4.2 任务二 比较、权衡设计方案 教案

（必修 技术与设计1）
任务二 比较、权衡设计方案
一、教学内容
本节课主要是方案的比较、权衡和优化。上节课已经完成了设计分析、制订设计方案模块的学习。在方案的设计中，同一个问题往往有多种不同的解决方法，从而也就会有多个不同的设计方案，这就需要我们对这些方案来进行评判和比较，选择较为满意的方案或集中各方案的优点来进一步改进，为后面的物化步骤打下良好的基础。设计的分析与构思是一个发散的过程，而方案的比较和权衡是一个综合的过程。这节课以学生已设计的项目的展示与评析为主线，挑选具有代表性的2～3组，展示和介绍本组项目的多种设计方案。在师生共同比较、权衡、优化和细化的过程中，学会方案比较、权衡的一般方法。教学侧重于比较和权衡蕴含的思想和方法的领悟，是培养学生比较、权衡思想和严谨细致的思维品质不可或缺的一部分。
二、学科核心素养要求
1. 技术意识：能在技术活动的过程中，恰当处理人机关系，形成规范、安全的技术习惯。
2. 工程思维：能通过经历技术设计的一般过程，初步进行设计方案的多因素分析，了解比较、权衡、优化等系统分析的方法。
3. 创新设计：能根据设计对象和现有条件，制订解决技术问题的一个或多个方案；能针对某个技术问题实例，设计一般的试验方案并撰写试验报告；初步掌握技术设计的一般方法，形成基本的技术设计能力。
4. 图样表达：能用简单的草图表达和交流设计构想。
三、教学重点、难点
1. 重点：合理设计评价指标，综合考虑各个要素，优选或优化设计方案。
2. 难点：合理分析方案选定中的约束条件和各因素间的相互制约关系，促进方案细节的具体化。
四、教学准备
教学课件、学习手册，学生的多样化设计方案等。
五、教学过程
1. 新课导入
问题：同学们在选购台灯时，都考虑哪些指标？大家看屏幕上这几款台灯方案，如果让你为山区的学生挑选一款便携式台灯，你会选择哪件产品？为什么？
学生：自由回答。
教师：复习设计的一般原则、人机关系等知识，并总结选购产品所要考虑的因素。
新课学习
课堂活动：选择2～3个小组展示并介绍自己的设计方案，大家共同评析、优化。
要求：各展示小组注意把控时间，做到语言清晰、明确、有逻辑。
问题：一个技术问题往往有多种解决方案，怎样选择最佳方案呢？请几个小组上台展示他们的方案，大家一起来选出最佳方案。
教师：讲解比较、权衡的基本步骤，介绍方案展示活动的要求，组织各小组轮流展示。
比较、权衡的步骤：
①从设计的目的出发,明确设计指标，分方案具体描述。
②列表格，明确各方案与设计指标的匹配程度，可赋分。
③根据设计要求与设计原则，综合分析，进行权衡决策，并得到结论。
学生：观看方案展示，并进行评析，哪一个方案最好？各个方案的亮点是什么？缺点或不足是什么？不足之处如何改进？
（1）方案比较
各小组轮流展示自己的方案。
学生：对各个方案逐一进行评析，总结分析其特点。
方案评析表
优 点 不 足
方案1

方案2

……

教师：引导学生根据设计目标、设计要求以及各个方案的特点，列举评价指标，然后归纳总结，形成具体的方案评价指标，并对各指标进行重要性排序。（如果在重要性排序上存在困难或很难达成一致，可以介绍KANO模型分析法）
指标排序表
重要性顺序 1 2 3 4 5 ……
指 标





方案评析指标表
实 用 美 观 创新性 安全性 加工难易程度 成 本 环保性
权 重






方案1






方案2






……






（2）方案权衡
任务：通过比较，以描述或赋分的方式，明确各个方案与设计指标的匹配程度。
展示小组进行答辩，学生根据设计要求、设计原则和产品特点，指出问题、提出疑问或者给出合理的改进建议。
学生：针对相互制约的问题进行权衡和决策，选出最优方案，并有选择地吸收其他方案的优点，优化本组的方案。
教师：以宜家经典马克杯和婴儿车为例，引导学生关注生产、运输、后期使用和维护等多个环节，进行方案优化。
备案：如果学生在权衡上存在困难，介绍雷达图，依据面积完成方案权衡。产品需要符合相关技术标准，达到设计要求。另外，可以根据情况探讨测试方法。
（3）方案细化
问题引导：能否实现预想的功能？总体及部件的形状、尺寸是什么？使用材料及加工方式是什么？组成部件的连接方式是什么样的？
教师：指导学生尽量使用标准件，采购方便，可以简化制作过程，降低成本，实现通用通换，易维护。
（4）完善方案
任务：根据项目实际，利用本节课所学知识，制订适合自己项目的方案评价指标，进行方案的比较、权衡，选择最优方案或集中各方案的优点进行改进，然后细化和完善。各小组之间可以进行交流。
教师：对展示和交流活动进行总结。
学生：对展示的各小组打分。
教师：布置任务，逐个查看小组方案，并进行反馈和指导。
学生：自制项目细化检核表，然后参照检核表完善本组方案。
检核示例表
检核项目 是/否
外观造型是否确定？内部结构是否确定
每部分的材料是否确定？材料表是否完成
每个组件的形状是否确定
总体尺寸和每个组件的尺寸是否确定？是否有问题
组件的连接方式是否确定？连接方式是否合理
……
课堂小结
归纳、总结方案评价的一般指标，形成制订评价标准的指标库。
方案的比较、权衡是一个综合考虑的过程：
（1）首先要明确设计目的、设计要求和评价标准，弄清楚各因素的制约关系。
（2）抓住设计的核心，首先要考虑关键因素，然后根据各指标的权重依次考虑各因素。
六、教学总结
本课围绕学生项目设计方案的交流展示活动，通过实际方案的比较、权衡、细化等环节的逐步深入，梳理设计方案的比较和权衡的一般方法。课上鼓励学生积极的展示、评价、交流和体验，提高参与度，既培养学生分析、解决问题能力，又能使学生的沟通表达能力得到锻炼。课前，在不同的环节，针对学生可能遇到的困难分别准备了指导备案，使得教学更有针对性。同时，通过项目细化检核表等方式来搭建学习支架，以便帮助学生更好地掌握相应知识。
七、教学反思
本节课主要以学生活动为主，但课堂时间有限，能够获得展示机会的小组不多。如果有条件，可以使用终端和网络进行在线展示和网络评价。