第三章 技术助力消防安全——系统及其设计 综合实践活动 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修《技术与设计2》

第三单元 技术助力消防安全———系统及其设计 综合实践活动———基于 arduino 消防预警系统实践 【教材分析】 本模块旨在为学生通过技术探究， 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。 【学情分析】 第一、学生对日常生活的消防技术有所了解，但是对具体的工作原理并不清楚；第 二、作为大项目的最后一个子项目， 基于前四个项目的学习， 学生已经有了相应的基础 对本项目有探索欲望，需要在课堂上给他们提供机会来锻炼自己的思考、合作、表达、 动手、反思等多种能力；第三、高中生需要树立正确的系统观念。 【学习重点】 从技术应用的角度， 体验系统分析及设计的过程， 理解系统优化的意义、影响因素 及优化步骤。 【学习难点】 运用系统分析的方法及工程思维，探究实践中系统优化。 【学习环境】 教学工具：ARDU INO UNO 主板， 火焰传感器*6，烟雾传感器*6，蜂鸣器*6，继电器*6， 杜邦线若干，打火机*6，檀香*6， 5V 电源线，辅材若干。 教学资源：教学白板、项目学习单、项目活动资源、微视频、软件及课件。 1 【素养目标】 1、技术意识:历经系统分析过程进行具体设计；形成对“消防灭火”技术的正确认识。 2、物化能力:在材料和其加工过程中，具有基本的安全、环保意识；能根据设计要求进 行简单的项目制作。 3、工程思维:在进行制作时能多因素分析，全面思考问题；在完成作品的基础上进行评 价及优化。 【活动设计】 项目 环节 教师活动 学生活动 设计 意图 项目 引入 （项目主题介绍） 我们在前面的子项目学习中， 已 经完成了消防灭火系统的分析与设计，探究了系统的 优化。现在我们来回顾一下： 1、系统特性：整体性、功能性、相关性、环境适 应性。 2、系统分析:局部与整体、内部与外部、当前与长 远、定性与定量。 3、系统设计：确定目标功能、分析原理及约束、 制定方案、总体技术设计、组装测试、优化改进。 4、系统优化：优化目标、约束条件、影响因素。 播放视频火灾时各系统联动灭火演示，并提问消 防联动系统功能有哪些？ 在前面几个子项目的学习中，通过课堂活动体验 了消防预警及灭火系统分析-设计-优化的过程，实现 了功能模块的测试。在子项目 4 的探究活动中，同学 们考虑到生活具体问题的复杂性，提出了很多设想。 学生思考，回答问 题。 观看视频分析， 思 考和讨论，回答问 题。 让学生在实 践设计之前 再次明确如 何分析及设 计系统，以 便更好的完 成目标任 务。 明确系统的 目标功能及 实际生活应 用场景。 2 今天我们完成一个应用于家庭厨房中的简易消防预警 系统的制作。 项目 分析 实践目标：简易消防系统制作 系统功能：烟雾预警、火焰预警、断电保护、灭 火排烟组合 应用场景：模拟生活场景（提示：不同场景选择 不同功能组合） 系统组成：功能模块、固定模块、供电模块 材料提供：arduino 主板、烟雾传感器、火焰传感 器、蜂鸣器、继电器、杜邦线、 5V 电源线、辅材若干 (测试：打火机，檀香，灯泡） 模拟场景案例 生活场景：电脑主机集中摆放 功能组合：烟雾预警与断电保护 主要组件：开发板、烟雾传感器、蜂鸣器、继电 器 分析、思考， 分组 讨论。 分 解 项 目，细化问 题。 项目 实施 活动 1 完成消防预警系统制作 任务清单： 1.组内讨论确定应用场景， 2.选取材料制定草案， 3.组内分工任务到人。 1、运用系统分析 的方法完成系统 设计，制定方案。 ; 活动 2 方案展示，实物演示 挑选项目完成组的一至两组进行实物演示， 并在过程中阐述方案设计。教师结合理论知识，适时 质疑与点拨。 主要组件实物信号引脚接线参考图 元器件 VCC 引脚对应 3V 供电， GND 引脚对应开发 版 G 接地引脚 2、组内分工实施 方案 ... ...