2020版 人教版 高中通-用技术 选择性必修6 智能家居应用设计《第3章 智能家居简易产品设计》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术选择性必修6智能家居应用设计《第3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）教学内容分析本单元的教学内容源自2020版人教版高中通用技术选择性必修6《智能家居应用设计》的第3章《智能家居简易产品设计》。这一章节详细介绍了智能家居产品的简易设计与实现方法，主要包括继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯以及电动窗帘与智能窗帘等四个部分。这些内容是智能家居系统的基础组成部分，旨在让学生通过动手实践，理解智能家居产品的基本原理、设计思路及实现方法。继电器控制LED灯：通过继电器这一电子开关元件，实现对LED灯的远程控制。此部分内容有助于学生理解继电器的工作原理及其在智能家居中的应用，同时掌握基础的电路连接和编程技能。数字温湿度计：利用DHT11等数字温湿度传感器，结合单片机实现温湿度的测量和显示。这一节内容旨在让学生了解数字传感器的特性、模数转换的原理以及如何通过编程读取传感器数据。人体感应灯：通过HC-SR501人体红外热释电传感器，实现当有人体靠近时自动点亮LED灯的功能。这一节内容着重于传感器的应用、电路设计及简单的逻辑控制编程。电动窗帘与智能窗帘：通过步进电机、ULN2003驱动电路及单片机控制，实现窗帘的自动开关及智能控制。此部分内容涵盖了步进电机的原理、驱动电路的设计以及闭环控制系统的应用。（二）单元内容分析本单元的教学内容围绕智能家居简易产品设计展开，旨在通过一系列实践活动，使学生掌握智能家居产品的基本原理、设计思路及实现方法。具体内容包括：继电器控制LED灯：继电器工作原理：了解继电器的结构、工作原理及其在电路中的应用。电路设计与连接：掌握继电器控制电路的设计、元器件选择与连接方法。编程控制：学习如何使用Arduino等单片机对继电器进行编程控制。数字温湿度计：传感器特性：了解DHT11等数字温湿度传感器的特性及工作原理。模数转换：掌握模数转换的基本原理及在单片机中的应用。数据读取与显示：学习如何通过编程读取传感器数据并进行显示。人体感应灯：传感器应用：了解HC-SR501人体红外热释电传感器的应用及工作原理。电路设计：掌握基于传感器的人体感应灯电路设计方法。逻辑控制：学习如何通过编程实现简单的逻辑控制功能。电动窗帘与智能窗帘：步进电机原理：了解步进电机的工作原理及驱动方法。驱动电路设计：掌握ULN2003等驱动电路的设计与应用。闭环控制：学习闭环控制系统的基本原理及在智能窗帘中的应用。（三）单元内容整合本单元的教学内容虽然涵盖了智能家居产品的多个方面，但各节内容之间存在着紧密的联系。通过整合这些内容，可以构建一个完整的智能家居系统设计框架，使学生从整体上理解智能家居产品的设计思路与实现方法。具体整合思路如下：基础元件与技能：继电器控制LED灯和数字温湿度计部分为学生提供了智能家居产品设计的基础元件与技能，包括继电器、传感器、单片机编程等。这些基础元件与技能是后续人体感应灯和智能窗帘设计的基础。传感器应用与逻辑控制：人体感应灯部分进一步拓展了传感器的应用范围，并引入了简单的逻辑控制编程。通过这一部分的学习，学生可以掌握基于传感器的人体感应灯设计思路与实现方法。驱动电路与闭环控制：电动窗帘与智能窗帘部分则引入了步进电机、驱动电路及闭环控制等高级内容。通过这一部分的学习，学生可以了解智能家居产品中驱动电路的设计方法以及闭环控制系统的应用。整体系统设计：在掌握上述基础元件、技能及设计方法的基础上，学生可以将这些元素整合起来，设计一个完整的智能家居系统。通过整体系统设计，学生可以深入理解智能家居产品的设计思路与实现方法，并培养综合运用所学知识解决问题的能力。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，本单元的教学内容旨在培养学生的通用技术核心素养，具体包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。以下是对这五个核心素养目标在本单元教学中的具体分解：（一）技术意识技术现象与问题的感知与体悟：学生能够感知智能家居技术现象，理解智能家居产品对人、自然、社会的影响。通过实践活动，学生能够体悟到智能家居技术在提高生活质量、节能环保等方面的积极作用。技术规范与标准意识：在设计智能家居产品时，学生能够遵循相关的技术规范与标准，确保产品的安全性、可靠性和实用性。学生能够了解智能家居产品的专利意识、安全意识和环保意识等。技术决策与伦理意识：在智能家居产品设计中，学生能够基于技术特性和用户需求进行技术决策。学生能够认识到智能家居技术发展带来的伦理问题，如隐私保护、数据安全等，并能够在设计中加以考虑。（二）工程思维系统分析与整体设计：学生能够运用系统分析的方法，对智能家居系统进行整体设计。在设计过程中，学生能够识别系统中的各个组成部分及其相互关系，确保系统的协调性和一致性。工程决策与风险管理：学生能够在智能家居产品设计过程中进行工程决策，权衡各种因素以优化设计方案。学生能够识别智能家居产品设计中的潜在风险，并采取相应的风险管理措施。优化与迭代：学生能够基于用户反馈和技术发展对智能家居产品进行优化和迭代。在优化和迭代过程中，学生能够关注产品的性能提升、成本降低和用户体验改善等方面。（三）创新设计问题发现与需求分析：学生能够敏锐地发现智能家居领域中的问题，并进行需求分析。通过需求分析，学生能够明确智能家居产品的设计目标和功能要求。创意设计与方案构思：学生能够运用创新思维和创造技法进行智能家居产品的创意设计。在方案构思过程中，学生能够提出多个设计方案并进行比较和权衡。原型制作与测试验证：学生能够根据设计方案制作智能家居产品的原型，并进行测试验证。通过测试验证，学生能够发现设计中的问题并进行改进和完善。（四）图样表达技术图样绘制与识读：学生能够掌握智能家居产品设计中常用的技术图样绘制方法，如电路图、流程图、结构图等。学生能够准确识读智能家居产品相关的技术图样，理解图样所表达的设计意图和构造要求。三维建模与渲染：对于一些复杂的智能家居产品，学生能够运用三维建模软件进行建模和渲染。通过三维建模和渲染，学生能够直观地展示智能家居产品的外观和结构特征。技术文档编写：学生能够编写智能家居产品的相关技术文档，如设计说明书、使用手册等。技术文档应包含产品的功能描述、使用方法、维护保养等内容，确保用户能够正确、安全地使用产品。（五）物化能力材料选择与加工：学生能够根据智能家居产品的设计要求选择合适的材料，并进行加工处理。在材料选择与加工过程中，学生能够关注材料的性能、成本及环保性等方面。工具使用与设备操作：学生能够熟练掌握智能家居产品制作过程中所需的工具和设备的使用方法。通过工具使用与设备操作，学生能够高效地完成智能家居产品的制作任务。制作与调试：学生能够根据设计方案制作出智能家居产品的实物，并进行调试和优化。在制作与调试过程中，学生能够关注产品的性能指标、可靠性及用户体验等方面，确保产品符合设计要求。三、学情分析（一）已知内容分析在进入《智能家居简易产品设计》大单元教学之前，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，具备了基础的技术设计能力，包括技术设计的一般过程、工艺与方案实现、技术交流与评价等方面的知识。在选择性必修模块中，学生已经对电子控制技术有了初步的了解，掌握了模拟电路与数字电路的基本知识，能够识读简单的电路图，并具备了一定的电路搭建和调试能力。具体来说，在电子控制技术的学习中，学生已经熟悉了晶体二极管和三极管的基本应用，了解了传感器的作用和分类，能够使用万用表检测常见的传感器，并能设计和搭建简单的电子控制系统。这些基础知识为学习智能家居简易产品设计提供了必要的技术储备。（二）新知内容分析本大单元《智能家居简易产品设计》主要包括四个教学内容：继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯和电动窗帘与智能窗帘。这些教学内容涵盖了智能家居中常见的控制技术和传感器应用，旨在通过实践项目，使学生深入理解智能家居的工作原理，并具备设计和制作简易智能家居产品的能力。继电器控制LED灯：学生将学习继电器的工作原理，掌握继电器的封装及引脚功能，了解继电器控制的实现方法，并通过实践项目搭建继电器控制LED灯的电路，实现远程控制LED灯的功能。数字温湿度计：学生将学习模数转换的原理，了解数字传感器模拟信号的特点，掌握利用单片机和传感器芯片构建数字温湿度计的方法，并通过实践项目制作数字温湿度计，实现对环境温湿度的实时监测。人体感应灯：学生将了解人体感应灯的设计原理与设计框架，掌握人体红外热释电传感器的应用，理解人体感应灯的实现流程，并通过实践项目搭建人体感应灯电路，实现人来灯亮、人走灯灭的功能。电动窗帘与智能窗帘：学生将学习开环与闭环控制系统的原理，了解步进电机的工作原理，掌握单片机控制步进电机实现窗帘开启的过程，并通过实践项目搭建智能窗帘系统，实现对窗帘的智能控制。（三）学生学习能力分析经过之前的学习，学生已经具备了一定的技术设计能力和电路搭建能力，能够独立完成一些基础的技术设计任务。智能家居简易产品设计涉及的知识面较广，需要学生综合运用电子控制技术、传感器技术、单片机编程等多个领域的知识，这对学生的学习能力提出了更高的要求。综合应用能力：学生需要将电子控制技术、传感器技术和单片机编程等知识综合运用，设计出功能完善的智能家居产品。这要求学生具备较强的综合应用能力和创新思维。实践能力：智能家居产品的设计和制作需要学生进行大量的实践操作，包括电路搭建、程序编写、系统调试等。学生需要具备较强的动手实践能力和问题解决能力。自主学习能力：智能家居技术发展迅速，新的技术和产品层出不穷。学生需要具备自主学习能力，能够主动获取新知识，跟上技术发展的步伐。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习智能家居简易产品设计过程中可能遇到的学习障碍，我们可以采取以下策略进行突破：强化基础知识复习：在教学开始前，通过复习电子控制技术、传感器技术和单片机编程等基础知识，帮助学生巩固已学内容，为后续学习打下坚实的基础。分解教学难点：将智能家居简易产品设计的教学内容分解成若干个小任务，每个小任务聚焦于一个具体的知识点或技能点。通过逐一完成小任务，逐步突破教学难点，最终完成整个智能家居产品的设计和制作。提供丰富的教学资源：利用多媒体教学手段，如视频、动画、仿真软件等，直观展示智能家居产品的工作原理和制作过程。提供详细的教学资料和案例，帮助学生理解和掌握相关知识。加强实践环节：通过大量的实践操作，如电路搭建、程序编写、系统调试等，提高学生的动手实践能力和问题解决能力。鼓励学生在实践中发现问题、解决问题，培养自主学习和创新思维。组织小组合作学习：将学生分成若干小组，每个小组负责一个智能家居产品的设计和制作。通过小组合作，促进学生之间的交流与合作，共同解决问题，提高学习效果。引入企业案例：结合智能家居行业的实际案例，让学生了解智能家居产品的市场需求和应用前景。通过分析企业案例，激发学生的学习兴趣和动力，提高学习的针对性和实效性。开展项目评价：在教学过程中，定期开展项目评价活动，对学生的学习成果进行展示和评价。通过评价活动，及时反馈学生的学习情况，指出存在的问题和不足，帮助学生及时改进和提高。通过展示优秀的学习成果，激励其他学生积极学习和创新。通过以上策略的实施，我们可以有效地突破学生在学习智能家居简易产品设计过程中可能遇到的学习障碍，提高学生的学习效果和创新能力。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”为大主题，围绕智能家居产品的设计、制作与调试，旨在通过实际项目引导学生掌握智能家居产品设计与实现的关键技术和方法。本单元将大概念“系统设计与集成”贯穿于整个教学过程，通过继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯、电动窗帘与智能窗帘四个子项目，使学生深入理解智能家居产品的系统构成、工作原理及设计方法，培养学生的系统思维、创新思维和工程实践能力。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：（一）技术意识学生能够认识到智能家居技术对个人生活和社会发展的积极影响，形成对智能家居技术的兴趣和认同。学生能够分析智能家居产品在实际应用中的技术特性和优势，理解智能家居技术的创新点和局限性。学生能够关注智能家居技术的安全性和隐私保护问题，形成正确的技术使用观念。（二）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整体规划和设计，理解智能家居系统的构成和工作原理。学生能够通过模拟和简易建模等方法，对智能家居产品进行需求分析和方案优化，提高问题解决能力。学生能够进行风险评估和综合决策，制定可行的智能家居产品设计与实现方案。（三）创新设计学生能够根据用户需求，提出具有创新性的智能家居产品设计方案，能够运用人机关系理论进行综合分析。学生能够通过技术试验和技术探究，对智能家居产品的性能进行测试和优化，提高设计方案的可行性和实用性。学生能够结合社会文化因素，对智能家居产品设计方案进行综合评价和优化，提升设计创新能力。（四）图样表达学生能够识读和绘制智能家居产品相关的技术图样，如电路图、流程图、系统框图等。学生能够运用手工绘图工具和二维、三维设计软件，将智能家居产品设计方案转化为详细的设计图样。学生能够通过图样表达，清晰、准确地传达设计构想和技术要求，实现设计方案的有效沟通。（五）物化能力学生能够根据智能家居产品设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型或产品的成型制作和装配。学生能够掌握智能家居产品制作过程中的关键技术和工艺方法，确保产品制作的精度和质量。学生能够对智能家居产品进行技术测试和性能评估，撰写技术测试和方案试验报告，提高物化实现能力。六、大单元教学重点智能家居系统的构成与工作原理：通过继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯、电动窗帘与智能窗帘等子项目，使学生深入理解智能家居系统的构成和工作原理。系统设计与集成方法：引导学生运用系统分析的方法，对智能家居产品进行整体规划和设计，掌握系统设计与集成的关键技术和方法。创新设计与优化：鼓励学生结合用户需求，提出具有创新性的智能家居产品设计方案，并通过技术试验和技术探究，对设计方案进行优化和改进。图样表达与制作技能：培养学生识读和绘制技术图样的能力，掌握智能家居产品制作过程中的关键技术和工艺方法，提高物化实现能力。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，需要学生具备系统思维，能够从整体角度对系统进行规划和设计。这需要教师在教学中逐步引导学生，通过实际项目培养学生的系统思维能力。创新设计能力的提升：智能家居产品设计需要具备一定的创新性，而创新能力的培养是一个长期的过程。教师需要在教学过程中，通过案例分析、头脑风暴等方式，激发学生的创新思维，鼓励学生大胆尝试新的设计思路和方法。技术图样的准确表达：技术图样是沟通设计意图和技术要求的重要工具，需要学生具备较高的图样表达能力。由于学生个体差异较大，部分学生在图样表达方面可能存在困难。教师需要针对不同学生的情况，给予个性化的指导和帮助。物化实现过程中的精度与质量控制：智能家居产品的制作过程中，精度和质量控制是至关重要的。由于学生缺乏实际生产经验，可能在制作过程中难以保证产品的精度和质量。教师需要加强对学生制作过程的指导和监督，帮助学生掌握关键技术和工艺方法，提高产品的精度和质量。本大单元以“智能家居简易产品设计”为主题，围绕智能家居产品的设计、制作与调试，旨在培养学生的系统思维、创新思维和工程实践能力。在教学过程中，教师需要注重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核心素养，同时针对教学难点给予个性化的指导和帮助，确保学生能够全面掌握智能家居产品设计与实现的关键技术和方法。八、大单元整体教学思路教学目标设定本单元的教学目标是围绕《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》中提出的通用技术核心素养目标进行设定的，具体包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。通过本单元的学习，学生将掌握智能家居简易产品设计的基本原理和方法，提升技术素养，并能够将所学知识应用于实际生活中，解决实际问题。（一）技术意识理解智能家居技术的概念及发展趋势：学生能够理解智能家居的基本概念，认识智能家居技术的特点和发展趋势，形成对智能家居技术的兴趣和关注。分析智能家居产品的社会价值：学生能够从技术、社会、环境等多个角度分析智能家居产品的社会价值，理解智能家居技术对人们生活方式的影响。形成对智能家居技术的伦理意识：学生能够认识智能家居技术使用中可能涉及的伦理问题，如隐私保护、数据安全等，形成正确的技术伦理观念。（二）工程思维运用系统分析方法设计智能家居产品：学生能够运用系统分析的方法，将智能家居产品视为一个整体系统，分析各组成部分之间的关系和相互作用，进行整体设计。进行智能家居产品的需求分析和方案设计：学生能够针对智能家居产品的实际需求，进行需求分析，并设计合理的方案，包括硬件选型、软件设计等。进行风险评估和决策：在设计过程中，学生能够识别可能的风险因素，进行风险评估，并基于评估结果做出合理的决策。（三）创新设计提出创新性的智能家居产品设计方案：学生能够结合所学知识和实际情况，提出具有创新性的智能家居产品设计方案，包括功能创新、结构创新等。运用创造技法进行设计优化：学生能够运用创造技法，如智力激励法、设问法等，对设计方案进行优化，提高产品的实用性和用户体验。考虑社会文化因素进行综合评价：在设计过程中，学生能够综合考虑社会文化因素，如审美观念、使用习惯等，对设计方案进行综合评价。（四）图样表达识读和绘制智能家居产品相关图样：学生能够识读智能家居产品相关的机械图、电路图等，并能够运用手工或计算机绘图软件绘制简单的图样。运用图样表达设计构想：学生能够运用图样准确地表达设计构想，包括产品的结构、功能、连接方式等，以便于与他人交流。对图样进行优化和改进：在设计过程中，学生能够根据实际需要，对图样进行优化和改进，提高图样的准确性和实用性。（五）物化能力选择合适的材料和工具进行制作：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，包括电子元器件、传感器、执行器等。进行产品的组装和调试：学生能够按照设计方案，进行产品的组装和调试，确保产品能够正常工作。对产品进行测试和评估：学生能够对制作完成的智能家居产品进行测试和评估，包括功能测试、性能测试等，确保产品满足设计要求。教学重点与难点教学重点智能家居产品的基本原理和设计方法：包括传感器的工作原理、控制电路的设计、通信协议的应用等。智能家居产品的创新设计：鼓励学生提出创新性的设计方案，提高产品的实用性和用户体验。图样表达和物化能力的培养：通过图样表达和物化能力的训练，提高学生的技术实践能力和问题解决能力。教学难点系统分析方法的运用：如何引导学生运用系统分析方法进行智能家居产品的整体设计，识别各组成部分之间的关系和相互作用。风险评估和决策的制定：如何帮助学生识别智能家居产品设计过程中的风险因素，进行风险评估，并基于评估结果做出合理的决策。创新设计能力的培养：如何激发学生的创新思维，鼓励他们提出具有创新性的智能家居产品设计方案。教学策略与方法教学策略项目驱动教学：通过智能家居产品设计项目，引导学生进行探究式学习，提高学习的主动性和积极性。情境教学：创设智能家居产品设计的真实情境，让学生在情境中学习和应用所学知识。合作学习：鼓励学生进行小组合作，共同完成设计任务，培养团队协作能力和沟通能力。案例教学：通过分析智能家居产品设计的典型案例，帮助学生理解和掌握设计方法和技巧。教学方法讲授法：通过教师的讲解，帮助学生理解和掌握智能家居产品设计的基本原理和方法。演示法：通过教师的演示，展示智能家居产品的设计过程和制作方法，帮助学生直观地理解所学知识。讨论法：组织学生进行小组讨论，针对设计问题进行交流和探讨，培养学生的批判性思维和解决问题的能力。实践法：引导学生进行实践操作，通过动手制作智能家居产品，提高学生的物化能力和实践经验。教学流程与安排第1节继电器控制LED灯教学流程：导入新课：通过展示智能家居中的LED灯控制场景，引入继电器控制LED灯的教学主题。讲授新知：讲解继电器的工作原理、封装及引脚功能，以及如何通过继电器控制LED灯。实践操作：引导学生进行继电器控制LED灯的实验操作，包括电路搭建、软件编程等。总结提升：总结继电器控制LED灯的设计方法和注意事项，引导学生思考如何将其应用于智能家居产品中。时间安排：导入新课（5分钟）讲授新知（20分钟）实践操作（30分钟）总结提升（10分钟）第2节数字温湿度计教学流程：复习旧知：回顾继电器控制LED灯的设计方法和注意事项。导入新课：通过展示智能家居中的温湿度监测场景，引入数字温湿度计的教学主题。讲授新知：讲解模数转换的原理和意义，以及数字温湿度计的工作原理和构建方法。实践操作：引导学生进行数字温湿度计的实验操作，包括电路搭建、软件编程等。总结提升：总结数字温湿度计的设计方法和应用场景，引导学生思考如何将其与其他智能家居产品集成。时间安排：复习旧知（5分钟）导入新课（5分钟）讲授新知（20分钟）实践操作（30分钟）总结提升（10分钟）第3节人体感应灯教学流程：复习旧知：回顾数字温湿度计的设计方法和应用场景。导入新课：通过展示智能家居中的人体感应灯场景，引入人体感应灯的教学主题。讲授新知：讲解人体感应灯的工作原理和设计框架，以及传感器的选型和连接方法。实践操作：引导学生进行人体感应灯的实验操作，包括电路搭建、软件编程等。总结提升：总结人体感应灯的设计方法和注意事项，引导学生思考如何将其应用于不同的智能家居场景中。时间安排：复习旧知（5分钟）导入新课（5分钟）讲授新知（20分钟）实践操作（30分钟）总结提升（10分钟）第4节电动窗帘与智能窗帘教学流程：复习旧知：回顾人体感应灯的设计方法和注意事项。导入新课：通过展示智能家居中的电动窗帘和智能窗帘场景，引入电动窗帘与智能窗帘的教学主题。讲授新知：讲解电动窗帘和智能窗帘的工作原理和控制方法，包括开环和闭环控制系统的应用。实践操作：引导学生进行电动窗帘和智能窗帘的实验操作，包括电路搭建、软件编程和系统调试等。总结提升：总结电动窗帘和智能窗帘的设计方法和应用场景，引导学生思考如何将其与其他智能家居产品进行集成和优化。时间安排：复习旧知（5分钟）导入新课（5分钟）讲授新知（20分钟）实践操作（40分钟）总结提升（10分钟）学业评价设计评价原则全面性原则：评价应涵盖技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面，全面反映学生的技术素养。过程性原则：评价应注重学生的学习过程，包括学习态度、学习方法、实践操作能力等，而不仅仅是学习结果。多元化原则：评价应采用多种方式和手段，包括自我评价、同伴评价、教师评价等，以及纸笔测试、实践操作、项目展示等多种形式。评价内容与方法技术意识：通过观察学生在课堂上的表现、讨论中的发言等，评价学生对智能家居技术的兴趣、关注度和伦理意识。工程思维：通过学生提交的设计方案、需求分析报告等，评价学生运用系统分析方法进行设计的能力、风险评估和决策能力。创新设计：通过学生提交的创新性设计方案、创意点子等，评价学生的创新思维和创造能力。图样表达：通过学生绘制的图样、设计草图等，评价学生的图样表达能力和设计构想表达能力。物化能力：通过学生的实践操作、作品展示等，评价学生的材料选择能力、工具使用能力、组装调试能力和测试评估能力。评价实施自我评价：鼓励学生在学习过程中进行自我评价，反思自己的学习态度和学习效果，提出改进建议。同伴评价：组织学生进行同伴评价，通过小组讨论、互评作品等方式，促进学生的相互学习和交流。教师评价：教师应根据学生的课堂表现、作业提交情况、实践操作表现等进行综合评价，及时给予反馈和指导。项目展示：在单元结束时，组织学生进行项目展示，通过展示作品、讲解设计思路等方式，全面展示学生的学习成果。通过以上教学思路的设计和实施，旨在帮助学生掌握智能家居简易产品设计的基本原理和方法，提升技术素养，培养创新思维和实践能力，为未来的学习和生活打下坚实的基础。九、学业评价学业评价是教学过程中的重要环节，旨在通过科学、合理的评价方式，全面、客观地评估学生的学习成效，促进学生核心素养的发展。本学业评价设计基于《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，以智能家居简易产品设计的教学内容为基础，从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个维度出发，对学生的学业成就进行全面评价。（一）教学目标技术意识：学生能够理解智能家居系统的基本组成和工作原理，认识到智能家居技术在现代生活中的应用价值，形成对智能家居技术的积极态度和理性认识。学生能够分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，理解智能家居技术的伦理、安全和环保要求。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对智能家居产品的设计需求进行分析，明确设计目标和约束条件。学生能够运用结构设计、流程设计、系统设计和控制设计等工程思维方法，进行智能家居产品的设计和优化。创新设计：学生能够基于用户需求，提出创新性的智能家居产品设计方案，能够运用创造技法进行方案构思和优化。学生能够通过技术试验和技术探究，验证设计方案的可行性和有效性，提出改进意见。图样表达：学生能够识读和绘制智能家居产品相关的技术图样，如电路图、流程图、控制框图等。学生能够运用图样表达设计构想，用技术语言进行思维转换和交流。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行智能家居产品的制作和调试。学生能够解决智能家居产品制作和调试过程中的技术问题，形成严谨细致、精益求精的工作态度。（二）学习目标继电器控制LED灯：掌握继电器的工作原理和引脚功能，了解继电器控制的实现方法。能够设计并搭建继电器控制LED灯的电路，进行程序编写和调试。分析继电器控制LED灯的应用场景和优缺点，提出改进意见。数字温湿度计：理解模数转换的原理和意义，掌握数字温湿度传感器的使用方法。能够设计并搭建数字温湿度计的电路，进行程序编写和调试。分析数字温湿度计的应用场景和优缺点，提出改进意见。人体感应灯：了解人体红外传感器的工作原理和应用场景。能够设计并搭建人体感应灯的电路，进行程序编写和调试。分析人体感应灯的应用场景和优缺点，提出改进意见。电动窗帘与智能窗帘：理解电动窗帘和智能窗帘的工作原理和控制方式。能够设计并搭建电动窗帘或智能窗帘的控制系统，进行程序编写和调试。分析电动窗帘和智能窗帘的应用场景和优缺点，提出改进意见。（三）评价目标设定技术意识：学生能够阐述智能家居技术的基本概念、发展历程和应用价值。学生能够分析智能家居产品对人、社会、环境的影响，理解智能家居技术的伦理、安全和环保要求。学生能够展示对智能家居技术的积极态度和理性认识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，明确智能家居产品的设计需求和约束条件。学生能够运用结构设计、流程设计、系统设计和控制设计等工程思维方法，进行智能家居产品的设计和优化。学生能够展示工程设计过程中的逻辑思维和问题解决能力。创新设计：学生能够基于用户需求，提出创新性的智能家居产品设计方案。学生能够运用创造技法进行方案构思和优化，展示创新设计能力。学生能够通过技术试验和技术探究，验证设计方案的可行性和有效性，提出改进意见。图样表达：学生能够识读和绘制智能家居产品相关的技术图样，如电路图、流程图、控制框图等。学生能够运用图样表达设计构想，用技术语言进行思维转换和交流。学生能够展示图样表达的准确性和规范性。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。学生能够解决智能家居产品制作和调试过程中的技术问题，展示物化能力。学生能够展示严谨细致、精益求精的工作态度和工作成果。（四）评价内容与方式过程性评价：课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、合作能力和问题解决能力。设计日志：要求学生记录设计过程中的思考、尝试和发现，评价学生的设计思维和创新能力。小组讨论：组织学生进行小组讨论，评价学生的沟通协作能力和团队精神。作品评价：作品展示：要求学生展示自己的设计作品，包括电路图、程序代码、实物模型等，评价学生的物化能力和创新设计能力。功能测试：对作品进行功能测试，评价作品的实用性和稳定性。设计报告：要求学生撰写设计报告，阐述设计思路、制作过程、测试结果和改进意见，评价学生的图样表达能力和技术写作能力。自我评价与互评：自我评价：鼓励学生进行自我评价，反思自己的学习过程和成果，培养自我反思和自我提升的能力。互评：组织学生进行互评，评价同学的作品和表现，培养批判性思维和公正评价的能力。教师评价：教师观察：教师通过观察学生的课堂表现、设计过程和作品展示，评价学生的核心素养发展情况。反馈与指导：教师针对学生的设计作品和报告，给予具体的反馈和指导，帮助学生改进和提升。（五）评价标准与等级技术意识：A级：能够准确阐述智能家居技术的基本概念、发展历程和应用价值，深刻理解其对社会环境的影响。B级：能够基本阐述智能家居技术的基本概念和应用价值，对社会环境的影响有一定认识。C级：对智能家居技术的基本概念和应用价值有初步了解，但对社会环境的影响认识不足。D级：对智能家居技术缺乏基本了解。工程思维：A级：能够熟练运用系统分析的方法明确设计需求和约束条件，运用多种工程思维方法进行设计和优化。B级：能够运用系统分析的方法明确设计需求和约束条件，进行基本的设计和优化。C级：对设计需求和约束条件有一定认识，但缺乏系统的分析和优化能力。D级：对设计需求和约束条件认识不足，缺乏工程思维能力。创新设计：A级：能够基于用户需求提出创新性的设计方案，运用创造技法进行构思和优化，方案具有实用性和创新性。B级：能够提出创新性的设计方案，但构思和优化能力有待提高。C级：能够模仿或改进现有方案，但缺乏创新性。D级：无法提出有效的设计方案。图样表达：A级：能够准确识读和绘制智能家居产品相关的技术图样，图样表达准确、规范、清晰。B级：能够识读和绘制基本的技术图样，但准确性和规范性有待提高。C级：对技术图样的识读和绘制能力有限。D级：无法识读和绘制技术图样。物化能力：A级：能够根据设计方案选择合适的材料和工具进行制作和调试，作品功能完善、稳定性好、制作精细。B级：能够根据设计方案进行制作和调试，但作品功能或制作质量有待提升。C级：能够完成基本的制作和调试工作，但作品存在明显缺陷。D级：无法完成制作和调试工作。（六）总结与反思通过本次智能家居简易产品设计的学业评价，旨在全面评估学生在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个维度的核心素养发展情况。评价过程中注重过程性评价与结果性评价相结合，通过课堂表现、设计日志、小组讨论、作品展示、功能测试、设计报告等多种形式收集评价信息，确保评价的全面性和客观性。鼓励学生进行自我评价和互评，培养自我反思和批判性思维能力。教师将根据评价结果给予具体的反馈和指导，帮助学生不断改进和提升核心素养。在未来的教学中，将继续优化评价体系和方法，促进学生全面发展。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以《智能家居简易产品设计》为主题，通过四个子课题（继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯、电动窗帘与智能窗帘）的教学，旨在培养学生的通用技术核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。实施过程中，将注重理论与实践相结合，通过项目式学习和探究式学习，让学生在解决实际问题的过程中，掌握智能家居产品的设计原理、制作方法及调试技能。具体实施思路如下：情境导入：通过智能家居产品的展示和体验，激发学生对智能家居技术的兴趣，明确学习目标和任务。知识讲解：结合具体案例，讲解智能家居产品的基本原理、技术特点和应用场景，为后续的设计制作打下基础。项目设计：引导学生分组进行项目设计，包括需求分析、方案设计、材料选择、制作调试等环节，培养学生的创新设计能力和图样表达能力。实践操作：指导学生进行智能家居产品的制作和调试，通过实践操作，提升学生的物化能力和解决实际问题的能力。展示评价：组织学生进行项目展示和交流，通过互评和师评，及时反馈学习成果，促进学生反思和改进。总结提升：对整个学习过程进行总结，提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤，为后续学习提供借鉴。二、教学目标设定（一）技术意识水平1：学生能够结合个人生活经历，了解智能家居技术与人、自然、社会的关系，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣。水平2：学生能够通过案例分析，理解智能家居技术对个人生活和社会环境的影响，形成对智能家居技术的理性态度和评价。水平3：学生能够自主搜集和分析智能家居技术的发展趋势，评价智能家居技术的优缺点，形成正确的技术观和生态文明观。（二）工程思维水平1：学生能够通过经历智能家居产品设计的一般过程，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。水平2：学生能够结合智能家居产品设计案例的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统、结构、流程、控制等原理进行简单的技术设计活动。水平3：学生能够就某一具体智能家居产品设计问题，运用系统分析的方法，识别技术问题的特性和细节，明确制约条件和各种影响因素，提出可能的解决方案。（三）创新设计水平1：学生能够通过调查等方式，了解智能家居产品的特定需求和需要解决的主要技术问题，能借鉴技术设计案例和技术规范尝试制订解决技术问题的单一方案。水平2：学生能够面对熟悉的技术情境，运用技术语言分析智能家居产品的特定需求，明确需要解决的技术问题，能制订解决技术问题的一个或多个方案。水平3：学生能够面对较为复杂的技术情境，发现智能家居产品的多方面需求及关联性，多角度分析需要解决的技术问题，能制订符合一般设计原则和规范的多个方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。（四）图样表达水平1：学生能够结合智能家居产品设计情境，识读简单的技术图样，如草图、三视图等，能用简单的草图表达与交流设计构想。水平2：学生能够在智能家居产品设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯，能将简单的设计方案用二维、三维设计软件表现出来。水平3：学生能够识读较为复杂的技术图样，如机械加工图、电子电路图等，在智能家居产品设计中，能用较为复杂的草图准确表达与交流设计构想，并结合不同技术领域，进行方案的设计。（五）物化能力水平1：学生能够根据智能家居产品设计要求选择合适的材料与工具，了解常用材料的属性及加工方法，在材料及其加工过程中，具有基本的安全、环保和质量意识。水平2：学生能够根据智能家居产品设计要求进行简单的技术试验，对材料进行性能测试，根据材料性能列出用料表，在实施设计方案的过程中，能从环境、经济、社会、质量、美学等方面考虑材料的使用。水平3：学生能够结合智能家居产品设计领域，掌握一些特殊材料的属性及加工方法，根据方案设计要求选择材料和工具，确定方案实现的时序和工序，能严谨细致地完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进行基本的技术指标测量。三、教学结构图智能家居简易产品设计├──1.继电器控制LED灯│├──1.1继电器工作原理│├──1.2继电器封装及引脚功能│├──1.3电路搭建与软件开发│└──1.4学习目标与思考练习├──2.数字温湿度计│├──2.1模数转换原理│├──2.2DHT11传感器介绍│├──2.3电路连接与软件开发│└──2.4学习目标与思考练习├──3.人体感应灯│├──3.1HC-SR501工作原理│├──3.2电路连接与软件开发│└──3.3学习目标与思考练习└──4.电动窗帘与智能窗帘├──4.1开环与闭环控制系统├──4.2步进电机原理├──4.3电路连接与软件开发├──4.4智能窗帘控制系统└──4.5学习目标与思考练习四、具体教学实施步骤第一步：情境导入（1课时）活动内容：展示智能家居产品的实物或视频，引导学生体验智能家居的便利性和智能化特点，激发学生对智能家居技术的兴趣。教学目标：培养学生的技术意识，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣。教学过程：教师展示智能家居产品，如智能音箱、智能灯泡、智能门锁等。学生分组体验智能家居产品的功能，讨论智能家居技术的优点和潜在的应用场景。教师总结智能家居技术的基本概念和发展趋势，明确学习目标和任务。第二步：知识讲解（4课时）活动内容：分别讲解继电器控制LED灯、数字温湿度计、人体感应灯、电动窗帘与智能窗帘的基本原理和技术特点。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。工程思维：初步了解智能家居产品设计的系统分析方法。教学过程：继电器控制LED灯：讲解继电器的工作原理和封装引脚功能。演示继电器控制LED灯的电路搭建和软件开发过程。数字温湿度计：介绍模数转换原理和DHT11传感器。演示数字温湿度计的电路连接和软件开发过程。人体感应灯：讲解HC-SR501传感器的工作原理。演示人体感应灯的电路连接和软件开发过程。电动窗帘与智能窗帘：介绍开环与闭环控制系统和步进电机原理。演示电动窗帘与智能窗帘的控制系统设计。第三步：项目设计（4课时）活动内容：学生分组进行智能家居产品的项目设计，包括需求分析、方案设计、材料选择等环节。教学目标：创新设计：培养学生的创新设计能力和图样表达能力。工程思维：运用系统分析的方法进行智能家居产品设计。教学过程：需求分析：学生分组讨论智能家居产品的特定需求和功能要求。方案设计：学生根据需求分析结果，制订智能家居产品的设计方案，包括结构设计、电路设计、软件设计等。材料选择：学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，列出材料清单。图样表达：学生绘制智能家居产品的设计图纸，包括电路图、结构图等。第四步：实践操作（8课时）活动内容：学生分组进行智能家居产品的制作和调试，包括电路焊接、软件编程、系统调试等环节。教学目标：物化能力：提升学生的物化能力和解决实际问题的能力。工程思维：通过实践操作，加深对智能家居产品设计的理解。教学过程：电路焊接：学生根据设计图纸，进行电路板的焊接和组装。软件编程：学生根据设计方案，编写智能家居产品的控制程序。系统调试：学生进行智能家居产品的系统调试，包括功能测试、性能优化等。问题解决：学生针对调试过程中出现的问题，进行分析和解决。第五步：展示评价（2课时）活动内容：学生分组进行项目展示和交流，通过互评和师评，反馈学习成果。教学目标：技术意识：形成对智能家居技术的理性态度和评价。创新设计：通过项目展示，提升学生的创新设计能力和表达能力。教学过程：项目展示：学生分组展示智能家居产品的实物和演示视频，介绍产品的设计思路、制作过程和功能特点。互评和师评：学生根据评价标准，对展示项目进行互评和师评，提出改进建议。总结反馈：教师总结展示项目的亮点和不足，提出后续学习的建议和方向。第六步：总结提升（1课时）活动内容：对整个学习过程进行总结，提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤。教学目标：工程思维：总结智能家居产品设计的系统分析方法。物化能力：提升解决实际问题的能力。教学过程：回顾总结：教师引导学生回顾整个学习过程，总结智能家居产品设计的基本原理、方法和步骤。提炼方法：教师提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤，包括需求分析、方案设计、材料选择、制作调试等环节。展望未来：教师鼓励学生将所学知识应用于实际生活中，积极参与智能家居技术的创新和发展。十一、大情境、大任务创设教学目标设定通用技术的核心素养目标：（一）技术意识：学生能够理解智能家居技术在现代生活中的应用及其重要性，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣，并能评价智能家居技术对个人生活和社会环境的影响。（二）工程思维：学生能够经历智能家居产品设计的一般过程，运用系统分析的方法，识别并解决智能家居产品设计中的技术问题，初步形成工程思维与解决问题的能力。（三）创新设计：学生能够针对智能家居产品的特定需求，运用创新思维提出多种设计方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。（四）图样表达：学生能够识读智能家居产品设计中的常见技术图样，并能运用手工和二维、三维设计软件绘制设计图样，表达与交流设计构想。（五）物化能力：学生能够根据智能家居产品设计要求选择合适的材料与工具，完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进行基本的技术指标测量。大情境创设随着科技的飞速发展，智能家居技术已经逐渐渗透到我们的日常生活中，为我们的生活带来了极大的便利和舒适。想象一下，当你走进家门，灯光自动亮起，温湿度自动调节到最舒适的状态，窗帘根据你的需求自动开合……这一切不再只是科幻电影中的场景，而是智能家居技术为我们带来的现实体验。在本单元的学习中，我们将置身于一个智能家居设计的真实情境中，扮演智能家居产品的设计师，从需求分析到方案设计，再到材料选择、制作调试，全程参与智能家居产品的设计过程。通过这个大情境，我们将深入理解智能家居技术的原理和应用，掌握智能家居产品设计的基本方法和技能，同时培养我们的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。大任务创设大任务名称：智能家居简易产品设计与实现任务背景：随着人们生活水平的提高，对家居环境的舒适性和智能化要求也越来越高。智能家居技术作为现代科技的重要应用之一，正逐渐改变着我们的生活方式。本任务旨在通过智能家居简易产品的设计与实现，让学生深入了解智能家居技术的原理和应用，掌握智能家居产品设计的基本方法和技能，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。任务目标：技术意识：学生能够理解智能家居技术在现代生活中的应用及其重要性，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣。工程思维：学生能够经历智能家居产品设计的一般过程，运用系统分析的方法，识别并解决智能家居产品设计中的技术问题。创新设计：学生能够针对智能家居产品的特定需求，运用创新思维提出多种设计方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。图样表达：学生能够识读智能家居产品设计中的常见技术图样，并能运用手工和二维、三维设计软件绘制设计图样，表达与交流设计构想。物化能力：学生能够根据智能家居产品设计要求选择合适的材料与工具，完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进行基本的技术指标测量。任务内容：本任务将围绕四个子任务展开，每个子任务对应一种智能家居简易产品的设计与实现。具体子任务如下：子任务一：继电器控制LED灯的设计与实现需求分析：分析LED灯控制的需求，确定使用继电器控制LED灯的方案。方案设计：设计继电器控制LED灯的电路图，包括继电器选型、电路设计等。材料选择：根据设计方案选择合适的材料和工具，如继电器、LED灯、Arduino开发板等。制作调试：按照设计方案搭建电路，编写控制程序，进行调试和优化。成果展示：展示继电器控制LED灯的实现效果，包括电路图、程序代码、实物展示等。子任务二：数字温湿度计的设计与实现需求分析：分析温湿度测量的需求，确定使用DHT11传感器和Arduino开发板实现数字温湿度计的方案。方案设计：设计数字温湿度计的电路图，包括传感器选型、电路设计等。材料选择：根据设计方案选择合适的材料和工具，如DHT11传感器、Arduino开发板、显示屏等。制作调试：按照设计方案搭建电路，编写数据采集和显示程序，进行调试和优化。成果展示：展示数字温湿度计的实现效果，包括电路图、程序代码、实物展示等。子任务三：人体感应灯的设计与实现需求分析：分析人体感应灯的需求，确定使用HC-SR501传感器和Arduino开发板实现人体感应灯的方案。方案设计：设计人体感应灯的电路图，包括传感器选型、电路设计等。材料选择：根据设计方案选择合适的材料和工具，如HC-SR501传感器、Arduino开发板、LED灯等。制作调试：按照设计方案搭建电路，编写控制程序，进行调试和优化。成果展示：展示人体感应灯的实现效果，包括电路图、程序代码、实物展示等。子任务四：电动窗帘与智能窗帘的设计与实现需求分析：分析电动窗帘和智能窗帘的需求，确定使用步进电机和Arduino开发板实现电动窗帘与智能窗帘的方案。方案设计：设计电动窗帘与智能窗帘的电路图和控制流程图，包括步进电机选型、电路设计、控制策略等。材料选择：根据设计方案选择合适的材料和工具，如步进电机、Arduino开发板、窗帘轨道等。制作调试：按照设计方案搭建电路，编写控制程序，进行调试和优化。实现电动窗帘的自动开合和智能窗帘的自动控制。成果展示：展示电动窗帘与智能窗帘的实现效果，包括电路图、控制流程图、程序代码、实物展示等。任务实施步骤：情境导入：通过展示智能家居产品的实物或视频，激发学生对智能家居技术的兴趣，明确学习任务和目标。知识讲解：结合具体案例，讲解智能家居产品的基本原理、技术特点和应用场景，为后续的设计制作打下基础。分组设计：学生分组进行智能家居产品的设计，包括需求分析、方案设计、材料选择等环节。教师提供必要的指导和支持。制作调试：学生分组进行智能家居产品的制作和调试，包括电路搭建、软件编程、系统调试等环节。教师提供必要的帮助和反馈。展示评价：学生分组进行项目展示和交流，通过互评和师评，反馈学习成果。教师总结展示项目的亮点和不足，提出后续学习的建议和方向。总结提升：对整个学习过程进行总结，提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤，为后续学习提供借鉴。通过这个大任务的实施，学生将全面掌握智能家居简易产品设计的基本方法和技能，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。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设计：情境导入（1课时）知识讲解（4课时）继电器控制LED灯（1课时）数字温湿度计（1课时）人体感应灯（1课时）电动窗帘与智能窗帘（1课时）项目设计（4课时）实践操作（8课时）继电器控制LED灯（2课时）数字温湿度计（2课时）人体感应灯（2课时）电动窗帘与智能窗帘（2课时）展示评价（2课时）总结提升（1课时）（二）学习目标教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合本单元的教学内容，设定以下教学目标：通用技术的核心素养目标：技术意识水平1：学生能够结合个人生活经历，了解智能家居技术与人、自然、社会的关系，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣。水平2：学生能够通过案例分析，理解智能家居技术对个人生活和社会环境的影响，形成对智能家居技术的理性态度和评价。水平3：学生能够自主搜集和分析智能家居技术的发展趋势，评价智能家居技术的优缺点，形成正确的技术观和生态文明观。工程思维水平1：学生能够通过经历智能家居产品设计的一般过程，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。水平2：学生能够结合智能家居产品设计案例的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统、结构、流程、控制等原理进行简单的技术设计活动。水平3：学生能够就某一具体智能家居产品设计问题，运用系统分析的方法，识别技术问题的特性和细节，明确制约条件和各种影响因素，提出可能的解决方案。创新设计水平1：学生能够通过调查等方式，了解智能家居产品的特定需求和需要解决的主要技术问题，能借鉴技术设计案例和技术规范尝试制订解决技术问题的单一方案。水平2：学生能够面对熟悉的技术情境，运用技术语言分析智能家居产品的特定需求，明确需要解决的技术问题，能制订解决技术问题的一个或多个方案。水平3：学生能够面对较为复杂的技术情境，发现智能家居产品的多方面需求及关联性，多角度分析需要解决的技术问题，能制订符合一般设计原则和规范的多个方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。图样表达水平1：学生能够结合智能家居产品设计情境，识读简单的技术图样，如草图、三视图等，能用简单的草图表达与交流设计构想。水平2：学生能够在智能家居产品设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯，能将简单的设计方案用二维、三维设计软件表现出来。水平3：学生能够识读较为复杂的技术图样，如机械加工图、电子电路图等，在智能家居产品设计中，能用较为复杂的草图准确表达与交流设计构想，并结合不同技术领域，进行方案的设计。物化能力水平1：学生能够根据智能家居产品设计要求选择合适的材料与工具，了解常用材料的属性及加工方法，在材料及其加工过程中，具有基本的安全、环保和质量意识。水平2：学生能够根据智能家居产品设计要求进行简单的技术试验，对材料进行性能测试，根据材料性能列出用料表，在实施设计方案的过程中，能从环境、经济、社会、质量、美学等方面考虑材料的使用。水平3：学生能够结合智能家居产品设计领域，掌握一些特殊材料的属性及加工方法，根据方案设计要求选择材料和工具，确定方案实现的时序和工序，能严谨细致地完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进行基本的技术指标测量。（三）评价任务过程性评价：通过课堂观察、小组讨论、项目设计、实践操作等环节，评价学生在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的表现。成果性评价：通过项目展示、作品评价、技术试验报告、设计说明书等成果，评价学生在智能家居产品设计过程中的综合能力。自评与互评：组织学生进行自我评价和相互评价，通过评价表的形式，让学生反思自己的学习过程和成果，同时借鉴他人的优点，改进自己的不足。（四）学习过程第一步：情境导入（1课时）活动内容：展示智能家居产品的实物或视频，引导学生体验智能家居的便利性和智能化特点，激发学生对智能家居技术的兴趣。教学过程：教师展示智能家居产品，如智能音箱、智能灯泡、智能门锁等。学生分组体验智能家居产品的功能，讨论智能家居技术的优点和潜在的应用场景。教师总结智能家居技术的基本概念和发展趋势，明确学习目标和任务。第二步：知识讲解（4课时）继电器控制LED灯（1课时）活动内容：讲解继电器的工作原理、封装及引脚功能，演示继电器控制LED灯的电路搭建和软件开发过程。教学过程：介绍继电器的工作原理和封装引脚功能。演示继电器控制LED灯的电路搭建和软件开发过程。学生分组讨论继电器在智能家居中的应用场景。数字温湿度计（1课时）活动内容：介绍模数转换原理、DHT11传感器，演示数字温湿度计的电路连接和软件开发过程。教学过程：介绍模数转换原理和DHT11传感器。演示数字温湿度计的电路连接和软件开发过程。学生分组讨论数字温湿度计在智能家居中的应用场景。人体感应灯（1课时）活动内容：讲解HC-SR501传感器的工作原理，演示人体感应灯的电路连接和软件开发过程。教学过程：介绍HC-SR501传感器的工作原理。演示人体感应灯的电路连接和软件开发过程。学生分组讨论人体感应灯在智能家居中的应用场景。电动窗帘与智能窗帘（1课时）活动内容：介绍开环与闭环控制系统、步进电机原理，演示电动窗帘与智能窗帘的控制系统设计。教学过程：介绍开环与闭环控制系统、步进电机原理。演示电动窗帘与智能窗帘的控制系统设计。学生分组讨论电动窗帘与智能窗帘在智能家居中的应用场景。第三步：项目设计（4课时）活动内容：学生分组进行智能家居产品的项目设计，包括需求分析、方案设计、材料选择等环节。教学过程：需求分析：学生分组讨论智能家居产品的特定需求和功能要求。方案设计：学生根据需求分析结果，制订智能家居产品的设计方案，包括结构设计、电路设计、软件设计等。材料选择：学生根据设计方案，选择合适的材料和工具，列出材料清单。图样表达：学生绘制智能家居产品的设计图纸，包括电路图、结构图等。第四步：实践操作（8课时）继电器控制LED灯（2课时）活动内容：学生分组进行继电器控制LED灯的电路焊接、软件编程和系统调试。教学过程：电路焊接：学生根据设计图纸，进行电路板的焊接和组装。软件编程：学生根据设计方案，编写继电器控制LED灯的控制程序。系统调试：学生进行系统调试，确保继电器控制LED灯正常工作。数字温湿度计（2课时）活动内容：学生分组进行数字温湿度计的电路连接、软件编程和系统调试。教学过程：电路连接：学生根据设计图纸，进行DHT11传感器的电路连接。软件编程：学生根据设计方案，编写数字温湿度计的控制程序。系统调试：学生进行系统调试，确保数字温湿度计正常工作。人体感应灯（2课时）活动内容：学生分组进行人体感应灯的电路连接、软件编程和系统调试。教学过程：电路连接：学生根据设计图纸，进行HC-SR501传感器的电路连接。软件编程：学生根据设计方案，编写人体感应灯的控制程序。系统调试：学生进行系统调试，确保人体感应灯正常工作。电动窗帘与智能窗帘（2课时）活动内容：学生分组进行电动窗帘与智能窗帘的电路连接、软件编程和系统调试。教学过程：电路连接：学生根据设计图纸，进行步进电机和传感器的电路连接。软件编程：学生根据设计方案，编写电动窗帘与智能窗帘的控制程序。系统调试：学生进行系统调试，确保电动窗帘与智能窗帘正常工作。第五步：展示评价（2课时）活动内容：学生分组进行项目展示和交流，通过互评和师评，反馈学习成果。教学过程：项目展示：学生分组展示智能家居产品的实物和演示视频，介绍产品的设计思路、制作过程和功能特点。互评和师评：学生根据评价标准，对展示项目进行互评和师评，提出改进建议。总结反馈：教师总结展示项目的亮点和不足，提出后续学习的建议和方向。第六步：总结提升（1课时）活动内容：对整个学习过程进行总结，提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤。教学过程：回顾总结：教师引导学生回顾整个学习过程，总结智能家居产品设计的基本原理、方法和步骤。提炼方法：教师提炼出智能家居产品设计的一般方法和步骤，包括需求分析、方案设计、材料选择、制作调试等环节。展望未来：教师鼓励学生将所学知识应用于实际生活中，积极参与智能家居技术的创新和发展。（五）作业与检测作业设计继电器控制LED灯：设计并制作一个继电器控制LED灯的电路，编写控制程序，并进行系统调试。数字温湿度计：设计并制作一个数字温湿度计，编写控制程序，并进行系统调试。人体感应灯：设计并制作一个人体感应灯，编写控制程序，并进行系统调试。电动窗帘与智能窗帘：设计并制作一个电动窗帘与智能窗帘的控制系统，编写控制程序，并进行系统调试。检测方式技术试验报告：要求学生撰写技术试验报告，记录设计思路、制作过程和调试结果。作品评价：通过展示和评价学生的作品，检验学生在智能家居产品设计方面的综合能力。（六）学后反思学生反思：学生反思自己在智能家居产品设计过程中的学习经历和收获，总结自己的优点和不足，提出改进措施。教师反思：教师反思教学过程中的得失，总结教学经验，提出改进教学的建议和方向。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出了通用技术学科的核心素养目标，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。智能家居应用设计作为选择性必修课程，不仅要求学生掌握智能家居产品的基本原理和设计方法，还要通过学科实践和跨学科学习，培养学生的核心素养。本设计将以《智能家居简易产品设计》第3章的教学内容为基础，设计一系列学科实践与跨学科学习活动，旨在提升学生的综合能力和创新能力。二、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兴趣和初步认识。学生能够分析智能家居技术对个人生活和社会环境的影响，形成对智能家居技术的理性态度和评价。学生能够关注智能家居技术的发展趋势，形成对新技术的好奇心和探索欲。工程思维：学生能够通过智能家居产品的设计过程，初步掌握系统分析的方法，了解比较、权衡、优化等工程思维的应用。学生能够结合智能家居产品设计案例，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统、结构、流程、控制等原理进行技术设计活动。学生能够针对智能家居产品设计中的具体问题，运用系统分析的方法，提出解决方案，并进行性能评估和优化。创新设计：学生能够通过调查和分析，了解智能家居产品的特定需求和需要解决的技术问题，能借鉴技术设计案例和技术规范尝试制订解决技术问题的方案。学生能够面对熟悉的技术情境，运用技术语言分析智能家居产品的需求，明确需要解决的技术问题，并能制订解决技术问题的多个方案。学生能够面对复杂的技术情境，发现智能家居产品的多方面需求及关联性，多角度分析技术问题，能制订符合设计原则和规范的多个方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。图样表达：学生能够结合智能家居产品设计情境，识读简单的技术图样，如草图、三视图等，能用简单的草图表达与交流设计构想。学生能够在智能家居产品设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯，能将简单的设计方案用二维、三维设计软件表现出来。学生能够识读较为复杂的技术图样，如机械加工图、电子电路图等，在智能家居产品设计中，能用较为复杂的草图准确表达与交流设计构想，并结合不同技术领域，进行方案的设计。物化能力：学生能够根据智能家居产品设计要求选择合适的材料与工具，了解常用材料的属性及加工方法，在材料及其加工过程中，具有基本的安全、环保和质量意识。学生能够根据智能家居产品设计要求进行简单的技术试验，对材料进行性能测试，根据材料性能列出用料表，在实施设计方案的过程中，能从环境、经济、社会、质量、美学等方面考虑材料的使用。学生能够结合智能家居产品设计领域，掌握一些特殊材料的属性及加工方法，根据方案设计要求选择材料和工具，确定方案实现的时序和工序，能严谨细致地完成模型或产品的成型制作和装配，并对模型或产品进行基本的技术指标测量。三、学习目标继电器控制LED灯：掌握继电器的工作原理和引脚功能。了解继电器控制的实现方法。能够设计并搭建继电器控制LED灯的电路。数字温湿度计：掌握模数转换的原理和意义。了解数字温湿度传感器的特点和工作原理。能够设计并搭建数字温湿度计的电路。人体感应灯：了解人体感应灯的设计原理和设计框架。掌握人体红外传感器的应用。能够设计并搭建人体感应灯的电路。电动窗帘与智能窗帘：掌握开环与闭环控制系统的原理。了解步进电机的工作原理和控制方法。能够设计并搭建电动窗帘与智能窗帘的控制系统。四、作业目标设定技术意识：分析智能家居产品在日常生活中的应用场景和优势。调研智能家居产品的市场现状和发展趋势，撰写调研报告。工程思维：设计一个智能家居产品的系统方案，包括需求分析、方案设计、材料选择等。对设计的智能家居产品进行性能评估和优化，提出改进方案。创新设计：针对智能家居产品的特定需求，提出创新设计方案，并绘制设计图纸。结合跨学科知识，设计一种新型智能家居产品，并撰写设计报告。图样表达：绘制智能家居产品的三视图、电路图等技术图样。使用二维、三维设计软件设计智能家居产品的外观和结构。物化能力：根据设计方案，选择合适的材料和工具，制作智能家居产品的模型或原型。对制作的智能家居产品进行技术测试和性能评估，撰写测试报告。五、学科实践与跨学科学习活动设计1.学科实践活动设计（1）继电器控制LED灯实践活动活动目标：掌握继电器的工作原理和控制方法，能够设计并搭建继电器控制LED灯的电路。活动内容：理论学习：讲解继电器的工作原理、封装及引脚功能。电路搭建：根据设计方案，搭建继电器控制LED灯的电路。软件开发：编写控制程序，实现继电器对LED灯的控制。系统调试：对电路进行调试，确保LED灯能够正常工作。展示评价：展示作品，进行自评、互评和师评。（2）数字温湿度计实践活动活动目标：掌握模数转换的原理和数字温湿度传感器的应用，能够设计并搭建数字温湿度计。活动内容：理论学习：讲解模数转换的原理和数字温湿度传感器的特点。电路搭建：根据设计方案，搭建数字温湿度计的电路。软件开发：编写程序，实现温湿度数据的读取和显示。系统调试：对电路进行调试，确保温湿度数据能够准确读取和显示。展示评价：展示作品，进行自评、互评和师评。（3）人体感应灯实践活动活动目标：了解人体感应灯的设计原理和设计框架，掌握人体红外传感器的应用，能够设计并搭建人体感应灯。活动内容：理论学习：讲解人体红外传感器的工作原理和设计框架。电路搭建：根据设计方案，搭建人体感应灯的电路。软件开发：编写程序，实现人体感应灯的控制。系统调试：对电路进行调试，确保人体感应灯能够正常工作。展示评价：展示作品，进行自评、互评和师评。（4）电动窗帘与智能窗帘实践活动活动目标：掌握开环与闭环控制系统的原理，了解步进电机的工作原理和控制方法，能够设计并搭建电动窗帘与智能窗帘的控制系统。活动内容：理论学习：讲解开环与闭环控制系统的原理、步进电机的工作原理。电路搭建：根据设计方案，搭建电动窗帘与智能窗帘的控制系统电路。软件开发：编写程序，实现电动窗帘与智能窗帘的控制。系统调试：对电路进行调试，确保电动窗帘与智能窗帘能够正常工作。展示评价：展示作品，进行自评、互评和师评。2.跨学科学习活动设计（1）智能家居与信息技术的跨学科学习活动目标：结合信息技术知识，设计并实现智能家居产品的远程控制功能。活动内容：理论学习：讲解网络通信协议、Web开发技术等相关知识。系统设计：设计智能家居产品的远程控制方案，包括前端界面设计、后端服务器搭建等。软件开发：编写前端和后端程序，实现智能家居产品的远程控制功能。系统测试：对远程控制功能进行测试，确保系统能够稳定运行。展示评价：展示作品，进行自评、互评和师评。（2）智能家居与物理学的跨学科学习活动目标：结合物理学知识，分析智能家居产品中的物理现象和原理。活动内容：理论学习：讲解电路原理、光学原理、力学原理等相关知识。实验探究：通过实验探究智能家居产品中的物理现象和原理，如光电效应、电磁感应等。数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出相关结论。报告撰写：撰写实验报告，总结实验过程和结果。展示评价：展示实验报告和成果，进行自评、互评和师评。（3）智能家居与艺术设计的跨学科学习活动目标：结合艺术设计知识，设计智能家居产品的外观和界面。活动内容：理论学习：讲解色彩搭配、界面设计、造型设计等相关知识。设计实践：根据智能家居产品的功能需求，设计其外观和界面。方案优化：对设计方案进行优化，确保其既美观又实用。模型制作：根据设计方案，制作智能家居产品的模型或原型。展示评价：展示设计作品和模型，进行自评、互评和师评。六、总结与反思通过本次学科实践与跨学科学习活动的设计与实施，学生不仅能够深入理解智能家居产品的基本原理和设计方法，还能够在实践中培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。跨学科学习活动的设计和实施，有助于拓宽学生的知识面和视野，提高其综合运用多学科知识解决问题的能力。在后续的教学实践中，我们将继续探索和优化学科实践与跨学科学习活动的设计与实施策略，以更好地促进学生的全面发展。十四、大单元作业设计一、教学目标本单元的教学目标旨在通过智能家居简易产品设计的实践活动，培养学生的通用技术核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过具体项目的设计与制作，学生将掌握智能家居产品的基本原理、制作方法及调试技能，提升解决实际问题的能力。二、作业目标设定（一）技术意识理解智能家居技术与人、自然、社会的关系：学生能够结合个人生活经历，了解智能家居技术在现代生活中的应用及其对人类社会的影响，形成对智能家居技术的初步认识和兴趣。分析智能家居技术对社会环境的影响：通过案例分析，学生能够理解智能家居技术对个人生活和社会环境的影响，形成对智能家居技术的理性态度和评价。关注智能家居技术的发展趋势：学生能够自主搜集和分析智能家居技术的发展趋势，评价智能家居技术的优缺点，形成正确的技术观和生态文明观。（二）工程思维经历智能家居产品设计的一般过程：学生能够通过经历智能家居产品设计的一般过程，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。运用系统分析方法进行设计：学生能够结合智能家居产品设计案例的分析，总结归纳出系统设计的方法，并能运用系统、结构、流程、控制等原理进行简单的技术设计活动。识别并解决技术问题：学生能够就某一具体智能家居产品设计问题，运用系统分析的方法，识别技术问题的特性和细节，明确制约条件和各种影响因素，提出可能的解决方案。（三）创新设计了解智能家居产品的特定需求：学生能够通过调查等方式，了解智能家居产品的特定需求和需要解决的主要技术问题，能借鉴技术设计案例和技术规范尝试制订解决技术问题的单一方案。制订多个解决方案：学生能够面对熟悉的技术情境，运用技术语言分析智能家居产品的特定需求，明确需要解决的技术问题，能制订解决技术问题的一个或多个方案。体验技术创新设计的方法：学生能够面对较为复杂的技术情境，发现智能家居产品的多方面需求及关联性，多角度分析需要解决的技术问题，能制订符合一般设计原则和规范的多个方案，并通过技术试验等方式体验技术创新设计的一般方法。（四）图样表达识读