高中通用技術 技術助力消防安全-系統及其設計 單元教學設計

單元教學設計

2022年安徽省普通高中

新課程新教材優(yōu)質課評選

通用技術學科團體比賽

技術助力消防安全一系統及其設計

與教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

2022年11月

技術助力消防安全

單元教學設計

一、單元基本信息

學科通用技術實施年級高二設計者

課程標準模塊通用技術必修2第三章“系統及其設計”__________________________

使用教材廣東科技出版社_________________________________________________

單元名稱技術助力消防安全_______________________________________________

單元課時5課時__________________________________________________________

二、單元教學規(guī)劃

1.主題名稱：技術助力消防安全

2.主題概述

依照普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）（以下簡稱課程標準）

分析，“技術助力消防安全”單元屬于《技術與設計2》模塊的第三章“系統及其設計”

部分。“技術助力消防安全”能通過活動體驗感知消防系統及其子系統、理解系統的概

念及其特性，掌握系統分析的方法，學會設計簡單的系統，探究系統優(yōu)化的方法等，進

而促進學生技術意識和工程思維的培養(yǎng)。內容選用粵教版《技術與設計2》教材的“系

統及其設計”，主題情境以“長沙電信大廈和南京金盛百貨發(fā)生火宅”的生活情境為出

發(fā)點。

本項目以身邊發(fā)生的實際情境出發(fā)，引導學生探究消防系統及其設計，共設計了5

個子項目。子項目1：火情早知道一一認識消防自動報警系統；子項目2：滅火要理性

——分析消防滅火系統；子項目3：火情我控制一一設計消防滅火系統；子項目4：排

煙優(yōu)處理一一優(yōu)化消防排煙系統；子項目5：綜合實踐活動一一基于arduin。消防預警

系統實踐。從而形成了系列學習活動，能激發(fā)學生對消防系統的濃厚興趣，從而形成學

習本單元內容的最好切入口，同時也為本單元深度學習打下關鍵基礎。

本單元的學習內容涵蓋通用技術學科核心素養(yǎng)的技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計和

物化能力五個方面，但較為側重于工程思維。

與教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

3.主題內容分析

（1）項目內容結構

目標及性能指標?

/?系統的含義?整體性

設計分析?

.火情我控制—火情早知道-―?功能性

指定設計方案?31.

―設計消防滅火系統認識消防自動報警系統一,系統的主要特L.相關性

方案實施?技術助力消防安全?系統的基本構成`?環(huán)境適應性

評價及優(yōu)化?

系統優(yōu)化的意義4.排煙優(yōu)處理―2.滅火要理性-廠一系統的思想方法

影響系統的因素?-一優(yōu)化消防排煙系統分析消防滅火系統-?系統分析的基本方法

系統優(yōu)化的實現L

（2）項目設計思路

造景線

子項目I:認包肖防自動報警系統一二.知道火情——館裝消防報警泵統

分析如何滅火？快一

子項目2:分析消防滅火系統

項目主題：子頊目3:設計S前方滅火系統∣H---————J,如何控制火情？設計消睛滅火器統

技術助力消防安全

如何優(yōu)化消防系燒?優(yōu)化消雨陽羽燒

子項目4：優(yōu)化消防排煙系統

設計消防預譽系統

子項目5:基于arduiπo消防演警系統實踐

（3）項目內容分析

本單元《系統及其設計》研究的是，我們身邊無處不存在的系統。系統有大有小，

有復雜有簡單。任何系統都有一定的結構、特性和功能。了解系統的基本特性，有助于

我們運用系統思想方法和系統分析的基本原則，分析影響系統運行和優(yōu)化的關鍵因素，

指導簡單系統設計，從而增強自身的系統思想和工程思維的能力。

第一節(jié)認識系統，主要通過體驗組裝“消防自動報警系統”來認識，包括系統的普

遍性、含義、特性、分類以及特性等。學生首先接觸系統的概念，這對學生全面、正確

地認識系統十分重要,為進一步掌握系統的方法,用系統的觀點分析問題打下堅實基礎。

第二節(jié)系統分析，主要通過“消防滅火系統的分析”，包括“系統分析的基本方法”

“系統分析的基本原則”，使學生能運用系統的思想方法處理和研究問題。

第三節(jié)系統的設計，主要通過“消防自動滅火系統”的設計，詳細介紹系統設計

的過程和原理，學生通過消防滅火系統的設計、制作、測試和改進，初步學會運用系統

設計的方法，并把系統的而思想方法延伸到生活的具體問題的解決中來，養(yǎng)成科學分析

與教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

的態(tài)度和勇于創(chuàng)新精神。

第四節(jié)系統的優(yōu)化，主要通過“消防排煙系統”的優(yōu)化，掌握優(yōu)化的過程、價值和

意義，并在系統分析的基礎上，進行系統優(yōu)化。系統優(yōu)化既是系統分析的深入，也是系

統設計的基礎，更是系統設計過程的重要環(huán)節(jié)，是本章節(jié)的重點內容之一。

第五節(jié)綜合活動實踐，主要通過應用場景下的“消防預警系統”設計，學生學習了

前面四節(jié)的內容之后，通過技術探究，分析影響優(yōu)化的因素并通過對簡單系統的設計實

現，初步學會簡單系統設計的基本方法，增強系統與工程思維的能力。

4.主題學情分析

高二學生已經掌握了《技術與設計1》模塊和《技術與設計2》模塊中結構及其設

計、流程及其設計等相關科學知識，對技術與設計以及結構與設計已經有了基本的認

識。本章節(jié)以身邊的火災情境出發(fā)，設置了四個技術問題：（1）如何快速知道火情？

（體驗消防自動報警系統）（2）如何滅火？（分析消防滅火系統）（3）怎么滅火？（設

計消防自動滅火系統）（4）能報警和滅火就解決消防安全問題了嗎？（優(yōu)化消防排煙

系統），從生活中的實際問題出發(fā)，激發(fā)學生的求知欲，從而形成學習本單元內容的最

好切入口。學生在項目情境的引導下，學習和掌握《系統及其設計》的內容，也為本

單元深度學習打下關鍵支撐。

5.開放性學習環(huán)境

智慧課堂多媒體教室，希沃白板，微視頻，教學課件，項目學習單，操作說明；

“技術體驗”準備：ARDlnNOUNO主板、擴展板*7,火焰/煙霧/溫度/適度傳感器

*7,蜂鳴器*7,繼電器*7,小水泵*7,固定架*7,膠槍*7,打火機/蠟燭*7,9v電池

組合*7,煙霧產生物（艾柱*7代替）、紙質房屋模型*7,礦泉水瓶子*7,測試用充電

寶*2,儲水盒*2,燈泡*7,杜邦線若干。

三、單元學習目標

1.目標確定依據

課程標準中對本章的要求有2點：

（1）從技術應用的角度理解系統的含義、基本構成及主要特性，結合實例學會系統

分析的基本方法。

（2）通過技術探究，分析影響系統優(yōu)化的因素，并通過對簡單系統的設計實踐，初

步學會簡單系統設計的基本方法，增強系統與工程思維的能力。

根據課程標準內容要求，本章承載的學科核心素養(yǎng)主要是“素養(yǎng)1——工程思維”，

通過教學應達到如下水平：

水平1——通過常見典型的技術系統案例分析，感知系統和工程現象，理解系統的基

本特性，考察并解釋影響系統的因素；初步經歷系統技術設計的一般過程，進行系統設計

與教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

方案的多因素分析，了解比較、權衡、優(yōu)化系統分析的方法，形成初步的工程意識與思維。

水平2——結合案例分析，總結歸納系統設計的方法，并能運用系統原理和系統分析

的方法，進行簡單的系統技術設計活動，嘗試解決技術問題：能分析影響系統的因素，并

對系統進行優(yōu)化。

為落實技術核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課程目標，基于課程標準要求，本章四節(jié)內容圍繞著“長

沙電信大廈和南京金盛百貨發(fā)生火災”這一主題情境安排了十四個任務。第一節(jié)“認識

系統”以“如何快速知道火情”為情境導入，設計了“認識消防自動報警系統”、“體驗

組裝”和“分析系統特性”三個任務；第二節(jié)“系統分析”以“如何避免火災損失”為

情境導入，設計了“誰來滅火”“用什么滅火”“怎么滅火”三個任務；第三節(jié)“系

統的設計”以“如何設計消防自動滅火系統”為情境導入，設計了“方案設計”和

“系統設計”“評價與改進”三個任務。第四節(jié)”系統的優(yōu)化”以“消防滅火以后并

沒有徹底解決安全問題”為情境導入，設計了“分析設計排煙系統”和“總結系統優(yōu)

化的意義和要素”“展示交流”三個任務。最后是“綜合實踐活動”以“生活場景中

簡易消防預警系統”為情境導入，設計了“消防預警系統制作”和“方案展示或實物

演示”兩個任務。

2.素養(yǎng)目標要求

(1)技術意識：能根據生活中的消防安全問題情境，分析進行相關技術選擇的原

因，能運用相關數據進行技術設計。

(2)工程思維：通過體驗組裝消防自動報警系統理解系統及其特性；能運用系統

的分析方法，分析消防滅火系統，形成可能的解決方案；通過設計消防滅火系統，總結

歸納出系統設計的一般方法；通過優(yōu)化消防排煙系統，對技術方案進行性能評估與改進。

(3)創(chuàng)新設計：能根據問題解決、考慮人機關系，遵循設計的一般原則和規(guī)范，

運用技術語言對消防報警系統、消防滅火系統、消防排煙系統和消防預警系統等進行多

個方案設計，形成一定的創(chuàng)新設計能力。

(4)圖樣表達：能繪制消防報警系統、消防滅火系統、消防排煙系統和消防預警

系統的流程圖、簡單的電路圖、草圖進行表達與交流設計構思。

(5)物化能力：能結合消防安全的技術領域，了解消防報警、滅火、排煙系統的

相關原理，并能根據方案選擇材料、進行模型的組裝與測試，撰寫簡單地試驗報告，對

工具的使用有一定的規(guī)范、安全、環(huán)保意識，操作過程中，形成良好的合作意識和精益

求精的工匠精神。

3.單元學習策略

采用真實情境下大概念引領大項目的項目教學,采用項目教學和任務驅動教學相結

合的教學策略。

四、單元學習活動

導教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章■

項目活動設計思路

項目

課時素養(yǎng)目標項目情境項目任務項目實施學習資源項目評價素養(yǎng)落實

名稱

觀看視頻；

任務一：認識消

活動1：自主學習一一什么是系統？合作學習；

1.經歷體驗組裝消防自防自動報警系統

觀點發(fā)表；

動報警系統，理解系統

的含義，初步形成系統

活動2：自主學習一一消防自動報警系統的軟硬件

的觀念和意識，樹立學智慧課堂多媒體教技術體驗：

通過最近連續(xù)發(fā)任務二：自主學學習

子項目1：生的技術意識；室，微視頻，教學小組合作；

生的兩起火災新習體驗組裝

火情早知2.通過消防自動報警系（1）火焰?zhèn)鞲衅魇侨绾胃兄鹧娴?？課件，項目學習單，

聞，請同學們從技交流分享；

第1道----認統的分析，理解系統的（2）和蜂鳴器如何實現自動報警的？操作說明、ARDUlNO

術的角度思考，如

課時識消防自基本特性，感知系統和活動3：技術體驗——組裝消防自動報警系統UNo主板，火焰?zhèn)鞴こ趟季S

何快速地知道有

動報警系工程現象，培養(yǎng)學生的感器*7,蜂鳴器*7,

火情？

統工程思維；打火機*7,9v電池

體驗組裝消防自活動4：知識總結一一結合組裝體驗，分析系統的小組合作；

3.通過舉例分析和概任務三：分析系組合*7,杜邦線若

動報警系統基本特性觀點發(fā)表；

括，了解系統的分類，統的特性

（整體性；功能性；相關性；環(huán)境適應性）干。分享展示；

系統與子系統和元素的

關系，引導學生全面的

認識系統；活動5：知識總結---系統的分類；系統與子系統觀點發(fā)表；

總結與提升

和元素的關系自評互評師評

憑借一個報警功

1.通過消防滅火技術領任務一：案例分分析討論；

子項目2:域對社會、環(huán)境的影響能就能解決我們活動L分析討論滅火執(zhí)行者（誰去滅火？）

析發(fā)表觀點；

滅火要理做出理性分析,形成技生活中的火災安多媒體教室，微視

第2技術意識

性一一分術的敏感性和負責任的全問題的嗎？頻，教學課件，項

課時態(tài)度,樹立學生的技術工程思維

析消防滅誰去滅火？目學習單。分析討論：

意識。任務二：案例分

火系統用什么滅火？活動2：分析討論滅火介質（用什么滅火？）發(fā)表觀點；

2.能對消防滅火系統案析

怎么滅火？

導教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

例進行分析與解讀，了

任務三：案例分分析討論；

解系統分析的方法和基活動3：分析討論滅火方式（怎么滅火？）

析發(fā)表觀點；

本原則。

3.能運用系統分析的方

法針對滅火問題進行要活動4：嘗試歸納系統分析的一般過程、原則和方

分析討論；

素分析、方案構思及比法

總結與提升發(fā)表觀點；

較權衡,培養(yǎng)學生的工活動5：分析長沙電信大樓火災事故消防系統可能

自評互評師評

程思維。性故障

任務一：消防滅活動1：畫出消防滅火系統的組成和工作流程圖智慧課堂、項目學繪制草圖；

習單*7、操作說明

1.通過經歷消防滅火系火系統方案設計合作學習；

*7、視頻、課件、

統的設計，總結歸納出

ARDUINOUNo主板、

結合子項目2,為

子項目3：系統設計的一般方法：任務二：消防滅活動2：合作學習相關技術原理擴展板*7,火焰?zhèn)?/p>

了實現自動消防

火情我控2.能運用系統的分析方火系統的技術設感器*7,繼電器*7,合作學習；工程思維

第3滅火功能，需要明

制----設法，形成可能的解決方計小水泵*7,杜邦線創(chuàng)新設計

課時確哪些原理？存

計消防滅案或者形成草圖；若干，固定架*7,物化能力

在哪些約束條

火系統3.能通過模擬實驗對消膠槍，打火機*7,

件？

防滅火系統技術方案進任務三：消防滅活動3：按照設計草圖進行組裝、測試9v電池組合*7,礦技術體驗：

活動4：測試問題、尋找優(yōu)化方法泉水瓶子*7,測試

行性能評估與改進火系統的測試、小組合作；

優(yōu)化、評價與改活動5：討論消防滅火系統模型評價與改進用充電寶兩個，儲交流分享；

進活動6：分組展示項目成果水盒*2自評互評師評

1.通過對消防滅火系1.能報警能滅火通用技術專用教小組合作；

任務一：分析、活動1：分析、討論，計算出最優(yōu)化方案

統改進的分析與思考，就徹底解決了消室。教學白板、項交流分享；

子項目4:設計排煙系統

理解系統優(yōu)化的意義；防安全問題了目學習單、項目活

排煙優(yōu)處

第42.通過消防排煙系統的嗎？為什么要不動資源、微視頻、

理一一優(yōu)工程思維

課時分析與探究，理解影響斷地改進與完軟件及課件；

化消防排小組合作；

系統優(yōu)化的因素；善？任務二：總結系活動2：總結系統優(yōu)化的因素和步驟ΛRDLIIN0UNO主板、

煙系統交流分享；

3,通過對防排煙系統這2.針對防排煙系統優(yōu)化要素活動3：總結系統優(yōu)化的一般步驟擴展板*7,溫濕度

一具體案例的分析與探統，我們需要從哪傳感器*7,杜邦線

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究，總結歸納出系統優(yōu)些方面思考與分若干，面包板或固

任務三：深入優(yōu)活動4：進行排煙系統優(yōu)化探究小組合作；

化的方法；析？如何實現最定架*7,膠槍，打

化系統，展示交活動5：展示過程，分享成果，互相交流；發(fā)表觀點；

優(yōu)化？火機*7,煙霧產生

流活動6：小組代表展示成果，并闡述優(yōu)化的意義；交流分享；

物（檀香*7代替）,

測試用充電寶*7,

小組合作：

紙質房屋模型*7

提升與總結活動7：實現系統的優(yōu)化意義交流總結；

自評互評師評

1、技術意識:歷經系統

分析過程進行具體設通用技術專用教

室。教學白板、項

計；形成對“消防滅技術體驗；

通過前面幾個子目學習單、項目活

火”技術的正確認識。任務一：制作消活動L分組完成消防預警系統制作實踐操作：

子項目5:項目課堂活動體動資源、微視頻、

2、物化能力：在材料和防預警系統小組合作；

綜合實踐驗了消防預警及軟件及課件；

活動---其加工過程中，具有基滅火系統分析-設Arduino主板*7、工程思維

第5

基于本的安全、環(huán)保意識；計-優(yōu)化的過程煙霧傳感器*7、火創(chuàng)新設計

課時

arduino能根據設計要求進行簡后，完成一個應用焰?zhèn)鞲衅?7、蜂鳴物化能力

消防預警單的項目制作。于家庭廚房中的器*7、繼電器*7、

系統實踐3、工程思維:在進行制簡易消防預警系5V電源線*7、杜邦

作時能多因素分析，全統的制作活動任務二：展示與活動2：方案展不，實物演示線若干、輔材若干小組合作；

面思考問題；在完成作評價活動3：總結與評價（測試：打火機，檀交流總結：

品的基礎上進行評價及香，燈泡）自評互評師評

優(yōu)化。；

粵教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

五、單元持續(xù)性評價設計

需要評價

評價目標評價任務評價標準評價方式

的活動

對火災新聞的了解，對消防

對身邊的火災的了解程度、

第一課時自動報警系統的組成部分現場生成結

診斷評價如何防范火情進行診斷評

（活動1）的了解程度，進行診斷評果

價。

價。

對消防自動報警系統的軟能否正確組裝消防自動報

第一課時現場操作演

評價過程件和硬件原理進行合作學警系統，實現自動報警功

（活動2）示結果

習。能。

組裝過程中遇到什么困難，

結合組裝體驗，分析系統的基

第一課時如何解決困難，小組分工合理場分享展

評價過程本特性，小組合作，分享與展

（活動4）作完成任務的過程產生評示

示結果。

價。

第二課時

對討論的結果進行評價，討分析系統的過程中，小組合

（活動1理場分享展

評價過程論分析誰去滅火、用什么滅作討論任務的過程產生評

活動2、示

火、如何滅火等問題。價。

活動3）

第二課時歸納系統分析的一般過程；能否分析出系統分析的一

課中即時呈

（活動4、評價結果對火災事故的可能性故障般過程；能否對火災的可能

現結果

活動5）進行分析。性故障進行分析。

第三課時畫出消防滅火系統的組成能否正確畫出消防滅火系現場生成結

評價結果

（活動1）和工作流程圖。統的組成和工作流程圖。果和流程圖

第三課時對消防滅火系統的相關技能否正確繪制草圖，實現消現場生成結

評價過程

（活動2）術原理進行合作學習。防滅火系統的功能。果

第三課時

繪制草圖、組裝測試，分析能否正確設計并實現消防現場分享展

（活動3評價過程

優(yōu)化消防滅火系統。滅火系統的功能。示

活動4）

對消防滅火系統模型進行當堂討論;分

第三課時能否完成項目，實現消防滅

評價結果評價和改進，分組展示項目享演示;評價

（活動8）火系統的設計。

成果。結果

能否設計消防排煙系統，并

第四課時分析討論，計算出最優(yōu)方

評價過程分析最優(yōu)方案,對合作分析方案展示

（活動1）案。

的過程進行評價。

7

粵教版高中通用技術必修《技術與設計2》第三章

第四課時

對系統優(yōu)化的因素和步驟合作學習過程中的分工合當場生成結

（活動2評價過程

進行合作分組合作學習。作，交流和分享。果

活動3）

第四課時

對排煙系統優(yōu)化探究后分

（活動4小組代表展示成果,對成果分享演示;評

評價結果享展示成果，并闡述優(yōu)化的

活動5進行評價。價結果

意義等進行評價。

活動6）

第五課時對消防預警系統的制作過從學生技術體驗、實踐操作和課中即時呈

評價過程

（活動D程進行評價。小組合作的過程進行評價?，F結果

第五課時對設計消防預警系統的方能否設計出合理的方案和

分享演示;呈

（活動2評價結果案展示和實物演示結果進實現消防預警系統的功能

現結果

活動3）行評價。進行評價。

第五課時課后評價與

綜合評價單元自我評價與測試分維度、測試題

（作業(yè)）