2.2 流程的设计与优化（教案）-高中通用技术必修技术与设计2人教版

课题 2.2 流程的设计与优化 课时 1课时 教材版本 人教版通用技术必修技术与设计2 教学目标 技术意识： 1.通过工业生产氨气等案例分析，了解流程设计的基本思想和方法，提升技术意识。 工程思维： 1.通过设计家庭装修等流程，提炼流程设计的基本要素，学会结合技术需求进行流程设计，并用流程图表达流程的设计。 创新设计： 1.通过分析烧菜等案例，学会针对流程的不足提出优化方案，学习流程优化的方法，培养创新思维。 教学重难点 重点：理解流程设计的基本思想和主要因素。 难点：学会分析流程的不足，并提出优化方案。 学情分析 在之前的学习里，学生对流程已有初步认知，理解流程的基本概念，也能用流程图来表达流程，这为学习流程的设计与优化打下一定基础。而流程作为一种技术思维和技术方法，隐含在产品的设计过程中，需要通过体验去感受，不易领悟，容易被学生忽视。通过本节的学习和流程设计实践活动，要让学生理解:设计与优化流程，要对其内在的性质和运作规律了解清楚，综合考虑各相关因素后再进行设计、优化。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、视频素材 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 提问1：平时大家在用餐时，进餐顺序是怎样的？请选择并说明理由。 （1）饭→菜+肉 （2）菜+肉+饭 （3）菜→肉+饭 （4）肉→菜+饭 （5）菜→肉→饭 提问2：请分析“不同进餐顺序的餐后血糖波动”的折线图，为有控糖目标的人群推荐进餐方式。 提示：控血糖，是要把峰值降低，请观察图中的最高点 【解释：先吃饭易消化，血糖很快会被吸收，由图中的峰值可知此种方式升糖最快；菜肉饭混合一起吃，峰值第二高；先吃肉，或先吃菜，血糖会进一步下降；当然，在控糖方面，我们更推荐先吃菜，因为吃菜时动员的胰岛素较少，而吃肉的时候动员的胰岛素会多一些。】 建议：先吃菜再吃肉再吃饭。 但是有同学会发现，如果按照这个流程，最后阶段就是在吃白饭，那就没意思了，会减少自己的愉悦感。 因此，综合控糖目标、进食愉悦感、生活质量等因素，推荐的进餐流程为：可以考虑先吃100克蔬菜，10分钟后，菜肉饭混合着吃。 学生活动： 思考并回答问题。 认真听讲。 设计意图： 通过就餐流程的安排，增加互动性的同时，激发学生探究流程设计的兴趣。 二、 基于案例 新知讲解 （一）流程设计的基本思想和方法 教师活动： 通过就餐流程的安排，我们能够感受到，合理的流程可以帮助和指导人们更好地生活。然而，人们生产生活中的流程都不是自然存在的，是人们结合实际条件(环境、设备、资源等)及继承和总结前人的经验设计出来的。 因此，在进行流程设计的过程中，有一些要遵循的具体思想。 1.流程设计的基本思想和主要因素 基本思想： （1）在进行流程设计时，首先要明确该流程要实现的具体目标。 工作流程与生产流程的设计有着不同的目标： 例1：传统点单流程与扫码点单流程的对比，点单流程的设计以提高工作效率为目标。 由此：工作流程的设计，通常以提高工作效率、节省工作时间等为目标。 例2：集成电路生产流程的设计，在此流程设计中，以提高硅片利用率、提高良品率、如何以最低的成本生产最多的集成电路为目标。 由此：生产流程的设计，通常以节省原料、缩短工期、提高质量等为目标。 （2）要理解该流程所应该遵循的内在规律，设计的流程不能违背其规律。 例如：合成氨的工艺流程 联系学过的化学知识我们可以知道，氨气的合成以氮气、氢气为原料，需要在一定温度、气压条件和催化剂下进行，缺一不可，因此在设计合成氨的流程时，不能忽略其中的任何一个条件。 提问：你知道合成氨的最佳温度、气压条件是什么吗？ 预设：最佳的温度（500℃）和气压条件（300atm） 这两个数据是经过研究人员反复试验改进获得的。 说明环节、时序的确定要合理划分、科学安排。 （3）要根据流程的具体内容，合理划分环节，并对时序进行科学合理的安排。 补充案例：再如大米的工艺流程设计，从稻谷到成品米需要经过的几个主要环节，确定合理的时序，再画出流程图来。 立即行动： 假如你的好朋友要来你所在的城市游玩，请你设计一个一日游的流程，带你的朋友进行游览。说说你为什么要这样安排及考虑的因素有哪些。 预设：应考虑的因素（参考）：景点特色、朋友兴趣、时间、交通、餐饮体验、天气... 主要因素： 思考：生产流程的设计与游玩流程的设计，考虑的因素一样吗？能否举例说明。 预设：不一样 参考举例：小锤子的生产过程。应当考虑材料、加工方式、技术、成本等。 梳理：生产流程设计的主要因素 注意：不同行业的流程有不同的特点，其流程设计中应考虑的基本因素也各有差异。 2.流程设计的步骤 师：在知道了流程设计的基本思想和应考虑的主要因素后，应当如何设计出更加高效、合理的流程呢？我们来看一下流程设计具体要按哪些步骤去做。 呈现流程设计的步骤流程图。并以一个具体的案例分析来讲解。 例：当你晚自习结束后，需要回宿舍洗衣服、写作业、洗漱、睡觉。请你来安排做这些事的时序，并说明理由。 1）确定任务和目标 目标（参考）：节省时间，高效完成，按时睡觉。 2）分析主要因素 因素：技术、设备。即是否有洗衣机 3.划分环节、确定时序 时序安排：有洗衣机，考虑并行；无洗衣机，串行。 4.绘制流程图 请学生绘制各自的流程图并派代表展示。 5.优化 师：如果已有流程不能满足人们的需求，就需要进行修改和完善，其实这就是在对流程做优化。接下来我们来了解流程优化的内容。 学生活动： 跟随教师的思路认真听讲。 在了解相关案例过程中学习流程设计的基本思想。 设计一日游玩攻略 分享设计的游玩攻略，并交流设计思路，说明安排及考虑到的因素。 思考并回答问题，学习流程设计应考虑的主要因素。 学习流程设计的步骤。在教师引导下跟着主要步骤分析案例。 安排做事的时序并分享自己的想法。 设计意图： 通过具体的案例学习，学生能对流程设计的基本思想有初步的认识。 通过具体的游玩攻略流程设计，学生能熟悉对流程设计的操作，并加深对流程设计的主要因素的理解。 通过对案例的分析，帮助学生了解流程设计的步骤和方法，启发学生思考流程设计的技巧和方法是什么?提升学生的知识与技能。 （二）流程的优化 教师活动： 1.流程优化的目标 讲授：流程优化的概念；流程优化的目标 立即行动：请学生将流程优化的不同情境与其优化目标进行匹配 2.流程优化的内容 请观看视频，想一想可以从哪些方面进行流程优化？ 问题：视频中“证明自己饿了”这一环节有必要吗？ 预设：没必要 由此案例可知，在原先流程不是最佳时，应做出相应的调整。 那么，优化流程的方法是什么呢？ 讲授：流程优化的内容，主要从3方面入手。 1）取消不必要的环节 例：自动检票闸机的出现，使得网络购票乘车流程中的“取票”环节被取消。 2）合并部分环节 例：早期蒸汽机车驾驶室（播放视频了解）与现代高铁驾驶室的对比 蒸汽机车驾驶室需由司机、副司机、司炉、司旗协作实现驾驶工作，随着技术发展，多个环节合并为单一环节。 3）调整时序(串行变并行) 例：炒菜烧饭流程的优化 呈现原始流程，请学生尝试优化该流程 学生能够将烧饭环节与洗茶、切菜环节进行合并，这就是调整时序的体现。 提问：如果有两个炉灶，该炒菜烧饭的流程该如何进一步优化？ 预设： 立即行动： 某个6人课外学习小组计划对相同尺寸的松木板、密度板、刨花板进行强度试验。其流程为; A试验准备(10分钟); B完成松木板的强度试验并记录数据(20分钟); C完成密度板的强度试验并记录数据(20分钟); D完成制花板的强度试验并记录数据(20分钟); E分析数据并完成试验报告(30分钟)。 请你对该小组的试验流程进行优化，画出合理且用时最短的方框流程图(环节内容用题中字母表示) 学生活动： 跟随教师的思路学习流程优化的含义、优化的目标 完成连线题 学习具体案例，了解流程优化的内容 分析案例，回答问题 对具体的试验流程进行分析，并尝试优化 设计意图： 通过结合具体的案例，播放相关的视频，学生能对流程优化 具体的目标、内容、方法有直观的认识，加深学生的理解。 通过学生对案例的分析，能给出优化方案，学生能够提升利用流程思维解决问题的能力。 （三）流程设计与优化的案例及实践 教师活动： 请学生阅读教材P46-50的案例“太阳能电池板的生产流程设计”，并用自己的话描述整个设计过程。 提示：在描述时可安装流程设计的步骤来组织语言。 学生活动： 阅读案例。 用自己的话描述太阳能电池板生产流程设计的过程。 分享交流。 设计意图： 通过完整的流程设计案例的学习，进一步深入理解流程设计的各个环节，并学习思路和格式，为后面的设计实践做好准备。 三、 任务驱动 探究交流 任务一：房屋装修流程的设计 教师活动： 实践准备：通过查阅资料、采访调查等方式，了解房屋装修的主要步骤。 实践过程 1.根据房屋装修的主要步骤（表2-6），分析房屋装修需要考虑的基本因素。 2.根据房屋装修的主要步骤划分装修的环节（参考表2-7），并确定时序，并就部分环节的先后顺序进行讨论，以便对设计方案进行优化。 3.绘制房屋装修流程图。 4.根据对时序的讨论，提出流程优化的方案。 教师给出装修环节的参考步骤，学生可由此进行后续时序安排、方案优化的讨论。 学生活动： 课前查阅相关资料，为房屋装修流程的设计实际做好准备。 小组合作，讨论房屋装修流程的设计，绘制流程图，后续根据需求提出优化方案。 设计意图： 通过实践活动，培养学生从技术角度观察世界的习惯，提高学生学以致用的能力。 教师和学生对于任务驱动的结果进行讨论评价。 设计意图： 在对作品评价交流的过程中，了解学生的作品完成情况，并为他们提供作品优化的建议，同时在交流分享中理解本节所学的知识、检验学习成果。 四、 课堂小结 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 五、 练习提升 1.下列对流程的设计和优化的理解不正确的是( ) A.流程设计要依据事物的内在属性和客观变化规律 B.生产流程的设计中尽量采用并行工序，可以缩工期，降成本 C.有些流程的优化，增加工序是为了提高生产效率 D.新型设备的引入可以优化流程 答案：B 2.如图所示某鞋店关于私人制定的流程图，下列关于该流程的设计与分析中不合理的是( ) A.在设计该流程时，首先要考虑的是材料、工艺、人员、资金和环境等因素 B.设计制作与进入物流是串行工序 C.鞋店在设计制作环节，可以采用计算机辅助设计排料，以降低工作强度，提高排料速度 D.该流程图中，方框、菱形框表示一定的环节，箭头表示时序 答案：A 3.某医院为了优化就诊流程，在原有流程中加了“检验化验”的环节，即由医生初步诊断患者是否需要进行检验化验，若不需要，可直接开药。其就诊流程如图所示。关于该流程，下列说法不正确的是( ) A.该流程还有进一步优化的可能 B.“再次诊断”与“开药”是并行环节 C.在“缴费”环节增加扫码支付，属于流程的技术优化 D.“检验化验”是该流程的一个环节，可以根据需要细分 为多个子环节 答案：B 板书设计 流程的设计与优化 一、流程设计的基本思想和方法 1.基本思想：目标 内在规律 合理划分环节、科学规划时序 2.主要因素：材料、技术、工艺、人员、资金... 3.流程设计的步骤 二、流程的优化 1.优化目标 2.优化内容：取消不必要环节 合并部分环节 调整时序（串行变并行） 三、流程设计与优化的案例及实践 教学反思 优点： 1.导入环节中案例的选取也有一定的新颖性，且贴近学生生活实际、人们的饮食健康相关，能有效调动学生的积极性。 不足： 1.受课时限制，无法通过足够多的案例辅助教学，可能导致学生对流程设计与优化的内容理解不足。 2.在分析太阳能电池板生产流程设计的案例时，因学生缺乏相关知识基础，导致兴趣较低，影响了对案例的理解与学习效果。 改进措施： 1.在之前的课时就开始通过案例分析，培养学生对流程设计过程中基本思想、基本因素进行思考和分析的习惯，为后续课程学习奠定基础。 2.选取学生平时能接触到的流程或是趣味性、讨论度更高的案例，增强学生的代入感，提升学生的参与性。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$nullnull