智能风扇的设计与制作

智能风扇的设计与制作【教学对象】 高中二年级【教学时间】 2017-2018 下【教材分析】 本课是基于通用技术课程必修模块与简易机器人选修模块的衔接、STEAM教育理念与通用技术教学的融和， 立足对生活中普通产品进行智能化创意设计的项目，为进一步深入培养学生的技术意识、工 程思维、创新设计、图样表达、物化能力等核心素养而开发出的校本 课程。【学情分析】 本课的教学对象为高二年级下期的学生，他们已经学习了通用技 术必修一和必修二的课程，掌握了基本的技术设计和实践能力，并在 本期前一阶段的学习中初步体验了 makeblock 软件编程，对人工智能 也有一定感性上的认识，具备本课学习的知识技能和心理基础。【教学设计思路】 根据新课标学分和教学模块的变化调整现有课程结构， 在完成必 修模块教学的基础上适时增加选修（或选择性必修）模块内容，以丰 富课程内容、促进学生全面、深入发展。打通必修模块与选修（或选 择性必修）模块的界限，将二者的教学有机融为一体 , 将选修课程内 容以实践项目的形式纳入现有模块教学中，常规教学与创客教育和STEAM教育融合，开发了智能风扇的设计（智能产品的设计）新课程和新项目的开发使得学校的通用技术课程资源得以源源不断的补充，课程始终保持鲜活的生命力，从而大大提高了课程的实施水平。 学生 在丰富而特色鲜明的实践活动中经历不同领域的技术设计体验，使技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等学科核心素养 得到了更充分的培养与提升。【教学目标】（一）知识与技能：1. 了解人工智能的基本原理及其在生活中的普遍应用。2. 认识常见传感器并能灵活运用到产品设计中。3. 熟悉makeblock软件并能编写简单程序。4. 能够运用结构、流程、系统、控制等知识对现有产品进行智能化 的改进设计。（二）过程与方法：通过智能风扇的设计与制作，体验产品智能化的思路与过程，在实践中理解科学、技术、工程、艺术、数学、社会之间的紧密联系和 科技人文融合创新的重要性，逐步形成结构与功能、协调与控制、权 衡与优化、设计与创新等技术思想和方法。（三）情感、态度和价值观：通过简单智能产品的设计， 体验和感知智能控制的神奇，增强学生 探索和学习人工智能的兴趣，在对产品不断的改进优化中培养挑战困 难的勇气和开拓创新精神，形成严谨务实、协作共享的做事态度。【教学重、难点】1. 教学重点：智能风扇的创新设计与制作2. 教学难点：传感器的灵活运用及相应 程序的编写【教法与学法】教法：采用“进阶式”的教学方式，在教学中根据学生的认知 规律，由浅到深，由易到难，由单个传感器到多个传感器的使用，以 回想一一分析一一归纳一一迁移为主线，组织教学。学法：鼓励学生进行自主探究式的学习，交流讨论、归纳，并提倡 团结合作的意识。具体采用案例分析法、对比教学法、事例引导法【教学资源】环境：网络教室设备：多媒体展示平台课件：智能风扇的设计与制作教学课件一、创设情境，构建优质课堂创客空间同学们，科技改变着人类的生活，当今世界，随着人工智能时代 的到来，越来越多的智能产品应用到了我们的生活中， 下面请观看 段视频，等会请告诉我，你看到了什么？视频中，我们看到了语音控制的咖啡机，人机对话的无人驾驶汽车 等，无一不体现了人工智能技术，从而让我们的生活更人性化，更便 捷。可以预见到，人工智能将不断改变人类的生活方式，交通出现、 医疗、居家环境等，可以说智能生活无处不在。同学们，你们想象中的智能生活是什么样子呢？学生：畅想智能生活：智能化的家电、智能化购物 二、发现与明确问题，设计方案师：同学们刚才畅想智能生活。智能生活必然离不开智能家用电器, 有同学就说到了风扇，随着天气逐渐变热，人们会用风扇来降温，目 前家里或教室的风扇的方式控制是什么呢？ 生：按钮，遥控器、旋钮。师：那你们觉得风扇智能吗？生：不智能。师：我们能不能设想一下：怎样使风扇智能呢？ （学生七嘴八舌回答，老师简单点评） 很好，同学们提到了利用传感器，那我们先来回顾一下前面学到的 传感器。我们可以用传感器与其他设备相结合，设计一款智能风扇。同学们请想一想，设计智能风扇需要哪些步骤？ 学生思考，教师引导得出：1、设计方案（画出草图）2、结构搭建3、硬件连接4、程序设计5、检测调试师：下面我们首先完成项目活动 一：请根据老师发的表格 完成智能 风扇的设计方案。教师点评方案 : 从材料（节约材料） 、结构（稳定）、功能（选用的传 感器）等方面展开评价师：好，停下来，我们请小组来展示一下自己的设计方案 下面各个小组根据自己的设计方案搭建智能风扇的结构任务二：完成智能风扇的结构搭建教师巡视，协助解决问题。三、问题导入，动手实践（模仿制作）师：基于上节课搭建的结构，同学们思考一下如何来实现风扇的智 能呢？生：编程设计师：是的，我们就要通过编程，来探究风扇的大脑是怎么思考的， 请同学们分析一下智能风扇如何工作的？师：刚才看见同学们的选用超声波传感器较多，我们就以它为例， 请同学们分析一下？生：人的距离小于设定的值时，风扇转动，人的距离大于设定值时, 风扇停止任务三：绘制超声波传感器控制风扇的程序流程图 师：我们来看一下3小组的流程图。开始11袒声站感器 燼值呈否小于X 一电机转动任务四：请同学们根据程序流程图完成程序编写并调试。师：如果编写程序有困难的同学，可以查看 D盘老师的微课 教师巡视，协助解决问题。四、问题引入，创新设计如何改进，使我们的风扇更智能？我们可不可以增加传感器呢？任务五：请各个小组进行结构改进，并完成实践活动记录表的填写。学生小组合作改进结构，增加传感器，教师巡视。冈才看到我们的各个小组都增加了传感器，请同学们分析一下智能 风扇如何工作的？ （ 2个传感器条件只要满足一个，程序符合运算逻 辑，风扇就可以转动）任务六：请根据分析绘制程序流程图开蛤任务七：请同学们根据程序流程图完成程序编写并调试。教师巡视，协助解决问题。师：如果编写程序有困难的同学，可以查看 D盘老师的微课五、共享与评价任务八：产品推介好，我们可以看到各个小组都完成了自己的产品设计，现场请同学 们以产品经理的身份从结构、功能、创意点等方面推销自己的智能风 扇。师：你们愿意买第？小组的智能风扇吗？ 教师点评学生的表现。六、课堂回顾：（1）传感器的使用（2）智能风扇的设计原理与编程（3）智能风扇的结构搭建拓展（1）智能风扇能够控制转速吗？我们如何设计？ （2）智能风扇还可以具备哪些功能？七、教学反思学生完成了由单个传感器的使用到多个传感 器的综合使用，学 生在不断的检测、调试、优化 中解决新问题、挑战新难度，使实践 体验得以深 化、知识技能得以巩固， 并有效培养学生挑战困 难的勇 气和开拓创新精神。学生的学科综合素养 得到螺旋式上升的培养。