3.3《智能分类垃圾桶的原型搭建与调试》教学设计 2024—2025学年电子工业版 （2022）初中信息科技第六册

电子工业版第六册信息科技教学设计 课题 第3.3节《智能分类垃圾桶的原型搭建与调试》 单元 三单元 学科 信息科技 九年级 第六册 学习 目标 1、智能分类垃圾桶原型搭建 2、智能分类垃圾桶的调试 3、智能分类垃圾桶的优化升级 重点 了解技术的组成部分与应用；了解本单元知识概要。 难点 智能分类垃圾原型的搭建 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、教学目标 通过本章节的学习，你应该掌握以下内容： 1、智能分类垃圾桶原型搭建 2、智能分类垃圾桶的调试 3、智能分类垃圾桶的优化升级 倾听老师开篇介绍 本课程的教学目标综合考虑垃圾的特点，理论联系生活实际，了解智能分类垃圾桶原型的搭建和调试，以及后续智能分类垃圾桶的优化升级 二、新课导入 智能分类垃圾桶的功能实现后，我们需要根据实际需求设计垃圾桶的结构，对初步完成的智能分类垃圾桶原型作品进行测试后，根据使用反馈对各个模块进行调整与优化，不断完善作品。 观看智能垃圾桶分类图片的应用并思考回答问题 激发学生兴趣并快速进入学习状态 三、新课讲解 一、智能分类垃圾桶原型搭建 智能分类垃圾桶的功能实现后，我们需要根据实际使用需求来设计垃圾桶的结构。以智能分类垃圾桶为例，按照日常的使用方式，我们可以将其分为一体式垃圾桶和分体式垃圾桶，如图3.3.1所示。 根据智能分类垃圾的功能，选择合适的材料对垃圾桶外形结构迸行搭建。常用的结构搭建材料有木板、KT板、纸板、3D打印模型等。设计与搭建作品外形结构的一般步骤为:绘制草图、拆分模型、数字化加工、模型搭建与组装。常用的数字化加工方式如图3.3.2所示。 以一体式分类垃圾桶为例，将垃圾桶的结构分为放置垃圾的识别区域、投放垃圾的动力结构、存储垃圾的箱体结构3部分，其外观结构设计与搭建过程如图3.3.3所示。 放置垃圾的识别区域要使用图像识别技术来识别垃圾种类,所以需要搭建能够避免外界环境干扰的半封闭箱体，如图3.3.4所示 投放垃圾的动力结构要能够双向转动，如图3.3.5所示。根据识别结果将垃圾投入不同的垃圾桶，应设计与搭建-一个不易腐蚀的面板来放置垃圾，以延长垃圾桶的使用寿命。 存储垃圾的箱体结构需要考虑垃圾的种类和使用情况来选择不同的材料以及设计不同的容积。 设计好智能分类垃圾桶的各个功能的外观结构后，需要使用合适的材料和工具 进行组装。如图3.3.6 所示为组装后的某智能分类垃圾桶。 二、智能分类垃圾桶的调试 智能分类垃圾桶的原型制作完成后，需要对垃圾桶进行测试与调整，以确保垃圾桶能够实现既定功能。智能分类垃圾桶主要实现AI设备识别垃圾并对垃圾进行分类投放的功能，在测试时就需要比对垃圾投放的结果与垃圾的分类是否一致。调试可以分为硬件模块调试与整体功能联调。硬件模块调试主要包含硬件模块的连接是否正确、数据信号能否正常读取或控制、硬件设备是否正常工作。以 智能分类垃圾桶为例，需要进行的硬件模块调试有: AI摄像头是否可以正常采集垃圾图像、识别结果能否正常返回智能开发板、智能开发板能否指挥控制器(如舵 机)执行相应动作，如图3.3.7 所示。 对各硬件模块功能调试后，还要进行作品整体功能联调。可以借助多种软硬 件方式一 起进行调试，在调试中设置多组变量，检查功能实现是否与预期一致，这样可以较快捷地发现问题。例如，在智能分类垃圾桶中投放多组垃圾，观察是 否每一次都能投放正确，将投放结果填写在表3.3.1中。 三、智能分类垃圾桶的优化升级 完成智能分类垃圾桶的测试后，通常需要根据测试后的结果进行完善，在完善过程中会提出新的改进方案，这也就是我们经常说到的迭代。例如，在智能分类垃圾桶项目中，经过测试后发现放置垃圾的识别区域光线太暗，导致图像识别率很低，可在识别区域的箱体中设置红外感应灯装置，当有垃圾放入时，自动亮灯，垃圾投入后自动关灯。 在存储垃圾的箱体结构中，如果一个箱体的垃圾大大多于另一个箱体的垃圾，可以在箱体中设置一个动态调节容积的装置。当某个垃圾箱快满时，垃圾箱挡板平移，增大某个箱体的容量，如图3.3.9所示。 通过教师的讲解，以小组合作的方式、联系生活中垃圾的场景，开展讨论交流、合作完成任务 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 四、课堂练习 课程练习书本上的内容 1、 设计与搭建作品的外观结构一般步骤为——和——。 2、 在制作作品的外观结构中，常用的数字化加工工具有那些？ 3、 根据本节3.2中所学自动识别几何图形的应用，尝试制作几何图形自动分类器 通过课堂的上的随机提问，抽取学生回答，引导学生练习开展习题。 通过课堂的讲解，引导学生本人通过思考，独立完成书本上的习题 五、课堂总结 请同学们对照本章的学习目标进行总结，看看自己掌握了那些知识。 以小组为单位，对本单元的学习情况和项目情况，进行总结归纳。 通过回顾智能垃圾分类应用实现过程的场景，引导学生独立对所学的课程进行归纳总结 六、作业布置 作业布置 1、 回顾日常生活中遇见的垃圾，学习智能垃圾的原理及过程？ 2、 理论联系学校和生活的实际问题，通过对智能分类垃圾桶的设计和调试，掌握机器处理图像的一般过程。 3、 对所设计的智能分类垃圾桶进行升级和调试 回顾日常生活中遇见的垃圾，收集这些垃圾的图像，根据不同的垃圾分类方式，编写垃圾分类程序，实现智能垃圾分类的功能。 通过理论联系生活实践的方式，加深对所学知识的理解和应用。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$