本科三年级技术经济学 第十三章 价值工程 教学设计

本科三年级技术经济学第十三章价值工程教学设计一、教学基本信息（一）课程名称：技术经济学（二）授课章节：第十三章价值工程（三）授课对象：大学本科工程管理、工商管理、机械工程等专业三年级学生（四）授课学时：3学时（135分钟）（五）教学性质：专业核心课必修章节（六）先行课程：经济性评价基本要素、资金时间价值与等值计算、项目经济评价方法（七）教材依据：刘晓君主编，《技术经济学》（第三版），西北大学出版社/虞晓芬等主编，《技术经济学概论》（第五版），高等教育出版社（八）教学资源：多媒体课件、企业实际产品设计方案、功能分析案例视频、实时答题系统二、教学内容与学情分析（一）教材内容分析【基础】第十三章“价值工程”是技术经济学课程中从“项目评价”转向“方案创造与优化”的关键章节。本章内容主要包括价值工程的基本原理（V=F/C）、功能的定义与分类、功能分析与评价方法、方案创造与评价实施步骤。其核心价值在于建立一种系统性的思维方法，即以最低的寿命周期成本可靠地实现产品或作业的必要功能，培养学生从技术性与经济性两个维度审视和优化产品设计方案的能力。本章内容理论性、实践性并重，上承成本费用估算与财务评价，下启项目可行性研究与创新创业实践，在知识体系中占据枢纽地位。（二）学情分析【重要】1.知识基础：大三学生已完成《经济学》、《统计学》及本课程前十二章的学习，已掌握现金流量分析、经济评价指标计算等定量方法，对项目的“经济性”已有较深理解。但对“技术”与“经济”如何在产品设计源头深度融合尚缺乏系统性认知。2.能力水平：学生具备一定的数学计算能力与逻辑分析能力，但面对真实、复杂的产品或工程系统时，抽象思考功能、创造性提出替代方案的创新能力普遍较弱，习惯于“就技术论技术”或“就经济论经济”的单一维度思维。3.心理特征：该阶段学生对纯理论讲授已感疲惫，对具有挑战性、贴近工程实际的案例表现出浓厚兴趣，渴望将所学知识应用于解决实际问题，期望获得可操作的创新工具与方法。三、教学目标设计【非常重要】根据布鲁姆教育目标分类法，结合工程教育专业认证的毕业要求指标点，确立本章教学目标如下：（一）知识层面（认知与理解）1.准确阐述价值工程（VE/VA）的基本概念、核心思想与基本原理，熟练掌握价值、功能、寿命周期成本三者之间的逻辑关系（V=F/C）。2.系统描述价值工程的工作程序（准备阶段、分析阶段、创新阶段、实施阶段），并能复述各阶段的主要工作内容。3.正确理解功能的定义、分类（使用功能与美学功能、基本功能与辅助功能）及功能整理的方法（功能系统图）。（二）能力层面（应用与分析）1.能够运用功能分析（FAST）方法，对一个指定的产品或工程项目进行功能定义、分类与整理，绘制功能系统图。2.能够应用功能成本法与功能评价系数法（如强制确定法FD法），对产品或零部件的功能进行量化评价，计算功能价值系数，并准确判断改进对象与改进方向。3.能够运用头脑风暴、哥顿法等创新技法，针对价值系数低的对象创造性提出多个改进方案，并进行初步的方案评价与优选。（三）素养层面（综合与价值）1.深刻理解“以最低的寿命周期成本可靠地实现必要功能”的工程经济哲学，树立资源节约与环境友好的工程价值观，自觉践行绿色设计与可持续发展的理念。【课程思政融入点：与“两山理论”、建设资源节约型社会相呼应】2.培养在工程实践中发现问题、界定问题、创新性解决问题的系统思维习惯，强化团队协作意识与跨学科沟通能力。3.激发精益求精的工匠精神与创新意识，提升对工程经济分析工作的专业认同感与责任感。四、教学重点与难点（一）教学重点【高频考点】【重要】1.价值工程的基本原理及其核心公式V=F/C的深刻内涵。2.功能分析与功能评价的方法，特别是功能系统图的绘制与价值系数的计算。3.价值工程工作程序的完整逻辑与核心思想。（二）教学难点【难点】1.功能的抽象化定义与分类：学生容易混淆“功能”与“结构”、“用途”的具体描述，难以把握功能定义的准确性与抽象度。2.功能评价系数的确定：理解并应用强制确定法（FD法）计算功能重要性系数，并正确理解功能成本法与功能评价法两种路径的差异。3.创造性思维的发散与收敛：在方案创造阶段，如何打破思维定势，实现从“是什么”到“还能是什么”的跨越，并将发散性的创意收敛为可行的实施方案。五、教学方法与策略（一）教学模式：采用BOPPPS有效教学结构模型，结合案例教学法（CaseBasedLearning）与项目式学习（ProjectBasedLearning）理念，构建“学思用创”四位一体的高效课堂。（二）教学手段：1.问题驱动导入：以真实的生活或工程问题开场，激发认知冲突。2.启发式讲授：核心原理精讲，结合图示、公式推导，引导学生主动建构知识。3.案例深度剖析：选取经典案例（如手电筒、打火机、汽车零部件改进）进行全流程解剖，将抽象理论具象化。4.小组合作探究：设计课堂练习，让学生分组完成部分功能分析与方案创造任务，体验团队工作过程。5.信息化互动：利用课堂实时答题或投票工具，快速检验理解程度，收集多元意见。六、教学实施过程（核心环节，占篇幅比重最大）（一）导入（Bridgein）——激发兴趣，锚定问题（约10分钟）【教师活动】1.展示两张图片：一张是普通办公用笔（成本低但易漏油、手感差），另一张是知名品牌高端商务笔（设计精美、书写流畅但价格高昂）。提出问题：“作为采购员，你会选择哪一种？作为产品设计师，你希望自己的产品是哪一种？是否存在一种方案，既能保证良好书写体验（功能），价格又适中（成本）？”2.引出本章核心命题：如何在技术方案的选择与设计中，实现技术与经济的完美结合？如何在保证必要功能的前提下，最大限度地降低成本？【非常重要】3.简要介绍本章学习目标与价值，阐明价值工程正是解决这一核心问题的系统方法论。【学生活动】观察图片，思考并简短回答教师问题，初步感知功能与成本之间的矛盾与统一关系。【设计意图】通过生活化、矛盾性的问题，迅速抓住学生注意力，明确本章学习的现实意义与核心任务。（二）学习目标（Objective）——明确方向，引导预期（约5分钟）【教师活动】清晰展示并简要解读本章的三维教学目标（知识、能力、素养），特别是明确告知学生，学完本章后应能运用功能分析的方法对一个小产品进行改进。将教学目标与未来职业发展（如产品经理、项目经理、工业工程师）相关联。【学生活动】阅读学习目标，对照自身基础，形成学习预期。【设计意图】遵循BOPPPS模型，让学生在上课之初就清楚“要去哪里”，为后续的深度学习导航。（三）前测（Preassessment）——探查学情，调整起点（约5分钟）【教师活动】通过实时答题系统发布一道选择题或简答题：“您认为以下哪项措施最能体现‘价值提升’？A.提高售价，增加利润；B.大幅度削减原材料成本，即使耐用性略有下降；C.在成本基本不变的情况下，增加产品使用的便利性与安全性；D.采用最先进、最昂贵的技术，确保产品绝对领先。”快速统计并展示结果。【学生活动】独立思考，通过手机端或答题器提交答案。【设计意图】快速了解学生对“价值”的朴素理解，诊断是否存在常见误区（如将价值等同于价格或性能），以便在后续讲授中精准纠偏。（四）参与式学习（ParticipatoryLearning）——层层递进，攻克难点（核心部分，约80分钟）本环节按照价值工程的工作程序，分四个子阶段展开，将讲授、案例、练习深度融合。1.准备阶段：价值工程的基本原理（约20分钟）【核心内容】（1）价值工程的定义与起源：介绍价值工程（ValueEngineering,VE）和价值分析（ValueAnalysis,VA）的诞生背景（美国通用电气公司工程师麦尔斯的工作实践），强调其核心理念是“消除不必要的成本”。（2）核心公式V=F/C的深度解读：【非常重要】【高频考点】○价值（Value）：指事物的“worth”，即事物有益的程度，是功能与成本的综合反映。它不是政治经济学中的“价值”，也不是价格。○功能（Function）：指产品、作业或服务的功用、作用、用途。它是消费者购买的真正目的。○寿命周期成本（LifeCycleCost,LCC）：指产品从研发、设计、制造、销售、使用、维修直至报废回收整个过程所发生的全部费用。包括生产成本和使用成本。价值工程要求从全社会的角度考虑成本的节约，不能仅看制造成本。【原理深化】详细阐述提高价值的五种途径：【热点】○成本不变，功能提高（F↑/C→=V↑）：如新款手机增加新功能而不加价。○功能不变，成本降低（F→/C↓=V↑）：如优化生产工艺，使产品售价下降而性能不变。○成本略有增加，功能大幅提高（F↑↑/C↑=V↑）：如增加少量成本大幅提升安全性。○功能略有降低，成本大幅下降（F↓/C↓↓=V↑）：如旅游淡季经济型酒店取消非必要服务，大幅降价。○成本降低，功能提高（最理想途径）（F↑/C↓=V↑↑）：如技术创新带来的产品和工艺革命。【案例嵌入】以普通圆珠笔为例，分析其功能（书写）与寿命周期成本（购买成本+使用中不漏墨、不断水的可靠性成本），引导学生理解F与C的关系。【课程思政融入点】强调追求“功能与成本的匹配”是节约型社会的微观体现，引导学生在未来设计产品时，应摒弃过度包装、冗余功能，树立绿色设计理念。2.分析阶段：功能分析与评价（核心难点，约35分钟）【教师活动】提出关键问题：“我们说要提高价值，但首先要搞清楚——产品到底提供了什么功能？这些功能都是用户需要的吗？哪些是核心，哪些是多余的？”【核心内容】（1）功能定义与分类：【重要】○功能定义的动词+名词法则（如：“传递力矩”、“保护内部件”、“提供光源”）。强调定义的准确性、简洁性和抽象性。抽象性是创造的前提。○功能分类：使用功能（实用性）与美学功能（观赏性）；基本功能（产品存在的根本原因）与辅助功能（为更好实现基本功能而附加的功能，如手电筒的“防滚动”功能）。（2）功能整理——绘制功能系统图（FAST图）：○介绍“目的手段”逻辑链。从基本功能出发，追问“这个功能如何实现？”（得到下级功能）和“为什么需要这个功能？”（找到上级功能），形成功能逻辑树。○案例演示：以学生熟悉的“手电筒”为例，引导大家共同绘制简化的功能系统图。目的：提供光→手段：发光；目的：发光→手段：电能转化为光能；目的：电能转化→手段：电路接通；目的：电路接通→手段：提供电力（电池）。以此类推，直至分解到具体的结构件。【课堂练习1】分组讨论并绘制“一只普通铅笔”或“一个订书机”的功能系统图。（约8分钟讨论，2分钟邀请一组展示）。【教师点评】针对展示进行点评，强调功能定义的准确性，避免写成结构名称。（3）功能评价——定量化计算价值系数：此部分是本章的计算核心，也是难点所在。【路径一】功能成本法：【重要】○思路：将实现某一功能的现实成本，与实现同一功能的最低成本（目标成本）进行比较。○公式：价值系数V=最低成本/现实成本。V值越接近1越好；V<1，说明现实成本偏高，是重点改进对象；V>1，需检查是否功能不足或最低成本设定有误。○简要说明步骤：寻找现实成本、寻找最低成本（通过情报收集、理论计算等）、计算价值系数。【路径二】功能评价系数法（以强制确定法FD法为例）：【高频考点】○适用情境：当功能成本难以单独核算时，将功能转化为相对重要程度进行比较。○计算步骤详解（结合小型案例，如一个由A、B、C、D四个部件组成的产品）：[1]计算功能重要性系数（Fi）：采用01评分法或04评分法，让各部件事按功能重要性两两比较，汇总得分，归一化后得到系数。讲师需亲自演示评分过程，强调逻辑一致性。[2]计算成本系数（Ci）：各部件的现实成本除以总成本。[3]计算价值系数（Vi）：Vi=Fi/Ci。○结果解读：【非常重要】▪Vi≈1：功能与成本匹配合理。▪Vi<1：成本系数高于功能重要性系数，意味着成本过高，是价值工程的重点改进对象，应设法降低成本。▪Vi>1：功能重要性系数高于成本系数。原因可能有二：一是成本投入确实偏低，功能可能不足，需适当增加成本以提升功能；二是该部件功能确实非常重要，但实现了低成本，这是技术优势所在，应继续保持。需具体情况具体分析，防止一刀切。【课堂练习2】给定一个简单产品（如一个由45个部件组成的简易台灯）的各部分成本及功能重要性评分，要求学生计算功能重要性系数、成本系数和价值系数，并确定优先改进对象。（约8分钟）【教师巡堂指导】在学生练习时巡堂，及时解答计算中的疑惑，特别是评分规则和系数归一化的处理。3.创新阶段：方案创造与评价（约15分钟）【教师活动】提出问题：“找到了功能成本不匹配的部件，下一步怎么办？如何创造出更优的方案？”【核心内容】（1）创造性思维激发：强调“打破常规”、“质疑一切”的精神。介绍方案创造的常见心理障碍（习惯性思维、权威定势）。（2）常用创新技法介绍：○头脑风暴法（Brainstorming）：原则——自由奔放、延迟评判、以量求质、结合改善。○哥顿法（GordonTechnique）：会议主持者只提出一个抽象的功能概念（如“分离”），而不提具体问题（如“如何改进瓶盖”），让与会者畅想各种分离方法，最后再聚焦到具体产品上。此法利于打破思维定势。○列举法：缺点列举法、希望点列举法。【课堂活动】针对上一练习中确定的“优先改进部件”，进行快速头脑风暴。要求每个小组在5分钟内，提出至少35个改进设想。鼓励异想天开。（3）方案概略评价与具体化：【核心内容】介绍如何对创意进行筛选。从技术可行性、经济合理性、社会接受性三个维度进行初步评价，淘汰明显不可行的方案，将有价值的设想初步具体化为可实施的技术方案。4.实施阶段：成果汇报与反馈（约10分钟）【核心内容】（1）方案试验与验证：新方案需经过小批量试制、试验，验证其技术可行性。（2）正式提案与审批：编写价值工程提案表，包括原方案、新方案、成本对比、功能对比、预计效益等，报请决策层审批。（3）跟踪检查与后评价：方案实施过程中，VE小组需持续跟踪，解决实施中的问题，并在项目完成后评价实际取得的经济效果。（五）后测（Postassessment）——检验效果，巩固所学（约10分钟）【教师活动】1.发布一道综合性简答题：“请简述价值工程的一般工作程序，并结合一个具体实例（如校园卡、书包等），说明在分析阶段如何进行功能定义和价值评价。”2.或再次使用答题系统，发布23道关于功能系数计算或价值系数解读的选择题，快速检测学生对本节核心计算与原理的掌握情况。【学生活动】独立完成简答题或在规定时间内完成选择题作答。【设计意图】检验教学目标达成度，诊断学生是否存在理解偏差，为后续复习或作业布置提供依据。（六）总结与拓展（Summary）——梳理体系，升华价值（约10分钟）【教师活动】1.知识体系梳理：带领学生回顾价值工程的核心原理（V=F/C）、工作程序（准备分析创新实施）以及分析阶段的核心工具（功能系统图、价值系数计算）。以思维导图形式呈现本章知识结构。2.课程思政升华：【非常重要】（1）结合价值工程思想，引导学生思考人生价值的实现。正如功能与成本的匹配是价值工程的追求，一个人的价值也在于他/她对社会的“功能”贡献与自身“消耗”（资源、时间）的比值。鼓励学生在大学生涯中，既要努力学习，增强本领（提升功能F），也要厉行节约，严于律己（控制成本C），努力提升自己的人生价值。（2）再次强调“用最低的寿命周期成本可靠地实现必要功能”中蕴含的可持续发展理念，呼应国家“碳达峰、碳中和”战略目标，强化学生的社会责任与家国情怀。3.布置课后任务：【基础作业】：完成课后习题中关于FD法计算和价值系数分析的题目。【拓展项目（小组）】：选择宿舍内的一件常用物品（如台灯、水杯、置物架），应用本章所学方法，进行一次完整的价值分析。要求提交一份简要报告，内容包括：物品功能介绍、功能系统图、功能价值分析（可估算成本）、至少两个改进方案草图以及方案评价。鼓励有条件的3D打印或制作简易模型。【重要】【热点】七、板书设计（左侧主板书：理论框架）第十三章价值工程一、核心原理V=F/C（价值/功能/寿命周期成本）二、提高价值的五条途径1.F↑/C→2.F→/C↓3.F↑↑/C↑4.F↓/C↓↓5.F↑/C↓三、工作程序1.准备阶段：对象选择、信息收集2.分析阶段：功能定义、分类、整理、评价3.创新阶段：方案创造、概略评价4.实施阶段：方案实施、成果鉴定（右侧副板书：案例与计算）案例：手电筒功能系统图（目的手