智能家居职校应用设计实验室建设方案

技术是指从人类需求出发，秉持一定的价值观念，运用各种物质及装置、工艺方法、知识技能与经验等，实现一定使用价值的创造性实践活动。技术是人类文明的重要组成部分，是社会生产力水平的主要标志之一，是人类物质财富和精神财富的积累形式。通用技术是指当代技术体系中较为基础、在日常生活中应用较为广泛、育人价值较为丰富并与专业技术相区别的技术，是学生适应社会、高等教育和职业发展所必须的技术。
 

技术教育是素质教育的基础组成部分，是学生技术素养形成的重要途径，对落实立德树人根本任务、实施国家创新驱动发展战略、弘扬中华优秀传统文化和提高全民技术素养具有重要的作用。普通高中通用技术课程，以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习，操作学习为主要特征，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文相统一的课程。通用技术课程有助于学生通过技术实践活动构建默会知识和程序性知识；有助于强化学生手脑并用和知行合一，增强技术思想和方法的学习与运用，发展工程思维和创造能力；有助于学生图样表达和物化能力的培养，提高解决技术问题的综合能力；有助于增强学生对技术文化的理解，形成良好的技术理性和个性品质。
 

2017版普通高中通用技术课程标准课程结构如图1.1所示，在选择性必修的技术与生活系列包含3个模块分别是“现代家政技术”、“服装及其设计”和“智能家居应用设计”。本方案围绕智能家居应用设计课程教学大纲开展设计，首先介绍了该课程的教学要求，其次围绕教学要求设计出满足该课程开设的整体化实验室建设解决方案。

 

智能家居融合了物联网、人工智能、大数据处理、建筑材料、自动控制等先进技术，意在创造一种智慧感知、协调控制、智能互联、方便快捷的家庭居住和农业生产环境。本课程旨在为学生感受先进技术在家庭生活和农业生产中的运用提供一个集通信、计算、控制与一体的应用性学习窗口。
 

本课程由“智能家居架构与功能”、“智能家居与物联通信”、“智能家居简易产品设计”、“智能家居系统设计与实现”四个单元组成。

（1）通过智能家居体验活动等理解智能家居的含义，说明系统的特性和标准，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。

（2）通过搭建拆卸等实践活动，说明物联网的技术构成、结构特征及其技术标准，形成对嵌入式系统、无线通信组网原理和各种传感器的感性认识，熟悉并了解基于物联网开发系统的单片机及各种温度、湿度、光照、红外、烟雾等传感器。了解传感器的标准接口、物联网通信标准在智能家居领域的应用。

（3）理解智能家居与物联网技术的关联性；采用物联网组网技术，根据给定的应用场景，进行需求分析，画出系统控制的架构图，进行简易物联网系统的设计。对传感器进行选型和布局，初步掌握创意设计和布局的可视化方法，并运用工程思维进行合理性解释和分析。

（4）通过开源的设计平台构建智能家居产品原型。结合软硬件的接口标准和通信协议，理解组网、通信和传感器等的原理与功能。

（5）应用工具进行程序设计和智能产品的硬件配置，设计产品原型，并对系统的安全性、功耗进行分析。阐明智能家居的安全标准和安全性方案设计，从而设计安全可靠、低功耗的智能家居产品。

（6）从实际情况出发，确定智能家居系统的需求，对一些标准的传感器，如温度、湿度、光照、红外、烟雾等进行简单的组装和体验。

（7）对智能家居系统设计方案进行技术试验，从系统构成的灵活度、操作管理的便捷性、场景控制功能的丰富性、信息资源的共享性以及按照调试方便性出发对方案进行优化；通过比较和权衡，在多个方案中选定最佳方案，或集中各方案的优点来改进原有方案。

（8）以模拟住宅为平台，以家居电器、家电设备，利用通信网络技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等搭建环保节能的智能家居和智能农业系统，并进行操作和远程控制。
 

教学策略提示

可播放相关视频短片或分析智能家居智能农业系统模型，带领学生走进智能化的世界，激发学生学习兴趣，使学生了解智能家居和智能农业的发展历程；可根据实际情况带领学生参观智能家居展厅，智能农业大棚，实景进行产品体验，让学生体验物联网技术的应用，感悟这些技术对人类美好生活的影响；可让学生开展前期调研，充分了解智能家居和智能农业系统的个性化需求，从智能照明系统，环境控制系统，安防控制系统，温控调节系统等入手，进行需求分析与功能界定，可针对智能家居的技术特点，以空调、电视机等设备的开关、播放、暂停等红外控制指令为例，演示并讲解感应器把控制信号转化成对应红外指令的现象和原理。
 

可从学校、学生家庭实际出发选择“智能楼宇管理系统模型设计与运行”、“城市家庭旧房改造中的智能家居设计”、“新农村建设中的智能农业系统设计”等项目；可以“XX智能家居系统优化”为例，在向用户提供“一站式系统解决方案”，即将可视对讲、安全防范、信息家电控制、空调控制、灯光控制、窗帘控制、场景联动等多种功能进行一体化整体整合等方面进行优化和个性化的项目设计。

1.5 智能家居应用设计课学业要求

通过本课程的学习，学生能阐述智能家居和智能农业的定义、功能及其标准；能列举处生活中常见的智能家居产品，对现代智能家居和智能农业与传统的家居和农业进行对比，分析器优缺点；能阐述物联网技术的基本特征、功能及其标准，分析物联网技术在智能家居和智能农业方面的应用；能依据具体的生活问题情境，确定智能家居的系统需求，经历完整的智能家居系统设计过程，提出完整的设计方案；能依据设计方案选择匹配的硬件产品；能通过智能家居和智能农业系统的实现与优化的实训项目，完成系统硬件设备的安装、布线与调试，完成系统的无线组网。对方案的可行性、技术路线、关键技术以及技术难点进行分析、并提出解决方案。
 

为配合学校《智能家居应用》课程的开设，建设智能家居应用设计实验室，并提供相关软硬件支持，为学生们创造动手实践的场地空间。标准的智能家居应用实验室效果图下图2-1所示，实验室整体空间为1间12*8米标准教室，定制六角桌4张，每张六角桌上摆设智能家居应用实训台和智能农业应用实训台各1台以及配套教学电脑2台，在教室后端摆设智能家居应用沙盘和智能农业应用沙盘各1台，并在角落装配智能家居VR体验设备一套，可供至少35名学生同时上课实验。
 

图2.1 智能家居应用设计实验室效果图