1.1 制造技术的发展历程（教案）《现代制造技术基础》同步精品课堂（苏教版·凤凰职教）

《现代制造技术基础》教案 课 题 模块1 现代制造技术概论 单元1 制造技术的发展历程 课 型 课 时 2 授课班级 授课时间 90 授课教师 教材分析 所选教材《现代制造技术基础》是职业学校机械专业新方案新课标创新实验教材，是江苏凤凰职业教育图书有限公司在江苏省教育科学研究院指导下，依据江苏省职业学校“学标、贯标、用标”的需要开发的。教材内容结合职业院校机械类学生应掌握的现代制造技术基本知识，紧扣新时代脉搏，充分挖掘思政元素，将立德树人根本任务贯穿于教材通篇，并与江苏省中职加工制造类专业技能教学标准及学业水平考试技能考纲相关联，突出知识传授与技能培养，将现代先进制造技术的基本知识与职业素养有机融入设置教学模块和单元，具体包含现代制造技术的发展、超高速加工技术、多轴加工技术、特种加工技术、增材制造技术、智能制造系统、其他先进制造技术、现代制造装备安全生产与电气基础认知8个模块。教学模块与教学单元根据学生认知规律和职业成长规律、现代制造技术的发展与分类进行设置，从而使教学内容合理序化，非常适合职业学校机械类专业使用。 学情分析 本课程主要面向中等职业教育，以培养技术技能人才为主要目标。而中等职业学校的学生普遍具有学习基础较为薄弱、缺乏学习自信心以及自控能力、自学能力较差，但动手能力较强等特点，一定程度上增加了课程教学的难度，应根据学情，以学生感兴趣的内容为切入点，选择合适的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。 学习目标 知识目标：了解现代制造技术的内涵、定义与现代制造技术的发展历程；掌握工业4.0的含义，现代制造技术的体系结构及分类。 能力目标：能够阐述工业发展阶段，区分制造技术与制造系统之间的联系与不同，运用所学知识分析问题，具备一定的创新思维能力。 情感目标：通过本节知识学习提升学生的专业自信和民族自豪感，树立职业理想，激发学生的学习兴趣和积极性。 学习重难点 重点：工业4.0的含义，现代制造技术的体系结构及分类。 难点：现代制造技术的体系结构。 教学方法 讲授法、启发式教学法、合作探究教学法、案例分析法等。 课前准备 教师准备：了解学情、创设情境，明确学习任务。 学生准备：确定分组、思考讨论，完成课前预习任务。 教学媒体 纸质版教学媒体：教材、配套习题 数字化教学媒体：多媒体，中国大学MOOC（慕课）等教学网站 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 观看视频： 翻天覆地！这就是中国制造业的一分钟 根据视频内容，分组讨论制造技术对国家发展的重要性。并给每组发放一张白纸，在2分钟的时间内各组分别写下“中国制造的 3 个骄傲。 观看视频，结合视频内容设置讨论任务 1.学生分组讨论，完成任务 2.小组代表发言（抢答形式，小组积分） 1.组织学生分组讨论学习，培养学生团队合作意识和沟通交流习惯。 2.积分制激发学生对本章内容学习的兴趣，调动学生的积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 一、工业发展阶段 第一阶段：工业1.0。18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现机械化生产。经济社会从农业、手工业转型为工业及机械制造下的经济发展模式。 第二阶段：工业2.0。19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动的大规模生产，零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。 第三阶段：工业3.0。20世纪70年代后，应用电子与信息技术实现制造过程的自动化。机器逐步替代人类作业，不仅接管相当比例的体力劳动，还接管了一些脑力劳动。 第四阶段：工业4.0。始于2010年。信息物理系统的智能化，使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命，产品全生命周期和全制造流程的数字化，以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。 二、现代制造技术的概念和体系结构 (一)制造的概念 关于制造(manufacturing)的概念，可以说是一个不断发展的概念。早期的“制造”，指的是产品的机械工艺过程或机械加工过程。发展到今天，“制造”的内涵更为广泛，它不仅指具体的工艺过程，而且包括市场分析、产品设计、生产工艺过程、装配检验、计划管理、质量控制、销售服务等产品生命周期的全过程。制造涉及的工业领域也不再局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的诸多行业。这里引用国际生产工程科学院(CIRP)给出的定义：制造是制造企业中所涉及的产品设计、物料选择、生产计划、生产、质量保证、经营管理市场销售和服务等一系列相关活动和工作的总称。 (二)制造系统 制造过程及其涉及的相应硬件和软件就构成了制造系统(manufacturing system)。关于制造系统的定义，国际上一些组织或学者也有不同的见解。例如，美国麻省理工学院(MIT)教授克理索罗理斯(G·Chryssolouris)，将制造系统定义为“由人、机器和装备及物料流和信息流构成的一个组合体”。综合各种意见，一般可以认为，制造系统就是由制造过程及其所涉及的硬件(包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置)，以及有关软件(包括制造理论、制造技术和制造信息等)组成的一个有机整体。 (三)制造技术的内涵 制造技术(manufacturing technology)是与制造业和制造系统相关的一系列技术的总和。可见，制造技术包含的内容非常丰富，涉及的领域非常广泛。现代制造技术是在传统机械制造技术的基础上发展起来的，其分界线大体上可以划在20世纪50年代，主要标志包括先后诞生的电子计算机、数控机床、工业机器人等。在随后的时间里，现代科技的迅猛发展，特别是以微电子技术、计算机技术等为代表的信息技术的飞速发展，对现代制造技术的发展产生了深刻的影响。 【知识拓展】载着“中国心”，自主研发飞机发动机，超强制造水平堪称世界一流 航空发动机是现代工业最高科技和智慧的结晶，是目前人类成功制造的最复杂的工业品，集科技和艺术于一体，被誉为“现代工业皇冠上的明珠”。随着航空技术的发展，航空发动机的科技含量越来越高，可以说就是提供样品让人随便抄，能完成逆向仿制的国家也没几个。因此，目前能研发制造高性能航空发动机的国家寥寥无几。航空发动机的工作原理在全世界都不是什么秘密，那一道道的技术壁垒才是将绝大多数国家拒之门外的拦路虎。 如今，中国航空产业也正在腾飞之中，而这无疑会带动发动机的发展。例如，中国大型水陆两栖飞机AG600所搭载的 ，便是我国自主研制的涡桨-6发动机；而备受瞩目的国产大飞机C919，已成功商用化，且发动机正在加速国产化。中国航发公司发动机产品如图1-1-1所示。 图1-1 中国航发公司发动机产品 (四)现代制造技术的体系结构 现代制造技术的体系结构可以分为以下几个层次。 (1)信息层：信息层包含与生产过程相关的所有信息，如零件图纸、生产计划、工艺流程、质量标准等。这些信息可以数字化，并在整个制造流程中共享和利用，以确保产品质量和生产效率。 (2)控制层：控制层是制造系统的核心，它负责控制设备和工作流程，以使生产过程按照计划进行。这些系统可以自动化，并优化生产过程，同时可记录关键生产数据以进行分析和反馈。 (3)能力层：能力层包括人员、设备、物料和工具等资源，这些资源共同实现制造过程。在这一层次上，制造系统需要提高资源的灵活性和可重用性，以适应不断变化的市场需求。 (4)服务层：在这一层次上，制造系统可以提供一系列服务，如维护、培训、设备升级、信息共享等。这些服务可以支持生产过程，确保设备始终处于最佳状态，并在必要时提供帮助和支持。 在现代制造技术的体系结构中，信息层和控制层是最重要的层次，它们决定了制造系统的智能化程度、生产效率和产品质量；能力层和服务层则是支持和增强制造系统的基础。 1.了解学习目标和任务 2.教师提出问题，在老师的引导下，打开思路进行思考讨论 3.学生代表或个人表达观点（小组或个人积分） 1、组织学生回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2.讲解教学目标，让学生明确本节课的学习任务，让学习更有针对性和目标。 3.小组或个人积分形式，更能激发学生作为学习主体，参与学习的动机和团队合作意识的树立。 活动三： 调动思维 探究新知 三、现代制造技术的发展历程 现代制造技术涉及非常广泛和复杂的领域，它涵盖了制造业中的设计、加工、组装、测试、质量控制、物流等众多方面。现代制造技术的发展可以追溯到三十多年前，发展历程如下。 (1)造型技术阶段(20世纪80年代早期—20世纪90年代初期)：在这个早期阶段，制造业主要使用了CAD和CAM技术来实现更高效、更精确的产品设计和加工操作。 (2)数字化制造阶段(20世纪90年代中期—21世纪初期)：在这个阶段，制造业开始使用数控机床、深孔钻机、激光切割机等数字化装备，从而提高了产品的制造速率和精密度。 (3)智能制造阶段(21世纪10年代后期—21世纪10年代中期)：在这个阶段，制造业开始使用智能化的生产线和供应链管理系统，包括远程监控、自动化控制和数据分析等技术，从而大大提高了生产效率和品质管理能力。 (4)未来工业阶段(21世纪10年代后期一现在)：在这个阶段，人工智能、物联网、大数据等技术逐渐普及，制造业开始探索使用人工智能来优化生产流程、开发更智能的产品，并集成物联网传感器和大数据分析来提高生产效率和质量管理的能力。 【知识拓展】虚拟制造技术 随着全球知识经济的兴起和快速变化，竞争日益激烈的市场对制造业提出了更为苛刻的要求。虚拟制造(Virtual Manufacturing，VM)技术是在20世纪90年代以后，随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术发展的成熟而出现的一种全新的先进制造技术。 虚拟制造是实际制造过程在计算机上的一种虚拟，即虚拟现实技术在制造中的应用或实现。这一全新的制造模式最早由美国于 1993年提出，目前还没有统一的定义。通俗地说，虚拟制造技术是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上创造一个虚拟的制造环境，操作者身处其中 ，可以虚拟实现产品的设计、工艺规则、加工制造、性能分析、质量检验，包括企业各级过程的管理与控制等产品制造。通过这个过程，可以增强人们对制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造包括与产品开发制造有关的工程活动的虚拟，同时也涉及与企业组织经营有关的管理活动的虚拟。因此 ，虚拟设计、生产和控制机制是虚拟制造的有机组成部分。按照这种思想，可以将虚拟制造分成三类，即以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。由于虚拟制造基本不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是对产品的设计、开发与制造过程在计算机上的本质实现，因此，虚拟制造引起了人们的广泛关注，成为现代制造技术发展中最重要的模式之一。模块厂现代制造技术概论 进入21世纪，知识经济方兴未艾。以信息科技为代表的高新技术发展迅猛，全球化进程不断加速 ，这一切正在引发全球经济格局的巨大变革 ，同时也带动制造技术向着智能化、绿色化的方向发展。 图1-1-2简要概括了制造技术的主要发展阶段。 图1-1-2 制造技术的主要发展阶段 1.教师布置任务并引导学生分组探究。 2.结合课本知识思考并回答问题。（根据情况选择小组模式或个人模式，并进行小组或个人积分） 1.组织学生以个人或小组形式回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2. 个人或小组积分形式，激发学生的学习积极性和主动性。 活动四： 巩固练习 素质提升 根据分组情况，明确并分配任务： 1.以小组为单位进行知识抢答闯关 (1)第四次工业革命中主导的相关技术是？ (2)制造的内涵。 (3)日本京都大学教授认为，制造系统可从哪些方面定义。 (4)计算机辅助设计(CAD)诞生的时间是？ (5)虚拟制造(VM)诞生的时间是？ 2.老师记分并点评，评出优胜小组 1.学生分组完成任务 2.以抢答形式进行知识闯关，小组积分 1.组织学生分组抢答，提高学生课堂参与度，强化知识应用，培养团队合作及集体意识。 2.积分制激发学生的学习积极性。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结：本节课学习了制造技术的发展历程，主要包括工业发展阶段，制造、制造系统与制造技术的概念与内涵，现代制造技术的体系结构以及现代制造技术的发展历程。通过学习，应熟悉了解现代制造技术的内涵、定义与现代制造技术的发展历程；掌握掌握工业4.0的含义，现代制造技术的体系结构及分类。 2.课后作业： 以小组为单位，网上搜集资料，找到一款由我国自主研发的先进制造技术并对其进行介绍。 板书设计 1.1 制造技术的发展历程 一、工业发展阶段 工业1.0——工业4.0 二、现代制造技术的概念和体系结构 (一)制造 (二)制造系统 硬件：人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置 软件：制造理论、制造技术和制造信息等 (三)制造技术 20世纪50年代 电子计算机、数控机床、工业机器人等 信息技术：微电子技术、计算机技术等 (四)现代制造技术的体系结构 信息层、控制层、能力层、服务层 三、现代制造技术的发展历程 四个阶段：造型技术 数字化制造 智能制造 未来工业 教学反思 通过本节知识的学习，学生应了解现代制造技术的内涵、定义与现代制造技术的发展历程；掌握掌握工业4.0的含义，现代制造技术的体系结构及分类。通过学习提升学生的专业自信和民族自豪感，树立职业理想，激发学生的学习兴趣和积极性，培养创新思维能力。教学过程中，应针对学生特点，选择合适的教学方法，突出学生的主体地位，让学生全程参与整个教学过程，摆脱填鸭式灌输，引导学生主动思考，并多措并举激发学生学习的主动性和积极性，为后续知识的学习打下基础，帮助学生树立职业理想。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $