术必修《技术与设计 2》第二单元
第三节 流程的优化
【学科核心素养】
技术意识：能对生活生产中的流程有基本的优化意识；对生活生产流程作出 理性分析， 形成技术的敏感性， 能把握流程优化的基本要素， 理解流程设计对技 术体现的重要性。
工程思维：能够认识流程优化的重要性和复杂性，运用系统分析的方法，针 对流程优化的基本要素， 对生产生活流程进行简单分析及方案构思， 领悟流程的 设计基本思想和方法的实际运用。
图样表达：能将流程优化以图样的形式表达出来，对流程图有基本的识读能 力和表达能力。
物化能力：通过流程的优化可以将优化后的作品呈现出来，去感知和体会流 程优化的条件以及流程与材料、设备、工艺的密切关系。并能够用流程图的方式 去表达流程和优化流程。
【课标内容要求】
根据课程标准要求， “流程的优化 ”一节重在体现结合技术需求进行流程设 计和对已有流程进行优化，并用流程图表达出来。
【学业要求】
通过本节内容的学习，能加深理解流程优化的基本要素和基本条件；能运用 流程优化的思想和方法解决流程设计的问题， 初步形成工程建模等基本思想和方 法，能使用常用、规范的技术框图等技术语言构思与表达流程设计方案；能结合 生产和生活的实际，形成流程优化设计方案并实施。
【学情分析】
学生在前几节课已经学习了流程的基本知识和概念， 也进行了简单的流程设 计，在此基础上让学生对流程的设计进行优化是符合认定认知规律的。学生知道 3D 打印，却不一定清楚其原理，也未打印过真实的物品，激光切割学生不清楚 如何切割， 但在必修 1 中已经学习了简单的制图软件， 这样学生可以把想法用制 图软件设计出来， 通过激光切割机进行切割， 然后进行组装， 并能很好的画出加 工流程图。通过教材中生产线焊接设备的流程优化这个案例的分析可以让学生体 会流程优化的思想和方法，知道流程的优化是一个循序渐进的过程。
【教材分析】
本节内容是《技术与设计 2》第二单元“流程与设计 ”的内容， 是在学生初 步认识了流程， 并对流程设计和优化的方法和步骤有了一定了解的基本上， 让学 生进行综合实践的部分，是学生把理论应用于实践的部分。本课时通过“3D 打 印和激光切割技术制作组合式笔筒 ”体会流程优化中工艺优化是流程优化的重要 手段， 并总结出流程优化的条件。同时教材中“生产线焊接设备的流程优化 ”等 案例， 让学生思考流程优化需要什么条件， 引导学生得出流程与材料、设备、工 艺有着密切的关系， 在优化流程时， 需要充分考虑到这些条件， 并明确流程优化 的主要目的。流程优化是一个不断持续而曲折的过程， 流程优化没有最好， 只有 循序渐进，不断改进、不断优化。
【教学目标】
依据课程标准和教学内容， 结合学生的实际认知水平和教学理念， 以及高中 通用技术学科核心素养，设定教学目标如下：
1. 通过技术体验，知道流程改进和优化的条件。
2. 通过案例分析，了解流程与材料、设备、工艺的关系。
3. 通过思维碰撞，体会流程优化的思想和方法。
4. 通过马上行动，能够进行简单的流程优化，并用流程图表达出来。 【教学重点难点】
1.重点：流程优化的条件以及流程优化的思想和方法。
2.难点：结合技术需求对已有流程进行优化，并用流程图表达出来。 【教学方法】
“真情境， 多任务 ”教学法：结合真实情境， 通过调查、了解、分析、归纳、 总结开展教学。以真实情境、问题引领、任务驱动、活动贯穿、项目评价为教学 主线，促进深度学习，实现教学进阶。
【教学策略】
1.智慧课堂“云互动”：基于智慧课堂全程跟踪任务活动，以学生为中心， 适时推送学习任务， 对学生已有知识、课堂大数据、反思研讨过程、感悟心得体 会等在线互动交流，发布个性化的批注讲解，确保任务活动的针对性。
2.问题串策略：通过设计一个个前后有逻辑关系和递进关系的问题来启发学 生，引导学生逐步深入学习，推进任务的完成。
3.项目化学习策略：以真实情境为主线，学生明确本单元要学习的三部分内 容， 通过主题情境为核心设计教学过程， 学生在项目中体验真实的、有挑战的问 题，并拓展延伸，达到构建核心知识和深度学习的目标。
【教学准备】
教学白板、物化作品、 3D 打印机 1 台（建模软件-3Done）、激光切割机 1
台（建模软件-LaserMaker）、智慧课堂云平台（教师终端 1 台、学生终端若干台、 班云服务器 1 台）、课件等。
【课时安排】1 课时
【教学流程】
【教学过程】
一、走进情境，提出问题
孙宇小组制作的笔筒得到了同学们的充分肯定， 经过学校及老师的同意， 他 们决定为全班每位同学制作一个组合式金属笔筒。从一个小组制作一个笔筒， 到 一个小组制作多个笔筒， 必然要对原先流程设计进行优化，以提高工作效率， 降 低劳动强度，提高质量。 那如何进行合理的流程优化呢？
任务一：认识流程的优化需要一定的条件
活动 1：交流发言，分析孙宇小组制作流程的优化可以有哪些具体方案。
评价目标 评价标准 评价方式
对流程优化的认识如何 能否考虑到流程的优化 需要一定的条件 全班作答 点名作答
问题 1:流程优化需要考虑什么？（利用智慧课堂发起全班作答） 讨论预设： （1）增加人员、优化工序。
（2）增加设备、改进工艺。
（图 6-1）
达成共识：流程的改进和优化需要一定的条件，它建立在设备和工艺水平提 高和对流程内在机理进一步研究的基础上。
设计意图：承前启后， 以笔筒的设计流程及其优化作为主情境贯穿整个单元， 通过走进情境、分析情境引出任务一，认识到流程优化是需要一定条件的， 并通 过讨论达成共识，为后面的任务二、三做好铺垫。
二、案例分析，建构认知
任务二：总结流程优化的条件
活动 3：案例分析：组合式笔筒的工艺流程及优化
（图 6-2）
看一看： 利用激光切割技术设计制作笔筒工艺流程
（图 6-3）
(
建模
)看一看： 用 BachinDraw 软件打开并用激光切割机对组件进行切割
（图 6-4）
画一画： 画出激光切割技术制作笔简的工艺流程图：（智慧课堂拍照上传）
（图 6-5）
激光切割机切割 粘连组合 修饰成形
小结：激光切割制作笔筒的流程在设备、工艺等方面相较于手工制作木质笔 筒和金属笔筒有了明显的改进， 提高了工作效率、降低了劳动强度， 也提高了其 品质。但其材料的利用率不高，从节约能耗这个优化目的看，还需进一步优化。
看一看： 3D 打印机打印设计的笔筒
(
三维建模
) (
打印
) (
二维图形
)画一画： 三维打印技术制作笔筒的工艺流程图: （利用智慧课堂拍照上传）
(
3Done
软件
)
分割
基材
三维模型
产品 表面处理
（图 6-7）
（图 6-8）
小结：3D 打印的笔筒不需要考虑连接工艺，一次成型，外形美观，基本无 材料的浪费，但其所需的成本和资金投入将相应增加。
说一说：以上两款笔筒，其工艺流程与手工制作木制笔筒和金属笔筒相比，哪些 方面得到了优化
利用三维打印技术和激光切割机制作笔筒与手工制作木制笔筒或金属笔筒 相比，可以提高质量，降低成本，熟练操作后还会大大缩短工期。
问题 2:流程优化有哪些条件呢？
讨论预设： （1）材料、设备、工艺。
（2）人员、资金、环境。
达成共识：流程与材料、设备、工艺有着密切的关系，在优化流程时，需要 充分考虑这些条件。
评价目标 评价标准 评价方式
知道流程优化的条件 通过案例分析能总结和 理解流程优化的条件 全班作答 点名作答
议一议：流程优化中，材料、设备、工艺有什么样的关系？流程优化的条件 除了这几个方面，还有哪些？
小结：材料、设备、工艺是一一对应的关系。从组合式笔筒的流程优化案例 中我们不难发现， 每种材料都有相应的加工工艺， 每种工艺都需要相应的设备完 成。流程优化条件还有经济方面的限制， 流程的优化就是为了提高效率， 提高效 率就是提高效益， 但在流程优化时我们注意到更换材料、改变工艺就会更换设备， 这就要考虑投入与产出效益比的问题。在优化设计时，应权衡利弊，综合考量。
设计意图：让学生经历设计的一般过程，而这个过程就是一个流程，同时能 现场体验现代加工工艺， 并且在必修 1 的第六章已经学习了简单的绘图软件， 因 此可以让各组同学自己绘图， 设计自己想要的款式，并现场切割出来， 同时明白 流程的优化可以通过工艺、设备和材料的改进来实现流程优化的目的， 体现了通 用技术学科的学中做，做中学的技术学习理念。
一、深入探究，循序渐进
任务三：体验流程优化的渐进过程
活动 3：探究生产线焊接设备的流程优化。
焊接是一种生产工艺， 常用的焊接方法是利用大电流将两种金属部件熔接在 一起。由于零件太小， 目前很多生产线还不能完全依靠机械臂完成抓取， 只能手 工完成。
（图 6-9）
画一画： 焊接流程
（图 6-10）
问题 3：工人手脚并用，双手放好工件后，立即踩下控制踏板，中间可以几 乎没有任何停顿，快速地完成焊接。但是，由于工人动作太快，双手尚未撤离， 控制踏板可能已经被踩下， 焊接电极就会直接压到工人的手指， 导致严重的安全 事故。从提高安全角度看，该流程需要优化。如何优化？
讨论预设： （1）安装开关、安传感器。
（2）带手套、机械臂等。
达成共识： 需要优化。如何优化，需要对流程进行深入探究。
评价目标 评价标准 评价方式
清楚 流程优化 的 目 的是什么 通过技术探究， 明确 安全是流程优化的重要 目的之一。 案例分析 技术探究 点名作答
优化方案一：
具体方案是：不采用脚踩下踏板进行焊接， 而是在焊接机两侧放置两个按钮， 必须用双手同时按下按钮， 焊接机才能进行焊接。这样双手必须离开工件， 就避 免了焊接时焊接电极砸到手指的事故发生。
画一画： 优化后的流程图
此流程的优化通过改变流程的环节,将脚的操作改为手的操作， 从而避免重叠 性操作(手脚同时操作)而产生的伤害。
说一说： 方案一优化目的
方案一体现了对流程内在机理的进一步研究，通过改变流程的环境实现安全 的主要目的。
问题 4：方案一基本消除了安全隐患，但是双手需要运动到两侧较远的距离 才能按下按钮， 降低了生产效率， 并且按钮有可能被其他人按下， 产生安全隐患。 新的问题出现了，又该如何优化？
讨论预设： （1）指纹按钮、语音控制。
（2）人脸识别、微动开关。
达成共识： 需再次优化。如何优化，需要对方案一进行深入探究。
评价目标 评价标准 评价方式
知道 流程优化 的 目 的可能不止一个。 通过技术探究， 明确 流程优化除 了安全这个 目的之外还有其他目的。 案例分析 技术探究 点名作答
优化方案二:
将控制按钮改成微动开关，安装在焊接位置的两侧。工人安放好工件之后， 只需要打开双手，双手同时触碰两侧的微动开关，就能控制电极下压进行焊接， 在保证安全的同时提高了生产效率。
画一画： 优化后的流程图
说一说： 方案二优化目的
通过使用相同功能不同形态的开关设备实现了 提高工作效率的主要目的。
问题5：这样的设计消除了安全隐患，但是依然 有问题，双手仍要同时触碰微动开关，工人重复劳 动时间长。保证安全生产的目的实现了， 提高工作效 率的目的又该如何实现， 我们还能怎样优化？
讨论预设： （1）语音控制、安传感器。
（2）机器人、机械臂。
达成共识：继续优化。继续对方案二进行深入探究。
（图 6-11）
评价目标 评价标准 评价方式
明 白 实现 流程优化 的目的， 必需要清楚流程 优化条件 明确流程优化一定 是建立在对流程 内在机 理进一步的研究基础上。 案例分析 技术探究 点名作答
优化方案三:
为了进一步提高安全性， 还可以在焊接区域的周围安装光栅传感器， 只要任 意一条光糖被遮挡，设备就会立即停止。这种优化是以光栅技术作为条件的。
（图 6-12）
画一画： 优化后的流程图
说一说： 方案三优化目的
方案三在优化方案二的基础上加入了光栅传感器， 实现了保障安全生产和提 高工作效率的双重目标。
议一议：请说明这三个优化方案分别解决了什么问题，三个优化方案之间有 什么关系。本流程优化的主要条件和目的是什么？
谈一谈： 若是从降低劳动强度这个目的考虑，还可以怎样优化焊接流程？
问题 6：如何进行合理的流程优化
讨论预设： （1）首先考虑流程优化和改进需要一定的条件。
（2）其次流程优化的目的需要明确。
达成共识：流程的改进与优化，首先应该以分析现有工作流程中存在的问题 并进行诊断为基础， 根据分析诊断的结果对流程进行简化或重组。流程的优化与 新技术、新材料、新设备的产生和应用是分不开的， 每项新技术、新材料、新设 备的产生和应用， 都会有效推动流程的改进和优化。优化要在平衡各项指标基础 上，突出主要指标的实现。优化是一个循序渐进的过程， 是一个漫长曲折的过程， 是一个不断创新的过程。
评价目标 评价标准 评价方式
理解流程优化是循 序渐进的过程、艰难曲折 的过程 、不 断创新 的过 程。 通过技术探究， 明确 方案 的优化过程就是流 程优化的过程。 个人作答 全班作答 教师点评
设计意图： 让学生在理解流程优化的目的和条件的基础上，通过案例分析， 掌握流程优化的思想和方法， 并明确流程优化的主要目的。让学生知道通过现代 设备、工艺和技术去优化流程， 实现优化目的， 同时可启示学生优化是一个循序 渐进的过程，是一个不断创新的过程，没有最好，只有更好。
【回眸本章，单元小结】
本单元思维导图
最后以一首打油诗来概括本单元：
“话”流程
学好流程很重要，环节不可轻易少，
时序不能随便倒，合理安全最高效。
流程设计因素多，统筹兼顾不会错，
优化流程条件苛，科学优化出成果。
设计意图：本单元以思维导图的形式来概括流程的探析、设计及优化，清晰 而完整， 涵盖本单元的所有知识脉络， 容易让学生理解并记忆。最后以一首打油 诗的形式统领全篇， 高度概括， 朗朗上口， 易于记忆， 是对本单元的回眸与点睛。
【布置作业】
A.作业设计
组别 基础题 □提高题 完成形式 独立完成 □合作完成
题型类型 选择题 □填空题 □作图题 实践操作题 □情境分析题
作业内容 设计分拣硬币的具体方案。
对应学 习目标 简单的流程优化 核心概念
作业分析 本题主要考察学生对流 程优化理解。培养学生技 术意识和创新设计能力。 能力群 知识获取 语言解码能力 符号理解能力 阅读理解能力 信息搜索能力 信息整理能力
实践操作 实践设计能力 数据处理能力 信息转化能力 动手操作能力 应用写作能力 语言表达能力
思维认知 形象思维能力 抽象思维能力 归纳概括能力 演绎推理能力 批判思维能力 辩证思维能力
核心素养 权重 技术意识 工程思维 创新设计 图样表达 物化能力
0.20 0.30 0.30 0.20 0
设计意图 加深了对流程图的理解，让学生学以致用。
参考答案
自我评价 □已掌握 □部分掌握 □没掌握
教师评价 □已掌握 □部分掌握 □没掌握
B.作业设计
组别 □基础题 提高题 完成形式 □独立完成 合作完成
题型类型 □选择题 □填空题 □作图题 □实践操作题 情境分析题
作业内容 如何处理生活垃圾，使其变废为宝？流程优化的条件是什么？请 画出垃圾处理的优化流程图。
对应学 习目标 流程优化的条件 核心概念
作业分析 本题主要考察学生对日 常生活的关注度， 以及如 何运用所学的技术知识 解决生活中的问题， 知道 优化需要考虑的条件以 及如何用流程图去表达 流程的优化过程。 能力群 知识获取 语言解码能力 符号理解能力 阅读理解能力 信息搜索能力 信息整理能力
实践操作 实践设计能力 数据处理能力 信息转化能力 动手操作能力 应用写作能力 语言表达能力
思维认知 形象思维能力 抽象思维能力 归纳概括能力 演绎推理能力 批判思维能力 辩证思维能力
核心素养 权重 技术意识 工程思维 创新设计 图样表达 物化能力
0.20 0.20 0.10 0.50 0
设计意图 联系生活，学以致用
参考答案
自我评价 □已掌握 □部分掌握 □没掌握
教师评价 □已掌握 □部分掌握 □没掌握
【板书设计】
2.3 流程的优化（第 2 课时） ——进行简单流程的优化
任务一、认识流程优化需要条件
任务二、总结分析流程优化条件
材料、设备、工艺等
任务三、体验流程优化渐进过程
流程优化是一个循序渐进的过程、艰难曲折的过程、不断创新的过程 【教学反思】
在本课时教学设计中，通过案例分析“3D 打印和激光切割技术设计制作组 合式笔筒的工艺流程”， 让学生思考流程优化需要什么条件，引导学生得出“流 程与材料、设备、工艺有着密切的关系， 在优化流程时， 需要充分考虑到这些条 件”。再通过技术探究“生产线焊接设备的流程优化 ”的分析让学生明白流程优 化是一个循序渐进的过程， 感悟流程优化是艰难曲折和不断创新的过程。通过任 务驱动和问题引领以及活动贯穿的教学策略，让每一位学生都积极参与到活动 中， 学生能够大胆发言并通过智慧课堂积极互动， 最后让学生说出解决技术问题 所具备的能力：技术意识、工程思维、图样表达、物化能力、创新设计，正好契 合了通用技术学科核心素养的五个维度， 再让学生总结研究技术与设计问题的方 法：先认识它、再分析它、然后设计它、最后优化它，脉络清晰，为接下来两个
单元《系统与设计》和《控制和设计》的学习埋下伏笔。
《流程的优化》（第 2 课时）学习任务单
时间 地点 小组编号：
成员
学习 目标 1.通过案例分析，尝试分析流程设计和流程优化的基本要素，能够体会 流程设计的基本思想和方法。 2.能结合技术需求对已有流程进行优化，并用流程图表达出来。
学 习 任 务 一 认识流程的优化需要条件
走进 情境
学 习 任 务 二 分析总结流程优化的条件
案例 分析 激光切割技术设计制作笔筒流程
三维打印技术设计制作笔筒流程
学 习 任 务 三 体验流程优化的渐进过程
深入 探究 生产线焊接设备的流程优化： 方案一：
方案二： 方案三：
学 习 任 务 四 单元 小结
学习任务五 作 业 一 思考：如何处理生活垃圾？如何使其变废为宝？ 流程优化的必备条件是什么？画出优化后的流程图。
作 业 二 设计分拣硬币的具体方案。

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