3.9《构建智能家居的“大脑”》教案　2023—2024学年湘电子版八年级信息技术下册

《构建智能家居的“大脑”》教案 1. 教材分析 本节课运用编程思维，将智能家居如何实现智能功能的问题转化为如何设计程序逻辑的问题。以为智能家居系统设计表示室温高低的表情为例，使用micro：bit开发板完成表示室温高低的呈现，熟悉micro：bit开发板及其图形化编程工具——微软makecode编辑器的使用方法。 1. 学情分析 上学期已学习了算法、程序设计的基础知识，多次练习使用流程图解决问题的过程，有助于学生理解makecode的“逻辑方块”如何应用于解决问题。要注意帮学生打通计算机算法设计与图形化编程工具makecode的联系，可让学生快速上手。 1. 教学目标 1.知识与技能： 掌握makecode编辑器的使用方法；利用makecode编写程序控制micro：bit开发板根据室温高低呈现不同的表情效果；设计新颖的智能家居产品。 2.过程与方法： 首先提出学习任务要求；其次让学生小组分工，准备如何开展工作；然后进行makecode编辑器使用教学；最后小组内测试交流与提出改进意见，并展示最终成果。 3.情感态度与价值观： 感受智能家居的便利与乐趣,提高学习与应用新技术的创新意识，培养与他人分工合作的集体意识。 四、教学重难点 图形化编程工具makecode编辑器的用法。 五、教学方法 任务法、小组合作、展示法。 六、教学过程 教学阶段 师生活动 导入新课 师：展示智能家居动图，讲解其各自通过什么传感器和交互逻辑实现了智能。 师：我们可以看到，大多数的智能家居产品都借助了传感器，当传感器感应到某个条件，智能家居产品就像经过了“大脑”思考一样，做出相应的反应。 发挥想象力，我们也可以设计出让生活更便利的智能家居产品！ 【设计意图】通过实例介绍智能家居、传感器和交互逻辑，顺理成章地引出学习任务。 讲授新课 一、工作规划 师：同学们已经学习过算法基础知识，多次使用流程图解决问题，老师相信你们都有很好的逻辑思维。设计智能家居产品的任务涉及比较多的工作，所以请同学们以5-8人为一组，小组对本节任务进行分析、讨论后，规划好自己的工作，参考过程如下： （1）依据你体验过的智能家居产品进行分析和借鉴； （2）构建管理文档，用来记录系统的功能设计、电子元器件选型、程序逻辑关系、项目实现过程，同时记录存在的问题； （3）利用makecode编辑器编写程序的逻辑结构，赋予“大脑”判断功能； （4）利用micro:bit开发板或micro:bit模拟器测试程序； （5）检验“大脑”逻辑判断的合理性，与小组成员讨论，提出改进方案。 生：组队并分工。 【设计意图】设置小组合作，是因为学生能力各不相同，而任务要求的综合能力比较全面，所以需要学生集思广益、发挥所长。 二、智能家居项目分析——核心功能设计 师：同学们或多或少都会体验过智能家居或者其他智能产品。小组内讨论一下，分析你们接触过的智能产品，积累经验和认识。同时思考还有哪些改善家居环境的创意功能，并进行功能分析设计，将归纳的设计思路填写在下面的表中。（见课件） 【设计意图】小组分工，交换想法，激发出更多的创意，同时做好记录，将步骤明确。 三、初识micro:bit开发板的图形化编程工具——微软makecode编辑器 师：使用micro:bit开发板，可以帮助我们实现许多智能家居产品的功能。micro:bit开发板支持可视化编程，现在我们就试试micro:bit官网推荐的微软makecode编辑器，用它来完成控制程序的编写。makecode编辑器的界面，各功能区和应用如下。（对照表格，讲解界面上的功能区和它们的应用场合，见课件） 【设计意图】讲解makecode编辑器的功能，理解各功能的应用，为学生设计方案提供参考。 四、利用makecode“基本方块”设计智能家居的表情 师：为作品设计一系列丰富的表情，更能够体现智能家居的交互性。本节利用makecode编辑器的“基本方块”来控制micro:bit板载的发光二极管（简称LED）点矩阵呈现各种表情。 我们来试试显示三种表情：微笑、冷漠、难过。（在课件上展示示例） 在makecode编辑器的方块区中选择“基本方块”中的“显示 LED方块”或者“显示图标方块”可以组成不同的表情；在脚本区可以进行程序的编写；在模拟测试区可以预览程序执行的效果。（见课件） 生：在脚本区编写程序，在模拟测试区显示三种表情。 师：检查学生的完成情况，鼓励小组互助。 【设计意图】以为智能家居系统设计显示表情为例，学习makecode“基本方块”的功能，使学生能举一反三。 五、利用makecode“逻辑方块”设计智能家居的“大脑” 师：“大脑”是智能家居程序的逻辑控制核心。程序的逻辑控制直接关系着智能家居的各个模块能否稳定运行。我们可以通过micro:bit板载的按钮来控制micro:bit板载的LED点矩阵显示出不同的表情，“大脑”程序的逻辑流程图如下。（见课件） 程序流程图中的分支判断，需要使用“逻辑方块”中的“条件方块”，通过单击“条件方块”左下角的“+”按钮，可以拓展分支流程。（见课件） 【设计意图】讲解makecode编辑器的“逻辑方块”，为学生设计方案提供参考。 六、利用makecode“输入方块”增加智能家居的“感觉” 师：实现能够进行逻辑判断的智能“大脑”后，我们可以借助micro:bit板载的传感器增加智能家居的“感觉”。micro:bit开发板的主芯片能够反馈温度的数值，可以实现温度传感器的功能。我们需要使用“输入方块”中的“温度方块”获取温度数值。（见课件） 为了将“温度”参数加入前面的程序中，使用“温度是否大于 27℃且小于30℃”的判断条件代替“A 键是否被按下”，使用“温度是否大于 30℃”的判断条件代替“B 键是否被按下”。编写程序时需要考虑两个问题： （1）如何比较环境实际“温度值”与预设固定温度值？ 提示：使用“逻辑方块”中的“比较方块”可以完成环境实际“温度值”与预设固定温度值的比较。 （2）如何编程实现“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件？ 提示：使用“逻辑方块”中的“布尔方块”，选择“与”功能可以连接关系为“且”的两个判断条件。那么，“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件对应的编程方块应该为“____”与“____”（温度值可以用字母“T”来表示)。 【设计意图】讲解makecode编辑器的“输入方块”，为学生设计方案提供参考。 七、小组内测试交流与提出改进建议 师：现在我们已经掌握makecode编辑器的全部基本功能，请各小组充分利用micro:bit开发板的板载元件完成智能家居作品——“智慧大脑”。 小组成员互相交流和分享程序设计思路，并利用图形化编程的方法完成程序的逻辑梳理。可以通过模拟测试来验证程序的正确性，不断调试以得到最佳效果。编程时重点考虑如下问题： （1）能否按照设计的结构完成程序编写； （2）编写的程序能否在模拟器上正确运行； （3）编写的程序能否在开发板上正确运行； （4）我将如何改进：__________________________ 生：合作制作程序。 【设计意图】检验学生的学习成果，发现薄弱环节。 课堂总结 练习与思考 师：提问学生： （1）展示你的“智慧大脑”作品，谈谈你的设计思路与程序逻辑思路。 （2）你在编写程序与使用micro:bit开发板的过程中遇到了什么问题？采用了哪些解决办法？ （3）在后面的活动中你想给智能家居项目添加什么样的功能？ （4）判断按键是否按下时，可以使用“输入方块”中的“触发方块”——“当按钮 A 被按下”，也可以使用“逻辑方块”中的“判断方块”和“输人方块”中的六边形“逻辑方块”——“当按钮 A 被按下”。思考这两种编程方式的区别与联系。 生：回答问题。 师：总结和点评学生的回答。 【设计意图】通过提问，巩固所学知识，锻炼学生举一反三的能力。 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$