4.2 方案设计与优化 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修6智能家居应用设计

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修6：智能家居应用设计 第四章　 智能家居系统设计与实现 第 二 节 方案设计与优化 教学设计 教学背景 清晨，天慢慢亮了，卧室自动响起轻柔的音乐把你唤醒；房间亮起柔和的灯光；智能卫浴会为你自动调整洗浴水温；智能厨房会为你自动烹饪早餐…… 你是不是觉得这样的智能生活离我们还很遥远？ 实现人民对美好生活的向往是我们现代化建设的出发点和落脚点。随着国家坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国的进程，我国的科学技术得到了高速的发展。这种带有科幻色彩的生活场景，已经逐渐走进了人们的生活。小到智能电灯、智能门锁，大到智能卧室、智能厨房，各种各样的智能产品已经渐渐地融入了我们的生活，这些就是同学们将在本书学习的内容——智能家居。 教学目标： 知识与技能目标: 1.知道智能家居的设计原则。 2.设计智能家居系统并对方案进行优化。 教学内容分析: 第一章从与同学们生活密切相关的典型实例开始，通过调查、讨论等活动，使同学们了解智能家居的系统特征及技术标准，感悟智能科技应用对家庭生活方式的影响，形成亲近、运用智能科技的积极情感。 第二章通过对物联网技术的技术构成、结构特征、技术标准及传感器的介绍，使同学们了解物联网通信标准在智能家居领域的应用，并通过简单的物联网系统的设计，了解物联网的应用，理解智能家居与物联网的关联性。 第三章通过实例展示了各种智能家居产品，并让同学们亲历一个智能家居产品的设计过程，掌握简易智能家居产品的安装与调试，同时理解组网、通信和传感器等的原理和功能。 第四章是一个较为完整的智能家居的设计、优化与搭建过程，通过情景描述的方式，使同学们掌握与用户进行沟通的方法，并学会需求分析。通过本章的学习，同学们还会学到智能家居的设计原则及对方案进行优化的方法。 学情分析: 学生对智能家居产品设计设计和实现认识有限，他们需要学习有关智能家居产品设计的知识。 智能家居综合设计是整个项目实施的关键环节，需要整合用户需求分析、功能选项、设备选项、系统集成、数据采集、信息传输、施工实施等多方技术、方式、方法，从而达到满足用户智能家居生活需求的目的。 智能家居系统设计与实现的流程包括用户需求分析、功能设计、方案设计、方案优化、系统搭建实现等。 教学重难点: 知道智能家居的设计原则。 设计智能家居系统并对方案进行优化。 教学策略: 始终强调实践，在书中设置了“讨论”“分析”“思考”“知识窗”等栏目。这些栏目的设置，为同学们自主学习、合作学习和探究学习提供了方便。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 教学过程: 情景导入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修6：智能家居应用设计　第四章智能家居系统设计与实现 第 二 节 方案设计与优化。 一、方案设计 1．设计原则 衡量一个智能家居系统成功与否，不仅取决于智能化系统的先进性或集成度，而更多地取决于智能化系统的设计和配置是否经济、合理，智能化系统能否正常运行，智能化系统的使用、管理和维护是否方便，智能化系统或产品的技术是否成熟适用等。换句话说，就是要以最合理的投入、最简单的实现路径来换取最大的功效，实现便捷、高质量的生活。因此，在设计智能家居时必须遵循一定的设计原则。 （1）实用性。 在设计智能家居系统时，应根据用户对智能家居功能的需求，整合最实用、最基本的家居控制功能，产品以实用性、易用性和人性化为主。 （2）方便性。 布线是否简单直接关系到成本、可扩展性、可维护性等方面，尽量选择布线简单的系统；为了让用户操作便捷，设计用户操作流程时需尽量简单和方便；另外，系统在工程安装调试中的方便性也是非常重要的。 （3）可靠性。 智能家居系统应能每天24小时运转，必须对系统的可靠性和容错能力予以高度重视。对各个子系统中的电源、系统备份等方面采取相应的容错措施，保证系统正常、安全运行。 （4）安全性。 安全性是设计任何系统首先要考虑的问题，因此在设计智能家居时也必须考虑安全问题。一方面，在设计时确保智能家居系统不会被其他信息干扰或者被不法分子控制；另一方面，在设计时需要尽可能地提高住户和家居的安全。 （5）标准性。 智能家居系统方案的设计应依照国家和地区的有关标准进行，确保系统的扩充性和扩展性，在系统传输上采用标准的TCP/IP协议网络技术，可以保证不同厂商之间的系统可以兼容与互联。 案例 小陈和张先生充分沟通后，根据张先生的场地情况、生活需求、预算及其家庭基本情况，确定了张先生对智能家居的综合需求：简单智能照明系统、简单智能电动窗帘、简单智能家电系统、简单智能安防报警系统等，要达到下面几项功能。 （1）通过触摸智能开关控制照明灯光的开关，同时也可通过移动