資源簡介

第三單元 技術助力消防安全——系統及其設計
綜合實踐活動——基于 arduino 消防預警系統實踐
【教材分析】
本模塊旨在為學生通過技術探究， 分析影響優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。
【學情分析】
第一、學生對日常生活的消防技術有所了解，但是對具體的工作原理并不清楚；第
二、作為大項目的最后一個子項目， 基于前四個項目的學習， 學生已經有了相應的基礎
對本項目有探索欲望，需要在課堂上給他們提供機會來鍛煉自己的思考、合作、表達、
動手、反思等多種能力；第三、高中生需要樹立正確的系統觀念。
【學習重點】
從技術應用的角度， 體驗系統分析及設計的過程， 理解系統優化的意義、影響因素 及優化步驟。
【學習難點】
運用系統分析的方法及工程思維，探究實踐中系統優化。
【學習環境】
教學工具：ARDU INO UNO 主板， 火焰傳感器*6，煙霧傳感器*6，蜂鳴器*6，繼電器*6，
杜邦線若干，打火機*6，檀香*6， 5V 電源線，輔材若干。
教學資源：教學白板、項目學習單、項目活動資源、微視頻、軟件及課件。
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【素養目標】
1、技術意識:歷經系統分析過程進行具體設計；形成對“消防滅火”技術的正確認識。
2、物化能力:在材料和其加工過程中，具有基本的安全、環保意識；能根據設計要求進 行簡單的項目制作。
3、工程思維:在進行制作時能多因素分析，全面思考問題；在完成作品的基礎上進行評 價及優化。
【活動設計】
項目 環節 教師活動 學生活動 設計 意圖
項目 引入 （項目主題介紹） 我們在前面的子項目學習中， 已 經完成了消防滅火系統的分析與設計，探究了系統的 優化。現在我們來回顧一下： 1、系統特性：整體性、功能性、相關性、環境適 應性。 2、系統分析:局部與整體、內部與外部、當前與長 遠、定性與定量。 3、系統設計：確定目標功能、分析原理及約束、 制定方案、總體技術設計、組裝測試、優化改進。 4、系統優化：優化目標、約束條件、影響因素。 播放視頻火災時各系統聯動滅火演示，并提問消 防聯動系統功能有哪些？ 在前面幾個子項目的學習中，通過課堂活動體驗 了消防預警及滅火系統分析-設計-優化的過程，實現 了功能模塊的測試。在子項目 4 的探究活動中，同學 們考慮到生活具體問題的復雜性，提出了很多設想。 學生思考，回答問 題。 觀看視頻分析， 思 考和討論，回答問 題。 讓學生在實 踐設計之前 再次明確如 何分析及設 計系統，以 便更好的完 成目標任 務。 明確系統的 目標功能及 實際生活應 用場景。
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今天我們完成一個應用于家庭廚房中的簡易消防預警 系統的制作。
項目 分析 實踐目標：簡易消防系統制作 系統功能：煙霧預警、火焰預警、斷電保護、滅 火排煙組合 應用場景：模擬生活場景（提示：不同場景選擇 不同功能組合） 系統組成：功能模塊、固定模塊、供電模塊 材料提供：arduino 主板、煙霧傳感器、火焰傳感 器、蜂鳴器、繼電器、杜邦線、 5V 電源線、輔材若干 (測試：打火機，檀香，燈泡） 模擬場景案例 生活場景：電腦主機集中擺放 功能組合：煙霧預警與斷電保護 主要組件：開發板、煙霧傳感器、蜂鳴器、繼電 器 分析、思考， 分組 討論。 分 解 項 目，細化問 題。
項目 實施 活動 1 完成消防預警系統制作 任務清單： 1.組內討論確定應用場景， 2.選取材料制定草案， 3.組內分工任務到人。 1、運用系統分析 的方法完成系統 設計，制定方案。
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活動 2 方案展示，實物演示 挑選項目完成組的一至兩組進行實物演示， 并在過程中闡述方案設計。教師結合理論知識，適時 質疑與點撥。 主要組件實物信號引腳接線參考圖 元器件 VCC 引腳對應 3V 供電， GND 引腳對應開發 版 G 接地引腳 2、組內分工實施 方案。 3、組內交流、自 評，提出改進設 想。 4、實物演示，方 案展示。 動手實踐 1.理論應用 于實踐，體 驗系統分析 -設計-實施 的過程。 2.提升物化 能力及工程 思維意識。 3.提高團隊 合作能力。
項目 評價 教師點評與總結 1.從系統分析的角度，分析評價作品， 引導學生 分析局部與整體、內部與外、定性與定量等。 2.從約束條件、影響因素等方面提出系統優化設 想。 3.播放消防安全視頻，提升學生消防安全意識 組間評價 深 化 系 統分析、設 計、優化的 過 程 性 體 驗，升華消 防 安 全 意 識。
項目 總結 引導學生總結 分享， 交流， 課下 將優化設想進一 步細化。 為 下 一 章的控制模 塊內容作個 鋪墊。
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【板書設計】
子項目5 綜合實踐活動——基于arduino消防預警系統實踐
一、知識回顧： 1、系統分析
2、系統設計
3、系統優化
二、活動任務：簡易消防預警系統
三、活動過程： 1、方案展示
2、實物演示
3、評價優化
【評價設計】
需要評價 的活動 評價目標 評價任務 評價標準 評價方式
活動 1 評價過程 對消防預警系統 的制作過程進行 評價。 從學生技術體 驗、實踐操作和 小組合作的過程 進行評價。 課中即時 呈現結果
活動 2 活動 3 評價結果 對設計消防預警 系統的方案展示 和實物演示結果 進行評價。 能否設計出合理 的方案和實現消 防預警系統的功 能進行評價。 分享演示； 呈現結果
讓學生去實現預定生活情境下簡易消防預警系統的制作，問題和任務的設置要具
體， 方向性地引導學生， 敢于放手讓學生去體驗去實踐， 對課堂上的生成性的內容有效
引導。
子項目 5 綜合實踐活動
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——基于 arduino 消防預警系統實踐
項目學習單
班級： 組長： 小組成員：
環節 具體內容
一、知識回顧
二、項目內容 輔材若干(打火機，檀香，燈泡） 實踐目標：簡易消防系統制作 系統功能：煙霧預警、火焰預警、斷電保 護、滅火排煙組合 應用場景：模擬生活場景（提示：不同場 景選擇不同功能組合） 系統組成：功能模塊、固定模塊、供電模 塊 材料提供：arduino 主板、煙霧傳感器、火焰 傳感器、蜂鳴器、繼電器、杜邦線、5V 電源線、
三、項目實施 活動一：完成消防預警系統制作 活動二： 自主學習體驗組裝
提示：元器件 VCC 引腳對應 3V 供電， GND 引腳對應開發 版 G 接地引腳
四、項目評價 組別
生活場景
方案簡介
遇到問題及解決辦法
預設優化
6

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