2019版 豫科版 高中通-用技术 选择性必修6 智能家居应用设计《第二章 智能家居与物联通信》大单元整体教学设计2020课标

版豫科版高中通用技术选择性必修6智能家居应用设计《第二章智能家居与物联通信》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析本单元的教学内容是围绕智能家居与物联通信展开的，具体涵盖了物联网的基础认知、常见的物联网通信技术、物联网通信的技术实现等方面。物联网作为现代信息技术的重要组成部分，其在智能家居领域的应用日益广泛，对于培养学生的技术素养、工程思维、创新设计能力等方面具有重要意义。通过本单元的学习，学生将理解物联网的基本概念、构成及应用，掌握常见的物联网通信技术，并了解物联网通信的技术实现方式。具体来说，学生将学习物联网传感器、控制器、云平台以及物联网框架设计等方面的知识，这些知识对于学生理解智能家居系统的运行机制、进行智能家居产品的设计与开发具有重要意义。（二）单元内容分析本单元分为三节，每节内容紧密相连，层层深入。第一节：物联网的基础认知本节主要介绍物联网的基本概念、构成及应用。通过本节的学习，学生将理解物联网的定义、特点及其在各个领域的应用，为后续学习打下理论基础。第二节：常见的物联网通信技术本节详细介绍了三种常见的物联网通信技术：总线技术、电力线载波技术和无线组网技术。学生将了解这些技术的原理、特点及应用场景，为后续进行智能家居系统的设计与实现提供技术支持。第三节：物联网通信的技术实现本节深入探讨了物联网通信的技术实现方式，包括物联网传感器、控制器、云平台以及物联网框架设计等方面的内容。学生将通过实践操作，了解如何将这些技术应用于智能家居系统中，实现设备的互联互通和智能化控制。（三）单元内容整合本单元的内容整合注重理论与实践相结合，旨在通过理论学习引导学生理解物联网与智能家居的基本概念和技术原理，通过实践操作培养学生的工程思维、创新设计能力和物化能力。具体来说，本单元将物联网的基础认知、通信技术、技术实现等方面的内容有机整合起来，形成了一个完整的知识体系。学生在学习过程中，将先从理论层面了解物联网的基本概念、构成及应用，然后深入学习常见的物联网通信技术，最后通过实践操作掌握物联网通信的技术实现方式。这种整合方式有助于学生系统地掌握物联网与智能家居的相关知识，提高解决实际问题的能力。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标是：（一）技术意识理解技术现象：学生能够结合个人成长经历和简单的技术体验活动，理解技术与人、自然、社会的关系，形成对人工世界的初步认识。形成技术观念：学生能够理解技术的目的性、实践性、综合性、两面性等特点，形成初步的技术观念。关注技术发展趋势：学生能够关注技术发展趋势，理解技术进步对社会、环境、文化等方面的影响。在本单元中，学生将通过学习物联网与智能家居的相关知识，理解物联网技术如何改变人们的生活方式，形成对现代信息技术的正确认识。学生将关注物联网技术的发展趋势，思考其对社会、环境等方面的影响。（二）工程思维系统分析与设计：学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、提出解决方案，并进行系统设计。决策与优化：学生能够在进行系统设计时，考虑各种因素，进行权衡和决策，优化设计方案。实践与创新：学生能够通过实践操作，将理论知识应用于实际问题中，培养创新精神和实践能力。在本单元中，学生将通过实践操作，了解智能家居系统的设计与实现过程。在系统设计过程中，学生将运用系统分析的方法，识别问题、明确任务、提出解决方案，并进行优化设计。学生将通过创新设计，提升智能家居系统的智能化水平和用户体验。（三）创新设计发现与明确问题：学生能够敏锐地发现问题，明确问题的本质和关键所在。提出解决方案：学生能够针对问题提出创新性的解决方案，考虑各种可能性，并进行评估和选择。设计与制作：学生能够运用所学知识和技能，进行设计和制作，将解决方案转化为实际产品。在本单元中，学生将通过创新设计实践，培养发现问题、提出解决方案并进行设计和制作的能力。学生将结合物联网与智能家居的相关知识，设计具有创新性的智能家居产品，提升系统的智能化水平和用户体验。（四）图样表达识读技术图样：学生能够识读和理解各种技术图样，如机械加工图、电路图等。绘制技术图样：学生能够运用各种绘图工具和软件，绘制准确、规范的技术图样。表达设计构想：学生能够通过技术图样表达设计构想，与他人进行交流和沟通。在本单元中，学生将通过绘制智能家居系统的框架图、电路图等技术图样，培养图样表达能力。学生将学习如何运用各种绘图工具和软件，绘制准确、规范的技术图样，并通过图样表达设计构想，与他人进行交流和沟通。（五）物化能力选择合适的材料与工具：学生能够根据设计要求选择合适的材料和工具。进行模型制作与调试：学生能够运用所选材料和工具进行模型制作，并进行调试和优化。解决实际问题：学生能够运用所学知识和技能解决实际问题，将设计方案转化为实际产品。在本单元中，学生将通过实践操作培养物化能力。学生将选择合适的材料和工具进行智能家居系统的模型制作和调试工作，解决实际问题。通过实践操作，学生将加深对物联网与智能家居相关知识的理解和应用能力，提升解决实际问题的能力。通过以上分析可以看出，本单元的教学内容与通用技术课程标准的核心素养目标紧密相关。在教学过程中，教师应注重引导学生理解物联网与智能家居的基本概念和技术原理，培养工程思维、创新设计能力和物化能力等方面的素养。教师还应关注学生的学习过程和学习成果评价及时反馈与调整教学策略和方法以提高教学质量和效果。三、学情分析（一）已知内容分析高中学生在进入《智能家居与物联通信》这一大单元学习之前，已经具备了一定的基础知识和生活经验，这对他们理解和掌握本单元内容起到了积极的促进作用。信息技术基础：现代高中生普遍接触过信息技术课程，对计算机操作、互联网应用有一定的基础。他们了解基本的电脑操作、网络浏览和简单的编程概念，这为理解物联网的通信技术和云平台应用打下了基础。物理与电子基础知识：高中物理课程中，学生已经学习了电路基础、电磁学等知识，对电阻、电容、电感等电子元件以及简单的电路连接有了基本的认识。这些知识为理解总线技术、电力线载波技术等物联网通信技术提供了理论支持。日常生活经验：学生在日常生活中已经接触过各种智能设备，如智能手机、智能家居设备等，对物联网的应用有一定的感性认识和体验。这些经验有助于他们理解物联网在现实生活中的应用场景和重要性。（二）新知内容分析《智能家居与物联通信》这一大单元涉及许多新的概念和技术，对学生来说具有一定的挑战性。新知内容主要包括以下几个方面：物联网的定义与构成：学生需要理解物联网的基本概念，即物物相连的互联网，以及物联网的三层结构——感知层、网络层和应用层。这是理解物联网通信技术和应用的基础。物联网通信技术：学生需要了解总线技术、电力线载波技术和无线组网技术等常见的物联网通信技术，理解它们的优缺点及适用场景。这要求学生具备较强的技术比较和分析能力。物联网通信的技术实现：学生需要掌握物联网传感器、物联网控制器和物联网云平台等关键技术的使用方法和原理。这要求学生具备较强的动手实践能力和技术应用能力。物联网框架设计：学生需要能够根据实际需求设计物联网系统的框架，这要求学生具备较强的系统设计和规划能力。（三）学生学习能力分析高中学生的学习能力已经相对成熟，他们具备较强的逻辑思维能力、分析能力和解决问题的能力。在《智能家居与物联通信》这一大单元的学习中，学生将展现出以下学习能力：自主学习能力：学生能够通过查阅资料、观看视频等方式自主学习物联网相关的基础知识和技术原理。合作学习能力：在小组讨论和项目实践中，学生能够与同伴合作，共同解决问题，完成学习任务。动手实践能力：通过实验操作和项目实践，学生能够将理论知识应用于实际，提升动手实践能力和技术应用能力。创新思维能力：在物联网框架设计和项目实践中，学生能够发挥创新思维，提出新颖的解决方案和设计思路。由于物联网技术的复杂性和抽象性，学生在学习过程中可能会遇到一些困难，需要教师在教学过程中给予适当的引导和帮助。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习《智能家居与物联通信》这一大单元过程中可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下策略进行突破：情境化教学：通过创设贴近学生生活实际的情境，激发学生的学习兴趣和积极性。例如，可以设计一个智能家居系统的应用场景，让学生在实际操作中理解物联网技术的原理和应用。直观演示与实验：利用多媒体教学设备和实验器材，进行直观演示和实验操作。通过观察和动手实践，帮助学生理解抽象的技术概念和原理。分层教学：根据学生的知识水平和学习能力，实施分层教学。对于基础较薄弱的学生，注重基础知识的讲解和巩固；对于学有余力的学生，鼓励他们深入探究和拓展应用。小组合作学习：通过小组合作学习的方式，促进学生之间的交流与合作。在小组内部分工合作，共同完成任务，提高学生的团队协作能力和问题解决能力。案例分析：选取典型的物联网应用案例进行分析，帮助学生理解物联网技术的实际应用和价值。通过案例分析，培养学生的应用意识和创新能力。项目式学习：设计一系列与物联网技术相关的项目任务，让学生在完成项目的过程中学习和应用知识。通过项目式学习，提升学生的综合实践能力和技术应用能力。及时反馈与评价：在教学过程中，及时给予学生反馈和评价，帮助他们了解自己的学习情况和存在的问题。通过评价结果的反馈，引导学生调整学习策略和方法，提高学习效果。通过以上策略的实施，可以有效突破学生在学习《智能家居与物联通信》这一大单元过程中遇到的学习障碍，提升他们的学习效果和应用能力。也能够培养学生的创新思维和实践能力，为他们未来的学习和发展奠定坚实的基础。四、大主题或大概念设计本单元的大主题或大概念设计为“智能家居与物联网通信：构建未来智慧生活”。围绕这一主题，我们将深入探讨物联网的基础认知、常见的物联网通信技术、物联网通信的技术实现等核心内容，旨在帮助学生理解智能家居系统的基本原理和构建方法，培养他们的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过本单元的学习，学生将能够认识到物联网技术在智能家居领域的应用前景，掌握物联网通信的基本技术，并具备初步设计和实现智能家居系统的能力。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解物联网技术的基本概念及其在智能家居领域的应用，形成对物联网技术的敏感性和适应性。学生能够分析物联网技术对人类社会生活的影响，形成正确的技术观和生态文明观。学生能够识别智能家居系统中的技术问题，并具备初步的风险评估能力。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解智能家居系统的构成和工作原理，形成初步的工程意识和系统思维。学生能够针对智能家居系统中的具体问题，提出可行的解决方案，并进行初步的性能评估和优化。学生能够结合物联网技术，进行智能家居系统的设计和规划，考虑系统的整体性、稳定性和可扩展性。创新设计：学生能够基于物联网技术，提出智能家居系统的创新设计方案，考虑用户需求、技术可行性和经济性。学生能够运用创造思维和创造技法，对智能家居系统进行优化设计，提高系统的智能化水平和用户体验。学生能够结合社会文化因素，对智能家居系统的设计方案进行综合评价和优化。图样表达：学生能够识读和绘制智能家居系统的相关图样，如系统框图、流程图、电路图等，准确表达设计构想。学生能够利用设计软件或工具，进行智能家居系统的三维建模和仿真，提高图样表达能力。学生能够通过图样表达，与团队成员或用户进行有效沟通，共同完善智能家居系统的设计方案。物化能力：学生能够根据智能家居系统的设计方案，选择合适的传感器、控制器等硬件设备，并进行安装调试。学生能够运用编程技术，实现智能家居系统的软件控制功能，提高系统的自动化和智能化水平。学生能够对智能家居系统进行综合测试和优化，确保系统的稳定性和可靠性，并具备初步的故障排除能力。六、大单元教学重点物联网技术的基础认知：物联网的定义、构成和应用领域。物联网技术在智能家居领域的重要性和发展趋势。常见的物联网通信技术：总线技术、电力线载波技术和无线组网技术的特点和应用场景。各种无线组网技术（如RFID、ZigBee、蓝牙、Wi-Fi）的比较和选择。物联网通信的技术实现：物联网传感器的种类、选型和应用。物联网控制器的功能和使用方法。物联网云平台的使用和数据点设置。物联网系统的框架设计和实现步骤。智能家居系统的设计与实现：智能家居系统的需求分析、功能规划和整体设计。智能家居系统中传感器、控制器等硬件设备的选型和安装调试。智能家居系统的软件控制功能实现和编程技术。智能家居系统的综合测试、优化和故障排除。七、大单元教学难点物联网技术的复杂性和多样性：物联网技术涉及多个学科领域，学生需要跨学科整合知识，理解物联网技术的基本原理和应用。物联网通信技术的种类繁多，学生需要掌握各种技术的特点和应用场景，选择适合的技术方案。智能家居系统的设计与实现难度：智能家居系统的设计需要考虑用户需求、技术可行性和经济性等多个因素，学生需要具备系统的思维能力和创新设计能力。智能家居系统的实现涉及硬件设备的选型和安装调试、软件控制功能的实现和编程技术等多个环节，学生需要具备物化能力和实践操作能力。跨学科知识的整合与应用：学生需要将物理、化学、数学、计算机等多个学科的知识整合应用到智能家居系统的设计和实现中，这对学生的知识综合运用能力提出了较高要求。学生需要了解智能家居系统的相关标准和规范，如通信协议、数据格式等，以确保系统的兼容性和可扩展性。实践操作的复杂性和安全性：智能家居系统的实践操作涉及硬件设备的安装和调试、软件编程等多个环节，学生需要具备丰富的实践经验和操作技能。在实践操作过程中，学生需要注意安全事项，如避免触电、短路等危险情况的发生，确保人身和设备的安全。通过本单元的学习，学生将能够全面掌握物联网技术的基本原理和应用方法，具备初步设计和实现智能家居系统的能力，为未来的学习和工作奠定坚实的基础。学生还将在学习过程中培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养，提高自身的综合素质和竞争力。八、大单元整体教学思路《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》强调通用技术课程应立足实践、注重创造、体现科技与人文的统一，旨在培养学生的核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本单元的教学内容为《智能家居与物联通信》，涉及物联网技术的基本概念、构成、应用、通信技术及技术实现等多个方面。以下是大单元整体教学思路，包括教学目标设定、教学内容设计、教学方法与策略、教学评估与反馈等多个方面。教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《智能家居与物联通信》的教学内容，本单元的教学目标设定如下：（一）技术意识理解物联网技术的基本概念和应用场景：学生能够理解物联网技术的基本定义、组成结构及其在智能家居、环境保护、公共安全等领域的应用，认识到物联网技术对社会发展的重要性。培养技术敏感性和安全意识：学生能够对物联网技术的发展趋势保持敏感性，理解物联网技术可能带来的安全风险，培养正确的技术使用习惯和安全意识。（二）工程思维掌握物联网系统的基本构成和设计原则：学生能够理解物联网系统由感知层、网络层和应用层构成，掌握物联网系统设计的基本原则和方法。运用系统分析方法解决问题：学生能够通过系统分析的方法，识别物联网系统中的问题和需求，提出合理的解决方案，并考虑方案的可行性、经济性和安全性。（三）创新设计激发创新思维和设计能力：通过物联网技术的学习和应用，激发学生的创新思维，鼓励学生提出具有创新性的设计方案，解决智能家居中的实际问题。掌握创新设计的基本方法：学生能够掌握创新设计的基本方法，如头脑风暴、设计思维等，并将其应用于智能家居系统的设计中。（四）图样表达掌握技术图样的绘制方法：学生能够掌握物联网系统相关技术图样的绘制方法，如流程图、系统框图等，能够清晰、准确地表达设计思想和方案。运用图样表达进行设计交流：学生能够运用技术图样与他人进行设计交流，理解并评价他人的设计方案，提出改进建议。（五）物化能力掌握物联网技术的基本实现方法：学生能够掌握物联网传感器、控制器、云平台等关键技术的基本实现方法，具备初步的物联网系统搭建和调试能力。提高动手实践能力和问题解决能力：通过动手实践，学生能够搭建简单的物联网系统，解决实际问题，提高动手实践能力和问题解决能力。教学内容设计本单元的教学内容围绕物联网技术的基本概念、构成、应用、通信技术及技术实现等多个方面展开，具体安排如下：第一节物联网的基础认知物联网的定义：介绍物联网的基本概念，理解物联网技术的重要性和应用领域。物联网的构成：讲解物联网系统的三层结构（感知层、网络层、应用层），理解各层的功能和作用。物联网的应用：介绍物联网技术在智能家居、环境保护、公共安全等领域的应用案例，感受物联网技术的广泛应用。第二节常见的物联网通信技术总线技术：介绍总线技术的基本原理和特点，了解其适用场景和限制。电力线载波技术：讲解电力线载波技术的工作原理和应用场景，理解其优缺点。无线组网技术：详细介绍无线射频识别技术（RFID）、紫蜂技术（ZigBee）、蓝牙技术、无线保真技术（Wi-Fi）等无线组网技术的基本原理、特点和应用场景。第三节物联网通信的技术实现物联网传感器：介绍传感器的种类和选型方法，理解传感器在物联网系统中的作用。物联网控制器：讲解物联网控制器的基本原理和使用方法，介绍Arduino单片机等开源硬件平台。物联网云平台：介绍物联网云平台的基本功能和使用方法，理解云平台在物联网系统中的作用。物联网的框架设计：通过实例讲解物联网系统的框架设计方法，包括需求分析、系统设计、系统实现等步骤。教学方法与策略（一）情境创设与项目驱动通过创设智能家居等真实情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。结合项目驱动的教学方法，引导学生围绕实际问题展开学习，提高学习的针对性和实效性。（二）动手实践与合作学习鼓励学生动手实践，通过搭建简单的物联网系统、编写程序、调试设备等方式，提高学生的动手实践能力和问题解决能力。通过小组合作学习的方式，促进学生之间的交流与合作，共同解决问题。（三）案例分析与讨论交流结合物联网技术的应用案例，引导学生进行案例分析和讨论交流，深入理解物联网技术的基本原理和应用场景。通过讨论交流，激发学生的学习兴趣和思维活力，培养学生的批判性思维和创新能力。（四）信息化教学资源的利用充分利用信息化教学资源，如网络课程、虚拟实验室、在线模拟软件等，为学生提供丰富的学习材料和互动平台。通过信息化教学手段，提高教学的趣味性和互动性，增强学生的学习效果。教学评估与反馈（一）过程性评价关注学生的学习过程，通过课堂观察、小组讨论、项目进展等方式，及时了解学生的学习情况和存在的问题。针对学生的学习表现，给予及时的反馈和指导，帮助学生调整学习策略和方法。（二）作品评价与展示鼓励学生将学习成果以作品的形式呈现出来，如物联网系统设计方案、程序代码、实物模型等。通过作品评价和展示活动，检验学生的学习成果和创新能力，同时为学生提供展示自我和交流学习的机会。（三）自我反思与总结引导学生进行自我反思和总结，回顾学习过程中的收获和不足，明确下一步的学习目标和方向。通过自我反思和总结活动，培养学生的自主学习能力和自我发展意识。具体教学实施步骤（一）导入新课（1课时）情境导入：通过展示智能家居等物联网技术应用场景的视频或图片，引导学生思考物联网技术的重要性和应用场景。目标阐述：明确本单元的学习目标和教学要求，激发学生的学习兴趣和探究欲望。（二）物联网基础认知（2课时）物联网的定义与构成：讲解物联网的基本概念、组成结构和应用领域。案例分析：结合智能家居等实际案例，引导学生理解物联网技术在现实生活中的应用。（三）物联网通信技术（2课时）总线技术：介绍总线技术的基本原理和特点，了解其适用场景和限制。电力线载波技术与无线组网技术：讲解电力线载波技术和无线组网技术的基本原理、特点和应用场景，通过比较和分析，引导学生理解不同通信技术的优缺点。（四）物联网技术实现（3课时）物联网传感器与控制器：介绍传感器的种类和选型方法，讲解物联网控制器的基本原理和使用方法。物联网云平台：介绍物联网云平台的基本功能和使用方法，引导学生理解云平台在物联网系统中的作用。框架设计与项目实践：通过实例讲解物联网系统的框架设计方法，引导学生围绕实际问题展开项目实践，如设计并实现一个简单的智能家居系统。（五）总结与展示（1课时）作品展示：组织学生展示项目实践成果，如智能家居系统设计方案、程序代码、实物模型等。总结反思：引导学生进行自我反思和总结，回顾学习过程中的收获和不足，明确下一步的学习目标和方向。评价反馈：对学生的学习成果进行综合评价，给予肯定和鼓励，同时指出存在的问题和不足，提出改进建议。通过以上教学实施步骤，旨在帮助学生全面理解物联网技术的基本原理和应用场景，掌握物联网系统的设计方法和实现技术，提高学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过动手实践和项目驱动的教学方式，激发学生的学习兴趣和探究欲望，培养学生的自主学习能力和创新精神。九、学业评价一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2019版豫科版高中通用技术选择性必修6《智能家居应用设计》第二章《智能家居与物联通信》的教学内容，设定以下教学目标：技术意识：学生能够理解物联网技术的基本概念、发展历程及其在现代生活中的重要应用，形成对物联网技术的兴趣和关注。学生能够认识到物联网技术在智能家居领域的优势及其对社会、经济、环境的影响，培养正确的技术伦理意识和环保意识。工程思维：学生能够了解物联网系统的构成，包括感知层、网络层和应用层，掌握物联网系统设计的基本流程和方法。学生能够运用系统分析和工程设计的思想，针对智能家居系统的具体需求，进行方案的设计和优化。创新设计：学生能够根据智能家居的需求，结合物联网技术，提出创新性的设计方案，并进行初步的设计和试验。学生能够运用创新思维和方法，对智能家居系统进行改进和优化，提高其智能化水平和用户体验。图样表达：学生能够识读和理解物联网系统相关的技术图样和流程图，掌握绘制技术图样的基本方法和技巧。学生能够通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的传感器、控制器等硬件设备，进行智能家居系统的搭建和调试。学生能够运用所学知识和技能，完成智能家居系统的制作和集成，具备一定的动手实践能力和问题解决能力。二、学习目标根据教学目标，设定以下具体的学习目标：物联网基础认知：了解物联网的定义、发展历程和重要性。掌握物联网系统的构成，包括感知层、网络层和应用层。认识物联网技术在智能家居领域的应用及其优势。常见物联网通信技术：了解总线技术、电力线载波技术和无线组网技术的基本原理和特点。比较和分析不同物联网通信技术的优势和适用场景。物联网通信的技术实现：认识物联网传感器的作用和种类，掌握传感器的选型方法。了解物联网控制器的功能和原理，掌握控制器的使用方法。掌握物联网云平台的使用，能够进行数据的接入、存储和展示。物联网框架设计：能够根据智能家居系统的需求，设计物联网系统的框架。能够绘制物联网系统的流程图和技术图样，表达设计构想。实践与应用：能够运用所学知识和技能，搭建和调试智能家居系统。能够针对智能家居系统的具体需求，提出创新性的设计方案，并进行初步的实施和测试。三、评价目标设定根据教学目标和学习目标，设定以下评价目标，以全面评估学生的学业成果和技术素养：技术意识评价：评估学生对物联网技术基本概念、发展历程和重要性的理解程度。评估学生对物联网技术在智能家居领域的应用及其社会、经济、环境影响的认知程度。评估学生的技术伦理意识和环保意识。工程思维评价：评估学生对物联网系统构成的理解程度。评估学生运用系统分析和工程设计思想进行智能家居系统方案设计和优化的能力。评估学生在方案设计和优化过程中的创新思维和问题解决能力。创新设计评价：评估学生根据智能家居需求提出创新性设计方案的能力。评估学生在设计过程中运用创新思维和方法进行改进和优化的能力。评估学生设计方案的实用性和可行性。图样表达评价：评估学生识读和理解物联网系统相关技术图样和流程图的能力。评估学生绘制技术图样的基本方法和技巧。评估学生通过图样表达设计构想的能力。物化能力评价：评估学生根据设计方案选择合适的传感器、控制器等硬件设备的能力。评估学生搭建和调试智能家居系统的动手实践能力和问题解决能力。评估学生制作和集成智能家居系统的实际效果和用户体验。四、评价内容与方式1.过程性评价课堂参与度：观察学生在课堂上的表现，包括提问、讨论、分享等环节的积极性。小组合作：评估学生在小组合作中的表现，包括团队协作、任务分工、沟通交流等方面。设计过程记录：检查学生的设计过程记录，包括草图、流程图、技术图样等，评估其设计思路和创新点。试验与调试：观察学生在试验与调试过程中的操作技能和问题解决能力。2.成果性评价设计方案评价：评估学生的设计方案，包括创新性、实用性、可行性等方面。技术图样评价：评估学生绘制的技术图样，包括规范性、准确性、美观性等方面。系统搭建与调试：评估学生搭建和调试智能家居系统的效果，包括系统稳定性、功能实现、用户体验等方面。项目报告：评估学生的项目报告，包括项目背景、需求分析、方案设计、实施过程、成果展示等方面。3.综合评价自评与互评：组织学生进行自评和互评，促进自我反思和相互学习。教师评价：教师根据评价目标和评价标准，对学生的学业成果进行全面评价。家长评价（可选）：邀请家长参与评价，了解学生在家庭环境中的表现和进步。五、评价实施建议明确评价标准和要求：在评价前，教师应明确评价标准和要求，让学生清楚评价的内容和方式。多样化评价方式：采用多种评价方式相结合，全面评估学生的学业成果和技术素养。注重过程性评价：关注学生的学习过程，及时给予反馈和指导，促进学生的持续发展。鼓励学生创新：在评价过程中，注重学生的创新思维和问题解决能力，鼓励学生提出独特的见解和方案。强化实践与应用：注重学生的动手实践能力和问题解决能力，通过实践项目和任务来评估学生的物化能力。六、评价示例1.设计方案评价示例评价标准：创新性（30分）：设计方案是否具有新颖性和独特性。实用性（30分）：设计方案是否贴近实际需求，具有可行性。可行性（20分）：设计方案是否考虑到技术、资源等方面的限制。规范性（20分）：设计方案是否符合相关标准和规范。评价示例：学生A的设计方案提出了一个基于物联网技术的智能家居安防系统，通过集成摄像头、门窗传感器等设备，实现了实时监控和报警功能。该方案具有较高的创新性和实用性，同时考虑到了技术实现的可行性，符合相关标准和规范，因此获得较高评价。2.技术图样评价示例评价标准：规范性（30分）：技术图样是否符合相关标准和规范。准确性（30分）：技术图样是否准确表达了设计构想。美观性（20分）：技术图样的布局、线条、标注等是否美观、清晰。完整性（20分）：技术图样是否完整展示了设计方案的各个方面。评价示例：学生B绘制的技术图样详细展示了智能家居系统的整体布局和各个设备的连接方式。图样符合相关标准和规范，线条清晰、标注准确，布局美观大方。图样完整展示了设计方案的各个方面，因此获得较高评价。通过上述评价内容和方式的实施，可以全面评估学生在《智能家居与物联通信》这一章节中的学业成果和技术素养，促进其全面发展。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元《智能家居与物联通信》的实施思路旨在通过一系列教学活动，引导学生深入理解物联网技术在智能家居领域的应用，掌握物联网的基本概念和关键技术，同时培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。具体实施思路如下：情境导入与概念讲解：通过日常生活中的智能家居实例引入物联网的概念，激发学生兴趣。详细讲解物联网的定义、构成及应用，帮助学生建立对物联网技术的整体认识。技术分解与深入学习：将物联网技术分解为常见的物联网通信技术（总线技术、电力线载波技术、无线组网技术）和物联网通信的技术实现（物联网传感器、物联网控制器、物联网云平台）两大部分。通过案例分析、实验演示等方式，深入剖析每种技术的原理、特点及应用场景。实践操作与项目设计：组织学生进行实践操作，如搭建简单的物联网系统、设计智能家居项目等。通过动手实践，加深对物联网技术的理解和掌握，同时培养学生的工程思维和创新设计能力。图样表达与物化能力：引导学生将设计方案转化为图样表达，如绘制智能家居系统框架图、设备连接图等。通过图样表达，提高学生的技术沟通能力和设计水平。通过制作和调试物联网设备，培养学生的物化能力。总结评价与反思提升：对本单元的学习内容进行总结评价，通过作品展示、小组讨论等方式，分享学习成果和经验。鼓励学生进行自我反思，发现不足并制定改进计划，为未来的学习和发展奠定基础。二、教学目标设定（一）技术意识学生能够理解物联网技术在智能家居领域的重要性，形成对物联网技术的敏感性和兴趣。学生能够识别智能家居产品中的物联网技术应用，理解其对人们生活的影响。（二）工程思维学生能够通过系统分析的方法，理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制。学生能够运用工程思维，设计简单的智能家居系统方案，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素。（三）创新设计学生能够在掌握物联网技术的基础上，提出创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求。学生能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验。（四）图样表达学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案。学生能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力。（五）物化能力学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简单的智能家居系统模型。学生能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能。三、教学结构图智能家居与物联通信|||物联网基础认知物联网通信技术||定义、构成、应用总线技术、电力线载波技术、无线组网技术||物联网通信的技术实现||物联网传感器、物联网控制器、物联网云平台、物联网框架设计四、具体教学实施步骤第一步：情境导入与概念讲解（2课时）教学活动：情境导入：展示智能家居产品实例（如智能音箱、智能门锁等），引导学生思考这些产品背后的技术支撑。概念讲解：详细讲解物联网的定义、构成及应用，通过PPT、视频等形式展示物联网技术的基本原理和广泛应用。教学目标：学生能够理解物联网技术的基本概念和重要性。学生能够识别智能家居产品中的物联网技术应用。第二步：总线技术学习（2课时）教学活动：案例分析：选取典型的总线技术应用案例（如楼宇智能化系统），分析其工作原理和应用场景。实验演示：通过模拟实验，展示总线技术的通信过程和数据传输方式。小组讨论：组织学生分组讨论总线技术的优缺点及适用场景。教学目标：学生能够理解总线技术的基本原理和工作方式。学生能够分析总线技术的优缺点及适用场景。第三步：电力线载波技术学习（2课时）教学活动：原理讲解：详细讲解电力线载波技术的基本原理和工作机制。应用实例：展示电力线载波技术在智能家居中的应用实例（如电力猫）。实验设计：引导学生设计简单的电力线载波通信实验，体验数据传输过程。教学目标：学生能够理解电力线载波技术的基本原理和应用场景。学生能够通过实验体验电力线载波通信过程。第四步：无线组网技术学习（2课时）教学活动：技术对比：对比无线射频识别技术、紫蜂技术、蓝牙技术和无线保真技术的优缺点及适用场景。案例分享：分享无线组网技术在智能家居中的成功应用案例。方案设计：引导学生设计基于无线组网技术的智能家居系统方案。教学目标：学生能够理解无线组网技术的种类及特点。学生能够设计基于无线组网技术的智能家居系统方案。第五步：物联网传感器学习（2课时）教学活动：传感器介绍：介绍常见的物联网传感器类型及其工作原理。选型指导：讲解传感器选型的方法和考虑因素。实践操作：组织学生进行传感器选型实验，选择合适的传感器用于智能家居系统。教学目标：学生能够理解物联网传感器的种类及工作原理。学生能够掌握传感器选型的方法和技巧。第六步：物联网控制器学习（2课时）教学活动：控制器介绍：介绍物联网控制器的功能及作用。Arduino开发板使用：讲解Arduino开发板的基本接口和使用方法。程序设计：引导学生编写简单的Arduino程序，控制智能家居设备。教学目标：学生能够理解物联网控制器的功能和作用。学生能够掌握Arduino开发板的基本使用方法。第七步：物联网云平台学习（2课时）教学活动：云平台介绍：介绍物联网云平台的功能和服务。注册与开发：指导学生注册物联网云平台账号，创建新产品并进行数据点设置。远程监控：通过物联网云平台实现智能家居设备的远程监控和控制。教学目标：学生能够理解物联网云平台的功能和服务。学生能够掌握物联网云平台的注册、开发和使用方法。第八步：物联网框架设计（2课时）教学活动：框架设计原则：讲解物联网框架设计的原则和方法。案例分析：分析典型的物联网系统框架案例。方案设计：引导学生设计智能家居系统的框架图，包括传感器、控制器、云平台等组件的连接关系。教学目标：学生能够理解物联网框架设计的原则和方法。学生能够设计智能家居系统的框架图。第九步：实践操作与项目设计（4课时）教学活动：分组实践：将学生分成若干小组，每组选择一个智能家居项目进行设计和制作。方案设计：各小组根据选定的项目，设计详细的实施方案，包括传感器选型、控制器配置、云平台使用等。制作与调试：各小组按照设计方案制作智能家居系统模型，并进行调试和优化。成果展示：组织成果展示会，各小组展示作品并分享设计思路和制作经验。教学目标：学生能够通过实践操作加深对物联网技术的理解和掌握。学生能够运用所学知识设计并制作智能家居系统模型。第十步：总结评价与反思提升（2课时）教学活动：总结评价：对本单元的学习内容进行总结评价，包括知识掌握情况、实践操作能力、团队协作能力等方面。作品展示：通过作品展示会等形式，展示学生的学习成果和创新设计。小组讨论：组织学生分组讨论学习过程中的收获和不足，分享经验和教训。反思提升：鼓励学生进行自我反思，制定改进计划，为未来的学习和发展奠定基础。教学目标：学生能够全面回顾和总结本单元的学习内容。学生能够通过反思发现不足并制定改进计划。十一、大情境、大任务创设大情境设计：智能家居系统设计与实现在现代科技飞速发展的今天，智能家居已成为提升生活品质的重要手段。随着物联网技术的普及，智能家居系统能够实现家庭设备的智能化管理和控制，为居民带来更加便捷、舒适和安全的生活环境。本次大单元教学将以“智能家居系统设计与实现”为大情境，通过模拟一个智能家居系统的设计和实现过程，引导学生深入理解物联网技术，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。大任务设计：设计并实现一个简易智能家居系统教学目标设定技术意识：学生能够理解物联网技术在智能家居领域的重要性，形成对物联网技术的敏感性和兴趣。学生能够识别智能家居产品中的物联网技术应用，理解其对人们生活的影响。工程思维：学生能够通过系统分析的方法，理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制。学生能够运用工程思维，设计简易的智能家居系统方案，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素。创新设计：学生能够在掌握物联网技术的基础上，提出创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求。学生能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验。图样表达：学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案。学生能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力。物化能力：学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简易的智能家居系统模型。学生能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能。大任务分解与实施步骤任务一：智能家居系统需求分析与方案设计活动内容：学生分组进行市场调研，收集智能家居系统的需求信息。分析智能家居系统的功能需求和技术要求，确定系统的主要功能模块。设计智能家居系统的整体架构和详细方案，绘制系统框架图和设备连接图。教学活动：小组讨论：学生分组进行市场调研，收集智能家居系统的需求信息，并进行分析和整理。方案设计：各组根据调研结果，设计智能家居系统的整体架构和详细方案，绘制系统框架图和设备连接图。图样表达：通过图样表达技术，清晰展示设计方案，并进行小组间的交流和讨论。教学目标：培养学生的技术意识和工程思维，使其能够理解智能家居系统的需求和架构。提高学生的图样表达能力，使其能够清晰展示设计方案。任务二：物联网传感器选型与布局活动内容：学生根据智能家居系统的功能需求，选择合适的物联网传感器。确定传感器的布局和安装方式，确保传感器能够准确采集环境数据。编写传感器选型报告和布局方案，并进行小组汇报。教学活动：传感器选型：学生根据智能家居系统的功能需求，选择合适的物联网传感器，并了解其工作原理和性能指标。布局设计：确定传感器的布局和安装方式，绘制传感器布局图，并进行小组内的讨论和修改。报告编写：编写传感器选型报告和布局方案，包括传感器的选型理由、性能指标、布局图等内容。教学目标：培养学生的技术意识和创新设计能力，使其能够选择合适的物联网传感器。提高学生的图样表达能力，使其能够清晰展示传感器布局方案。任务三：物联网控制器设计与编程活动内容：学生选择合适的物联网控制器，如Arduino开发板等。设计物联网控制器的控制逻辑和程序，实现智能家居系统的自动化控制。编写物联网控制器的程序代码，并进行调试和优化。教学活动：控制器选择：学生根据智能家居系统的功能需求，选择合适的物联网控制器，并了解其接口和功能。程序设计：设计物联网控制器的控制逻辑和程序，绘制控制流程图，并编写程序代码。调试优化：对物联网控制器的程序进行调试和优化，确保其能够正常运行并实现预期功能。教学目标：培养学生的工程思维和创新设计能力，使其能够设计合适的物联网控制器。提高学生的物化能力，使其能够编写并调试物联网控制器的程序代码。任务四：物联网云平台注册与开发活动内容：学生在物联网云平台上注册账号，创建新产品并进行数据点设置。实现智能家居系统与物联网云平台的连接和数据交互。开发基于物联网云平台的智能家居系统监控和控制界面。教学活动：账号注册：学生在物联网云平台上注册账号，并完善个人信息。新产品创建：在物联网云平台上创建新产品，并设置相关数据点。界面开发：开发基于物联网云平台的智能家居系统监控和控制界面，实现远程监控和控制功能。教学目标：培养学生的技术意识和创新设计能力，使其能够注册并开发物联网云平台。提高学生的物化能力，使其能够实现智能家居系统与物联网云平台的连接和数据交互。任务五：智能家居系统搭建与调试活动内容：学生根据设计方案，搭建智能家居系统的硬件平台。连接物联网传感器、控制器和云平台，实现系统的整体功能。对智能家居系统进行调试和优化，确保其能够正常运行并满足功能需求。教学活动：硬件搭建：学生根据设计方案，搭建智能家居系统的硬件平台，连接物联网传感器、控制器和云平台。系统调试：对智能家居系统进行调试和优化，解决可能出现的硬件连接和软件兼容性问题。功能测试：对智能家居系统的各项功能进行测试，确保其能够正常运行并满足功能需求。教学目标：培养学生的物化能力和团队协作能力，使其能够搭建并调试智能家居系统。提高学生的技术意识和工程思维，使其能够解决智能家居系统调试过程中的技术问题。任务六：智能家居系统展示与评价活动内容：各组展示自己设计的智能家居系统，并进行功能演示和效果讲解。师生共同对智能家居系统进行评价，提出改进意见和建议。学生根据评价结果进行反思和总结，提出系统的进一步优化方案。教学活动：系统展示：各组展示自己设计的智能家居系统，并进行功能演示和效果讲解。师生评价：师生共同对智能家居系统进行评价，从功能实现、创新性、图样表达等方面提出改进意见和建议。反思总结：学生根据评价结果进行反思和总结，提出系统的进一步优化方案，并撰写总结报告。教学目标：培养学生的创新设计能力和图样表达能力，使其能够清晰展示和讲解智能家居系统。提高学生的技术意识和反思能力，使其能够根据评价结果提出系统的进一步优化方案。总结通过本次大单元教学的大情境和大任务创设，学生将深入理解物联网技术在智能家居领域的应用，掌握物联网的基本概念和关键技术，同时培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。在教学过程中，学生将通过市场调研、方案设计、传感器选型与布局、控制器设计与编程、物联网云平台注册与开发、系统搭建与调试以及系统展示与评价等一系列实践活动，全面提升自己的技术能力和综合素质。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：智能家居与物联通信课时设计：物联网的基础认知（2课时）物联网的定义物联网的构成物联网的应用常见的物联网通信技术（2课时）总线技术电力线载波技术无线组网技术物联网通信的技术实现（6课时）物联网传感器物联网控制器物联网云平台物联网的框架设计实践操作与项目设计（4课时）分组实践方案设计制作与调试成果展示总结评价与反思提升（2课时）总结评价作品展示小组讨论反思提升（二）学习目标通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解物联网技术在智能家居领域的重要性，形成对物联网技术的敏感性和兴趣。学生能够识别智能家居产品中的物联网技术应用，理解其对人们生活的影响。工程思维：学生能够通过系统分析的方法，理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制。学生能够运用工程思维，设计简单的智能家居系统方案，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素。创新设计：学生能够在掌握物联网技术的基础上，提出创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求。学生能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验。图样表达：学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案。学生能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力。物化能力：学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简单的智能家居系统模型。学生能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能。（三）评价任务过程评价：在课堂讨论和小组活动中，观察学生的参与度、合作能力和表达能力。通过课堂练习和随堂测试，检查学生对物联网基础知识和技术原理的掌握情况。实践评价：在实践操作环节，评价学生的动手能力、创新能力和问题解决能力。通过项目设计和制作成果，评价学生的设计方案、图样表达能力和物化能力。成果评价：通过成果展示和小组讨论，评价学生的项目完成质量、团队协作能力和创新设计能力。通过反思提升环节，评价学生的自我反思能力和改进计划。（四）学习过程第一课时：物联网的基础认知引入：通过日常生活中的智能家居实例，引出物联网的概念。讲授：详细讲解物联网的定义、构成及应用。讨论：组织学生讨论物联网对人们生活的影响。作业：要求学生搜集物联网的具体应用实例，并准备在下一课时分享。第二课时：物联网的应用实例分享分享：学生分享自己搜集的物联网应用实例。讨论：讨论这些应用实例中的技术特点和创新点。总结：总结物联网在各个领域的应用及其重要性。第三课时：常见的物联网通信技术（总线技术）引入：通过智能家居系统的实际需求，引出总线技术的概念。讲授：详细讲解总线技术的原理、特点及应用场景。案例分析：分析总线技术在智能家居系统中的应用案例。作业：要求学生分析总线技术的优缺点，并思考其在智能家居系统中的适用性。第四课时：常见的物联网通信技术（电力线载波技术和无线组网技术）讲授：分别讲解电力线载波技术和无线组网技术的原理、特点及应用场景。对比分析：对比这两种技术的优缺点及其适用场景。讨论：组织学生讨论在智能家居系统中如何选择合适的通信技术。作业：要求学生设计一个简单的智能家居通信方案，并说明选择的理由。第五课时：物联网传感器引入：通过智能家居系统的感知需求，引出传感器的概念。讲授：讲解传感器的种类、工作原理及选型方法。实践操作：组织学生进行传感器选型实验，选择合适的传感器用于智能家居系统。作业：要求学生撰写传感器选型报告，说明选型理由和实验过程。第六课时：物联网控制器引入：通过智能家居系统的控制需求，引出控制器的概念。讲授：讲解物联网控制器的功能、作用及选型方法。实践操作：组织学生进行Arduino开发板的使用练习，编写简单的控制程序。作业：要求学生设计一个简单的智能家居控制方案，并编写相应的控制程序。第七课时：物联网云平台引入：通过智能家居系统的远程监控需求，引出云平台的概念。讲授：讲解物联网云平台的功能、服务及使用方法。实践操作：组织学生进行云平台注册、开发和使用练习。作业：要求学生完成一个智能家居系统在云平台上的部署和测试。第八课时：物联网的框架设计引入：通过智能家居系统的整体架构，引出框架设计的概念。讲授：讲解物联网框架设计的原则、方法和步骤。实践操作：组织学生设计智能家居系统的框架图，包括传感器、控制器、云平台等组件的连接关系。作业：要求学生提交智能家居系统的框架设计图，并说明设计思路。第九至十二课时：实践操作与项目设计分组实践：将学生分成若干小组，每组选择一个智能家居项目进行设计和制作。方案设计：各小组根据选定的项目，设计详细的实施方案，包括传感器选型、控制器配置、云平台使用等。制作与调试：各小组按照设计方案制作智能家居系统模型，并进行调试和优化。成果展示：组织成果展示会，各小组展示作品并分享设计思路和制作经验。第十三至十四课时：总结评价与反思提升总结评价：对本单元的学习内容进行总结评价，包括知识掌握情况、实践操作能力、团队协作能力等方面。作品展示：通过作品展示会等形式，展示学生的学习成果和创新设计。小组讨论：组织学生分组讨论学习过程中的收获和不足，分享经验和教训。反思提升：鼓励学生进行自我反思，发现不足并制定改进计划，为未来的学习和发展奠定基础。（五）作业与检测作业：搜集物联网应用实例，并准备分享（第一课时后）。分析总线技术的优缺点，并思考其在智能家居系统中的适用性（第三课时后）。设计一个简单的智能家居通信方案，并说明选择的理由（第四课时后）。撰写传感器选型报告，说明选型理由和实验过程（第六课时后）。设计一个简单的智能家居控制方案，并编写相应的控制程序（第七课时后）。完成一个智能家居系统在云平台上的部署和测试（第八课时后）。提交智能家居系统的框架设计图，并说明设计思路（第八课时后）。检测：课堂练习和随堂测试：检查学生对物联网基础知识和技术原理的掌握情况。实践操作考核：评价学生的动手能力、创新能力和问题解决能力。项目设计和制作成果评价：评价学生的设计方案、图样表达能力和物化能力。（六）学后反思通过本单元的学习，学生应深刻认识到物联网技术在智能家居领域的重要性和广泛应用。在技术意识方面，学生应形成对物联网技术的敏感性和兴趣，能够识别智能家居产品中的物联网技术应用。在工程思维方面，学生应通过系统分析的方法理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制，并能够设计简单的智能家居系统方案。在创新设计方面，学生应能够在掌握物联网技术的基础上提出创新性的智能家居设计方案。在图样表达方面，学生应能够清晰展示设计方案并与他人有效沟通。在物化能力方面，学生应能够选择合适的物联网设备和传感器搭建智能家居系统模型，并使其正常运行。学生还应在学习过程中不断反思自己的不足并制定改进计划。例如，在实践操作中遇到问题时应及时总结经验教训；在团队协作中应学会倾听他人意见并尊重他人观点；在创新设计时应敢于突破传统思维并勇于尝试新方法。通过不断反思和提升自己的综合素质和能力水平为未来的学习和发展奠定坚实基础。十三、学科实践与跨学科学习设计教学目标通过智能家居与物联通信的学科实践与跨学科学习，旨在培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，使其能够综合运用通用技术和其他学科知识，解决实际生活中的技术问题，提升综合素养和创新能力。学习目标技术意识：学生能够理解物联网技术在智能家居领域的应用价值，形成对物联网技术的敏感性和兴趣；能够识别智能家居产品中的物联网技术应用，理解其对人们生活的影响。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制；能够通过方案设计，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素，解决智能家居系统中的实际问题。创新设计：学生能够基于物联网技术，提出创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求；能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验。图样表达：学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案；能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力。物化能力：学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简单的智能家居系统模型；能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能。作业目标设定技术意识：通过调研智能家居产品，识别并分析其中的物联网技术应用，撰写调研报告，形成对物联网技术的敏感性和兴趣。工程思维：设计一个简单的智能家居系统方案，包括系统架构、设备选型、通信方式等，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素，绘制系统框架图。创新设计：基于物联网技术，提出一个创新性的智能家居设计方案，如智能照明系统、环境控制系统等，撰写设计说明书，包括设计思路、功能实现、用户体验等方面。图样表达：绘制智能家居系统的设备连接图、控制流程图等，清晰展示设计方案，并与同学分享设计想法和方案，提高团队协作能力。物化能力：选择合适的物联网设备和传感器，搭建一个简单的智能家居系统模型，如智能灯光控制系统、智能安防系统等，通过调试和优化，使系统模型正常运行，实现预期功能。学科实践与跨学科学习设计一、项目背景与意义随着物联网技术的飞速发展，智能家居已成为现代家庭的重要组成部分。通过物联网技术，实现家居设备的智能化控制和管理，不仅提高了生活的便利性和舒适性，还节能环保，具有广阔的市场前景。本项目旨在通过智能家居与物联通信的学科实践与跨学科学习，让学生深入了解物联网技术的原理和应用，培养其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。二、项目内容与任务（一）物联网技术基础学习物联网的定义与构成学生通过阅读教材和查阅资料，了解物联网的定义、发展历程和三层结构（感知层、网络层、应用层）。小组讨论物联网技术在智能家居领域的应用场景和优势。物联网的应用学生通过案例分析，了解物联网在智能交通、环境保护、公共安全等领域的应用实例。撰写物联网应用实例分析报告，探讨物联网技术对社会生活的影响。常见的物联网通信技术学生学习总线技术、电力线载波技术和无线组网技术的原理、特点及应用场景。通过实验演示和案例分析，比较这三种技术的优势和劣势，探讨其适用场景。（二）物联网通信的技术实现物联网传感器学生学习常见物联网传感器的种类、工作原理及选型方法。通过实验探究不同传感器在智能家居系统中的应用，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。物联网控制器学生学习物联网控制器的功能、作用及选型方法。通过Arduino开发板的学习和实践，掌握物联网控制器的编程和控制方法。物联网云平台学生学习物联网云平台的功能、服务及使用方法。通过注册物联网云平台账号，创建新产品并进行数据点设置，实现智能家居设备的远程监控和控制。物联网的框架设计学生学习物联网系统的框架设计方法，包括系统架构、设备选型、通信方式等。小组合作设计一个简单的智能家居系统框架图，包括设备连接图、控制流程图等。（三）智能家居系统设计与实现系统方案设计小组合作，基于物联网技术，设计一个智能家居系统方案，包括系统架构、设备选型、通信方式、功能实现等。绘制系统框架图、设备连接图、控制流程图等，清晰展示设计方案。系统模型搭建选择合适的物联网设备和传感器，搭建智能家居系统模型。通过编程和控制，实现智能家居系统的基本功能，如智能照明控制、智能安防监控等。系统调试与优化对智能家居系统模型进行调试和优化，解决出现的问题，提高系统的稳定性和可靠性。撰写系统调试报告，记录调试过程和优化方法。成果展示与评价各小组展示智能家居系统模型及设计方案，分享设计思路、功能实现和用户体验等方面。通过同学互评和教师评价，对各小组的设计方案和实施效果进行评价和反馈。三、跨学科融合点与物理学科的融合在物联网传感器的学习中，涉及物理学中的传感原理、信号传输等知识。在智能家居系统模型搭建和调试中，涉及物理学中的电路原理、电磁学等知识。与计算机科学的融合在物联网控制器的学习中，涉及计算机科学中的编程语言、算法设计等知识。在物联网云平台的使用中，涉及计算机科学中的网络通信、数据处理等知识。与艺术学科的融合在智能家居系统设计中，涉及艺术学科中的美学原理、色彩搭配等知识。在成果展示中，涉及艺术学科中的展示技巧、视觉效果等知识。四、教学实施步骤（一）导入新课（1课时）教师通过智能家居产品的展示和演示，激发学生的学习兴趣和好奇心。引导学生思考物联网技术在智能家居领域的应用价值和发展前景。（二）物联网技术基础学习（4课时）学生学习物联网的定义、构成及应用，通过小组讨论和案例分析，加深对物联网技术的理解。学生学习常见的物联网通信技术，通过实验演示和案例分析，比较其优势和劣势，探讨其适用场景。（三）物联网通信的技术实现（6课时）学生学习物联网传感器、控制器、云平台的相关知识，通过实验探究和实践操作，掌握其选型、编程和使用方法。学生学习物联网的框架设计方法，通过小组合作，设计一个简单的智能家居系统框架图。（四）智能家居系统设计与实现（8课时）学生小组合作，设计智能家居系统方案，绘制系统框架图、设备连接图、控制流程图等。学生选择合适的物联网设备和传感器，搭建智能家居系统模型，通过编程和控制实现基本功能。学生对智能家居系统模型进行调试和优化，撰写系统调试报告。（五）成果展示与评价（2课时）各小组展示智能家居系统模型及设计方案，分享设计思路、功能实现和用户体验等方面。通过同学互评和教师评价，对各小组的设计方案和实施效果进行评价和反馈。五、教学资源与环境教学资源：教材、教辅资料、实验器材（如Arduino开发板、传感器、无线路由器等）、网络资源等。教学环境：通用技术专用教室、计算机教室、实验室等，配备必要的工具和设备，保证学生实践操作的顺利进行。六、学习评价过程评价：通过观察学生在课堂上的表现，如参与度、合作情况、实验操作能力等，进行过程性评价。作品评价：通过评价学生设计的智能家居系统方案、绘制的图样、搭建的系统模型等作品，进行作品评价。自我评价与互评：鼓励学生进行自我评价和互评，反思学习过程中的收获和不足，促进自我提升和团队协作。通过以上学科实践与跨学科学习设计，旨在培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，提升其综合素养和创新能力，为其未来的学习和生活奠定坚实的基础。十四、大单元作业设计教学目标技术意识：学生能够理解物联网技术在智能家居领域的应用及其重要性，形成对物联网技术的敏感性和兴趣；能够识别智能家居产品中的物联网技术应用，理解其对人们生活的影响。工程思维：学生能够通过系统分析的方法，理解物联网技术在智能家居系统中的整体架构和运行机制；能够运用工程思维，设计简单的智能家居系统方案，考虑技术可行性、经济性和实用性等因素。创新设计：学生能够在掌握物联网技术的基础上，提出创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求；能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验。图样表达：学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案；能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力。物化能力：学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简单的智能家居系统模型；能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能。作业目标设定技术意识：学生能够通过实际案例分析，理解物联网技术在智能家居中的应用及其重要性。学生能够识别智能家居产品中的物联网技术元素，并分析其对提升生活品质的作用。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，设计简单的智能家居系统方案，并考虑技术可行性、经济性和实用性。学生能够分析智能家居系统中的各个组成部分及其相互作用，理解系统的整体架构和运行机制。创新设计：学生能够在掌握物联网技术的基础上，提出具有创新性的智能家居设计方案，满足用户的多样化需求。学生能够运用创新设计思维，优化智能家居系统的功能和性能，提高用户体验和系统的智能化水平。图样表达：学生能够运用图样表达技术，绘制智能家居系统的框架图、设备连接图等，清晰展示设计方案。学生能够通过图样表达，与他人有效沟通设计想法和方案，提高团队协作能力和设计沟通效率。物化能力：学生能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建简单的智能家居系统模型。学生能够通过调试和优化，使智能家居系统模型正常运行，实现预期功能，并能够对系统进行简单的故障排查和维修。具体作业设计作业一：物联网技术在智能家居中的应用案例分析作业内容：学生需要选择一个智能家居产品（如智能音箱、智能门锁、智能照明系统等），分析其中的物联网技术应用。具体要求包括：产品介绍：简要介绍所选智能家居产品的基本功能和特点。技术分析：详细分析产品中的物联网技术元素，包括使用的传感器类型、通信方式、云平台应用等。影响分析：分析该产品对提升生活品质的作用和影响，以及物联网技术在其中的重要性。作业目标：加深学生对物联网技术在智能家居中应用的理解。培养学生的技术意识和分析能力。作业二：智能家居系统方案设计作业内容：学生需要设计一个智能家居系统方案，包括系统的整体架构、各组成部分的功能及其相互作用等。具体要求包括：系统架构图：绘制智能家居系统的整体架构图，展示各组成部分及其连接关系。功能描述：详细描述系统中各组成部分的功能及其实现方式，包括传感器类型、控制器功能、云平台应用等。技术可行性分析：分析所设计方案的技术可行性、经济性和实用性，提出改进建议。作业目标：培养学生的工程思维和设计能力。提高学生的系统分析能力和方案优化能力。作业三：创新性智能家居设计方案作业内容：学生需要在掌握物联网技术的基础上，提出一个具有创新性的智能家居设计方案。具体要求包括：设计背景：简要说明设计方案的背景和需求。设计方案：详细描述设计方案，包括系统的整体架构、功能实现方式、创新点等。技术实现：说明设计方案中使用的物联网技术及其实现方式，包括传感器选择、通信方式、云平台应用等。预期效果：分析设计方案的预期效果和对用户生活的改善作用。作业目标：培养学生的创新设计能力和创意思维。提高学生的技术应用能力和方案实现能力。作业四：智能家居系统框架图绘制作业内容：学生需要运用图样表达技术，绘制所设计智能家居系统的框架图。具体要求包括：框架图绘制：使用绘图软件或手绘方式，绘制智能家居系统的框架图，展示各组成部分及其连接关系。图例说明：在图框图中添加图例说明，解释各组成部分的功能和作用。设计说明：编写设计说明，详细解释框架图的绘制思路和各组成部分的设计考虑。作业目标：培养学生的图样表达能力和设计沟通能力。提高学生的团队协作能力和设计呈现能力。作业五：智能家居系统模型搭建与调试作业内容：学生需要选择合适的物联网设备和传感器，搭建所设计的智能家居系统模型，并进行调试和优化。具体要求包括：设备选择：根据设计方案，选择合适的物联网设备和传感器。系统搭建：按照设计方案，搭建智能家居系统模型，包括硬件连接和软件配置。系统调试：对搭建好的智能家居系统模型进行调试，确保各组成部分正常运行并实现预期功能。优化改进：根据调试结果，对系统模型进行优化改进，提高系统的稳定性和智能化水平。作业目标：培养学生的物化能力和实践操作能力。提高学生的故障排查和维修能力，以及系统优化和改进能力。作业评价评价方式：自我评价：学生根据自己的完成情况和收获进行自我评价。小组评价：小组成员之间相互评价，提出改进建议。教师评价：教师根据学生的作业完成情况和质量进行评价，给出反馈和指导。评价标准：技术意识：是否能够准确识别和分析智能家居产品中的物联网技术元素及其作用。工程思维：是否能够设计合理的智能家居系统方案，并考虑技术可行性、经济性和实用性。创新设计：是否能够提出具有创新性的智能家居设计方案，并展示其创新点和预期效果。图样表达：是否能够清晰、准确地绘制智能家居系统框架图，并有效沟通设计想法和方案。物化能力：是否能够选择合适的物联网设备和传感器，搭建并调试智能家居系统模型，实现预期功能。十五、“教-学-评”一致性课时设计课程基本信息教材版本：2019版豫科版高中通用技术选择性必修6《智能家居应用设计》单元主题：智能家居与物联通信课时设计：共10课时，涵盖物联网的基础认知、常见的物联网通信技术、物联网通信的技术实现三个主要部分。第一课时：物联网的基础认知教学目标技术意识：学生能够理解物联网的概念及其在现代社会中的重要性。工程思维：学生能够初步认识物联网的构成，并理解其各层次的功能和作用。创新设计：通过物联网应用的实例，激发学生的创新意识和兴趣。图样表达：无特定要求。物化能力：无特定要求。作业目标完成物联网基础认知的作业题，包括物联网的定义、构成及应用实例。教学过程引入新课：通过展示物联网在现代生活中的实际应用案例（如智能家居、智慧城市等），引导学生思考物联网的定义和重要性。新课讲授：物联网的定义：解释物联网的定义，强调其物物相连的特性。物联网的构成：介绍物联网的三层结构——感知层、网络层和应用层，并详细解释每层的功能和作用。物联网的应用：列举物联网在智能交通、环境保护、智能家居等领域的应用实例，并讨论其对现代生活的影响。课堂互动：分组讨论：让学生分组讨论物联网在自己生活中的实际应用，并分享讨论结果。课堂小结：总结物联网的定义、构成及应用，强调物联网在现代社会中的重要性。布置作业：完成物联网基础认知的作业题，包括物联网的定义、构成及应用实例。教学评价过程评价：观察学生在课堂讨论中的参与度和表达能力。结果评价：批改学生的作业，检查其对物联网基础认知的掌握情况。第二、三课时：常见的物联网通信技术教学目标技术意识：学生能够识别并理解常见的物联网通信技术及其特点。工程思维：学生能够分析不同通信技术的适用场景，并理解其在物联网系统中的作用。创新设计：通过对比不同通信技术，激发学生的创新思维和设计能力。图样表达：无特定要求。物化能力：无特定要求。作业目标完成物联网通信技术的作业题，包括总线技术、电力线载波技术、无线组网技术的特点及应用实例。教学过程（以第二课时总线技术为例）引入新课：通过回顾物联网的构成，引出物联网通信技术的重要性。新课讲授：总线技术：解释总线技术的定义，介绍其工作原理和应用场景，强调其在楼宇和小区智能化中的重要作用。案例分析：选取典型的总线技术应用案例进行分析，如KNX总线技术在智能家居中的应用。课堂互动：小组讨论：让学生分组讨论总线技术的优缺点及适用场景，并分享讨论结果。实践操作：模拟实验：通过模拟实验展示总线技术的通信过程和数据传输方式。课堂小结：总结总线技术的特点、应用场景及优缺点。布置作业：完成物联网通信技术的作业题，包括总线技术的特点及应用实例。教学评价（以第二课时为例）过程评价：观察学生在小组讨论和实践操作中的参与度和表现。结果评价：批改学生的作业，检查其对总线技术的掌握情况。第四至六课时：无线组网技术教学目标（以第四课时无线射频识别技术为例）技术意识：学生能够理解无线射频识别技术的原理和应用。工程思维：学生能够分析无线射频识别技术在物联网系统中的作用和适用场景。创新设计：通过无线射频识别技术的应用实例，激发学生的创新设计能力。图样表达：无特定要求。物化能力：无特定要求。作业目标（以第四课时为例）完成无线射频识别技术的作业题，包括其原理、特点及应用实例。教学过程（以第四课时为例）引入新课：通过回顾总线技术，引出无线组网技术的重要性。新课讲授：无线射频识别技术：解释无线射频识别技术的原理，介绍其工作方式和应用场景。案例分析：选取典型的无线射频识别技术应用案例进行分析，如图书馆管理系统中的RFID技术。课堂互动：小组讨论：让学生分组讨论无线射频识别技术的优缺点及适用场景，并分享讨论结果。实践操作：模拟实验：通过模拟实验展示无线射频识别技术的工作过程和数据读取方式。课堂小结：总结无线射频识别技术的特点、应用场景及优缺点。布置作业：完成无线射频识别技术的作业题，包括其原理、特点及应用实例。教学评价（以第四课时为例）过程评价：观察学生在小组讨论和实践操作中的参与度和表现。结果评价：批改学生的作业，检查其对无线射频识别技术的掌握情况。