高中通用技术 技术助力消防安全-系统及其设计 单元教学设计

单元教学设计

2022年安徽省普通高中

新课程新教材优质课评选

通用技术学科团体比赛

技术助力消防安全一系统及其设计

与教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

2022年11月

技术助力消防安全

单元教学设计

一、单元基本信息

学科通用技术实施年级高二设计者

课程标准模块通用技术必修2第三章“系统及其设计”__________________________

使用教材广东科技出版社_________________________________________________

单元名称技术助力消防安全_______________________________________________

单元课时5课时__________________________________________________________

二、单元教学规划

1.主题名称：技术助力消防安全

2.主题概述

依照普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）（以下简称课程标准）

分析，“技术助力消防安全”单元属于《技术与设计2》模块的第三章“系统及其设计”

部分。“技术助力消防安全”能通过活动体验感知消防系统及其子系统、理解系统的概

念及其特性，掌握系统分析的方法，学会设计简单的系统，探究系统优化的方法等，进

而促进学生技术意识和工程思维的培养。内容选用粤教版《技术与设计2》教材的“系

统及其设计”，主题情境以“长沙电信大厦和南京金盛百货发生火宅”的生活情境为出

发点。

本项目以身边发生的实际情境出发，引导学生探究消防系统及其设计，共设计了5

个子项目。子项目1：火情早知道一一认识消防自动报警系统；子项目2：灭火要理性

——分析消防灭火系统；子项目3：火情我控制一一设计消防灭火系统；子项目4：排

烟优处理一一优化消防排烟系统；子项目5：综合实践活动一一基于arduin。消防预警

系统实践。从而形成了系列学习活动，能激发学生对消防系统的浓厚兴趣，从而形成学

习本单元内容的最好切入口，同时也为本单元深度学习打下关键基础。

本单元的学习内容涵盖通用技术学科核心素养的技术意识、工程思维、创新设计和

物化能力五个方面，但较为侧重于工程思维。

与教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

3.主题内容分析

（1）项目内容结构

目标及性能指标•

/∙系统的含义•整体性

设计分析•

.火情我控制—火情早知道-―•功能性

指定设计方案•31.

―设计消防灭火系统认识消防自动报警系统一,系统的主要特L.相关性

方案实施•技术助力消防安全•系统的基本构成`•环境适应性

评价及优化・

系统优化的意义4.排烟优处理―2.灭火要理性-厂一系统的思想方法

影响系统的因素•-一优化消防排烟系统分析消防灭火系统-∙系统分析的基本方法

系统优化的实现L

（2）项目设计思路

造景线

子项目I:认包肖防自动报警系统一二.知道火情——馆装消防报警泵统

分析如何灭火？快一

子项目2:分析消防灭火系统

项目主题：子顼目3:设计S前方灭火系统∣H---————J,如何控制火情？设计消睛灭火器统

技术助力消防安全

如何优化消防系烧?优化消雨阳羽烧

子项目4：优化消防排烟系统

设计消防预誉系统

子项目5:基于arduiπo消防演警系统实践

（3）项目内容分析

本单元《系统及其设计》研究的是，我们身边无处不存在的系统。系统有大有小，

有复杂有简单。任何系统都有一定的结构、特性和功能。了解系统的基本特性，有助于

我们运用系统思想方法和系统分析的基本原则，分析影响系统运行和优化的关键因素，

指导简单系统设计，从而增强自身的系统思想和工程思维的能力。

第一节认识系统，主要通过体验组装“消防自动报警系统”来认识，包括系统的普

遍性、含义、特性、分类以及特性等。学生首先接触系统的概念，这对学生全面、正确

地认识系统十分重要,为进一步掌握系统的方法,用系统的观点分析问题打下坚实基础。

第二节系统分析，主要通过“消防灭火系统的分析”，包括“系统分析的基本方法”

“系统分析的基本原则”，使学生能运用系统的思想方法处理和研究问题。

第三节系统的设计，主要通过“消防自动灭火系统”的设计，详细介绍系统设计

的过程和原理，学生通过消防灭火系统的设计、制作、测试和改进，初步学会运用系统

设计的方法，并把系统的而思想方法延伸到生活的具体问题的解决中来，养成科学分析

与教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

的态度和勇于创新精神。

第四节系统的优化，主要通过“消防排烟系统”的优化，掌握优化的过程、价值和

意义，并在系统分析的基础上，进行系统优化。系统优化既是系统分析的深入，也是系

统设计的基础，更是系统设计过程的重要环节，是本章节的重点内容之一。

第五节综合活动实践，主要通过应用场景下的“消防预警系统”设计，学生学习了

前面四节的内容之后，通过技术探究，分析影响优化的因素并通过对简单系统的设计实

现，初步学会简单系统设计的基本方法，增强系统与工程思维的能力。

4.主题学情分析

高二学生已经掌握了《技术与设计1》模块和《技术与设计2》模块中结构及其设

计、流程及其设计等相关科学知识，对技术与设计以及结构与设计已经有了基本的认

识。本章节以身边的火灾情境出发，设置了四个技术问题：（1）如何快速知道火情？

（体验消防自动报警系统）（2）如何灭火？（分析消防灭火系统）（3）怎么灭火？（设

计消防自动灭火系统）（4）能报警和灭火就解决消防安全问题了吗？（优化消防排烟

系统），从生活中的实际问题出发，激发学生的求知欲，从而形成学习本单元内容的最

好切入口。学生在项目情境的引导下，学习和掌握《系统及其设计》的内容，也为本

单元深度学习打下关键支撑。

5.开放性学习环境

智慧课堂多媒体教室，希沃白板，微视频，教学课件，项目学习单，操作说明；

“技术体验”准备：ARDlnNOUNO主板、扩展板*7,火焰/烟雾/温度/适度传感器

*7,蜂鸣器*7,继电器*7,小水泵*7,固定架*7,胶枪*7,打火机/蜡烛*7,9v电池

组合*7,烟雾产生物（艾柱*7代替）、纸质房屋模型*7,矿泉水瓶子*7,测试用充电

宝*2,储水盒*2,灯泡*7,杜邦线若干。

三、单元学习目标

1.目标确定依据

课程标准中对本章的要求有2点：

（1）从技术应用的角度理解系统的含义、基本构成及主要特性，结合实例学会系统

分析的基本方法。

（2）通过技术探究，分析影响系统优化的因素，并通过对简单系统的设计实践，初

步学会简单系统设计的基本方法，增强系统与工程思维的能力。

根据课程标准内容要求，本章承载的学科核心素养主要是“素养1——工程思维”，

通过教学应达到如下水平：

水平1——通过常见典型的技术系统案例分析，感知系统和工程现象，理解系统的基

本特性，考察并解释影响系统的因素；初步经历系统技术设计的一般过程，进行系统设计

与教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

方案的多因素分析，了解比较、权衡、优化系统分析的方法，形成初步的工程意识与思维。

水平2——结合案例分析，总结归纳系统设计的方法，并能运用系统原理和系统分析

的方法，进行简单的系统技术设计活动，尝试解决技术问题：能分析影响系统的因素，并

对系统进行优化。

为落实技术核心素养培养的课程目标，基于课程标准要求，本章四节内容围绕着“长

沙电信大厦和南京金盛百货发生火灾”这一主题情境安排了十四个任务。第一节“认识

系统”以“如何快速知道火情”为情境导入，设计了“认识消防自动报警系统”、“体验

组装”和“分析系统特性”三个任务；第二节“系统分析”以“如何避免火灾损失”为

情境导入，设计了“谁来灭火”“用什么灭火”“怎么灭火”三个任务；第三节“系

统的设计”以“如何设计消防自动灭火系统”为情境导入，设计了“方案设计”和

“系统设计”“评价与改进”三个任务。第四节”系统的优化”以“消防灭火以后并

没有彻底解决安全问题”为情境导入，设计了“分析设计排烟系统”和“总结系统优

化的意义和要素”“展示交流”三个任务。最后是“综合实践活动”以“生活场景中

简易消防预警系统”为情境导入，设计了“消防预警系统制作”和“方案展示或实物

演示”两个任务。

2.素养目标要求

(1)技术意识：能根据生活中的消防安全问题情境，分析进行相关技术选择的原

因，能运用相关数据进行技术设计。

(2)工程思维：通过体验组装消防自动报警系统理解系统及其特性；能运用系统

的分析方法，分析消防灭火系统，形成可能的解决方案；通过设计消防灭火系统，总结

归纳出系统设计的一般方法；通过优化消防排烟系统，对技术方案进行性能评估与改进。

(3)创新设计：能根据问题解决、考虑人机关系，遵循设计的一般原则和规范，

运用技术语言对消防报警系统、消防灭火系统、消防排烟系统和消防预警系统等进行多

个方案设计，形成一定的创新设计能力。

(4)图样表达：能绘制消防报警系统、消防灭火系统、消防排烟系统和消防预警

系统的流程图、简单的电路图、草图进行表达与交流设计构思。

(5)物化能力：能结合消防安全的技术领域，了解消防报警、灭火、排烟系统的

相关原理，并能根据方案选择材料、进行模型的组装与测试，撰写简单地试验报告，对

工具的使用有一定的规范、安全、环保意识，操作过程中，形成良好的合作意识和精益

求精的工匠精神。

3.单元学习策略

采用真实情境下大概念引领大项目的项目教学,采用项目教学和任务驱动教学相结

合的教学策略。

四、单元学习活动

导教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章■

项目活动设计思路

项目

课时素养目标项目情境项目任务项目实施学习资源项目评价素养落实

名称

观看视频；

任务一：认识消

活动1：自主学习一一什么是系统？合作学习；

1.经历体验组装消防自防自动报警系统

观点发表；

动报警系统，理解系统

的含义，初步形成系统

活动2：自主学习一一消防自动报警系统的软硬件

的观念和意识，树立学智慧课堂多媒体教技术体验：

通过最近连续发任务二：自主学学习

子项目1：生的技术意识；室，微视频，教学小组合作；

生的两起火灾新习体验组装

火情早知2.通过消防自动报警系（1）火焰传感器是如何感知火焰的？课件，项目学习单，

闻，请同学们从技交流分享；

第1道----认统的分析，理解系统的（2）和蜂鸣器如何实现自动报警的？操作说明、ARDUlNO

术的角度思考，如

课时识消防自基本特性，感知系统和活动3：技术体验——组装消防自动报警系统UNo主板，火焰传工程思维

何快速地知道有

动报警系工程现象，培养学生的感器*7,蜂鸣器*7,

火情？

统工程思维；打火机*7,9v电池

体验组装消防自活动4：知识总结一一结合组装体验，分析系统的小组合作；

3.通过举例分析和概任务三：分析系组合*7,杜邦线若

动报警系统基本特性观点发表；

括，了解系统的分类，统的特性

（整体性；功能性；相关性；环境适应性）干。分享展示；

系统与子系统和元素的

关系，引导学生全面的

认识系统；活动5：知识总结---系统的分类；系统与子系统观点发表；

总结与提升

和元素的关系自评互评师评

凭借一个报警功

1.通过消防灭火技术领任务一：案例分分析讨论；

子项目2:域对社会、环境的影响能就能解决我们活动L分析讨论灭火执行者（谁去灭火？）

析发表观点；

灭火要理做出理性分析,形成技生活中的火灾安多媒体教室，微视

第2技术意识

性一一分术的敏感性和负责任的全问题的吗？频，教学课件，项

课时态度,树立学生的技术工程思维

析消防灭谁去灭火？目学习单。分析讨论：

意识。任务二：案例分

火系统用什么灭火？活动2：分析讨论灭火介质（用什么灭火？）发表观点；

2.能对消防灭火系统案析

怎么灭火？

导教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

例进行分析与解读，了

任务三：案例分分析讨论；

解系统分析的方法和基活动3：分析讨论灭火方式（怎么灭火？）

析发表观点；

本原则。

3.能运用系统分析的方

法针对灭火问题进行要活动4：尝试归纳系统分析的一般过程、原则和方

分析讨论；

素分析、方案构思及比法

总结与提升发表观点；

较权衡,培养学生的工活动5：分析长沙电信大楼火灾事故消防系统可能

自评互评师评

程思维。性故障

任务一：消防灭活动1：画出消防灭火系统的组成和工作流程图智慧课堂、项目学绘制草图；

习单*7、操作说明

1.通过经历消防灭火系火系统方案设计合作学习；

*7、视频、课件、

统的设计，总结归纳出

ARDUINOUNo主板、

结合子项目2,为

子项目3：系统设计的一般方法：任务二：消防灭活动2：合作学习相关技术原理扩展板*7,火焰传

了实现自动消防

火情我控2.能运用系统的分析方火系统的技术设感器*7,继电器*7,合作学习；工程思维

第3灭火功能，需要明

制----设法，形成可能的解决方计小水泵*7,杜邦线创新设计

课时确哪些原理？存

计消防灭案或者形成草图；若干，固定架*7,物化能力

在哪些约束条

火系统3.能通过模拟实验对消胶枪，打火机*7,

件？

防灭火系统技术方案进任务三：消防灭活动3：按照设计草图进行组装、测试9v电池组合*7,矿技术体验：

活动4：测试问题、寻找优化方法泉水瓶子*7,测试

行性能评估与改进火系统的测试、小组合作；

优化、评价与改活动5：讨论消防灭火系统模型评价与改进用充电宝两个，储交流分享；

进活动6：分组展示项目成果水盒*2自评互评师评

1.通过对消防灭火系1.能报警能灭火通用技术专用教小组合作；

任务一：分析、活动1：分析、讨论，计算出最优化方案

统改进的分析与思考，就彻底解决了消室。教学白板、项交流分享；

子项目4:设计排烟系统

理解系统优化的意义；防安全问题了目学习单、项目活

排烟优处

第42.通过消防排烟系统的吗？为什么要不动资源、微视频、

理一一优工程思维

课时分析与探究，理解影响断地改进与完软件及课件；

化消防排小组合作；

系统优化的因素；善？任务二：总结系活动2：总结系统优化的因素和步骤ΛRDLIIN0UNO主板、

烟系统交流分享；

3,通过对防排烟系统这2.针对防排烟系统优化要素活动3：总结系统优化的一般步骤扩展板*7,温湿度

一具体案例的分析与探统，我们需要从哪传感器*7,杜邦线

导教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章■

究，总结归纳出系统优些方面思考与分若干，面包板或固

任务三：深入优活动4：进行排烟系统优化探究小组合作；

化的方法；析？如何实现最定架*7,胶枪，打

化系统，展示交活动5：展示过程，分享成果，互相交流；发表观点；

优化？火机*7,烟雾产生

流活动6：小组代表展示成果，并阐述优化的意义；交流分享；

物（檀香*7代替）,

测试用充电宝*7,

小组合作：

纸质房屋模型*7

提升与总结活动7：实现系统的优化意义交流总结；

自评互评师评

1、技术意识:历经系统

分析过程进行具体设通用技术专用教

室。教学白板、项

计；形成对“消防灭技术体验；

通过前面几个子目学习单、项目活

火”技术的正确认识。任务一：制作消活动L分组完成消防预警系统制作实践操作：

子项目5:项目课堂活动体动资源、微视频、

2、物化能力：在材料和防预警系统小组合作；

综合实践验了消防预警及软件及课件；

活动---其加工过程中，具有基灭火系统分析-设Arduino主板*7、工程思维

第5

基于本的安全、环保意识；计-优化的过程烟雾传感器*7、火创新设计

课时

arduino能根据设计要求进行简后，完成一个应用焰传感器*7、蜂鸣物化能力

消防预警单的项目制作。于家庭厨房中的器*7、继电器*7、

系统实践3、工程思维:在进行制简易消防预警系5V电源线*7、杜邦

作时能多因素分析，全统的制作活动任务二：展示与活动2：方案展不，实物演示线若干、辅材若干小组合作；

面思考问题；在完成作评价活动3：总结与评价（测试：打火机，檀交流总结：

品的基础上进行评价及香，灯泡）自评互评师评

优化。；

粤教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

五、单元持续性评价设计

需要评价

评价目标评价任务评价标准评价方式

的活动

对火灾新闻的了解，对消防

对身边的火灾的了解程度、

第一课时自动报警系统的组成部分现场生成结

诊断评价如何防范火情进行诊断评

（活动1）的了解程度，进行诊断评果

价。

价。

对消防自动报警系统的软能否正确组装消防自动报

第一课时现场操作演

评价过程件和硬件原理进行合作学警系统，实现自动报警功

（活动2）示结果

习。能。

组装过程中遇到什么困难，

结合组装体验，分析系统的基

第一课时如何解决困难，小组分工合理场分享展

评价过程本特性，小组合作，分享与展

（活动4）作完成任务的过程产生评示

示结果。

价。

第二课时

对讨论的结果进行评价，讨分析系统的过程中，小组合

（活动1理场分享展

评价过程论分析谁去灭火、用什么灭作讨论任务的过程产生评

活动2、示

火、如何灭火等问题。价。

活动3）

第二课时归纳系统分析的一般过程；能否分析出系统分析的一

课中即时呈

（活动4、评价结果对火灾事故的可能性故障般过程；能否对火灾的可能

现结果

活动5）进行分析。性故障进行分析。

第三课时画出消防灭火系统的组成能否正确画出消防灭火系现场生成结

评价结果

（活动1）和工作流程图。统的组成和工作流程图。果和流程图

第三课时对消防灭火系统的相关技能否正确绘制草图，实现消现场生成结

评价过程

（活动2）术原理进行合作学习。防灭火系统的功能。果

第三课时

绘制草图、组装测试，分析能否正确设计并实现消防现场分享展

（活动3评价过程

优化消防灭火系统。灭火系统的功能。示

活动4）

对消防灭火系统模型进行当堂讨论;分

第三课时能否完成项目，实现消防灭

评价结果评价和改进，分组展示项目享演示;评价

（活动8）火系统的设计。

成果。结果

能否设计消防排烟系统，并

第四课时分析讨论，计算出最优方

评价过程分析最优方案,对合作分析方案展示

（活动1）案。

的过程进行评价。

7

粤教版高中通用技术必修《技术与设计2》第三章

第四课时

对系统优化的因素和步骤合作学习过程中的分工合当场生成结

（活动2评价过程

进行合作分组合作学习。作，交流和分享。果

活动3）

第四课时

对排烟系统优化探究后分

（活动4小组代表展示成果,对成果分享演示;评

评价结果享展示成果，并阐述优化的

活动5进行评价。价结果

意义等进行评价。

活动6）

第五课时对消防预警系统的制作过从学生技术体验、实践操作和课中即时呈

评价过程

（活动D程进行评价。小组合作的过程进行评价。现结果

第五课时对设计消防预警系统的方能否设计出合理的方案和

分享演示;呈

（活动2评价结果案展示和实物演示结果进实现消防预警系统的功能

现结果

活动3）行评价。进行评价。

第五课时课后评价与

综合评价单元自我评价与测试分维度、测试题

（作业）