2.3 获取工程特性 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修3工程设计基础.docxVIP

普通高中教科书

《通用技术》选择性必修3

工程设计基础

第二章工程设计一般过程

第三节获取工程特性

教学设计

教学背景

什么是工程？工程是人类运用技术手段，遵从科学规律，有组织、有计划地打造具有特定功能物件的实践活动。物件中的“物”包括非生命体、生命体；物件中的“件”包括软件、硬件。

工程活动与我们的日常生活息息相关：建筑工程建造出舒适的房屋，让人类不再风餐露宿；机械工程制造出各种机械，将人类从繁重的体力劳动中解放出来；计算机及软件工程增强了人类应对繁杂、深奥脑力劳动的能力；通信及网络工程让我们可以隔空交流，即时互通语音、文字、图像信息，缩短了人们之间的心灵距离；交通工程、航空工程为人类创造出高速铁路、高速公路及空运系统，缩短了旅行时距，将偌大个地球变成了“地球村”；生物工程、人工智能工程、机器人工程……一系列新兴工程的成熟与推广应用，正在改变、引领着我们的现在和未来。

党的二十大报告指出，要实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑。工程设计是实现中国式现代化的重要支柱，我们需要培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。

教学目标：

知识与技能目标:

1.了解设计对象工程特性的指向。

2.运用标杆分析法和逆向工程法获得设计对象工程特性。

3.运用质量功能配置获得关键工程特性。

教学内容分析:

工程设计作为工程活动中最关键的内容，其任务是构想、优化被打造物件的功能、形态、细节形状或其他参数，并用图纸、文件、表格等有效形式准确无误地将这些内容逐项表达清楚，用以指导实施打造物件的施工活动。学习工程技术，就是要掌握将设想变成物件的本领，用实用、先进的方法创造具有实际用途的物件，改善人类生存、工作环境，造福人类的现在和未来。

通过典型工程案例分析，理解工程设计的过程。初步学会运用标杆分析法和逆向工程法，获得设计对象的工程特征，学会运用质量功能配置工具将用户需求转换为关键的工程特征。在掌握工程设计过程中，形成系统思维和工程思维。

学情分析:

生活在科技迅猛发展的21世纪，同学们有必要了解一些机器人的知识，

通过典型工程案例分析，同学们了解工程发展的简要历史和工程分类。结合著名工程师的工程实践案例，进一步了解工程师工作的特点和职业要求。

通过典型工程设计的分析，同学们理解工程设计的一般过程，并利用“无碳小车”的工程项目制作让学生亲身体验设计过程。学会编制简易的工程设计任务书。

将通过实例，同学们介绍现代工程设计中常用的3D建模方法，并让同学们获得一次制作实物模型的体验。

同学介绍工程设计过程中评价和决策的重要性，让大家初步学会运用决策矩阵、层次分析法、决策树等工具和方法进行时间管理、质量管理和成本评估等。

教学重难点:

了解设计对象工程特性的指向。

运用标杆分析法和逆向工程法获得设计对象工程特性。

运用质量功能配置获得关键工程特性。

教学策略:

本节课教学“学习目标”帮助我们明确章节应该掌握的要点；“案例”通过引入典型工程或事件，让同学们初步认知工程设计的各个要素；“任务驱动”将知识要点分解为各种小任务，引导同学有的放矢地学习；“立即行动”让同学们手脑并用，通过亲身体验来理解、掌握与章节有关的知识内容；“探究”为同学们深入探究问题提供了线索；“练习”能帮助同学们检测和回顾应该掌握的知识。

教学准备:

展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。

教学过程:

情景导入:

老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修3第二章工程设计一般过程第三节获取工程特性。

上一节主要从客户的层面明确了工程设计项目的性能需求。本节将继续引用“无碳小车”工程制作案例，说明如何取得设计对象的工程特性。

有部分人认为，设计是靠经验来创造的，是“与生俱来”的天赋，因而无法传授，甚至有人认为通过团队讨论得不出高质量的设计。这也许在艺术设计方面可能会表现得更加突出，但作为多人合作的系统化工程设计，更要遵循科学的设计方法和设计手段。

一、明确设计对象功能结构

通过“技术与设计2”模块关于“系统与设计”内容的学习，我们可以将设计对象当作一个“黑箱”，那么对象的整体功能就决定了输入和输出之间的关系。

在上一节课讲到，“需求”呈现的是客户的一种“希望”，阐述客户期望产品达到的性能。

本节讲述的“工程特性”呈现的是工程师的一种初步方案，用来实现具体功能。

要得到产品功能结构图，我们首先要将设计对象功能进行细化，这个过程叫“功能分解”。通过分解，最终的成果是得到一个功能结构图。

功能结构图包括以下几个部分：

（1）边界。

（2）整体功能表述。

（3）功能树。

（4）在产品系统中的各种信息流。

下面，结合“无碳小车”工程案例（图2-13）（参见教材P36），谈谈如何建立功能结构图。

（1）绘制