全册教案（教案）2025-2026学年六年级上册信息技术青岛版

该小学信息科技教学设计聚焦过程与控制、系统模块、逻辑运算等核心知识，通过感应水龙头、交通信号灯等生活场景导入，构建“生活实例-系统分析-硬件操作-编程实现-实践创新”的学习脉络，以掌控板、传感器等硬件为支架，逐步深入开闭环控制等原理。 资料以真实情境项目驱动，如制作安全疏散警报器、自动避障电车，培养计算思维（抽象系统环节、分解编程任务）和数字化学习能力（硬件搭建与Mind+编程），融入信息社会责任（安全意识、尊老爱老）。提供星级评价量规和分层任务，助力教师实施，学生通过动手实践将抽象概念转化为技能，提升解决问题能力。

第一单元 系统与模块 第1课时 安全疏散警报器 ——系统分析 【课标要求】 1.信息科技课程总目标中要求“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”。 2.在第三学段（5-6年级）数字化学习与创新目标中要求“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。” 3.在学段学业要求中要求“通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统”。 【学习目标】 1.通过观察感应水龙头，知道过程与控制系统的3个环节，了解掌控板，能正确连接掌控板； 2.通过模拟安全疏散警报声，提高过程与控制与控制系统的分析能力。 3.通过探究学习，增强安全意识，感受到计算机实现过程与控制的优势。 【教学重点】通过模拟安全疏散警报声，提高过程与控制与控制系统的分析能力 【教学难点】通过探究学习，增强安全意识，感受到计算机实现过程与控制的优势 【学习过程】 一、情景导入，提出问题 很多公共场所为了节约用水使用感应水龙 头，这是一种随处可见的过程与控制系统，从这节课开始我们进入“系统与模块”的世界。 二、解剖案例，探究新知 探究一：过程与控制系统分析 1.议一议：观察感应水龙头，说一说感应水龙头的工作过程。补充下图。输入 计算 输出 传感器 控制器 执行器 手靠近 水龙头（ ） 手（ ） 水龙头（ ） 2.读一读 过程与控制在日常生活中随处可见，很多场景存在着“输入一计算一输出”的计算模式。 控制系统是一种具有输入、输出和反馈的系统，可以将输入信号转换成输出信号。输入信号是指控制命令，输出信号是指被控制对象的状态或行为。反馈信号则是用来检测被控制对象的状态或行为，并与期望状态进行比较，将结果反馈给控制器进行调整。 控制系统的核心是控制器，它是控制系统的“大脑”,主要负责处理输入信号、计算控制策略和输出控制信号。被控制对象则是控制器控制的目标，如机械系统、电子系统、化工系统等。 3.说一说：日常中还有哪些控制系统？ 4.练一练：商场和校园中都配有应急疏散报警系统，说一说它的工作过程。 输入 遇到险情或 安全演练启动 按钮 输出 蜂鸣器鸣响 或语音播报 计算 微处理器 5.依据下表“评价标准”对探究一的活动过程进行星级评价。 序号 评价量规 自我评价 1 知道过程与控制系统的3个环节 ✩ ✩ ✩ 2 知道过程与控制在日常生活中随处可见 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究二：初识掌控板加油站 一般地，信息系统的基本功能是进行信息处理，具体包括信息输入、存储、处理、控制及输出等。 基于开源硬件的信息系统可以简化为3个部分，即信息的输入、计算 和输出。 输入：完成信息的获取， 一般 由各种传感器来采集并传递给信息 处理模块，例如：湿敏传感器能够 获取当前环境的湿度。 计算： 一般由各种型号或性能 的开源硬件来完成，它们能根据系 统的功能需求，对输入的信息进行 加工处理。 输出：将处理完成的信息传递 给系统的执行装置，实现信息的定 向传递。 输入 计算 1.读一读 掌控板是一个可拓展性超高的微型掌上电脑。输出 输出 掌控板采用国产高性能处理器ESP32作为主控，配备一块OLED 屏幕，内置加速度传感器、声音传感器、光线传感器、蜂鸣器、轻触按键和触摸按键等交互器件，支持Wi-Fi和蓝牙双模通信，可作为物联网节点，实现物联网应用。 2.认一认：掌控板各部分的名称。 3.做一做 通过USB数据线将掌控板与电脑 中的USB 接口连接。 （1）单击“扩展”,选择“掌控板”, 返回后等待编译器安装完成。 （2）单击“连接设备”下拉菜单， 选择掌控板的连接端口。 如下图所示：右侧显示“连接设备 成功”。 4.认一认：蜂鸣器加油站 在Mind+中，通过输入音符、 节拍数等，将输入的数据传递到掌 控板中，掌控板通过内部的控制系 统，计算和控制蜂鸣器，最终蜂鸣 器发出声响。 输入 输入音符 和节拍数 输 出 蜂鸣器 出警报声 计算 计算和控制 蜂鸣器作为疏散警报系统的最小组成部分，是一种简易的发声器件。蜂鸣器接通电源后，其内部的小铁片在电磁感应作用下来回振荡发出声音。按其驱动方式的原理，蜂鸣器可分为有源蜂鸣器与无源蜂鸣器。这里的“源”不是指电源，而是指振荡源。 有源蜂鸣器 无源蜂鸣器 掌控板集成了无源蜂鸣器，给它一定频率的方波信号，使其内部的振动装置起振，从而实现发声。输入的方波频率不同，发出的声音也不同，因此掌控板蜂鸣器还可以模拟曲调实现音乐效果。 掌控板板载蜂鸣器 5.做一做 试着让掌控板蜂鸣器发出声音。 6.想一想 怎样控制蜂鸣器，使其每隔1秒发声? 7.做一做 怎样控制蜂鸣器连续鸣响5秒? 8.依据下表“评价标准”对探究二的活动过程进行星级评价。 序号 评价量规 自我评价 1 了解掌控板，能正确连接掌控板 ✩ ✩ ✩ 2 了解蜂鸣器，控制蜂鸣器发声 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 三、学以致用，实践创新 灾情警报是发生重大自然灾情或突发事故时播放的警报，主要作用是向人们通报有重大灾情的发生，要立即实施应急的救援和采取防护措施。具体鸣响方式为：鸣15秒，停10秒，再鸣5秒，停10秒，反复3遍，时间为2分钟。可简单记为：“三长三短。” 实践任务：请依据鸣响方式，使用掌控板模拟制作安全疏散警报器。 1.项目分析与方案设计 安全疏散警报器由高频频率900Hz 至1000Hz,鸣15秒，停10秒，再鸣5秒，停10秒。使用循环，实现反复3遍，时间为2分钟。 项目设计方案 项目负责人 项目成员 描述功能 输入参数 所需硬件 步骤及分工 项目步骤 项目分工 2.搭建与编程实现 依据需求分析，完成流程图，并编写程序。 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示交流，评价反馈 选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 积极参与活动，善于思考解决问题 ☆☆☆ 项目分工明确，成员合作密切 ☆☆☆ 能够使用蜂鸣器模拟安全疏散警报器 ☆☆☆ 学习成果 程序完整，测试验证无误 ☆☆☆ 作品功能基本实现，效果良好 ☆☆☆ 作品有创新点且能解决实际问题 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸： 本节课我们了解了控制系统三个环节，也知道过程与控制在日常中随处可见。下课后大家请继续发现我们身边的过程与控制系统。下节课，我们将进一步来分解系统，变出更厉害的大系统！ 【检测与作业】 1.寻找身边的过程与控制系统，并说出控制系统的输入、计算和输出环节。 2.救护车是救助病人的车子，在出勤时一般会拉响警报，提醒行人及社会车辆及时避让。救护车的警报没有音调的过渡变化，通常以比较快的频率反复更替两个高低音调作为表现。高低频率及持续时间如下表所示，请使用掌控板模拟救护车的警报声。 频率 高频(900Hz~1000Hz) 低频(650Hz~750Hz) 持续时间 0.6秒 0.4秒 【学后反思】1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第2课时 交通信号灯 ——系统分解 【课标要求】 1.信息科技课程总目标中要求“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”。 2.在第三学段（5-6年级）数字化学习与创新目标中要求“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。” 3.在学段学业要求中要求“通过观察身边的真实安全，了解一个大的系统可以分解为几个小的系统，一个系统也可以划分出功能相对独立的多个模块”。 【学习目标】 1.了解交通信号灯系统，知道系统的构成，掌握系统模块化设计的思想； 2.通过制作呼吸灯，能够使用连续变量控制掌控板载LED灯，提升程序设计能力； 3.通过探究学习，养成遵守交通规则的习惯，树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识。 【评价任务】 探究一：认识系统与模块(指向学习目标1“知道系统的构成”) 探究二：探究路口交通信号子系统（指向学习目标1“掌握系统模块化设计的思想”） 探究三：模拟交通信号灯（指向学习目标1、3） 实践任务：制作呼吸灯（指向学习目标2） 【教学重点】通过制作呼吸灯，能够使用连续变量控制掌控板载LED灯，提升程序设计能力 【教学难点】通过探究学习，养成遵守交通规则的习惯，树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识 【学习过程】 一、创设情景，激趣导入 红绿灯为行人和车辆安全出行提供保障。请结合过程与控制系统的3个环节来说一说交通信号是怎样实现自动控制的呢？ 二、小组合作，探究新知 探究一：认识系统与模块 1.想一想：城市的交通系统只有信号灯系统吗？ 城市的交通管理指挥系统是由交通信号控制系统、视频监控系统、电子警察系统、智能卡口系统、交通流信息采集系统、交通信息发布系统等组成，它们相互联系和作用，共同协作，保证了城市交通的安全和畅通。 2.读一读 系统是由一群有相互作用关系的功能要素组成的集合体。通常，在分析系统时需要分解系统，可以根据功能的不同，将系统分解为功能相对独立的多个模块。 系统和子系统的概念是相对的，当作为另一个系统的一部分时，系统就成为一个子系统。 3.说一说：系统、子系统、模块和它们之间的关系。 4.依据下表“评价标准”对探究一的活动过程进行星级评价。 序号 评价量规 自我评价 1 知道系统的构成 ✩ ✩ ✩ 2 了解系统、子系统和模块的关系 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究二：探究路口交通信号子系统 交通信号灯是指挥交通运行的信号灯，是交通信号控制系统的重要组成部分，一般由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。 1.读一读 目前交通灯的控制基本采用的是定时控制，即控制红灯和绿灯的亮灭时间。例如：一路口有4组交通灯，每组有红、黄、绿3个灯。东西方向和南北方向信号灯如下表所示： 某路口交通信号灯时间表(模拟) 东 西 信号 绿灯亮 黄灯闪 红灯亮 时间 9秒 3秒 12秒 南 北 信号 红灯亮 绿灯亮 黄灯闪 时间 12秒 9秒 3秒 2.做一做：以东西方向其中一组灯为例，绘出交通信号灯的工作流程图。绿灯亮（ ）秒 （ ）灯亮（ ）秒 都是闪烁 （ ）灯亮（ ）秒 3.依据下表“评价标准”对探究二的活动过程进行星级评价。 序号 评价量规 自我评价 1 初步了解系统模块化设计的思想 ✩ ✩ ✩ 2 分析模块进行设计 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究三：模拟交通信号灯 使用Mind+ 编程，依据流程图编写程 序，利用掌控板的控制器进行计算处理， 通过掌控板上的LED 灯来模拟交通灯的信 号输出。 1.认识板载LED灯 掌控板的屏幕上方有3盏全彩 LED灯， 可以通过编程来控制它们来调亮度和颜色。 B RGB LED 2.点亮LED灯 （1）使用鼠标单击主舞台中的对象， 点亮LED灯。 （2）LED 灯不仅可以用鼠标来点亮，还可以用键盘点亮，试着做一做。 测试脚本：单击舞台区角色或者按下键盘中的按键触发事件，就可以在掌控板中看到 LED点亮效果。 3.使用掌控板模拟交通信号灯 要实现红绿灯交替有规律地亮灭，我们可以将交通信号灯系统分为3个 模块，分别实现绿灯亮9秒、黄灯闪烁3秒、红灯亮12秒。 （1）编写代码，实现绿灯亮9秒。 （2）实现黄灯闪烁3秒，可以使用计次循环，每次灯亮等待0.5秒，然后关闭，实现一次闪烁。 （3）实现红灯亮12秒后，使用“控制”模块中的“ ”,实现信号灯的交替亮灭。 4.想一想：如何解决两个灯同时亮的问题?等待0 .5 5.依据下表“评价标准”对探究二的活动过程进行星级评价。 序号 评价量规 自我评价 1 掌握系统模块化设计的思想 ✩ ✩ ✩ 2 树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 三、学以致用，实践创新 呼吸灯是指灯光在微电脑的控制之下完成由亮到暗的逐渐变化，呈现出类似人在呼吸的感觉。呼吸灯不仅可以营造出一种柔和、舒适的氛围，还可以减少眼部疲劳，保护眼睛健康，同时呼吸灯的灯光渐变可以在一定程度上减少能源的浪费，起到节能环保的作用。 实践任务：使用掌控板制作一款简单的呼吸灯。 1.项目分析与方案设计 呼吸灯的亮度由暗逐渐变亮，再由亮逐渐变暗，如此这样循环。使用计次循环先实现灯由暗变亮，可以调整灯的亮度数值，灯的初始亮度为0,最后亮度为9。 项目设计方案 项目负责人 项目成员 描述功能 输入参数 所需硬件 步骤及分工 项目步骤 项目分工 2.搭建与编程实现 依据需求分析，完成流程图，并编写程序。 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示交流，评价反馈 选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 积极参与活动，善于思考解决问题 ☆☆☆ 项目分工明确，成员合作密切 ☆☆☆ 能够使用LED灯实现呼吸灯效果 ☆☆☆ 学习成果 程序完整，测试验证无误 ☆☆☆ 作品功能基本实现，效果良好 ☆☆☆ 作品有创新点且能解决实际问题 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸： 本节课我们了解了系统的构成，在分析系统时需要分解系统，我们可以根据功能的不同，将系统分解为功能相对独立的多个模块。对于模块的应用还有更多的功能需要我们去探索。 【检测与作业】 流水灯是若干个灯泡依次点亮，起到变换闪烁的效果，视觉上感觉到灯光在流动。请根据本课学习的知识，参考以下示意图，使用掌控板设计一款流水灯。 【学后反思】 1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第一单元 第3课 一键报警器——功能复用 【课标要求】 1.信息意识：感受物联网给人们学习、生活和工作带来的改变，认识到一键报警器作为物联网应用的一种，能在保障安全等方面发挥重要作用。 2.计算思维：能根据需求，设计和搭建简单的一键报警器相关的物联网原型，体验其中数据处理和应用的方法和过程，例如理解报警器如何采集信号、传输数据以及触发报警等。 3.信息社会责任：了解自主可控对国家安全以及物联网发展的重要意义，认识到一键报警器系统中相关技术自主可控的重要性，增强信息安全意识。 4.数字化学习与创新：在学习过程中，选择适当的数字资源支持学习，改变学习方式，可利用微课等进行自主学习和合作学习，尝试创新一键报警器的功能或应用场景。 【学习目标】 1.通过一键报警器的探究，认识掌控板按键A、按键B以及扩展引脚，初步了解系统中模块的功能复用，能利用掌控板按键控制声音、灯光。 2.通过对SOS求救器制作的探究，体会数字传感器在程序设计中的作用，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力。 3.通过项目的探究，提升危急时刻处理突发问题的意识，树立社会责任感、公民意识。 【教学重点】通过对SOS求救器制作的探究，体会数字传感器在程序设计中的作用，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力 【教学难点】通过项目的探究，提升危急时刻处理突发问题的意识，树立社会责任感、公民意识 【评价任务】 1.活动一：认识掌控板按键A、按键B及扩展引脚。（检测目标1） 2.活动二：用按键控制声音和灯光。（检测目标1） 3.活动三：使用变量让按键变成多功能开关。（检测目标1） 实践任务：通过用掌控板按键A作为求救器触发按钮，设计出一款具有求救信号功能的求救器，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力。（检测目标2、3） 【学习过程】 一、创设情境，激趣导入 1.情境导入 同学们，安全是我们在校园里安心学习、快乐成长的基础。当遇到突发情况时，每一分每一秒都可能关乎安危，能否及时获得帮助往往是化解危机的关键。为了校园安全，学校统一安装了具有“紧急报警求助’功能的一键报警装置，该装置由报警器、警灯、定位装置和微型摄像头等组成。它虽然小巧，却能在紧急时刻发出最有力的求助信号，快速连接到守护我们安全的力量。这到底是怎样的“安全卫士”呢？今天，我们就一起来学习《一键报警器》，了解它的作用和使用方法，让它成为我们身边可靠的安全伙伴。 2.出示学习目标。 二、合作探究，发现新知 一键报警器基本的模块由应急按键、报警主机、紧急接警中心组成。主机接收到应急按键按下的信号后，通过报警主机自动向应急接警中心上传报警信息。掌控板上集成了按键、LED灯和蜂鸣器等电子器件，下面就让我们以掌控板为例，模拟一键报警器的制作吧。 活动一：认识掌控板按键A、B及扩展引脚 掌控板集成了“按键A、B两个按键，分别通过板载电路与控制器引脚P5、P11相连。这两个引脚既可以作为按键传感器来使用，又可以通过IO扩展板连接其他外部设备，实现更为复杂的系统功能。 任务要求：通过读一读，初步了解校园一键报警系统的模块组成，并借助“加油站”知道什么是模块化的设计。 读一读： 校园一键报警系统由“前端报警系统”“接警受理系统”等很多系统模块组成。这种大的系统设计都是模块化的，可以被拆分成一个个小的模块。一个硬件模块、一段程序甚至一个作品都可以被视为一个模块。 评价标准： 1.认识掌控板按键A、B及扩展引脚。 ☆☆☆ 2.了解校园一键报警系统的模块组成。 ☆☆☆ 活动二：用按键控制声音和灯光。 一键报警器通过按键触发声音警报和灯光警报，那如何用掌控板控制声音和灯光呢?一键报警器的设计流程又是什么样子的呢? 任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，尝试用按键控制声音和灯光，了解一键报警器的设计流程。 做一做： 在 Mind+编辑器中调用“事件程序”模块中“当按钮按下”代码，启动事件处理。 想一想： 如果我们要实现灯光闪烁效果，需要调用几次“LED”模块中“灯号颜色”代码呢? 议一议： 调用“音乐”模块中“播放音符”代码，可以发出声音。如何设置节拍，更好实现报警时声音的急促效果呢? 试一试 添加控制模块中“等待”和“循环执行”代码，实现一键报警器长鸣效果。 议一议 (1)为什么要加人“等待1秒”代码?它在程序的运行中起到了哪些作用? (2)可以把改变颜色代码放在播放音符代码之前吗? 评价标准： 1.初步了解系统中模块的功能复用 ☆☆☆ 2.尝试利用掌控板按键控制声音、灯光。 ☆☆☆ 活动三：使用变量让按键变成多功能开关。 任务要求：借助一点通的提示,了解变量的作用，在编程时尝试通过变量搭桥，让按键变成多功能开关。 1.议一议 按键传感器作为瞬时开关，按下时导通电路，松开时断开电路。如何能够让按键像机械开关一样，按一下灯亮，再按一下灯灭呢?能否每按一下按键，就能让灯光切换一种颜色，或者切换一个 LED灯呢? 评价标准： 1.初步了解变量的作用。 ☆☆☆ 2.在编程时尝试利用通过变量搭桥，让按键变成多功能开关。 ☆☆☆ 三、实践创新，学以致用 【项目要求】 当遇到紧急困难时，可采取大声喊叫或敲击脸盆等方法有规律地发出三短三长三短再循环往复的声音，也可以利用手电筒(频闪功能)、镜子反射太阳光等方法，进行有规律的反复闪照，信号规律如右表所示。 请根据上述信息，用掌控板按键A作为求救器触发按钮，设计出一款具有求救信号功能的求救器。 1.项目分析与方案确定 2.搭建与编程 3.测试与优化 成熟稳定的程序除了需要严谨的程序设计，还需要进行不断的调试和完善。在调试中，请将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 师巡视指导，小组合作完成项目。 四、展示分享，交流评价 1.展示方案：小组推选代表介绍本组的方案设计以及实施方法。 2.方案评价：师生根据实践标准进行互评。 3.请根据本节课的学习情况，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价标准 评价指标 自我评价 学习过程 根据小组分工，能积极地参与探究活动，主动学习相关知识，掌握相应技能。 ☆☆☆ 会设计有效的方案，并按照设计方案开展学习活动。 ☆☆☆ 掌握程序的编程方法，能在测试中不断优化迭代算法。 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整。 学习成果 模拟实现求救器作品的声光信号，符合求救信号规律。 ☆☆☆ 作品中体现出创新意识和个性化设计。 ☆☆☆ 作品程序编写规范，代码运用恰当。 ☆☆☆ 能够完成作品制作，功能完善，作品运行效果好 填写说明：请将★涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展提升 一键报警系统是一个复杂的系统，它是由前端硬件设备+后端服务器和平台组成的一个联网报警系统，通过声、光控技术，整合输入、输出、控制系统实现与报警主机的信号交互，从而有效应对突发紧急事件。 1.通过本节课的学习，你有哪些收获？ 2.本节课你还有哪些困惑？ 3.说一说，本节课最有趣的内容是什么？你还发现了哪些新功能？ 【检测与作业】 拓展作业 常见的一键报警器通常在白天比较醒目，可以在紧急情况下起到报警的作用。但是到了夜晚，如果出现紧急情况，可能会出现报警装置不醒目，进而延误报警最佳时机的情况。请利用掌控板模拟设计出一款具有夜晚闪烁发光功能的一键报警装置，解决常规报警装置夜晚难以发现的缺憾。 【学后反思】 1.用自己喜欢的方法简单梳理总结本节课的知识点和解决问题的方法。 2.分享自己的学习经验或在学习过程中遇到的困惑。 第二单元 逻辑与运算 第1课 制作电子班牌——认识“开关量” 【课标要求】 1.通过实例感受万物互联的场景，知道物联网与互联网的异同，认识到物联网的普及对学习和生活的影响。通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现万物互联的基本原理。 2.通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系。自觉遵守物联网实验的操作规程，会使用实验设备搭建物联系统原型，并能通过实验平台读取、发送、接收、汇集和使用数据。 3.了解身边的物联设备及其对塑造网络虚拟身份的作用，有意识地保护个人隐私，进行安全防护。了解物联网中发展自主可控技术的意义，了解自主可控生态体系对我国国家安全的重要作用。 【学习目标】 1.认识掌控板显示屏、触摸传感器，初步了解掌控板显示信息的工作原理，掌握显示 图文信息的方法与技能，初步感知开关量的概念。 2.通过“心情灯”作品的探究与设计，体会触摸传感器以及逻辑运算在控制系统中的作用。 3.通过制作电子班牌、心情灯作品，提高集体荣誉感、主动参与意识，养成积极向上的美好品质，感受信息科技同日常学习与生活的紧密联系。 【教学重点】通过“心情灯”作品的探究与设计，体会触摸传感器以及逻辑运算在控制系统中的作用 【教学难点】通过制作电子班牌、心情灯作品，提高集体荣誉感、主动参与意识，养成积极向上的美好品质，感受信息科技同日常学习与生活的紧密联系 【评价任务】 1.活动一：认识掌控板显示屏和触摸键。（检测目标1） 2.活动二：显示文字和图片信息。（检测目标1） 实践任务：通过制作电子班牌、心情灯作品，感受信息科技同学习与生活的紧密联系。（检测目标2、3） 【学习过程】 一、创设情境，激趣导入 1.情境导入 电子班牌以云平台为基础，结合互联、物联系统实施校园管理，是一个为学生和老师提供新颖的师生交流及校园服务的平台，可以通过点击相应功能菜单实现不同的信息查询。 掌控板上集成了显示屏和触摸按键，让我们以掌控板为例，探究电子班牌的奥 秘吧。 揭示课题：《制作电子班牌》 2.出示学习目标。 二、合作探究，发现新知 活动一：认识掌控板显示屏和触摸键 任务要求：借助图片认识显示屏和触摸按键，并借助“加油站”知道什么是开关量。 1.认识显示屏 掌控板集成1.3英寸OLED显示屏，分辨率为128x64，可显示文字及图片。屏幕上有坐标系，坐标原点(0，0)为左上角的顶点。 2.认识触摸按键 在掌控板正面金手指处集成了6个触摸按键，依次为P、Y、T、H、O、N，可监测是否被触摸。 试一试 在Mind+编辑器中调用“板载传感器”模块下“触摸按键P被接通”代码。通过“说”代码块可以实时查看传感器的状态返回值。 评价标准： 1.认识掌控板显示屏和触摸键。 ☆☆☆ 2.知道什么是开关量。 ☆☆☆ 活动二：显示文字和图片信息 我们可以用掌控板模拟设计电子班牌，通过不同的触摸按键，触发不同的显示信息。 任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，实现触摸按键后，在显示屏上显示不同的文字信息。 1.显示文字信息:“班风、学风” 议一议： 通过触摸按键，在显示屏上显示不同的信息，要用到逻辑判断，它的算法流程图是什么样子? 做一做： 在Mind+编辑器中调用“屏幕显示文字”代码3次，并输人文字信息。 读一读： 我们也可以用坐标来显示文本的代码显示文字。需要注意，文本也有坐标原点，汉字的字体高度约为 16 像素点，宽度约为12像素点，可以将文本看成一个长方形，文本的坐标原点(0，0)也在文本的左上角。因此，通过坐标来调整文字的位置时，实际调整的是文本左上角的顶点位置。 2.显示图片信息:“班徽” 任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，实现触摸按键后，在显示屏上显示图片信息。 做一做： 添加控制模块中的条件判断代码和板载传感器中触摸按键接通代码，控制不同的显示内容。 议一议： 显示班徽图片要用到“屏幕显示”模块下“屏幕显示图片”代码。若让图片居中显示，它的坐标该如何设置? 试一试： 完善程序，测试效果: 评价标准： 1.初步了解掌控板显示信息的工作原理。 ☆☆☆ 2.掌握显示图文信息的方法与技能。 ☆☆☆ 三、实践创新，学以致用 【项目要求】 大自然的各种色彩使人产生各种感觉。心理学家认为，不同的颜色会让人产生不同的情绪。例如:红色通常给人刺激、热情和幸福的感觉，而绿色作为自然界中草原和森林的颜色，给人以理想、年轻、新鲜的感觉，蓝色则让人感到悠远、宁静。 请用触摸按键设计出具有如下功能的多彩心情灯: (1)触摸P、Y、T、H、0、N按键,分别实现 LED灯为红色、绿色、蓝色、橙色、紫色、关灯的效果。 (2)触摸P、Y、T、H、0、N按键，分别实现显示不同表情符号的效果。 1.项目分析与方案确定 2.搭建与编程 3.测试与优化 成熟稳定的程序除了需要严谨的程序设计，还需要进行不断的调试和完善。在调试中，请将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 师巡视指导，小组合作完成项目。 四、展示分享，交流评价 1.展示方案：小组推选代表介绍本组的方案设计以及实施方法。 2.方案评价：师生根据实践标准进行互评。 3.请根据本节课的学习情况，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价标准 评价指标 自我评价 学习过程 根据小组分工，能积极地参与探究活动，主动学习相关知识，掌握相应技能。 ☆☆☆ 会设计有效的方案，并按照设计方案开展学习活动。 ☆☆☆ 掌握程序的编程方法，能在测试中不断优化迭代算法。 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整。 学习成果 能够完成“心情灯”作品制作，功能完善，作品运行效果好。 ☆☆☆ 作品中体现出创新意识和个性化设计。 ☆☆☆ 作品程序编写规范，代码运用恰当。 ☆☆☆ “心情灯”作品交互性好、美观大方。 填写说明：请将★涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展提升 生活中有形形色色的按键开关，如按压按键、触摸按键等，它们可以控制电子设备的开启和关闭，如按压按键可以控制灯的开关，触摸按键可以控制电子产品(如智能手机)的屏幕切换显示不同的内容等。 1.你从这节课中获得了哪些知识?请梳理一下吧。 2.本节课你还有哪些困惑？ 3.说一说，本节课最有趣的内容是什么？你还发现了哪些新功能？ 【检测与作业】 拓展作业 请根据所学知识，设计一款具有灯光闪烁警示、文字提示或交通标识提示功能的动态显示屏，放置在一些高路公路事故多发路段或危险路段，用于提醒过往车辆注意安全行驶。 【学后反思】 1.用自己喜欢的方法简单梳理总结本节课的知识点和解决问题的方法。 2.分享自己的学习经验或在学习过程中遇到的困惑。 第2课时 音量调节器学历案 认识“连续量” 教材分析 1.单元主题：逻辑与运算。围绕“控制系统中的数据类型（连续量、开关量）及逻辑运算（非、与、或）”展开，核心是理解数据在控制中的作用，掌握逻辑运算规则并应用于实际控制系统分析。 控制系统中的数据分为连续量（如温度、声音、光照）和开关量（如开/关、真/假），二者通过阈值实现转换。逻辑运算（非、与、或）是控制系统决策的核心，决定设备状态的切换规则（如“同时满足两个条件才工作”“满足任一条件即可工作”）。数据运算的合理性直接影响控制系统的效率与准确性，是智能设备实现自动化的基础。 2.建议大情境：创设“校园智能设备控制师”项目。以“担任校园智能设备控制师，优化校园中的电子班牌、声光感应灯、计步器、姿势矫正器等设备的控制逻辑”为贯穿情境：从识别设备中的连续量与开关量，到分析阈值对数据转换的作用，再到运用逻辑运算优化控制规则，最终形成“数据识别—逻辑分析—控制优化”的完整能力链。 【课标要求】 信息意识：针对简单问题，确定解决问题的需求和数据源，主动获取，筛选、分析数据，解决问题。 计算思维：1.通过生活中的实例，了解算法的特征和效率。能用自然语言、流程图等方式描述算法。知道解决同一问题可能会有多种方法，认识到采用不同方法解决同一问题时可能存在时间效率上的差别。 2.对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤，使用顺序、分支，循环三种基本控制结构简单描述实施过程，通过编程验证该过程。 3.在问题解决过程中，能将问题分解为可处理的子问题，了解反馈对系统优化的作用。 数字化学习与创新：1.能寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。2.学习作品创作过程中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤。在反思与交流过程中，对学习作品进行完善和迭代。 信息社会责任：了解算法的优势，认识到算法对解决生活和学习中的问题的重要性。 【学习目标】 1.通过分析生活实例（过程），了解连续量的特点及表现形式，能举例说明生活中的连续量； 2.掌握获取旋转式电位器和声音传感器的模拟量的方法；学会使用映射模块转换模拟量。 3.通过设计搭建音量调节器，提高过程与控制系统设计能力。增强保护听力的意识并感受系统设计给生活带来的便利。 【评价任务】 任务1：认识连续量。能说出2个连续量（如温度、声音）并描述其“连续变化”的特征（表现）（对应目标1） 任务2：认识模拟传感器。能读取声音传感器数值（对应目标2） 任务3：制做音量调节器，控制声音的播放和音量。（对应目标3） 【教学重点】掌握获取旋转式电位器和声音传感器的模拟量的方法；学会使用映射模块转换模拟量。 【教学难点】通过设计搭建音量调节器，提高过程与控制系统设计能力。增强保护听力的意识并感受系统设计给生活带来的便利 【学习过程】 一、情景导入，提出问题 观看与音量调节相关的视频，如电影或音乐的片段，思考:“大家平时是如何调节音量的?有没有想过，如果用编程的方式来实现音量调节会是什么样子?” 二、解剖案例，探究新知 探究一：认识连续量 读一读 连续量又叫“模拟量”，是指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值。例如：温度0~100 ℃、气压 0~10 MPa、液位1~5 m等，这些量都是模拟量 控制器的输入可能是连续量，如温度、湿度、亮度等，也可能是开关量，如开/关、有/无、亮/灭等。控制器输出的控制量同样可能是连续量，也可能是开关量 加油站 模拟信号不像数字信号只有1 或0,它是一种连续变化的物理信息，其信号的幅度、频率或相位 随时间做连续变化，其代表信息 的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。 模拟信号 【评价任务】对生活中连续量的描述，评估能否准确识别连续变化的特征。 2.感受生活中的连续量 议一议：冰箱、加湿器和电饭煲等家用电器的输入量是开关量还是连续量？ 组织体验活动：（1）慢慢拉动窗帘，观察室内光照变化；（2）用不同力度吹薄纸片，观察晃动幅度。 思考：这两个过程中，什么量在连续变化？ 回答：“光照强度从亮到暗连续变化；纸片晃动幅度随吹气力度连续变化。” 展示水表、温度计、车速表示意图，引导分析其中的连续量。 回答：“水表的用水量、温度计的温度、车速表的速度都是连续变化的。” 【设计意图】通过多感官体验，强化对生活中连续量的认知。 探究二：认识模拟传感器：旋转式电位器和声音传感器 控制器通过传感器感知外部的世界，获取有用的信息，传感器是能够从被检测的对象中提取出有用信息并转化为电信号的器件，它由敏感元件和部分测量电路构成。 1.认识旋转式电位器（如果缺乏硬件，可考虑转为软件模拟） 读一读：旋转式电位器由电阻体与滑动系统组成。滑动器沿着环形电阻元件滑动而改变电阻的阻值，随着电阻值的变化输出电信号。 连一连：尝试使用扩展板、杜邦线与旋转式电位器连接组成简易实验装置。 连线示意图 测一测：掌控板的模拟输入通道具有12位分辨率，可以获得模拟读数范围为0——4095。 借助量角器测量旋钮的旋转角度，观察屏幕返回值，将实验观察的结果记录在下表中： 旋钮的角度 返回的数值 Oo 4095 270o 0 2.认识声音传感器（评价任务2） 读一读：声音传感器是一种可以将声音信号转换为电信号的设备。内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的薄膜振动，导致电容变化，反馈的电压值表示声音的大小。 测一测：播放音频或发出不同的声响，观察屏幕返回值，将实验观察的结果记录在下表中: 发出声响 返回的数值 拍手 说话 敲桌子 播放音频 3、 学以致用，实践创新 探究三：制做音量调节器（评价任务3） 1.项目分析与方案设计 如何制作音量调节器，使用旋转式电位器来控制音量呢？让我们一起探究一下。 项目设计方案 项目负责人 项目成员 描述功能 输入参数 所需硬件 步骤及分工 项目步骤 项目分工 2.搭建与编程实现 依据需求分析与导学提示，完成流程图，并编写程序。 做一做：切换到Mind+的声音标签，在声音库“可循环”类目中选择“庆祝”声音。创建两段代码分别控制声音的播放和音量。调整音量的参数，听一听声音大小的变化。 议一议：旋钮角度为0o时模拟量为4095；旋钮角度为270o时模拟量为0。控制音量的数值设定范围是0~100。 可以直接使用控制音量吗？ 试一试：“映射”模块可以将一定范围内的值转化为另一个范围内的值。使用映射代码块，可以将旋转式电位器的数值转换为对应的音量数值。这样改变旋钮的角度的同时就可以改变音量的大小了。 数据源 （要映射的传感器） 数据源数值范围 目标值数值范围 练一练：为了更直观地显示旋钮的状态，我们可以制作旋钮交互动画。使用MIND+创建一个新角色，绘制一个指针，然后在背景中绘制360o刻度环。通过编程控制角色指针和旋转式电位器的旋钮角度朝向一致。 旋转式电位器 模拟量 角色 面向的方向 4095~0 0~270 绘制流程图 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示交流，评价反馈 选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 乐于协同创新活动；能积极、愉悦地投入到项目活动中，参与过程注意力集中；能负责任的共享信息和资源 ☆☆☆ 能熟练地利用硬件搭建过程与控制模拟系统 ☆☆☆ 能对问题正确抽象、分析并建模，反思、优化解决方案；创造性地解决问题 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合适，线路连接无误 ☆☆☆ 算法设计合理，程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸： 连续量是持续变化的数据（如声音、温度），阈值是控制系统的判断标准，通过阈值可将连续量转换为“是/否”的状态，实现自动控制。 【检测与作业】 一、检测 1.说出2个连续量（如声音、温度）并描述其连续变化的特点。 2.能准确找出“噪声65dB报警、水温100℃断电”中的阈值。 3.说出在窗帘拉动、吹气体验活动中并发现的连续量。 4.调整编写好的程序中的阈值并观察结果变化。 二、作业 阅览室需要安静的环境才适合读书，请你使用掌控板集成的OLED屏和声音传感器设计制作一个实时检测环境噪音的噪音检测仪，将噪音情况通过在OLED屏上绘制长条的形式显示出来。 具体实现以下功能： （1）使用声音传感器获取环境声音的模拟量。 （2）利用映射模块转换声音的模拟量为矩形宽度值。 （3）在液晶显示器上画出对应长度的矩形。 【学后反思】 1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第3课时光控灯学历案 将“连续量”变换为“开关量” 【课标要求】 信息意识：针对简单问题，确定解决问题的需求和数据源，主动获取，筛选、分析数据，解决问题。 计算思维：1.通过生活中的实例，了解算法的特征和效率。能用自然语言、流程图等方式描述算法。知道解决同一问题可能会有多种方法，认识到采用不同方法解决同一问题时可能存在时间效率上的差别。 2.对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤，使用顺序、分支，循环三种基本控制结构简单描述实施过程，通过编程验证该过程。 3.在问题解决过程中，能将问题分解为可处理的子问题，了解反馈对系统优化的作用。 数字化学习与创新：1.能寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。2.学习作品创作过程中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤。在反思与交流过程中，对学习作品进行完善和迭代。 信息社会责任：了解算法的优势，认识到算法对解决生活和学习中的问题的重要性。 【学习目标】 1.知道描述光线强度的单位，能说出光线传感器的作用。 2.学会利用判断语句将“连续量” 变换为“开关量”的方法；能解释光控灯的工作原理。 3.通过健康调光灯的设计与制作，能完成简单的光控系统的搭建与验证，提高用“连续量"变换为“开关量"的方法解决实际问题的能力。领会算法的价值，感受系统设计给生活带来的便利。 【评价任务】 任务1：能找到光线传感器，并说出原理。（对应目标1） 任务2：利用光线传感器读取环境光线值。（对应目标2） 任务3：设计健康调光灯。（对应目标3） 【教学重点】学会利用判断语句将“连续量” 变换为“开关量”的方法；能解释光控灯的工作原理。 【教学难点】通过健康调光灯的设计与制作，能完成简单的光控系统的搭建与验证，提高用“连续量"变换为“开关量"的方法解决实际问题的能力。领会算法的价值，感受系统设计给生活带来的便利 【学习过程】 一、情景导入，提出问题 傍晚来了，花园里光控氛围灯自动开启，照亮了整个花园，美不胜收。 思考：你知道灯光是怎么自动开启的吗？它们内部的工作过程是怎样的？ 光控灯利用光线传感器检测外界光信号，并将连续的光信号变换为控制灯开关的“开关量”。 输入 计算 输出 想一想我们的学校和家里，需不需要这种自动开启的灯呢？ 二、解剖案例，探究新知 探究一：认识光线传感器（评价任务1） 光线传感器是光控灯采集光信号的元件，它是如何将光信号输出为控制电路所需要的数字信号呢？ 读一读： 光线传感器(或光敏传感器),是利用光线元件将光信号转换为电信号的传感器。 议一议： 1.生活中的哪些设备用到了光线传感器? 2.掌控板上光线传感器的位置在哪里? 探究二：探究光控灯的控制原理——将“连续量”变换为“开关量”（评价任务2） 光控灯是怎样利用光线传感器输出的连续光信号控制灯的开与关呢？让我们通过下面的内容来探究答案。 想一想 1.光线传感器采集的光线值是开关量还是连续量？ 2.读取环境光线值用哪个积木块能实现？ 做一做 1.利用光线传感器测量当前环境的光线值为： 2.以记录的光线值作为“参考值”，若实现“检测光线值”大于等于“参考值”关灯，“检测光线值”小于“参考值”开灯的功能，设计流程图并画在下面。 3.编写程序，实现上述开关灯效果。 想一想 程序运行过程中灯为什么会有频闪现象？该怎么解决呢？ 测一测：确定某个场景，模拟需开关灯的亮度环境，同时用照度计（或手机App）和光线传感器测量光线强度，并将测量数据结果写到下表。 场景为 照度值 光线传感器检测值 需开灯 小于（ ）1x 需关灯 大于（ ）1x 3、 学以致用，实践创新 探究三：设计健康调光灯（评价任务3） 项目分析 根据国家标准相关规定，室内阅读书写场所应该保持一定标准的照度水平。请组建研究项目小组，利用掌控板设计一款调光灯，功能要求为：用光线传感器检测环境光线，根据环境光线值控制亮起LED灯的数量，光线越暗亮起的LED灯越多。 光线传感器 计算与控制电路模块 不同数量LED 灯亮起 调光灯项目设计方案 项目负责人 项目成员 描述功能 1.借助照度仪，找到最低光线要求5001x，大致对应的光线传感器的参考值是： 2.检测光线的值赋给变量： 3.根据参考值范围，点亮LED灯的方案为： 输入参数 所需硬件 步骤及分工 项目步骤 项目分工 2.搭建与编程实现 依据需求分析，参考流程图，搭建验证调光灯。 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示交流，评价反馈 选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 能积极、愉悦地投入到项目活动中，参与过程注意力集中 ☆☆☆ 能熟练地利用硬件搭建过程与控制模拟系统 ☆☆☆ 能对问题正确抽象、分析并建模；能反思、优化解决方案 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合适，线路连接无误 ☆☆☆ 算法设计合理，程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸： 控制系统的工作遵循“输入—计算—输出”模式，输入是信号来源，计算是处理核心，输出是最终结果；我们可以通过绘制示意图清晰描述这一过程，生活中很多设备的工作原理都可以用这个模式分析。 【检测与作业】 作业：（可以考虑将2、3课的内容合并为这一个项目） 声光控灯常被安装在楼道里，光线暗时，只要在灯的附近发出声响，灯就会亮起；光线强时，即使声音再大，灯也不会亮。请组建项目研究小组，利用掌控板设计并制作一款声光控灯。 【学后反思】 1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第4课 健康计步器 ——逻辑运算 【课标要求】 1.信息科技课程总目标中要求：“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”，“能采用计算机科学领域的思想方法界定问题、分析问题、组织数据、指定问题解决方案，并对其进行反思和优化”。 2.在第三学段（5-6年级）数字化学习与创新目标中要求：“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。” 3.在第三学段“过程与控制”模块中要求：“通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计”。 【学习目标】 1.在对健康计步器案例的探究中，了解板载六轴传感器功能，理解“与”“或”“非” 3种基本逻辑运算的含义，知道逻辑运算规则。 2.通过设计制作摔倒报警器，能够从板载六轴传感器中选择合适的参数解决问题，提高逻辑抽象能力及编程验证能力。 3.通过逻辑运算的主题探究，养成尊老爱老、关爱老人的优良品质，提高利用信息科技服务生活的意识。 【评价任务】 探究一：认识六轴传感器、逻辑判断与运算(指向学习目标1) 探究二：编程验证健康计步器效果（指向学习目标1) 实践任务：模拟制作摔倒报警器（指向学习目标2、3） 【教学重点】通过设计制作摔倒报警器，能够从板载六轴传感器中选择合适的参数解决问题，提高逻辑抽象能力及编程验证能力 【教学难点】通过逻辑运算的主题探究，养成尊老爱老、关爱老人的优良品质，提高利用信息科技服务生活的意识 【学习过程】 一、情景导入，提出问题 计步器是通过计算人体步数来记录 行走距离的一种设备，基于加速度传感 器原理设计而成。掌控板内置了六轴传 感器，我们就用它模拟制作一个健康计 步器。 二、解剖案例，探究新知 探究一：认识六轴传感器、逻辑判断与运算 1.认识六轴传感器 板载六轴传感器位于掌控板的背面，由三轴 加速度计和陀螺仪构成。通过六轴传感器，可以 获取掌控板自身的运动状态，比如前/后倾斜、 左/右倾斜、摇晃、加速、减速等，甚至还可以 用它来检测自由落体运动。 读一读：加油站 上传模式是对硬件主控进 行编程，完成后脱离电脑运行。 ＊认识编程环境 计步器一般在室外使用，因此我们 将学习使用Mind+ 的上传模式编程。成 功连接设备后，硬件扩展选择主控板 中的掌控板，与实时模式不同，右侧掌控板六轴传感器在测量加速度时沿着3个轴——X轴 、Y轴和Z 轴。X 轴测量前后方向， Y轴测量左右方向，乙轴测量上下方向，每个轴的测量值是正数 或负数，加速度的强度则是这三轴加速度的矢量和。 编程语言选择MicroPython 。 脚本 编写完成后，点击“运行”将程序成 功上传至主控板即可。 ＊编程获取加速度强度值 当人体处于运动状态时，会带动 掌控板晃动，其中变化最明显的就是 加速度的强度值。因此，我们将通过 观测加速度强度值的变化来判断人体 的运动状态。 试一试： 从Mind+中找 到积木块，尝试使用控制台输出六轴传 感器的强度值。一点通 填一填： 手握掌控板运动，观察控制台强度 值的变化并填入下列表格中。 状态 参考值 实测值 静止时 约1000 缓慢运动 约1500 剧烈运动 约2500 2.逻辑判断与运算 根据对加速度强度值的分析，我们发现，当强度值大于1500时最能体现人体的运动状态，但计步开始仍需满足另一个条件，即按键A 被按下。 这两个条件有什么逻辑关系，是怎样进行逻辑运算的呢?让我们通过下面的学习一探究竟。 读一读： 逻辑运算是数字符号化的逻辑推演 法，用等式表示判断，把推理看作等式一点通 加入按键后，开始计步的条件 为：“按下按键A后”且“强度值 >1500”时，此时同时满足两个条件， 是逻辑运算中“与”的关系。 的变换。逻辑运算一般有与、或、非3 种基本逻辑运算。 说一说： 生活中哪些地方用到了逻辑运算? 试一试： 做多选题时，得分有不同的评判标 准，请依据下列标准分析列表中逻辑运 算关系。 评判标准 逻辑运算 只要选对一个就得分 全部选对才得分 选出错误选项得分 议一议： (1)健康计步器加入按键后，开始 计步的条件是什么? (2)此时的条件符合逻辑运算的哪 个关系? 读一读：逻辑运算的运算规则 逻辑运算需要遵循特定运算规则， 其结果通常用真假值表示。 试一试：一点通 计步器条件情况表 (1代表成立，0代表不成立) 强度>1500 按键A 被按下 开始计步 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 下表中，“1”表示条件成立， “0”表示条件不成立，请根据逻辑 运算规则计算黄灯亮的结果。 红灯倒计时 结束 绿灯倒计时 结束 黄灯亮 1 0 0 1 0 0 议一议： 计步器计步的两个条件会有哪些 状态?在各状态时，计步是否开始了呢? 探究一 评价标准 评价维度 优秀 (⭐⭐⭐) 达标 (⭐⭐) 需努力 (⭐) 传感器认知与应用 能准确说出六轴传感器的组成和至少3种可检测的运动状态。 知道掌控板有六轴传感器，能说出1-2种它能检测的运动状态。 对六轴传感器的位置、组成或功能认识模糊。 逻辑运算理解 清晰解释逻辑运算规则，并能准确判断题目中的逻辑运算结果。 理解逻辑运算的基本含义，能在提示下判断简单运算的结果。 对逻辑运算的概念或规则理解不清。 探究二 编程验证健康计步器效果 知道了六轴传感器的原理，理清了计步开始的条件后，我们就可以通过编程来验证它的效果。 1.创建变量 读一读： 与 Arduino C模式的变量不同， MicroPython 模式创建变量时不再声 明此变量的数据类型，而是通过赋值 时的数据类型界定该变量的类型。 试一试： (1) 新建全局变量“按键标识”, 当A 键按下赋值为真，当B 键按下 赋值为假，用来记录A 、B 键按下 的状态。 (2) 新建变量“步数”,赋值 为0。 2.编程验证 尝试补全下列流程图中的逻辑判断 部分，并编程验证。 探究二 评价标准 评价维度 优秀 (⭐⭐⭐) 达标 (⭐⭐) 需努力 (⭐) 变量创建与应用 能独立、正确创建按键标识和步数全局变量，理解MicroPython变量类型由赋值决定的特点。 能在老师/示例代码帮助下创建两个变量，基本理解其用途。 创建变量困难，变量命名或赋值错误。 程序验证操作 能根据流程图独立或微调编写程序，成功上传并验证计步器基本功能。 在老师/同学帮助下完成程序编写或修正，能上传程序并观察到计步器部分功能。 程序存在较多错误，上传失败或运行后无法观察到预期效果。 三、学以致用，实践创新 近年来，老人居家安全受到了人们的广泛关注。老人若因意外摔倒却没得到及时的救助，就有可能会引发严重后果。摔倒报警器是一款能够检测人体状态，在人体摔倒或即将摔倒时发出警报，提醒人们及时施救的设备。让我们一起使用掌控板来完成这个项目吧。 1.项目分析与方案设计 倾斜角是六轴传感器中一个重要的参数。以掌控板垂直携带为例，当人体摔倒时，掌控板X 轴的倾斜角会根据人体倾倒的方向发生变化。请根据以上分析完成项目方案设计。 2.搭建与编程制作 (1)连接掌控板与电脑。 (2)编程获取并记录六轴传感器X 轴倾斜角，分析结果后填写逻辑运算表。 (3)编程实现。请尝试设计系统流程图并编写程序。 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要我们对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中，出现了哪些问题，是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示交流，评价反馈 在紧张繁忙的项目活动中，相信你们利用所学知识已经成功制作出摔倒报警器， 相信你们的爱心一定会给他们带来许多帮助。现在，请根据以下评价标准，对自己以及本次项目活动进行评价吧。 摔倒报警器项目活动评价表 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 积极参与活动，善于思考解决问题 ☆☆☆ 项目分工明确，成员合作密切 ☆☆☆ 熟练应用六轴传感器，准确使用逻辑运算 ☆☆☆ 学习成果 程序完整，测试验证无误 ☆☆☆ 摔倒报警功能基本实现，解决实际问题 ☆☆☆ 作品丰富，有创新点 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸： 想一想，在设计报警器时，你是如何选择传感器参数并用逻辑运算解决问题的？下次遇到类似问题，你能更快地找到关键条件吗？ 生活中还有哪些场景可以应用类似的传感器和逻辑判断？比如设计一个提醒老人按时吃药的装置？（引导联系实际） 【检测与作业】 指南针作为人们生活中用来确定方向的重要工具，主要是利用地球的磁场来指示方向。掌控板内置了地磁传感器，能够判断当前磁场环境，给出指南针方向。课后，请使用掌控板以及Mind+ 中的 等积木块模拟制作一个方向指示器吧。 【学后反思】 1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第5课 姿势矫正器 ——阈值判断 【课标要求】 1.信息科技课程总目标中要求：“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”，“能采用计算机科学领域的思想方法界定问题、分析问题、组织数据、指定问题解决方案，并对其进行反思和优化”。 2.在第三学段（5-6年级）数字化学习与创新目标中要求：“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。” 3.在第三学段“过程与控制”模块中要求：“通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计”。 【学习目标】 1.在对姿势矫正器的探究中认识超声波传感器并了解其工作原理，理解阈值的概念。 2.通过智能小夜灯的设计与制作，能够编程获取超声波传感器返回值并进行阈值判断，能 够依据阈值通过编程合理变更任务。 3.通过对阈值主题的探究，养成运用阈值判断解决生活问题的意识，感受系统控制的优势。 【评价任务】 探究一：认识超声波传感器(指向学习目标1) 探究二：认识阈值（指向学习目标1) 探究三：编程验证姿势矫正器效果（指向学习目标1、3) 实践任务：设计制作一款智能小夜灯（指向学习目标2、3） 【教学重点】通过智能小夜灯的设计与制作，能够编程获取超声波传感器返回值并进行阈值判断，能 够依据阈值通过编程合理变更任务 【教学难点】通过对阈值主题的探究，养成运用阈值判断解决生活问题的意识，感受系统控制的优势。 【学习过程】 一、情景导入，提出问题 姿势矫正设备能够实时探测人体姿态，通过与控制器中既定阈值比对作出判断，并根据结果发出警示，提醒青少年儿童及时矫正坐姿。本课就让我们一起探索如何使用掌控板制作一款姿势矫正器。 二、解剖案例，探究新知 探究一：认识超声波传感器 读一读： 超声波传感器是一种电子设备，它 有两只“眼睛”:一只“眼睛”(T)可以 发射超声波，而另一只“眼睛”(R)可 以接收遇到障碍物反射回来的超声波。 1.了解超声波传感器工作原理 超声波传感器的原理源于蝙蝠夜间 导航原理，能够实现侦测、探伤、遥控 等功能。 议一议： 超声波传感器是怎么样测量距离的? 2.连接线路 安装姿势矫正器外壳，将掌控板插 入扩展板，使用杜邦线将超声波传感器 上的引脚与扩展板对应针脚连接。 说一说： 线路连接过程中会遇到哪些困难? 3.获取超声波传感器返回值 试一试： (1) 在Mind+扩展中添加超声波传感器模块。 (2) 找到下列积木块，编程获取超 声波传感器返回值。 探究一 评价标准 评价维度 优秀 (⭐⭐⭐) 达标 (⭐⭐) 需努力 (⭐) 原理理解 能准确解释超声波传感器测距原理，并类比蝙蝠导航。 能说出超声波传感器通过发射和接收声音测距。 对测距原理描述模糊或错误。 硬件连接与操作 能独立、正确连接超声波传感器线路，成功安装硬件。 在老师/同学少量提示下完成线路连接和硬件安装。 连接线路遇到较大困难，或硬件安装未完成。 数据获取实践 能独立添加模块、找到正确积木块并编程，稳定获取超声波返回值。 在指导/参照示例下，能完成添加模块、编程并获取到返回值。 未能成功添加模块、找到积木块，或程序运行后无法获取有效数据。 探究二：认识阈值 为了预防近视，读写时我们应当 做到头正肩平，眼睛与书本保持30~ 40厘米之间的适宜距离。因此，设计 姿势矫正器时，我们首先需要确定阈 值，当超声波传感器测量值达到或超 过这个阈值，姿势矫正器会发出警示 音提醒使用者矫正坐姿。 1.什么是阈值 阈值是能够使一个效应产生的最低值或最高值，又称“临界值”,在控制系统中指能产生一个校正动作的输入值。 说一说： 说说生活中的阈值。 测一测： 将姿势矫正器放置于书本一侧， 根据以下两个位置测量超声波传感 器的返回值，并确定姿势矫正器的 阈值。 状态 参考值 实测值 一臂距离 50cm 低头 30cm 2.阈值判断 议一议： 对于以上两个状态，姿势矫正 器可能会发出什么样的警示? 试一试： 根据距离阈值做出判断，并给 出对应的动作。 阈值判断 产生的效应 蜂鸣器 显示屏 >50cm 无任何声响 坐姿很好， 请保持 30～50cm <30cm 探究二 评价标准 评价维度 优秀 (⭐⭐⭐) 达标 (⭐⭐) 需努力 (⭐) 理解阈值概念与应用 能用自己的话解释阈值，并正确举出至少1个生活例子。 知道阈值是“临界值”，能说出1个生活例子（可能不够贴切）。 对阈值解释不清或错误，难以联系生活或矫正器场景。 阈值测定与判断实践 能独立、准确测量两个位置的距离值，据此合理确定阈值。  在老师/同学帮助下完成测量并确定阈值。 测量数据明显错误或无法确定阈值。 探究三：编程验证姿势矫正器效果 了解了超声波传感器，知道了阈值的概念，请补全下列流程图，并编程验证姿势矫正器的效果。 3、 学以致用，实践创新 夜间光线较暗，家人起床时难免会发生磕绊。智能小夜灯作为一种夜间照明设备，能够在黑夜提供照明，方便人的生活。它通过超声波传感器探测与人体的距离，结合当前光线值，确定阈值并进行判断，从而决定开启或关闭灯光。请为自己的家 人设计制作一款智能小夜灯吧。 1.项目分析与方案确定 虽然夜间环境黑暗，但起床时人们都有一个下床的动作，只有光线较暗且距离 值低时才会开启灯光。整个过程中，智能小夜灯的控制器不断将探测到的距离值和 光线值与二者的目标阈值比对并进行逻辑运算，最终确定是否开灯。请依据上述分析， 完成项目的方案设计。 2.搭建与编程制作 (1)硬件连接与搭建。 (2)阈值获取与判断。 确定黑暗状态下板载光线传感器的光线阈值： 确定下床时人与智能小夜灯的距离阈值： 确定开灯的逻辑判断与运算： (3)流程图设计与编程。 流程图分析 部分代码参考 3.测试与验证 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要我们对所写程序 不断地测试与验证。在这个过程中，出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 4、 展示交流，评价反馈 通过紧张繁忙的项目活动，相信你们都利用所学知识已经为家人们成功点亮了智能小夜灯。现在，请根据以下评价标准，对自己以及本次项目活动进行评价吧。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 分工明确，协作密切 ☆☆☆ 积极参与项目活动，主动思考，对项目内容充满热情 ☆☆☆ 能够恰当使用超声波传感器获取阈值并作出合理判断 ☆☆☆ 学习成果 程序完整，测试验证无误 ☆☆☆ 系统搭建正确，线路连接工整 ☆☆☆ 实现智能小夜灯功能和要求 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 五、总结反思，拓展延伸 1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢？ 2.拓展延伸：想想看，家里或学校里还有哪些地方可以用到类似的“超声波+阈值判断”来自动控制？（比如：感应水龙头、自动门、停车雷达？） 【检测与作业】 校园是我们快乐学习的地方，但这里也有一些危险区域，如未安装防护栏的高层窗户、松动的围栏以及顶楼露台等。危险区域警报器能够通过超声波传感器探测 人体距离，对靠近该区域的人及时发出警报，从而避免危险事故的发生。课后，请尝试使用掌控板为校园内的危险区域制作危险区域警报器。 【学后反思】 1.我今天学到了什么？ 2.我还想知道什么？ 第三单元 反馈与优化 第 1 课 智能闸机门 ——认识开环控制系统 【课题与课时】 课题：《智能闸机门——认识开环控制系统》 课时：1课时 【课标要求】 (1)通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统。 (3)通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用。 (4)通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。 【学习目标】 1.了解舵机的工作原理及控制方法，掌握开环控制系统的工作过程与特征。 2.通过智能闸机门的设计制作，能够完成简单的开环控制系统的搭建与验证，实现自动控制功能，提升运用开环控制系统的原理解决问题的能力。 3.通过探究学习，体验智能化设备的设计过程，感受开环控制系统为生活带来的便利。 【评价任务】 任务1：认识舵机。（检测目标1） 任务2：控制舵机转动。（检测目标2） 任务3：认识开环控制系统。（检测目标3） 【教学重点】通过智能闸机门的设计制作，能够完成简单的开环控制系统的搭建与验证，实现自动控制功能，提升运用开环控制系统的原理解决问题的能力。 【教学难点】通过探究学习，体验智能化设备的设计过程，感受开环控制系统为生活带来的便利 【学习过程】 一、创设情境，激趣导入。 智能闸机门通过传感器探测是否有车辆靠近门口，自动控制起落杆起落，从而 达到自动开关门的效果，为人们带来了便利。闸机门传感器配置的位置、数量、种 类以及控制程序的设计都直接影响到闸机门的智能化程度。有的可以完全做到无人值守，有的还需要人工干预，甚至有的会因为车辆没有在规定时间内通过而被落下的门杆卡住。你知道闸机门是如何工作的吗？ 读一读 闸机门一般由检测器、控制器和执行器等部件组 成。系统工作时，检测器检测其前方是否有障碍物， 并将实时情况输入给控制器，控制器根据监测情况 控制执行器转动，进而实现起落杆的自动起落。 二、小组合作，探究新知。 任务一 认识舵机 闸机门的起落杆实现抬起和落下的智能化操 作，离不开一个重要的执行器——舵机。 读一读 舵机是一种位置(角度)伺服的 驱动器，适用于需要角度不断变化并 可以保持的控制系统。常见舵机根据 输出轴旋转角度的不同，有90°、 180°(常用)和360°舵机；根据控 制电路的不同，有数字舵机和模拟舵 机；根据材料的不同，有金属齿轮和 塑料齿轮之分。本课使用的是旋转范 围为0°~180°金属齿轮舵机。创客领 域中，舵机是最常用的执行器之一。 议一议 舵机的工作原理是怎样的?舵机的3种颜色的导线功能是什么? 评一评 依据“评价量规”表对活动一的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 知道舵机的分类 ✩ ✩ ✩ 2 理解舵机的工作原理 ✩ ✩ ✩ 3 知道舵机的内部结构 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 任务二控制舵机转动 将舵机连接到掌控板扩展板上，编写程序控制舵机转动指定角度。 议一议 如何将舵机连接到掌控板扩展板上? 0 。 做一做 编写程序实现舵机从0角度转动 到90角度。 1. 在 Mind+ 软件中使用舵机需要 选择“扩展”中“执行器”下的“舵机模块”,调出“执行器”模块代码。 2.控制舵机的转动角度，需要调 用“执行器”模块中的“设置舵机角度为”代码。 执行器 扩展 舵机模块 可以在0-180度向转动到指 定角度位置 执行器 3.编写程序控制舵机从0角度转动到90角度。 评一评：依据“评价量规”表对活动二的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 能将舵机连接到掌控板扩展板上 ✩ ✩ ✩ 2 能编写程序实现舵机从0角度转动 到90角度。 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 任务三认识开环控制系统 控制系统在我们的生活中普遍存在。开环控制系统是输入信号不受 输出信号影响的控制系统，即不将控制的结果反馈回来影响当前控制的 系统。开环控制系统又称为无反馈控制系统。 被控对象输出 执行器 输入 检测器 控制器 开环控制系统结构框图 加油站 智能闸机门系统的工作过程 超声波测距传感器检测的输入量 传递给控制器掌控板，掌控板根据输 入量向执行器舵机下达控制指令，舵 机根据指令对被控对象舵机浆进行控 制，舵机浆受执行器传来的信号驱动， 产生输出量。但舵机转动带动舵机浆 转动某一个角度这个输出量对于超声 波测距传感器检测的输入量没有影 响。这种控制系统称为开环控制系统。 控制装置 能机 舵机藜 转动中 ( 有 车 / 车 舵机内部结构 开环控制系统在生活中常用 于感应灯、智能开关、自动感应 门等设备中。 你见到的闸机门是如何工作的? 说一说 请用自然语言描述智能闸机门的工 作流程。 读一读 开环控制是控制装置与被控对象之 间只有顺序作用而无反向联系的控制过 程。例如：打开灯，按下开关后的一瞬 间控制活动就已结束，灯的亮灭对按开 关这个活动没有影响。 议一议 请举出日常生活中所见到的开环控制系统。 三、实践创新，巩固新知 在智能闸机门的起落杆控制过程中，设定超声波测距传感器检测距离的阈值， 检测周围人员或车辆与起落杆的距离，并与阈值比较，如果检测距离值小于阈值， 那么控制系统控制舵机的舵机浆转动至90°位置，起落杆抬起；否则，舵机浆转动 0°位置，起落杆落下。请结合本节课的知识学习，设计制作智能闸机门。 1.项目分析与设计 结合开源硬件和传感器的特点，设计制作智能闸机门作品，实现起落杆智能起落功能。 2.搭建与编程实现 (1)制作智能闸机门的外壳。需要准备的工具和材料有：美工刀、直尺、铅笔；三层瓦楞纸，双面胶、透明胶带。 使用美工刀、直尺、铅笔，根据一定尺寸将三层瓦楞纸切割成小块，使用双面胶、透明胶带粘成门禁起落杆的形状。 (2)按照智能闸机门作品的设计思路及方案，组装、搭建作品。 将外壳与电子元器件组装起来。作品是由掌控板、扩展板、超声波传感器、舵机等构成。本例中，超声波传感器可以连接到掌控板扩展板上的P13 、P15 端口上，舵机连接到掌控扩展板的P8 端口上。 (3)在完成硬件连接后，打开Mind+ 软件进行编程。 超声波测距传感器检测车辆与闸机门的距离值，并根据检测的数据作出起落杆 抬起或者落下的判断。当检测到的距离值小于指定阈值时，起落杆抬起，否则起落杆落下。请根据需求描述，编写程序，实现效果。 3.测试与优化 成熟稳定的程序需要进行不断的调试和完善。在调试中，将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示分享，交流评价 请根据本节课学习内容，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 能积极地参与探究活动学习相关知识及技能 ☆☆☆ 能有效地设计创新方案，善于发现问题解决问题 ☆☆☆ 积极参与小组内活动，提出独到见解，认真完成分工 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合理，连接正确 ☆☆☆ 算法设计合理，验证程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 1.展示要求：请把小组活动方案展示给同学们，介绍自己的分工。 2.集体评议：对展示的方案提出自己的见解与疑问以及修改意见。 3.小组参考评价意见修改方案设计。 实践任务：小组内分工，明确个人任务。 五、总结反思，拓展提升。 智能闸机门通过超声波传感器探测并判断距离，从而控制舵机转动实现对闸机门起落杆的智能控制。你通过这节课获得了哪些知识?请梳理一下吧。 【教学板书】 第 1 课 智能闸机门 ——认识开环控制系统 认识舵机 控制舵机转动 认识开环控制系统 【检测与作业】 1、描述舵机的工作原理。 2、完成开环控制系统结构框图 输出 输入 开环控制系统结构框图 【课后实践活动】 智能垃圾桶作为智能家居必备的设备之一，具有环保、便捷、卫生等多种优点， 受到越来越多人的青睐。请根据所学知识，借助掌控板、扩展板、超声波测距传感器、 舵机等设备，设计制作一款具有智能翻盖功能的智能垃圾桶：使用超声波传感器检 测人与垃圾桶的距离，当人靠近垃圾桶扔垃圾时桶盖自动打开，否则桶盖会关闭。 执行器 根据指令对被控 对象舵机 桨进行 控制产生输出量检测器 检测人与垃圾桶的距离 控制器 接收到检测器的输入值， 给执行器发送控制指令 第 2 课 智能水循环系统 ——认识闭环控制系统 【课题与课时】 课题：《智能水循环系统——认识闭环控制系统》 课时：1课时 【课标要求】 (1)通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统。 (3)通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用。 (4)通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。 【学习目标】 1.了解继电器、水位传感器的功能及工作原理，掌握闭环控制系统的工作过程与特征， 理解反馈的作用是对系统进行优化或让系统达到稳态。 2.通过智能水循环系统的设计与制作，能够借助水位传感器判断反馈当前水位值，控 制调节水位，实现闭环控制效果，提高应用反馈优化解决问题的能力。 3.通过探究学习，感受闭环控制系统对生活各方面的影响，体验反馈作用对保证系统 稳态与优化的重要性。 【评价任务】 任务1：认识并控制继电器和直流潜水泵。（检测目标1） 任务2：认识水位传感器 。（检测目标2） 任务3：认识反馈与闭环控制系统 。（检测目标3） 【教学重点】通过智能水循环系统的设计与制作，能够借助水位传感器判断反馈当前水位值，控 制调节水位，实现闭环控制效果，提高应用反馈优化解决问题的能力 【教学难点】通过探究学习，感受闭环控制系统对生活各方面的影响，体验反馈作用对保证系统 稳态与优化的重要性 【学习过程】 一、创设情境，激趣导入。 上游水库 下游水库 输入量 输出量水位检测 控制装置 继电器 水泵工作与否 反馈回路 蓄能式水电站又称抽水蓄能电站，是一种特殊的水力发电厂。水电站拥有上、 下两个水库，两个水库互通，水流双向运行，有一定程度的上、下游水量分布调节能 力。本节课，我们来探讨智能水循环系统中智能调节水位的功能，探究闭环控制系 统的工作原理，了解反馈在控制系统的作用，搭建相关硬件并编程验证，体验闭环 控制系统给人们的生活带来的便利。 读一读 蓄能式水电站利用电力系统用电低谷时的剩余电力，将 下水库的水抽存到上水库中，到电力系统的高峰负荷时，再 从上水库放水发电。 将蓄能水电站的水库模拟成有高低落差的两个水箱，把 低处水箱的水通过水泵抽到高处水箱里，同时让高处水箱的 水自然流向低处。系统通过检测高处水箱的水位来控制低处 水箱中水泵的运行和停止，从而实现智能水循环效果。 任务一 认识并控制继电器和直流潜水泵 对用电设备的控制，最常用的措施是断开或者接通 电路。使用开关可以断开或接通电路，继电器也可以对 电路进行接通与断开控制。 读一读 掌控板的引脚可以输出高、低电平， 但不能改变引脚的输出电流。每个引脚 输出的电流为0~40mA。对于一些大功 率的外部设备来说，需要使用一些特殊 的模块才能驱动。开源硬件中常用的驱 动模块有继电器、电机驱动等。 议一议 继电器有什么作用? 说一说 怎样将微型直流潜水泵与继电器正 确连接到控制系统中? 做一做 将继电器、微型潜水泵连接到掌 控扩展板中，继电器控制引脚与掌控 扩展板P13 引脚相连，通过按键A 和 B 控制P13 引脚的高低电平状态，观 察水泵的工作情况。 观察记录表 序号 P13 引脚状态 继电器 指示灯 水泵 工作情况 1 低电平 2 高电平 温馨提示：不同的继电器控制信号的电压和接线方法各不相同。 评一评 依据“评价量规”表对活动一的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 知道继电器的作用 ✩ ✩ ✩ 2 能够正确把微型直流潜水泵与继电器连接到控制系统中 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 任务二 认识水位传感器 水位传感器是一种用于测量水位高度的传感器，检测水位变化，根 据变化控制水位。水位传感器可以应用于水库、河流等水体环境，根据 水位变化来自动控制水位，以确保安全运行。 加油站读一读 认识掌控板P3引脚。掌控板上方阻性输入接口 GND EXXT 的两个螺丝孔，是一个阻性输入接口， 它除了做固定的孔位以外，还能测量两 端的电阻大小。P3引脚内部焊接了上拉 电阻，我们可以直接制作简易的传感器 而不用担心负载。 光敏电阻、热敏电阻、压力电阻都是常用的阻性传感器。 议一议 制作水位传感器用到哪些材料? 如何将自制水位传感器与掌控板相 连，起到检测水位变化的作用? 试一试 编写程序，利用掌控板A 、B 键 控 制水泵供水，记录水位在低、中、高的 位置返回的数值。为了观察方便可以在 水罐上做上(高水位、中水位、低水位)标记。 观察记录表 序号 观察 时间 水位 (低) 水位 (中) 水位 (高) 1 2 评一评 依据“评价量规”表对活动二的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 能制作水位传感器 ✩ ✩ ✩ 2 能正确编写程序 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 任务三 认识反馈与闭环控制系统 闭环控制系统是控制系统的一种类型，与开环控制系统相对。是基于 反馈原理建立的自动控制系统，即可以将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统，又被称为反馈控制系统。 被控对象 反馈回路 输出量 输入量 控制器 检测器 执行器 闭环控制系统结构框图 说一说 请用自然语言描述智能水循环系统的工作流程。 议一议 生活中还有哪些设备运用了闭环控 制系统? 读一读 能对输出量进行检测，将检测信号反馈到输入端进行比较，再将比较的结果施加于系统进行控制，可以避免系统 偏离预定目标，这种控制系统称为闭环控制系统。其特征是系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路：反馈回路。 评一评 依据“评价量规”表对活动三的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 能用自然语言描述智能水循环系统的工作流程。 ✩ ✩ ✩ 2 掌握闭环控制系统的概念及特征 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 三、实践创新，巩固新知 智能水循环系统中，检测器可以实时监测 水箱水位反馈数据。设定阈值后，当检测水箱 中的水位高于或者低于阈值时，系统会控制水 泵是否工作，从而实现智能化水循环。请根据 本节课学习的知识设计智能水循环系统。 1.项目分析与设计水泵 水系是否供水 智能水循环 系统 的输 水位传感器 检测水位值 电器 根据 令控制 结合开源硬件的特点，使用掌控板、扩展 板、水位传感器、继电器、水泵等相关元器件 设计制作智能水循环系统。 2.搭建与编程实现 (1)按照智能水循环系统的设计思路搭建作品。本例中，可以将水位传感器连 接到掌控扩展板的P3 引脚上放置在上层水箱容器内，将继电器连接到掌控扩展板的P13引脚上。 (2)在完成硬件连接后，打开Mind+ 软件进行编程。根据《观察记录表》中 记录的水位值，设定水位传感器检测的水位最高值和最低值。传感器检测当前水位值， 并与设定值比较；如果检测值大于设定的最高值，那么控制系统控制继电器接通电 源，水泵开始工作；如果检测值小于设定的最低值，那么控制系统控制继电器断开电源，水泵停止工作。 3.测试与优化 成熟稳定的程序需要进行不断的调试和完善。在调试中，将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示分享，交流评价 请根据本节课学习内容，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 能积极地参与探究活动学习相关知识及技能 ☆☆☆ 能有效地设计创新方案，善于发现问题解决问题 ☆☆☆ 积极参与小组内活动，提出独到见解，认真完成分工 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合理，连接正确 ☆☆☆ 算法设计合理，验证程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 1.展示要求：请把小组活动方案展示给同学们，介绍自己的分工。 2.集体评议：对展示的方案提出自己的见解与疑问以及修改意见。 3.小组参考评价意见修改方案设计。 实践任务：小组内分工，明确个人任务。 五、总结反思，拓展提升。 通过这节课的探究和体验，我们学会了使用继电器控制水泵，并设计制作了智 能水循环系统，请你梳理一下本节课的收获吧。 【教学板书】 智能水循环系统 ——认识闭环控制系统认识舵机 认识并控制继电器和直流潜水泵 认识水位传感器 认识反馈与闭环控制系统 【检测与作业】 1、用自然语言描述智能水循环系统的工作流程。 2、完成闭环控制系统结构框图 反馈回路 输出量 输入量 【课后实践活动】 智能滴灌系统是现代农业技术进步的产物。通过智能化实时监测土壤的温度和 湿度，将采集到的数据作为科学灌溉的依据，自动向作物“供水”,对作物进行精 确灌溉，实现从饱和灌溉向湿润灌溉的过渡。请根据本节课学习的知识，借助掌控板、 扩展板、土壤湿度传感器、继电器、水泵等设备，为班级植物角设计一个智能滴灌器， 即使用土壤湿度传感器实时监测土壤湿度反馈数据。设定阈值，当监测土壤中的水 低于阈值时，系统会自动打开水泵进行滴灌。当土壤中的水达到标准值时，系统会 自动关闭水泵。 第 3 课 自动驾驶电车 【课题与课时】 课题：《自动驾驶电车》 课时：1课时 【课标要求】 （1）了解人工智能对信息社会发展的作用，具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。 (2)能根据需求设计和搭建简单的物联系统原型，体验其中数据处理和应用的方法与过程。 (3)通过分析具体案例，知道网络中信息编码、传输和呈现的原理，能通过软件与硬件相结合的项目活动采集、分析和呈现数据。 (4)通过案例分析，理解人工智能，根据学会根据学习与生活需要合理选用人工智能，比较使用人工智能和不使用人工智能处理同类问题效果的异同。 【学习目标】 1.了解体验简单的电车，认识电机驱动板，掌握用电机控制小车运动的方法与技能。 2.通过编程搭建自动驾驶电车系统，提高反馈系统设计能力。 3.通过自动驾驶和避障电车设计与制作，感受科技的魅力。 【评价任务】 任务1：认识电车动力系统。（检测目标1） 任务2：编程控制电车运动。（检测目标2） 任务3：编程实现自动避障。（检测目标3） 【教学重点】通过编程搭建自动驾驶电车系统，提高反馈系统设计能力 【教学难点】通过自动驾驶和避障电车设计与制作，感受科技的魅力 【学习过程】 1、 创设情境，激趣导入。 最精简的电车由1台减速电机和1台舵机构成。通过 控制器控制后轮电机的正反转，配合舵机控制前轮方向， 可以实现模拟真实电车的驾驶操作。 转速 前轮转向 舵机 控制器 电机驱动板 后轮电机 转动方向 智能电车控制原理示意图 二、小组合作，探究新知。 探究一 认识电车动力系统 读一读 电车的动力系统主要指TT 电机，它是一组由 减速齿轮和马达构成的动力模块。 它是怎样工作的呢?让我们一起来探究吧。 做一做 TT电机的工作电流在270mA以上， 而控制板引脚输出的电流为0~40mA, 无法驱动电机。所以，为了控制电机，必须使用电机驱动板。 为了实验方便，I/O 扩展板上集成 了电机驱动芯片，使得电机控制端M1 与控制器的13、14引脚连通，电机控 制端M2 与控制器的15、16引脚连通。 一点通 驱动小型电机的驱动芯片通 常 有L298N、TB6612、MX1515、 DRV8833等型号。 电机驱动芯片 如果电机控制设置和实际效果 相反，请将电机电源线反接。 一点通 驱动小型电机的驱动芯片通 常 有L298N、TB6612、MX1515、 DRV8833等型号。 电机驱动芯片 如果电机控制设置和实际效果 相反，请将电机电源线反接。 议一议 小车中的电机和舵机有什么区别? 在小车的行驶中都承担什么功能? 评一评 依据“评价量规”表对活动一的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 了解电机 ✩ ✩ ✩ 2 理解电机驱动板的工作原理 ✩ ✩ ✩ 3 知道电机和舵机的区别 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究二 编辑控制电车运动 电机不仅有停和转两种状态，还有转速的多种不同状态，这就需要用 到PWM。PWM 是什么?怎样通过它编程设置电机来控制小车的运动呢? 我们来继续探究 1.控制电车运动 读一读 PWM(脉冲宽度调制)是一项用数 字方法获得模拟量的技术。控制器控制 电机的转速主要是靠PWM 方式实现。 一点通 它是在0~1023之间设定不同的数值，控制电机正转的参考代码 ESP32 主程序 设置模拟引脚 P13· 输出(PWM)0 设置模拟引脚 P14 · 输 出(PWM)1023 实现电机的转速控制。 试一试状态 引脚13 引脚14 反转 PWM 1023 0 停转 0 0 刹车 PWM 1023 PWM 1023 M1 电机控制参考表 用函数的好处主要体现在以下几 方面： (1)将程序分解成更小的块(模块化 ) 。 (2)降低理解难度，提高程序质量。 (3)减小程序体积，提高代码可重 用性。 (4)降低了软件开发和维护的成本。 设置舵机 P 16 · 角度为 舵机转向参考代码 (1)编程设置PWM值，实现正转。 (2)调整输出 (PWM) 值，观察电 机转速变化。 我的发现： 做一做 新建函数控制电机“正转”“反转” “停转”“刹车”。 定义正转 “正转”“反转”“停转”“刹车” 函数代码 议一议 用函数定义代码组的优点是什么? 2.控制电车转向 电车的转向主要通过舵机控制 做一做 通过定义函数控制舵机的角度， 实现“左转、向右、回正”3种状态。 试一试 通过编写控制程序，让小车走正方 形、圆形路线。记录每次对电机PWM 和舵机角度设定的参数，寻找最优状态。 路线 动作 电机参数 舵机参数 第1次 第2次 第3次 第1次 第 2 次 第 3 次 直行 1023 90 左转 右转 倒车 评一评：依据“评价量规”表对活动二的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 能设置PWM值，实现正转 ✩ ✩ ✩ 2 通过定义函数控制舵机的角度， 实现“左转、向右、回正”3种状态。 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究三 编辑实现自动避障 电车的自动避障功能主要依赖超声波传感器，它实时检测电车与前 方障碍物的距离，控制器将返回距离值与阈值比对后，进行逻辑判断与 运算并作出校正性动作。一点通 自动避障系统是典型的闭环控制。 条件判断中距离的阈值设定和电车转 向运动的速度、角度都直接影响控制 的效果。要不断记录和调整这些参数 使系统达到稳定，确保行车安全。 议一议 (1)当距离达到多少时采取刹车措施？ (2)还有其他避让办法吗? 试一试 当超声波传感器感应到前方障碍物 离车小于20cm 的时候，让电车停车， 然后向左倒车，离开障碍物到安全距离 以后再改为直行。 我的流程图 想一想 (1)电车的自动避障属于开环还是闭环系统？ (2)影响控制效果的因素都有哪些？ 三、实践创新，巩固新知 车辆自适应巡航控制系统是在定速巡航的基础上增加了与前方车辆保持合理间 距控制功能的新系统。自动跟随车也能模拟实现上述效果。它根据超声波传感器检 测的距离来判断前方有无车辆。当距离在安全距离范围时，正常行驶；当距离值小 于安全距离范围时，说明前方出现车辆，减速行驶；当距离值小于危险距离时，停 车处理。请设计制作模拟现实车辆的自适应巡航控制系统吧。 超声波传感器 控制器 电机 车速 自动跟随车控制原理图 1.项目分析与设计 自动跟随车由自动避障电车设计而来，我们设定安全距离分别是50cm 和 2 0cm。 请根据下表分析项目，完成方案制订。 自动跟随车项目分析表 安全距离：50cm 危险距离：20cm L(距离) 停车 减速 正常行驶 L<20 20≤L<50 L≥50 2.搭建与编程制作 (1)组装小车模型，连接掌控板、电机、扩展板等模块； (2)绘制流程图，编写程序。 开始 否 距离≥50 是 正常行驶 20≤距离<50 距离<20 减速 停车 是 是 否 否 3.测试与优化 程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要我们对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中，出现了哪些问题，是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示分享，交流评价 请根据本节课学习内容，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 能积极地参与探究活动学习相关知识及技能 ☆☆☆ 能有效地设计创新方案，善于发现问题解决问题 ☆☆☆ 积极参与小组内活动，提出独到见解，认真完成分工 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合理，连接正确 ☆☆☆ 算法设计合理，验证程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 1.展示要求：请把小组活动方案展示给同学们，介绍自己的分工。 2.集体评议：对展示的方案提出自己的见解与疑问以及修改意见。 3.小组参考评价意见修改方案设计。 实践任务：小组内分工，明确个人任务。 五、总结反思，拓展提升。 通过这节课的探究和体验，我们学会了使用电机驱动板控制电机，并设计制作了可以自动驾驶的电车，请梳理一下本节课的收获吧。 【教学板书】 第 3 课 自动驾驶电车 认识电车动力系统。 编程控制电车运动。 编程实现自动避障。 【检测与作业】 1、说出电机和舵机的区别。 2、通过定义函数控制舵机的角度， 实现“左转、向右、回正”3种状态 【课后实践活动】 无人驾驶技术是指利用人工智能、传感器等技术，使汽车等交通工具在无人驾 驶的情况下能够进行自动行驶、避障、停车等操作，进而实现自动驾驶的技术。我 们可以在本课学习的基础上，在电车的前、后、左、右分别加装超声波传感器，用于探测4个方向的障碍物，从而模拟实现无人驾驶的效果。请动手尝试一下吧。 超声波传感器车速 车速 车速 车速 超声波传感器 控制器电机 超声波传感器 超声波传感器 无人驾驶效果示意图 无人驾驶模拟车系统控制原理 第 4 课 无线遥控电车 【课题与课时】 课题：《无线遥控电车》 课时：1课时 【课标要求】 （1）了解人工智能对信息社会发展的作用，具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。 (2)能根据需求设计和搭建简单的物联系统原型，体验其中数据处理和应用的方法与过程。 (3)通过分析具体案例，知道网络中信息编码、传输和呈现的原理，能通过软件与硬件相结合的项目活动采集、分析和呈现数据。 (4)通过案例分析，理解人工智能，根据学会根据学习与生活需要合理选用人工智能，比较使用人工智能和不使用人工智能处理同类问题效果的异同。 【学习目标】 1.认识无线通信设备，掌握无线传输信息的编程方法；能够通过无线发送信号遥控电车做出相应的运动动作。 2.在制作无线遥控电车的过程中，感受无线通信在控制系统中的作用，提高优化程序的能力。 3.通过遥控电车的设计，提高对自主可控技术在社会安全、国家安全方面的重要性认识；培养科学探索精神，提升信息社会责任感。 【评价任务】 任务1：认识无线通信模块。（检测目标1） 任务2：设置无线频道，实现双向通信。（检测目标2） 任务3： 优化—加标记分组 。（检测目标3） 【教学重点】在制作无线遥控电车的过程中，感受无线通信在控制系统中的作用，提高优化程序的能力 【教学难点】通过遥控电车的设计，提高对自主可控技术在社会安全、国家安全方面的重要性认识；培养科学探索精神，提升信息社会责任感。 【学习过程】 一、创设情境，激趣导入。 无人驾驶消防车是一款可替代消防人员进入高危事故现场实施侦察、灭火的特 种装置。消防员通过无线控制面板向车辆发出指令，远程控制车辆的行走以及消防 水炮的操作， 一定程度上保证了消防人员处理事故时的安全。无人驾驶消防车还具 备气体检测、环境检测、视觉成像等功能，可将火场采集的各种参数、信号传送给 控制终端，为救援指挥提供可靠的决策依据，降低搜救难度，提高消防救援效能。 我想知道 1.无人驾驶消防车是如何接收并执行指令的? 2.我们可以使用开源硬件模拟设计无线遥控的小车吗? 遥控车能按指令行走、反馈现场数据的关键在于无线信号双向传输技术。遥控 端操控人员，通过观看遥控车回传的数据及时作出正确指挥，进行科学救援。掌控 板搭载 Wi-Fi 模块，可以无线广播，实现掌控板之间的双向通信，从而进行指令的 发送与接收。现在就让我们一起来探究如何实现掌控板间的相互通信功能吧。 无线 AB 端频道一致 无线通信模块A 无线通信模块 B 发送 接收 发送 接收 双向通信系统示意图 二、小组合作，探究新知。 探究一 认识无线通信模块 掌控板搭载32位ESP32双核处理器， 一个用于Wi-Fi 连接，另一个用 于运行代码。掌控板将Wi-Fi 模块开发了无线广播功能，可以实现13组无 线配对广播通讯。 做一做 在Mind+ 软件中通过“扩展→通 信模块→无线广播”加载代码来实现编 程控制。 通信模块 无线广播 多个主板之间进行无线广播通讯 我的收获： 探究二 设置无线频道，实现双向通信 只有具备相同无线广播频道的通信模块，才能实现双向通信。如何设 置掌控板的无线通信频道，进行指令的发送、接收、执行呢? 做一做 利用通信模块中的“无线广播”积 木， 把掌控板A 、掌控板B 的频道设置 为13。 练一练 使用掌控板玩“成语接龙”的游戏， 让掌控板显示屏能根据接收到的成语进行接龙显示。 掌控板A 掌控板B 掌控板A 万里无云一 →云淡风轻— →轻而易举 议一议 在“成语接龙”的游戏过程中，掌 控板A 、掌控板B 分别发送了哪些指 令?接收了哪些指令? 依据“评价量规”表对活动二的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 认识无线通信模块。 ✩ ✩ ✩ 2 把掌控板A 、掌控板B 的频道设置 为13。 ✩ ✩ ✩ 3 能够编写让掌控板显示屏能根据接收到的成语进行接龙显示的程序。 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案和微课完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 探究三 优化——加标记分组 双向通信不仅能在两台通信模块之间进行，还可以用掌控板支持13 组设备之间建立通信。如果这些掌控板频道都设置为“13”,那么它们之间都会相互收发信息。为避免信号相互干扰，需要分组设置不同的频道。 做一做 利用“文本”工具箱里的“合并” 和“无线消息”积木实现无线频道分 组效果。 做一做 用字母A 做分组标识，实现当按 下掌控板按键 A, 向接收端发送集合 指令的效果。 议一议 如何实现掌控板自由配对而相互不 受影响呢? 我的收获： 评一评：依据“评价量规”表对活动三的活动过程进行星级评价。 序号 评价标准 自我评价 1 能够实现无线频道分 组效果 ✩ ✩ ✩ 2 能编写程序实现当按 下掌控板按键 A, 向接收端发送集合 指令的效果。 ✩ ✩ ✩ 能够自主完成“★★★”，利用学历案完成“★★”，在他人帮助下完成“★”。 3、 实践创新，巩固新知 掌控板内置的六轴传感器可以侦测掌控板的姿 态。通过改变掌控板的姿态来控制小车的运动，会 让控制更加灵活有趣。请利用开源硬件制作一个可 以具有双向通讯功能的小车，具体实现如下功能： (1)掌控板向前倾斜，小车前进。 (2)掌控板向后倾斜，小车后退。 (3)掌控板向左倾斜，小车左转。 (4)掌控板向右倾斜，小车右转 (5)掌控板平放，小车停止。 (6)当小车离障碍物太近时，遥控端发出声音警报。 1. 项目分析与方案制订 请根据下表掌控板所对应的指令和小车状态分析项目并制订实施方案。 掌控板状态 发送指令 小车状态 向前倾斜 前进 向前行驶 向后倾斜 后退 向后倒退 向左倾斜 左转 向左转向 向右倾斜 右转 向右转向 按键A被放下 停车 停止行驶 发出警报音 距离太近 离障碍物近 2.搭建与编程制作 (1)搭建小车车体，连接扩展板、掌控板、电机等。 (2)绘制流程图，编写程序。 3.测试与优化 成熟稳定的程序需要进行不断的调试和完善。在调试中，将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 活动过程记录表 运行中出现的问题 问题出现的原因 解决方法 四、展示分享，交流评价 请根据本节课学习内容，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价项目 评价标准 评价等级 学习过程 能积极地参与探究活动学习相关知识及技能 ☆☆☆ 能有效地设计创新方案，善于发现问题解决问题 ☆☆☆ 积极参与小组内活动，提出独到见解，认真完成分工 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整 ☆☆☆ 学习成果 硬件选择合理，连接正确 ☆☆☆ 算法设计合理，验证程序编写正确 ☆☆☆ 系统测试无误，能实现预设功能 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 1.展示要求：请把小组活动方案展示给同学们，介绍自己的分工。 2.集体评议：对展示的方案提出自己的见解与疑问以及修改意见。 3.小组参考评价意见修改方案设计。 实践任务：小组内分工，明确个人任务。 五、总结反思，拓展提升。 无线遥控电车掌控板的无线通信模块实现了无线遥控功能。你从这节课获得了 哪些知识?请梳理一下吧。 【教学板书】 第 4 课 无线遥控电车 认识无线通信模块。 设置无线频道，实现双向通信。 优化—加标记分组 【检测与作业】 1、通过编程实现让掌控板显示屏能根据接收到的成语进行接龙显示。 2、编写程序实现当按下掌控板按键 A,向接收端发送集合指令的效果. 【课后实践活动】 竞赛不但可以检验遥控小车的控制程序是否合理，优化是否到位，而且能够激 发学生的探索欲望，培养他们不屈不挠的顽强品质，锻炼其社交合作能力。请你设 计一个适合遥控竞技的比赛活动，组织同学比比谁控制小车使用时间最短吧。 学科网（北京）股份有限公司 $$