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《第三章 智能家居简易产品设计》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《第三章智能家居简易产品设计》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）教学内容分析智能家居简易产品设计是高中通用技术选择性必修6中的一个重要模块，旨在通过实际的设计、制作与调试过程，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达及物化能力。该模块以智能家居为背景，通过一系列具体的设计项目，如声控LED灯、红外控制风扇、烟雾报警器和远程控制空气加湿器等，引导学生将理论知识与实际应用相结合，掌握智能家居产品的基本原理、设计方法和制作技能。在本模块中，学生将学习如何利用声音传感器、红外传感器、烟雾传感器等电子元件，结合Arduino开发板进行编程控制，实现家居产品的智能化。学生还将学习如何使用三维设计软件绘制产品图样，以及如何通过3D打印技术制作产品原型。这些学习过程不仅有助于学生理解智能家居技术的核心概念和原理，还能培养他们的动手实践能力和创新思维能力。（二）单元内容分析本单元内容围绕智能家居简易产品设计展开，共分为四个部分：灯光控制产品设计、家电控制产品设计、安防控制产品设计以及环境控制产品设计。每个部分都包含了一个基础设计项目和一个功能拓展项目，旨在逐步提升学生的设计能力和创新能力。灯光控制产品设计声控LED灯设计制作：学生通过学习声音传感器的工作原理和使用方法，结合Arduino编程实现声控LED灯的开关控制。该项目旨在培养学生的基本电子设计能力和编程技能。功能拓展：光强自动检测功能：在声控LED灯的基础上，增加光敏传感器实现光强自动检测功能，使LED灯在光线较弱时自动亮起，光线较强时保持熄灭。此项目进一步提升了学生的设计能力和创新思维。家电控制产品设计红外控制风扇设计制作：学生通过学习红外传感器的工作原理和使用方法，结合Arduino编程实现红外控制风扇的开关和调速功能。该项目旨在培养学生的家电控制设计能力和编程技能。功能拓展：风速手动调节功能：在红外控制风扇的基础上，增加电位器实现风速的手动调节功能。此项目进一步提升了学生的设计能力和对电子元件的综合应用能力。安防控制产品设计烟雾报警器设计制作：学生通过学习烟雾传感器的工作原理和使用方法，结合Arduino编程实现烟雾报警器的报警功能。该项目旨在培养学生的安防控制设计能力和编程技能。功能拓展：远程监控烟雾浓度：在烟雾报警器的基础上，结合物联网云平台实现远程监控烟雾浓度的功能。此项目进一步提升了学生的设计能力和对物联网技术的理解。环境控制产品设计远程控制空气加湿器设计制作：学生通过学习温湿度传感器的工作原理和使用方法，结合Arduino编程和物联网云平台实现远程控制空气加湿器的开关功能。该项目旨在培养学生的环境控制设计能力和编程技能。功能拓展：远程监控室内温湿度：在远程控制空气加湿器的基础上，增加远程监控室内温湿度的功能。此项目进一步提升了学生的设计能力和对物联网技术的综合应用能力。（三）单元内容整合本单元内容以智能家居为背景，通过四个部分的设计项目逐步提升学生的技术意识和工程思维。从基础的声控LED灯设计制作到复杂的远程监控室内温湿度功能拓展，每个项目都包含了传感器原理学习、Arduino编程、图样表达以及物化能力训练等多个环节。这些环节相互关联、相互促进，共同构成了一个完整的教学体系。在整合单元内容时，我们注重知识的系统性和连贯性。通过声控LED灯设计制作项目引导学生掌握声音传感器的基本原理和使用方法；然后，在红外控制风扇设计制作项目中进一步巩固传感器原理和Arduino编程技能；在烟雾报警器设计制作项目中引入物联网云平台技术；在远程控制空气加湿器设计制作项目中综合运用所学知识实现远程监控功能。整个教学过程由浅入深、循序渐进，有助于学生逐步建立完整的知识体系和实践能力。我们还注重培养学生的创新设计能力和图样表达能力。在每个设计项目中，都鼓励学生发挥自己的想象力和创造力，提出独特的设计方案；通过三维设计软件绘制产品图样和3D打印技术制作产品原型，进一步提升学生的图样表达能力和物化能力。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包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。在本单元教学中，我们将围绕这些核心素养目标进行具体的教学设计和实施。（一）技术意识技术意识是指对技术现象及技术问题的感知与体悟。在本单元教学中，我们将通过智能家居简易产品设计的具体项目，引导学生形成对技术与人、自然、社会关系的正确理解，树立规范、安全的技术使用意识，并关注技术发展对社会、环境等方面的影响。感知技术现象：通过声控LED灯、红外控制风扇等具体设计项目，让学生亲身体验智能家居技术的魅力，感受技术对生活带来的便利和改变。理解技术原理：在学习传感器原理、Arduino编程和物联网云平台技术的过程中，引导学生深入理解智能家居技术的核心概念和原理。树立技术意识：通过讨论技术发展对社会、环境等方面的影响，以及分析技术使用过程中可能存在的伦理问题，帮助学生树立规范、安全的技术使用意识。（二）工程思维工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。在本单元教学中，我们将通过智能家居简易产品设计的具体项目，培养学生的系统分析能力、比较权衡能力和优化设计能力。系统分析：在灯光控制产品设计、家电控制产品设计等项目中，引导学生运用系统分析的方法对技术问题进行全面、深入的分析，明确问题的特性和细节以及制约条件和影响因素。比较权衡：在功能拓展项目中，如光强自动检测功能、风速手动调节功能等，鼓励学生通过比较不同设计方案的优缺点进行权衡和选择，以找到最佳解决方案。优化设计：在整个设计过程中，不断引导学生进行方案的优化和改进，以提升产品的性能和可靠性。通过模拟试验或数学模型等方法对设计方案进行性能和风险评估，确保最终产品的质量和效果。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元教学中，我们将通过智能家居简易产品设计的具体项目，激发学生的创新思维和创造力，培养他们的创新设计能力。问题发现与明确：在每个设计项目开始时，引导学生通过观察和思考发现实际生活中的技术问题，并明确需要解决的具体问题。方案构思与制定：鼓励学生运用所学知识进行方案构思和制定，提出多个可能的解决方案。在方案制定过程中，注重培养学生的发散思维和联想能力。方案实施与改进：通过实际制作和调试过程验证方案的可行性并进行改进。在方案实施过程中，注重培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。鼓励学生尝试运用新技术、新材料和新方法进行创新设计。（四）图样表达图样表达是指运用图形样式对意念中或客观存在的技术对象进行可视化的描述和交流。在本单元教学中，我们将通过智能家居简易产品设计的具体项目，培养学生的图样表达能力。识读技术图样：在学习过程中，引导学生识读各种技术图样，如电路图、流程图、结构图等，理解图样的表达方式和意义。绘制技术图样：通过三维设计软件绘制产品图样和制作产品原型的过程，培养学生的绘图技能和图样表达能力。鼓励学生运用所学知识和技能进行自主设计和创作。图样交流与优化：在设计过程中，组织学生进行图样交流和讨论，分享各自的设计思路和方案。通过相互学习和借鉴，不断优化和完善自己的设计图样。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工艺方法等将意念、方案转化为有用物品或对已有物品进行改进与优化的能力。在本单元教学中，我们将通过智能家居简易产品设计的具体项目，培养学生的物化能力。材料选择与加工：在学习过程中，引导学生根据设计要求选择合适的材料和工具，并掌握基本的材料加工方法和技巧。通过实际操作锻炼学生的动手能力和实践能力。产品制作与调试：通过实际制作和调试过程将设计意念转化为具体的产品。在制作过程中，注重培养学生的工艺意识和质量控制能力；在调试过程中，注重培养学生的问题解决能力和优化设计能力。技术创新与改进：鼓励学生在制作过程中尝试运用新技术、新材料和新方法进行创新和改进，以提升产品的性能和可靠性。通过参与科技竞赛等活动展示学生的创新成果和实践能力。三、学情分析（一）已知内容分析基础知识储备：学生已经完成了必修模块《技术与设计1》和《技术与设计2》的学习，掌握了技术设计的一般过程、结构、流程、系统、控制等基本概念和方法。这些基础知识为学习智能家居简易产品设计提供了理论支撑。技术实践经验：在之前的课程中，学生已经进行过一些简单的技术设计和制作活动，如制作纸桥梁、设计并制作台灯等。这些实践活动锻炼了学生的动手能力、创新能力和团队协作能力，为智能家居产品的设计制作奠定了基础。信息技术基础：在信息技术课程中，学生已经掌握了计算机基本操作、网络应用、简单的编程知识等。这些技能对于理解智能家居产品的技术原理和实现方法至关重要。（二）新知内容分析智能家居技术原理：学生将学习智能家居产品的基本原理，包括物联网技术、传感器技术、控制技术等。这些知识是学生设计和制作智能家居产品的基础。智能家居产品设计与制作：学生将亲自动手设计和制作声控LED灯、红外控制风扇、烟雾报警器、远程控制空气加湿器等智能家居产品。这些实践活动将帮助学生深入理解智能家居产品的设计思路、制作方法和调试技巧。系统思维与创新能力培养：通过智能家居产品的设计与制作，学生将学会运用系统思维分析问题，培养创新意识和创新能力。学生还需要具备跨学科整合知识的能力，将物理、信息技术、电子电路等知识综合应用于智能家居产品的设计与制作中。（三）学生学习能力分析动手能力与实践能力：高中生具备较强的动手能力和实践能力，能够独立完成一些简单的技术制作任务。在智能家居产品设计与制作过程中，学生需要将这些能力应用到实际项目中，通过实践来加深对智能家居技术的理解。逻辑思维能力与问题解决能力：高中生已经具备了一定的逻辑思维能力和问题解决能力。在智能家居产品设计与制作过程中，学生需要运用这些能力来分析问题、设计方案并解决问题。学生还需要学会运用批判性思维来评估和优化自己的设计方案。团队合作能力：智能家居产品的设计与制作往往需要团队合作完成。学生需要学会与他人沟通协调、分工合作，共同完成任务。在团队合作过程中，学生的沟通能力、领导能力和团队协作能力将得到锻炼和提升。自主学习能力：智能家居技术日新月异，学生需要具备自主学习能力来不断更新自己的知识储备。在学习过程中，学生需要学会利用网络资源、图书馆资源等途径来获取信息、解决问题。（四）学习障碍突破策略加强理论讲解与实践操作相结合：针对智能家居技术的抽象性和复杂性，教师可以采用理论讲解与实践操作相结合的方式进行教学。通过理论讲解帮助学生理解智能家居技术的基本原理和概念框架；通过实践操作帮助学生加深对理论知识的理解并提升实践能力。例如，在讲解传感器技术时，教师可以先介绍传感器的工作原理和分类方法，然后让学生通过实验来感受不同传感器的灵敏度和应用场景。分层次设计与制作任务：针对学生的不同学习能力和兴趣特点，教师可以分层次设计与制作任务。对于基础较弱的学生，可以设计一些简单的制作任务如声控LED灯的制作；对于基础较好的学生，可以设计一些复杂的制作任务如远程控制空气加湿器的设计制作。通过分层次任务设计来激发学生的学习兴趣和挑战欲望。强化系统思维与跨学科整合能力培养：智能家居产品的设计与制作需要学生具备系统思维和跨学科整合能力。教师可以通过案例分析、小组讨论等方式来帮助学生培养这些能力。例如，在智能家居系统设计过程中，教师可以引导学生从用户需求出发进行系统规划和分析；在跨学科整合方面，教师可以鼓励学生将物理、信息技术、电子电路等知识综合应用于智能家居产品的设计与制作中。加强团队合作与沟通能力培养：智能家居产品的设计与制作往往需要团队合作完成。教师可以通过小组合作、角色扮演等方式来加强学生的团队合作与沟通能力培养。例如，在小组合作过程中明确成员分工和责任分配；通过角色扮演来模拟真实工作场景中的沟通协调过程等。提供丰富的学习资源和支持服务：针对学生在学习过程中可能遇到的各种问题和困难，教师可以提供丰富的学习资源和支持服务来帮助学生克服学习障碍。例如，建立在线学习平台供学生自主学习和交流讨论；提供实验室开放时间和指导教师支持来帮助学生解决实践过程中的问题；定期组织专家讲座和研讨会来拓展学生的视野和知识面等。建立科学合理的评价机制：为了激励学生的学习积极性和提高教学效果，教师可以建立科学合理的评价机制来评价学生的学习成果和表现。评价机制可以包括自我评价、同伴评价和教师评价等多个方面；评价内容可以涵盖知识掌握情况、实践操作能力、团队合作与沟通能力等多个维度；评价结果可以及时反馈给学生以便他们及时调整学习策略和改进学习方法。通过以上学情分析和学习障碍突破策略的制定与实施，教师可以更好地指导学生进行智能家居简易产品的设计与制作学习，帮助他们克服学习过程中的各种困难和挑战，提高他们的学习效果和实践能力。四、大主题或大概念设计本大单元以“智能家居简易产品设计”为主题，围绕智能家居系统的四大核心应用——灯光控制、家电控制、安防控制、环境控制展开，旨在通过一系列设计与实践活动，引导学生深入理解智能家居技术，培养学生在物联网、传感技术、智能控制等领域的应用能力。本单元不仅关注技术的实现，更强调技术与生活的融合，以及技术设计过程中的系统思维、创新思维和工程实践能力。五、大单元目标叙写根据通用技术课程标准（2017年版2020年修订）的核心素养目标，本大单元的目标叙写如下：（一）技术意识学生能够理解智能家居技术的概念、发展历程及其在现代生活中的广泛应用，形成对智能家居技术的积极认识和亲近感。学生能够认识到智能家居技术对提高生活质量、节能环保等方面的积极作用，形成正确的技术价值观和社会责任感。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，对智能家居系统进行整体规划和功能设计，理解各子系统之间的相互作用和影响。学生能够识别智能家居设计过程中的关键因素，运用工程思维进行问题分析和方案优化，形成系统的解决方案。（三）创新设计学生能够结合用户需求和市场趋势，提出具有创新性的智能家居产品设计方案，运用创新思维解决实际问题。学生能够运用人机交互、传感技术等先进设计理念，提升智能家居产品的用户体验和智能化水平。（四）图样表达学生能够识读和理解智能家居产品设计图纸和电路图，掌握技术图样的基本规范和应用。学生能够运用绘图软件和技术图样，清晰、准确地表达智能家居产品的设计方案和内部结构。（五）物化能力学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行智能家居产品的制作和调试。学生能够运用编程、电路搭建等技术手段，实现智能家居产品的智能控制功能，完成从设计到实物的物化过程。六、大单元教学重点智能家居系统的整体规划与功能设计：引导学生理解智能家居系统的整体架构和各子系统的功能，学会从整体出发进行智能家居产品的设计和规划。传感技术与智能控制的应用：通过实践活动，让学生掌握传感器的选型、连接和编程方法，理解智能控制的基本原理和实现方式。创新设计与用户体验：鼓励学生结合市场需求和用户反馈，进行智能家居产品的创新设计，提升产品的用户体验和智能化水平。技术图样的识读与表达：培养学生识读和理解技术图样的能力，掌握运用图样表达设计方案的基本方法。物化过程中的问题解决能力：通过制作和调试智能家居产品，锻炼学生的物化能力，提升他们在实践中解决问题的能力。七、大单元教学难点系统思维的培养：智能家居系统是一个复杂的系统工程，需要学生具备系统思维，能够从整体出发进行规划和设计。这要求学生不仅要掌握各子系统的技术原理和实现方式，还要理解各子系统之间的相互作用和影响。传感技术的深入理解与应用：传感器是智能家居产品的核心部件之一，其选型、连接和编程都具有一定的难度。学生需要深入理解传感器的工作原理和应用场景，才能正确地将其应用于智能家居产品中。创新设计与用户需求的结合：创新设计是智能家居产品开发的关键环节之一，但如何将创新设计与用户需求相结合，是一个具有挑战性的任务。学生需要在理解用户需求的基础上，运用创新思维提出具有市场竞争力的设计方案。技术图样的准确表达：技术图样是设计方案的重要载体，其准确性和规范性直接影响到产品的制作和调试。学生需要掌握技术图样的基本规范和应用方法，才能准确地表达设计方案和内部结构。物化过程中的调试与优化：智能家居产品的制作和调试是一个复杂的过程，需要学生在实践中不断发现问题、解决问题。这要求学生具备较强的动手能力和问题解决能力，能够在物化过程中不断优化设计方案和产品性能。通过以上教学重点和难点的把握，本大单元将引导学生深入理解智能家居技术，培养他们在物联网、传感技术、智能控制等领域的应用能力，同时注重培养他们的系统思维、创新思维和工程实践能力，为未来的技术发展和社会需求打下坚实的基础。八、大单元整体教学思路教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，本大单元“智能家居简易产品设计”的教学目标将围绕通用技术的核心素养目标进行设定，具体包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力五个方面。（一）技术意识理解智能家居的技术特点与应用价值：学生能够认识到智能家居在现代生活中的重要性和广泛应用，理解智能家居系统如何通过物联网、人工智能等技术提升生活品质。形成对智能家居系统的积极态度：通过对智能家居产品的设计、制作与体验，激发学生对智能家居技术的兴趣和探索欲望，形成亲近技术、运用技术的积极态度。分析智能家居对社会环境的影响：引导学生分析智能家居技术的发展对社会、经济、环境等方面的影响，培养学生的技术责任感和社会责任感。（二）工程思维运用系统分析方法解决技术问题：在智能家居产品的设计过程中，学生能够运用系统分析的方法，识别问题、明确制约条件、提出解决方案，并进行优化。体验工程设计的全过程：通过智能家居产品的设计、制作与调试，让学生经历工程设计的完整过程，包括需求分析、方案设计、原型制作、测试优化等环节，培养学生的工程实践能力。理解结构与功能的关系：在智能家居产品的设计过程中，引导学生理解产品的结构与功能之间的关系，学会通过优化结构来提升产品的性能。（三）创新设计发现用户需求并提出创新方案：通过用户调研和市场分析，引导学生发现智能家居产品的潜在需求，提出具有创新性的设计方案。运用多学科知识进行设计创新：鼓励学生综合运用物理、电子、计算机等多学科的知识，进行智能家居产品的创新设计，提升学生的跨学科整合能力。进行技术试验与方案优化：通过技术试验验证设计方案的可行性，并根据试验结果进行方案优化，培养学生的创新设计能力。（四）图样表达识读和绘制技术图样：学生能够识读和绘制智能家居产品设计过程中的各种技术图样，如电路图、结构图、流程图等。运用二维、三维设计软件进行设计：引导学生运用二维、三维设计软件进行智能家居产品的设计，提升学生的计算机辅助设计能力。通过图样表达设计构想：要求学生通过技术图样准确表达设计构想，实现设计思想的可视化交流。（五）物化能力选择合适的材料和工具进行制作：在智能家居产品的制作过程中，学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行产品的成型制作和装配。掌握基本的加工和装配技能：通过实践操作，让学生掌握智能家居产品制作过程中的基本加工和装配技能，如焊接、组装、调试等。进行产品测试和性能评估：对制作完成的智能家居产品进行测试和性能评估，确保产品符合设计要求，培养学生的质量控制意识。教学重点智能家居系统的基本原理与构成：让学生理解智能家居系统的基本原理和构成，包括物联网技术、传感器技术、控制技术等。智能家居产品的设计与制作方法：掌握智能家居产品的设计流程、制作方法和技术要点，能够独立完成智能家居产品的设计与制作。创新设计能力的培养：通过项目式学习和实践操作，培养学生的创新设计能力，鼓励学生提出具有创新性的智能家居产品设计方案。教学难点跨学科知识的综合运用：智能家居产品的设计涉及物理、电子、计算机等多学科的知识，如何引导学生综合运用这些知识进行设计创新是一个难点。技术试验与方案优化：技术试验是验证设计方案可行性的重要手段，但如何设计有效的技术试验方案、如何根据试验结果进行方案优化也是教学中的难点。物化能力的培养：智能家居产品的制作需要较高的物化能力，如何让学生在有限的时间内掌握必要的加工和装配技能，完成产品的制作和调试也是一个挑战。大单元整体教学思路本大单元“智能家居简易产品设计”的教学将围绕智能家居系统的基本原理与构成、智能家居产品的设计与制作方法以及创新设计能力的培养等核心内容进行展开。具体教学思路如下：一、引入阶段创设情境，激发兴趣：通过展示智能家居产品的应用案例，如智能灯光系统、智能家电控制系统、智能安防系统等，创设情境，激发学生的学习兴趣和探索欲望。明确学习目标：向学生明确本大单元的学习目标，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等方面的要求。二、理论讲授阶段智能家居系统的基本原理与构成：讲解智能家居系统的基本原理和构成，包括物联网技术、传感器技术、控制技术等，让学生理解智能家居系统的工作原理和实现方式。智能家居产品的设计流程与方法：介绍智能家居产品的设计流程和方法，包括需求分析、方案设计、原型制作、测试优化等环节，为学生后续的设计实践活动打下基础。三、实践操作阶段声控LED灯设计制作实验要求：制作一个声控LED灯，实现有声音时开灯、延时关闭的功能。教学步骤：电路搭建：指导学生搭建声控LED灯的电路，包括声音传感器的连接、LED灯的连接等。程序编写：教授学生使用ArduinoIDE编写控制程序，实现声音控制LED灯的功能。功能调试：指导学生进行功能调试，确保声控LED灯能够正常工作。功能拓展：增加光强自动检测功能，实现光线较强时保持灯光关闭、光线较弱时进行声音控制的功能。红外控制风扇设计制作实验要求：制作一个红外控制风扇，实现当有人在风扇前面时启动风扇、等人离开风扇后关闭风扇的功能。教学步骤：电路搭建：指导学生搭建红外控制风扇的电路，包括红外传感器的连接、电动机的连接等。程序编写：教授学生使用ArduinoIDE编写控制程序，实现红外控制风扇的功能。功能调试：指导学生进行功能调试，确保红外控制风扇能够正常工作。功能拓展：增加风速手动调节功能，实现通过电位器手动调节风扇风速的功能。烟雾报警器设计制作实验要求：制作一个烟雾报警器，实现当室内烟雾浓度达到一定值时LED灯闪烁报警的功能。教学步骤：电路搭建：指导学生搭建烟雾报警器的电路，包括烟雾传感器的连接、LED灯的连接等。程序编写：教授学生使用ArduinoIDE编写控制程序，实现烟雾浓度检测与报警的功能。功能调试：指导学生进行功能调试，确保烟雾报警器能够正常工作。功能拓展：增加远程监控烟雾浓度的功能，实现通过手机APP或网页远程监测室内烟雾浓度的功能。远程控制空气加湿器设计制作实验要求：制作一个远程控制空气加湿器，实现通过手机APP控制加湿器的开关、远程监测加湿器工作状态的功能。教学步骤：电路搭建：指导学生搭建远程控制空气加湿器的电路，包括加湿器模块的连接、物联网模块的连接等。程序编写：教授学生使用ArduinoIDE和物联网云平台编写控制程序，实现远程控制加湿器的功能。功能调试：指导学生进行功能调试，确保远程控制空气加湿器能够正常工作。功能拓展：增加远程监控室内温湿度的功能，实现通过手机APP或网页远程监测室内温湿度的功能。四、总结评价阶段作品展示与评价：组织学生展示自己设计的智能家居产品，进行相互评价和自我评价，分享设计心得和体会。教学反思与改进：教师对本大单元的教学过程进行反思，总结教学经验和教训，针对存在的问题提出改进措施，为后续的教学提供参考。通过以上教学思路的实施，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等通用技术核心素养，提升学生的综合技术素养和实践能力。九、学业评价教学目标技术意识：学生能够理解智能家居系统的基本概念、工作原理及其在社会生活中的应用，形成对智能家居技术的正确认识和积极态度，能够分析智能家居产品对人、社会、环境的影响。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，针对智能家居产品的设计需求，进行需求分析、方案设计和优化，理解并应用结构、流程、系统、控制等工程思维和方法。创新设计：学生能够在掌握基本设计原则和方法的基础上，针对智能家居产品的特定需求，进行创新性设计，提出具有实用性和创新性的解决方案。图样表达：学生能够识读和绘制智能家居产品设计相关的技术图样，运用图形、符号等技术语言准确表达设计构想，并与他人进行技术交流。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，完成智能家居产品的制作和调试，具备一定的动手实践能力和问题解决能力。学习目标声控LED灯设计制作：理解并掌握LED灯的工作原理和使用方法。理解声音传感器的工作原理和使用方法。掌握声控LED灯的设计思路和制作方法。光强自动检测功能拓展：理解光敏传感器的工作原理和使用方法。掌握在声控LED灯基础上增加光强自动检测功能的方法。红外控制风扇设计制作：理解并掌握直流电动机的工作原理和使用方法。理解红外传感器的工作原理和使用方法。掌握红外控制风扇的设计思路和制作方法。风速手动调节功能拓展：理解电位器的工作原理和使用方法。掌握在红外控制风扇基础上增加风速手动调节功能的方法。烟雾报警器设计制作：理解烟雾传感器的工作原理和使用方法。掌握烟雾报警器的设计思路和制作方法。远程监控烟雾浓度功能拓展：理解物联网云平台的基本原理和使用方法。掌握将烟雾报警器与物联网云平台连接，实现远程监控的方法。远程控制空气加湿器设计制作：理解温湿度传感器的工作原理和使用方法。掌握远程控制空气加湿器的设计思路和制作方法。远程监控室内温湿度功能拓展：掌握将空气加湿器与物联网云平台连接，实现远程监控室内温湿度的方法。评价目标设定（一）技术意识评价内容：学生对智能家居技术的理解程度，包括其基本概念、工作原理及应用场景。学生对智能家居产品对人、社会、环境影响的分析能力。评价方式：通过课堂讨论、案例分析等方式，评价学生对智能家居技术的认识和理解。通过撰写小论文或进行口头报告，评价学生对智能家居产品影响的分析能力。（二）工程思维评价内容：学生运用系统分析的方法进行智能家居产品设计的能力。学生在智能家居产品设计过程中，对结构、流程、系统、控制等工程思维和方法的应用情况。评价方式：通过观察学生在设计过程中的表现，评价其工程思维的应用情况。通过审查学生的设计方案和文档，评价其系统分析、方案设计和优化的能力。（三）创新设计评价内容：学生在智能家居产品设计过程中，提出创新性解决方案的能力。学生设计的智能家居产品的实用性、创新性和用户友好性。评价方式：通过组织创新设计比赛或项目展示，评价学生的创新设计能力。通过用户测试和反馈，评价学生设计的智能家居产品的实用性和用户友好性。（四）图样表达评价内容：学生识读和绘制智能家居产品设计相关技术图样的能力。学生运用图形、符号等技术语言准确表达设计构想的能力。评价方式：通过检查学生的设计图样和文档，评价其图样表达能力。通过组织图样表达交流活动，评价学生与他人进行技术交流的能力。（五）物化能力评价内容：学生根据设计方案选择合适的材料和工具的能力。学生完成智能家居产品制作和调试的动手实践能力和问题解决能力。评价方式：通过观察学生在制作和调试过程中的表现，评价其物化能力。通过检查学生制作的智能家居产品，评价其制作质量和问题解决能力。具体评价方案1.声控LED灯设计制作评价技术意识：评价学生对声音传感器和LED灯工作原理的理解程度。工程思维：评价学生运用系统分析的方法进行声控LED灯设计的能力。创新设计：评价学生设计的声控LED灯的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的声控LED灯设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生选择合适的材料和工具，完成声控LED灯制作和调试的能力。2.光强自动检测功能拓展评价技术意识：评价学生对光敏传感器工作原理的理解程度。工程思维：评价学生在声控LED灯基础上增加光强自动检测功能时的系统分析能力。创新设计：评价学生设计的光强自动检测功能的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的增加光强自动检测功能后的设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生完成光强自动检测功能拓展的制作和调试能力。3.红外控制风扇设计制作评价技术意识：评价学生对直流电动机和红外传感器工作原理的理解程度。工程思维：评价学生运用系统分析的方法进行红外控制风扇设计的能力。创新设计：评价学生设计的红外控制风扇的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的红外控制风扇设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生选择合适的材料和工具，完成红外控制风扇制作和调试的能力。4.风速手动调节功能拓展评价技术意识：评价学生对电位器工作原理的理解程度。工程思维：评价学生在红外控制风扇基础上增加风速手动调节功能时的系统分析能力。创新设计：评价学生设计的风速手动调节功能的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的增加风速手动调节功能后的设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生完成风速手动调节功能拓展的制作和调试能力。5.烟雾报警器设计制作评价技术意识：评价学生对烟雾传感器工作原理的理解程度。工程思维：评价学生运用系统分析的方法进行烟雾报警器设计的能力。创新设计：评价学生设计的烟雾报警器的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的烟雾报警器设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生选择合适的材料和工具，完成烟雾报警器制作和调试的能力。6.远程监控烟雾浓度功能拓展评价技术意识：评价学生对物联网云平台基本原理的理解程度。工程思维：评价学生在烟雾报警器基础上增加远程监控功能时的系统分析能力。创新设计：评价学生设计的远程监控烟雾浓度功能的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的增加远程监控功能后的设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生完成远程监控烟雾浓度功能拓展的制作和调试能力。7.远程控制空气加湿器设计制作评价技术意识：评价学生对温湿度传感器工作原理的理解程度。工程思维：评价学生运用系统分析的方法进行远程控制空气加湿器设计的能力。创新设计：评价学生设计的远程控制空气加湿器的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的远程控制空气加湿器设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生选择合适的材料和工具，完成远程控制空气加湿器制作和调试的能力。8.远程监控室内温湿度功能拓展评价技术意识：评价学生对物联网云平台在温湿度监控中应用的理解程度。工程思维：评价学生在空气加湿器基础上增加远程监控室内温湿度功能时的系统分析能力。创新设计：评价学生设计的远程监控室内温湿度功能的创新性和实用性。图样表达：评价学生绘制的增加远程监控功能后的设计图样的准确性和规范性。物化能力：评价学生完成远程监控室内温湿度功能拓展的制作和调试能力。通过以上具体的评价方案，可以全面、客观地评价学生在智能家居简易产品设计学习过程中的表现，促进其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养的全面提升。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《智能家居简易产品设计》的实施旨在通过一系列实践活动，让学生深入理解智能家居技术的基本原理与应用，并亲手设计、制作简单的智能家居产品。实施过程中，将遵循“项目引领、任务驱动、做中学、学中做”的理念，注重理论与实践相结合，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。具体实施思路如下：情境导入：通过展示智能家居产品的应用场景，激发学生对智能家居技术的兴趣和好奇心，为后续学习奠定情感基础。知识铺垫：简要介绍智能家居的基本概念、技术原理及发展趋势，为后续设计活动提供理论支撑。项目分解：将大单元分解为四个子项目，分别是灯光控制产品设计、家电控制产品设计、安防控制产品设计、环境控制产品设计。每个子项目又包含基础设计和功能拓展两部分，逐步深入，循序渐进。实践操作：学生在教师指导下，分组进行项目实践。通过设计、制作、调试等环节，亲身体验智能家居产品的设计过程，提升物化能力。成果展示与评价：各小组展示项目成果，并进行交流评价。教师从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等方面给予综合评价，促进学生全面发展。反思与拓展：引导学生反思项目实践过程中的得失，提出改进意见。鼓励学生拓展项目功能，进一步发挥创新设计能力。二、教学目标设定（一）技术意识理解智能家居技术的基本原理和应用场景，形成对智能家居技术的正确认识。分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，形成可持续发展的技术观。（二）工程思维运用系统分析的方法，对智能家居产品进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。（三）创新设计针对智能家居产品的功能需求，提出创新性的设计方案，提升创新设计能力。结合生活实际，对智能家居产品进行功能拓展和优化，发挥创意和想象力。（四）图样表达掌握常见技术图样的识读和绘制方法，能够用图样表达设计构想。运用二维、三维设计软件绘制智能家居产品的设计图样，提升图样表达能力。（五）物化能力熟练掌握常用工具和材料的使用方法，能够独立完成智能家居产品的制作和调试。在项目实践过程中，注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。三、教学结构图智能家居简易产品设计|├──灯光控制产品设计|├──声控LED灯设计制作|│├──原理介绍|│├──设计制作|│├──调试测试|│└──成果展示|└──功能拓展：光强自动检测功能|├──原理介绍|├──设计制作|├──调试测试|└──成果展示|├──家电控制产品设计|├──红外控制风扇设计制作|│├──原理介绍|│├──设计制作|│├──调试测试|│└──成果展示|└──功能拓展：风速手动调节功能|├──原理介绍|├──设计制作|├──调试测试|└──成果展示|├──安防控制产品设计|├──烟雾报警器设计制作|│├──原理介绍|│├──设计制作|│├──调试测试|│└──成果展示|└──功能拓展：远程监控烟雾浓度|├──原理介绍|├──设计制作|├──调试测试|└──成果展示|└──环境控制产品设计├──远程控制空气加湿器设计制作│├──原理介绍│├──设计制作│├──调试测试│└──成果展示└──功能拓展：远程监控室内温湿度├──原理介绍├──设计制作├──调试测试└──成果展示四、具体教学实施步骤（一）灯光控制产品设计1.声控LED灯设计制作原理介绍：介绍声音传感器的工作原理，包括声波检测、电信号转换等过程。讲解LED灯的基本结构和发光原理。设计制作：学生分组，根据设计要求选择合适的材料和工具。搭建声控LED灯的电路，连接声音传感器和LED灯。编写控制程序，实现声音控制LED灯开关的功能。调试测试：测试声控LED灯的功能，调整声音传感器的灵敏度。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示声控LED灯成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。2.功能拓展：光强自动检测功能原理介绍：介绍光敏传感器的工作原理，包括光照强度检测、电信号转换等过程。讲解光强自动检测功能的实现原理。设计制作：在声控LED灯的基础上，增加光敏传感器模块。搭建光强自动检测电路，连接光敏传感器和LED灯。修改控制程序，实现光强自动检测功能。调试测试：测试光强自动检测功能，调整光敏传感器的灵敏度。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示具有光强自动检测功能的声控LED灯成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。（二）家电控制产品设计1.红外控制风扇设计制作原理介绍：介绍红外传感器的工作原理，包括红外信号检测、电信号转换等过程。讲解风扇电机的工作原理和控制方法。设计制作：学生分组，根据设计要求选择合适的材料和工具。搭建红外控制风扇的电路，连接红外传感器和风扇电机。编写控制程序，实现红外控制风扇开关的功能。调试测试：测试红外控制风扇的功能，调整红外传感器的灵敏度。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示红外控制风扇成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。2.功能拓展：风速手动调节功能原理介绍：介绍电位器的工作原理，包括电阻值调节、电信号输出等过程。讲解风速手动调节功能的实现原理。设计制作：在红外控制风扇的基础上，增加电位器模块。搭建风速手动调节电路，连接电位器和风扇电机。修改控制程序，实现风速手动调节功能。调试测试：测试风速手动调节功能，调整电位器的阻值范围。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示具有风速手动调节功能的红外控制风扇成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。（三）安防控制产品设计1.烟雾报警器设计制作原理介绍：介绍烟雾传感器的工作原理，包括烟雾检测、电信号转换等过程。讲解烟雾报警器的实现原理。设计制作：学生分组，根据设计要求选择合适的材料和工具。搭建烟雾报警器的电路，连接烟雾传感器和LED指示灯。编写控制程序，实现烟雾报警功能。调试测试：测试烟雾报警器的功能，调整烟雾传感器的灵敏度。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示烟雾报警器成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。2.功能拓展：远程监控烟雾浓度原理介绍：介绍物联网云平台的基本原理和功能。讲解远程监控烟雾浓度的实现原理。设计制作：在烟雾报警器的基础上，增加物联网通信模块。搭建远程监控电路，连接烟雾传感器和物联网通信模块。修改控制程序，实现远程监控烟雾浓度的功能。调试测试：测试远程监控烟雾浓度的功能，确保数据能够准确上传至云平台。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示具有远程监控烟雾浓度功能的烟雾报警器成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。（四）环境控制产品设计1.远程控制空气加湿器设计制作原理介绍：介绍加湿器的基本工作原理和控制方法。讲解远程控制技术的实现原理。设计制作：学生分组，根据设计要求选择合适的材料和工具。搭建远程控制空气加湿器的电路，连接加湿器电机和物联网通信模块。编写控制程序，实现远程控制加湿器的功能。调试测试：测试远程控制空气加湿器的功能，确保能够通过手机APP或网页端控制加湿器开关。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示远程控制空气加湿器成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。2.功能拓展：远程监控室内温湿度原理介绍：介绍温湿度传感器的工作原理，包括温湿度检测、电信号转换等过程。讲解远程监控室内温湿度的实现原理。设计制作：在远程控制空气加湿器的基础上，增加温湿度传感器模块。搭建远程监控温湿度电路，连接温湿度传感器和物联网通信模块。修改控制程序，实现远程监控室内温湿度的功能。调试测试：测试远程监控室内温湿度的功能，确保数据能够准确上传至云平台。检查电路连接是否稳定，排除故障。成果展示：各小组展示具有远程监控室内温湿度功能的空气加湿器成品，介绍设计思路和制作过程。进行交流评价，分享经验教训。十一、大情境、大任务创设一、大情境创设随着科技的飞速发展，智能家居已经成为现代家庭生活的重要组成部分，它利用物联网、人工智能、大数据处理等先进技术，为人们带来了更加便捷、智能和舒适的生活体验。想象一下，当你结束了一天繁忙的工作，回到家中，只需一声简单的指令，灯光便自动亮起，空调自动调节到最舒适的温度，窗帘缓缓拉开，迎接你的是满室温馨。这一切，都得益于智能家居的应用。为了让学生更好地理解智能家居技术的基本原理与应用，亲身体验智能家居产品的设计与制作过程，感受智能家居带来的便利与舒适，我们特创设了“智能家居生活体验馆”的大情境。在这个情境中，学生将扮演智能家居设计师的角色，从用户需求出发，综合运用所学知识与技能，设计并制作出一系列智能家居产品，最终构建一个完整的智能家居系统。二、大任务创设（一）任务目标通过本任务，学生将完成四个子任务，分别设计并制作出声控LED灯、红外控制风扇、烟雾报警器和远程控制空气加湿器。在完成任务的过程中，学生需要综合运用技术意识、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，提升解决实际问题的能力，体验智能家居产品设计与制作的全过程。（二）任务内容1.灯光控制产品设计（声控LED灯设计制作及功能拓展：光强自动检测功能）（1）技术意识：理解声控LED灯的基本原理和应用场景，分析声控技术在智能家居中的应用价值，形成对智能家居技术的正确认识。（2）工程思维：运用系统分析的方法，对声控LED灯进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。（3）创新设计：针对声控LED灯的功能需求，提出创新性的设计方案，如加入光强自动检测功能，使LED灯在环境光强足够时自动熄灭，节省能源。（4）图样表达：运用二维、三维设计软件绘制声控LED灯的设计图样，包括电路图、装配图等，提升图样表达能力。（5）物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，独立完成声控LED灯的制作和调试。注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。2.家电控制产品设计（红外控制风扇设计制作及功能拓展：风速手动调节功能）（1）技术意识：理解红外传感器在智能家居中的应用，分析红外控制风扇的基本原理和工作流程，形成对智能家居家电控制技术的正确认识。（2）工程思维：运用系统分析的方法，对红外控制风扇进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验家电控制产品设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。（3）创新设计：针对红外控制风扇的功能需求，提出创新性的设计方案，如加入风速手动调节功能，使用户可以根据个人需求调节风速大小。（4）图样表达：运用二维、三维设计软件绘制红外控制风扇的设计图样，包括电路图、装配图等，提升图样表达能力。（5）物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，独立完成红外控制风扇的制作和调试。注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。3.安防控制产品设计（烟雾报警器设计制作及功能拓展：远程监控烟雾浓度）（1）技术意识：理解烟雾报警器在智能家居安防系统中的作用，分析烟雾传感器的基本原理和工作流程，形成对智能家居安防技术的正确认识。（2）工程思维：运用系统分析的方法，对烟雾报警器进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验安防控制产品设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。（3）创新设计：针对烟雾报警器的功能需求，提出创新性的设计方案，如加入远程监控烟雾浓度功能，使用户可以通过手机APP实时查看家中烟雾浓度情况，及时采取应对措施。（4）图样表达：运用二维、三维设计软件绘制烟雾报警器的设计图样，包括电路图、装配图等，提升图样表达能力。（5）物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，独立完成烟雾报警器的制作和调试。注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。4.环境控制产品设计（远程控制空气加湿器设计制作及功能拓展：远程监控室内温湿度）（1）技术意识：理解空气加湿器在智能家居环境控制系统中的作用，分析温湿度传感器的基本原理和工作流程，形成对智能家居环境控制技术的正确认识。（2）工程思维：运用系统分析的方法，对远程控制空气加湿器进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验环境控制产品设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。（3）创新设计：针对远程控制空气加湿器的功能需求，提出创新性的设计方案，如加入远程监控室内温湿度功能，使用户可以通过手机APP实时查看家中温湿度情况，并根据需要调节加湿器工作状态。（4）图样表达：运用二维、三维设计软件绘制远程控制空气加湿器的设计图样，包括电路图、装配图等，提升图样表达能力。（5）物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，独立完成远程控制空气加湿器的制作和调试。注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。（三）任务实施步骤情境导入：通过展示智能家居产品的应用场景，激发学生对智能家居技术的兴趣和好奇心，为后续学习奠定情感基础。知识铺垫：简要介绍智能家居的基本概念、技术原理及发展趋势，为后续设计活动提供理论支撑。项目分解：将大任务分解为四个子任务，分别是灯光控制产品设计、家电控制产品设计、安防控制产品设计、环境控制产品设计。每个子任务又包含基础设计和功能拓展两部分。设计与制作：学生分组进行设计与制作工作，教师提供必要的指导和帮助。在设计与制作过程中，学生需要综合运用技术意识、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。成果展示与评价：各小组展示项目成果，并进行交流评价。教师从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等方面给予综合评价，促进学生全面发展。反思与拓展：引导学生反思项目实践过程中的得失，提出改进意见。鼓励学生拓展项目功能，进一步发挥创新设计能力。（四）任务评价本任务的评价将采用多元化评价方式，包括自我评价、小组评价和教师评价相结合，过程评价与结果评价相结合。具体评价指标如下：技术意识：是否能够正确理解智能家居技术的基本原理和应用场景，是否能够形成对智能家居技术的正确认识。工程思维：是否能够运用系统分析的方法进行设计和制作工作，是否能够体验技术设计的一般过程并形成初步的工程思维和问题解决能力。创新设计：是否能够提出创新性的设计方案并付诸实践，是否能够结合生活实际进行功能拓展设计。图样表达：是否能够运用二维、三维设计软件绘制设计图样并准确表达设计构想。物化能力：是否能够熟练掌握常用工具和材料的使用方法并完成制作和调试工作，是否注重工艺细节和质量控制。通过本任务的实施，学生将全面提升通用技术核心素养，为未来的学习和生活打下坚实的基础。通过亲身体验智能家居产品设计与制作的全过程，学生将更加深入地理解智能家居技术的基本原理与应用价值，激发对科技创新的兴趣和热情。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：智能家居简易产品设计课时安排：本单元共安排12课时，具体分配如下：声控LED灯设计制作（3课时）原理介绍（1课时）设计制作（1课时）调试测试与成果展示（1课时）功能拓展：光强自动检测功能（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）红外控制风扇设计制作（3课时）原理介绍（1课时）设计制作（1课时）调试测试与成果展示（1课时）功能拓展：风速手动调节功能（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）烟雾报警器设计制作（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）功能拓展：远程监控烟雾浓度（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）远程控制空气加湿器设计制作（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）功能拓展：远程监控室内温湿度（2课时）原理介绍（0.5课时）设计制作（0.5课时）调试测试与成果展示（1课时）（二）学习目标技术意识理解智能家居技术的基本原理和应用场景，形成对智能家居技术的正确认识。分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，形成可持续发展的技术观。工程思维运用系统分析的方法，对智能家居产品进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。创新设计针对智能家居产品的功能需求，提出创新性的设计方案，提升创新设计能力。对智能家居产品进行功能拓展和优化，发挥创意和想象力。图样表达掌握常见技术图样的识读和绘制方法，能够用图样表达设计构想。运用二维、三维设计软件绘制智能家居产品的设计图样，提升图样表达能力。物化能力熟练掌握常用工具和材料的使用方法，能够独立完成智能家居产品的制作和调试。在项目实践过程中，注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。（三）评价任务技术意识评价通过课堂讨论和作业反馈，评价学生对智能家居技术基本原理和应用场景的理解程度。通过项目展示和反思报告，评价学生对智能家居产品对人、社会、环境影响的分析能力。工程思维评价观察学生在项目实践过程中的系统设计、制作和调试过程，评价其工程实践能力。通过项目总结和反思报告，评价学生的工程思维和问题解决能力。创新设计评价通过设计方案的创新性和实用性评价学生的创新设计能力。通过功能拓展部分的完成情况，评价学生的创意和想象力。图样表达评价通过学生绘制的设计图样评价其图样表达能力。通过学生对设计图样的解释和说明，评价其对技术图样的理解和应用能力。物化能力评价通过观察学生的实际操作过程，评价其工具和材料的使用能力。通过项目成品的质量和调试情况，评价学生的物化能力和工艺细节控制能力。（四）学习过程声控LED灯设计制作原理介绍：介绍声音传感器和LED灯的工作原理，演示声控LED灯的基本结构和发光原理。设计制作：学生分组，选择合适的材料和工具，搭建声控LED灯的电路，连接声音传感器和LED灯，编写控制程序。调试测试与成果展示：测试声控LED灯的功能，调整声音传感器的灵敏度，展示成品并进行交流评价。功能拓展：光强自动检测功能原理介绍：介绍光敏传感器的工作原理，讲解光强自动检测功能的实现原理。设计制作：在声控LED灯的基础上增加光敏传感器模块，搭建光强自动检测电路，修改控制程序。调试测试与成果展示：测试光强自动检测功能，调整光敏传感器的灵敏度，展示成品并进行交流评价。红外控制风扇设计制作原理介绍：介绍红外传感器的工作原理和风扇电机的工作原理。设计制作：学生分组选择合适的材料和工具，搭建红外控制风扇的电路，连接红外传感器和风扇电机，编写控制程序。调试测试与成果展示：测试红外控制风扇的功能，调整红外传感器的灵敏度，展示成品并进行交流评价。功能拓展：风速手动调节功能原理介绍：介绍电位器的工作原理和风速手动调节功能的实现原理。设计制作：在红外控制风扇的基础上增加电位器模块，搭建风速手动调节电路，修改控制程序。调试测试与成果展示：测试风速手动调节功能，调整电位器的阻值范围，展示成品并进行交流评价。烟雾报警器设计制作原理介绍：介绍烟雾传感器的工作原理和烟雾报警器的实现原理。设计制作：学生分组选择合适的材料和工具，搭建烟雾报警器的电路，连接烟雾传感器和LED指示灯，编写控制程序。调试测试与成果展示：测试烟雾报警器的功能，调整烟雾传感器的灵敏度，展示成品并进行交流评价。功能拓展：远程监控烟雾浓度原理介绍：介绍物联网云平台的基本原理和功能，讲解远程监控烟雾浓度的实现原理。设计制作：在烟雾报警器的基础上增加物联网通信模块，连接烟雾传感器和物联网通信模块，修改控制程序。调试测试与成果展示：测试远程监控烟雾浓度的功能，确保数据能够准确上传至云平台，展示成品并进行交流评价。远程控制空气加湿器设计制作原理介绍：介绍加湿器的工作原理和远程控制技术的实现原理。设计制作：学生分组选择合适的材料和工具，搭建远程控制空气加湿器的电路，连接加湿器电机和物联网通信模块，编写控制程序。调试测试与成果展示：测试远程控制空气加湿器的功能，确保能够通过手机APP或网页端控制加湿器开关，展示成品并进行交流评价。功能拓展：远程监控室内温湿度原理介绍：介绍温湿度传感器的工作原理和远程监控室内温湿度的实现原理。设计制作：在远程控制空气加湿器的基础上增加温湿度传感器模块，搭建远程监控温湿度电路，连接温湿度传感器和物联网通信模块，修改控制程序。调试测试与成果展示：测试远程监控室内温湿度的功能，确保数据能够准确上传至云平台，展示成品并进行交流评价。（五）作业与检测课堂作业在每次原理介绍后，布置相关思考题或练习题，加深学生对原理的理解。在设计制作过程中，要求学生记录设计思路和制作过程，形成设计笔记。课后作业完成每次项目后的反思报告，总结项目实践过程中的得失并提出改进意见。对每个项目进行功能拓展的思考和设计，提出创新性的设计方案。单元检测通过项目展示和反思报告评价学生的综合能力和项目完成质量。通过课堂讨论和作业反馈评价学生对智能家居技术的理解和掌握程度。（六）学后反思学生反思反思在项目实践过程中的学习体验和收获，总结自己在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的成长。分析在项目实践过程中遇到的问题和困难，提出改进措施和未来的学习计划。教师反思反思在教学过程中的教学方法和手段是否得当，是否能够有效激发学生的学习兴趣和积极性。分析学生在项目实践过程中的表现和反馈，总结教学经验和改进措施，为今后的教学提供参考。十三、学科实践与跨学科学习设计本设计以《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，结合豫科版高中通用技术选择性必修6《智能家居应用设计》第三章《智能家居简易产品设计》的教学内容，开展学科实践与跨学科学习设计。通过实践活动，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，同时促进学生跨学科素养的全面发展。一、引言随着科技的飞速发展，智能家居技术日益成熟，并逐渐融入人们的日常生活。通用技术课程作为培养学生技术素养的重要载体，有责任和义务引导学生探索智能家居技术，并亲手设计、制作智能家居产品。本设计通过一系列实践活动，不仅让学生深入理解智能家居技术的基本原理与应用，还培养学生的跨学科综合素养，为其未来学习和职业发展奠定基础。二、教学目标技术意识：理解智能家居技术的基本原理和应用场景，形成对智能家居技术的正确认识，分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，形成可持续发展的技术观。工程思维：运用系统分析的方法，对智能家居产品进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。通过项目实践，体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。创新设计：针对智能家居产品的功能需求，提出创新性的设计方案，提升创新设计能力。结合生活实际，对智能家居产品进行功能拓展和优化，发挥创意和想象力。图样表达：掌握常见技术图样的识读和绘制方法，能够用图样表达设计构想。运用二维、三维设计软件绘制智能家居产品的设计图样，提升图样表达能力。物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，能够独立完成智能家居产品的制作和调试。在项目实践过程中，注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。三、学习目标声控LED灯设计制作：理解并掌握LED灯和声音传感器的工作原理，掌握声控LED灯的制作方法。红外控制风扇设计制作：理解并掌握直流电动机和红外传感器的工作原理，掌握红外控制风扇的制作方法。烟雾报警器设计制作：理解并掌握烟雾传感器的工作原理，掌握简易家用烟雾报警器的制作方法。远程控制空气加湿器设计制作：理解并掌握温湿度传感器的工作原理，掌握远程控制空气加湿器的制作方法。四、作业目标设定技术意识：通过设计制作智能家居产品，增强对智能家居技术的兴趣和好奇心，形成对智能家居技术的正确认识。工程思维：在项目实践中，运用系统分析的方法进行设计、制作和调试，体验技术设计的一般过程，提升工程实践能力。创新设计：结合生活实际，提出创新性的设计方案，对智能家居产品进行功能拓展和优化，提升创新设计能力。图样表达：绘制智能家居产品的设计图样，用图样表达设计构想，提升图样表达能力。物化能力：独立完成智能家居产品的制作和调试，注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。五、学科实践与跨学科学习设计（一）灯光控制产品设计声控LED灯设计制作实践活动：学生分组，利用LED灯、声音传感器、物联网开发板等材料，设计制作声控LED灯。通过编程控制，实现当有声音时LED灯点亮，无声音时LED灯熄灭的功能。跨学科学习：结合物理学科中声音传播和光电效应的知识，以及信息技术学科中编程控制的内容，进行综合实践。作业设计：绘制声控LED灯的设计图样，编写设计说明书，分析声控LED灯的工作原理和应用场景。功能拓展：光强自动检测功能实践活动：在声控LED灯的基础上，增加光敏传感器，实现当光线较强时灯光关闭，当光线较弱且有声音时灯光点亮的功能。跨学科学习：结合物理学科中光电效应和光敏电阻的知识，以及信息技术学科中条件判断编程的内容，进行综合实践。作业设计：绘制光强自动检测声控LED灯的设计图样，编写设计说明书，分析光强自动检测功能的工作原理和实现方法。（二）家电控制产品设计红外控制风扇设计制作实践活动：学生分组，利用直流电动机、红外传感器、物联网开发板等材料，设计制作红外控制风扇。通过编程控制，实现当有人靠近风扇时风扇启动，人离开时风扇停止的功能。跨学科学习：结合物理学科中电动机工作原理和红外传感原理的知识，以及信息技术学科中PWM调速编程的内容，进行综合实践。作业设计：绘制红外控制风扇的设计图样，编写设计说明书，分析红外控制风扇的工作原理和PWM调速方法。功能拓展：风速手动调节功能实践活动：在红外控制风扇的基础上，增加电位器，实现风速的手动调节功能。跨学科学习：结合物理学科中电阻分压原理和电动机调速的知识，以及信息技术学科中模拟输入编程的内容，进行综合实践。作业设计：绘制风速手动调节红外控制风扇的设计图样，编写设计说明书，分析风速手动调节功能的工作原理和实现方法。（三）安防控制产品设计烟雾报警器设计制作实践活动：学生分组，利用烟雾传感器、LED灯、物联网开发板等材料，设计制作烟雾报警器。通过编程控制，实现当烟雾浓度超标时LED灯闪烁报警的功能。跨学科学习：结合化学学科中燃烧和烟雾产生的知识，以及信息技术学科中条件判断编程的内容，进行综合实践。作业设计：绘制烟雾报警器的设计图样，编写设计说明书，分析烟雾报警器的工作原理和应用场景。功能拓展：远程监控烟雾浓度实践活动：在烟雾报警器的基础上，结合物联网云平台，实现远程监控烟雾浓度的功能。当烟雾浓度超标时，不仅本地LED灯闪烁报警，还能通过手机APP或网页端接收报警信息。跨学科学习：结合信息技术学科中网络通信和物联网技术的知识，以及化学学科中烟雾监测的内容，进行综合实践。作业设计：绘制远程监控烟雾报警器的设计图样，编写设计说明书，分析远程监控功能的工作原理和实现方法。（四）环境控制产品设计远程控制空气加湿器设计制作实践活动：学生分组，利用加湿器、物联网开发板等材料，设计制作远程控制空气加湿器。通过编程控制，实现通过手机APP或网页端控制加湿器开关的功能。跨学科学习：结合物理学科中湿度调节和电动机控制的知识，以及信息技术学科中网络通信编程的内容，进行综合实践。作业设计：绘制远程控制空气加湿器的设计图样，编写设计说明书，分析远程控制功能的工作原理和实现方法。功能拓展：远程监控室内温湿度实践活动：在远程控制空气加湿器的基础上，增加温湿度传感器，实现远程监控室内温湿度的功能。通过手机APP或网页端实时查看室内温湿度数据。跨学科学习：结合物理学科中温湿度测量和传感器原理的知识，以及信息技术学科中数据采集和传输的内容，进行综合实践。作业设计：绘制远程监控室内温湿度系统的设计图样，编写设计说明书，分析远程监控功能的工作原理和实现方法。六、总结通过本次学科实践与跨学科学习设计，学生不仅能够深入理解智能家居技术的基本原理与应用，还能亲手设计、制作智能家居产品，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过跨学科学习，学生能够将通用技术课程与其他学科知识相结合，形成综合素养，为其未来学习和职业发展奠定坚实基础。十四、大单元作业设计一、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）》和本单元的教学内容，设定以下教学目标：技术意识：学生能够理解智能家居技术的基本原理和应用场景，形成对智能家居技术的正确认识。学生能够分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，形成可持续发展的技术观。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对智能家居产品进行设计、制作和调试，提升工程实践能力。学生能够通过项目实践，体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力。创新设计：学生能够针对智能家居产品的功能需求，提出创新性的设计方案，提升创新设计能力。学生能够对智能家居产品进行功能拓展和优化，发挥创意和想象力。图样表达：学生能够掌握常见技术图样的识读和绘制方法，能够用图样表达设计构想。学生能够运用二维、三维设计软件绘制智能家居产品的设计图样，提升图样表达能力。物化能力：学生能够熟练掌握常用工具和材料的使用方法，能够独立完成智能家居产品的制作和调试。学生能够在项目实践过程中，注重工艺细节和质量控制，提升物化能力。二、作业目标设定基于以上教学目标，本单元的作业设计旨在通过具体任务和实践操作，全面促进学生通用技术核心素养的发展，具体目标包括：技术意识：通过设计智能家居产品，加深对智能家居技术原理和应用场景的理解。分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，撰写技术分析报告。工程思维：运用系统分析的方法，进行智能家居产品的设计、制作和调试。体验技术设计的一般过程，形成初步的工程思维和问题解决能力，撰写工程设计报告。创新设计：针对智能家居产品的功能需求，提出创新性的设计方案。对智能家居产品进行功能拓展和优化，完成创新设计报告。图样表达：掌握常见技术图样的识读和绘制方法，绘制智能家居产品的设计图样。运用二维、三维设计软件绘制智能家居产品的设计图样，并编写设计说明书。物化能力：熟练掌握常用工具和材料的使用方法，完成智能家居产品的制作和调试。注重工艺细节和质量控制，撰写制作与调试报告。三、作业内容与要求（一）声控LED灯设计制作作业任务：设计并制作一个声控LED灯，要求有声音时开灯，延时10秒后关闭。作业要求：技术意识：分析声控LED灯的应用场景和技术原理，撰写技术分析报告。工程思维：运用系统分析的方法，设计声控LED灯的制作方案，并绘制电路图。创新设计：提出声控LED灯的创新性设计方案，如增加光强自动检测功能。图样表达：绘制声控LED灯的电路图和实物图，编写设计说明书。物化能力：完成声控LED灯的制作和调试，撰写制作与调试报告。评价标准：技术意识：分析报告是否全面、准确。工程思维：设计方案是否合理、可行，电路图是否清晰、准确。创新设计：设计方案是否具有创新性，能否解决实际问题。图样表达：设计说明书和图样是否规范、准确。物化能力：制作与调试报告是否详细、完整，产品功能是否实现。（二）功能拓展：光强自动检测功能作业任务：在声控LED灯的基础上，增加光强自动检测功能，要求光线较强时保持灯光关闭，光线较弱时进行基于声音的智能控制。作业要求：技术意识：分析光强自动检测功能的应用场景和技术原理，撰写技术分析报告。工程思维：设计光强自动检测功能的实现方案，并绘制电路图。创新设计：提出光强自动检测功能的创新性优化方案。图样表达：绘制光强自动检测功能的电路图和实物图，编写设计说明书。物化能力：完成光强自动检测功能的制作和调试，撰写制作与调试报告。评价标准：技术意识：分析报告是否全面、准确。工程思维：设计方案是否合理、可行，电路图是否清晰、准确。创新设计：设计方案是否具有创新性，能否提高产品性能。图样表达：设计说明书和图样是否规范、准确。物化能力：制作与调试报告是否详细、完整，产品功能是否实现。（三）红外控制风扇设计制作作业任务：设计并制作一台红外控制风扇，要求当有人在风扇前面时启动风扇，等人离开风扇后关闭风扇。作业要求：技术意识：分析红外控制风扇的应用场景和技术原理，撰写技术分析报告。工程思维：设计红外控制风扇的制作方案，并绘制电路图。创新设计：提出红外控制风扇的创新性设计方案，如增加风速手动调节功能。图样表达：绘制红外控制风扇的电路图和实物图，编写设计说明书。物化能力：完成红外控制风扇的制作和调试，撰写制作与调试报告。评价标准：技术意识：分析报告是否全面、准确。工程思维：设计方案是否合理、可行，电路图是否清晰、准确。创新设计：设计方案是否具有创新性，能否满足用户需求。图样表达：设计说明书和图样是否规范、准确。物化能力：制作与调试报告是否详细、完整，产品功能是否实现。（四）功能拓展：风速手动调节功能作业任务：在红外控制风扇的基础上，增加风速手动调节功能，要求能够通过电位器手动调节风扇的转速。作业要求：技术意识：分析风速手动调节功能的应用场景和技术原理，撰写技术分析报告。工程思维：设计风速手动调节功能的实现方案，并绘制电路图。创新设计：提出风速手动调节功能的创新性优化方案。图样表达：绘制风速手动调节功能的电路图和实物图，编写设计说明书。物化能力：完成风速手动调节功能的制作和调试，撰写制作与调试报告。评价标准：技术意识：分析报告是否全面、准确。工程思维：设计方案是否合理、可行，电路图是否清晰、准确。创新设计：设计方案是否具有创新性，能否提高产品性能。图样表达：设计说明书和图样是否规范、准确。物化能力：制作与调试报告是否详细、完整，产品功能是否实现。（五）烟雾报警器设计制作作业任务：设计并制作简易家用烟雾报警器，