智能风扇的设计(教案2)

智能风扇的设计

渝中区普通高中通用技术实训中心

一、教学内容分析：

随着社会的发展，人工智能逐步融入我们的生活，并越来越深刻地影响着我们的生活状态。让高中学生了解人工智能的相关知识，学习并掌握智能控制设计与制作的基本技能是新课标背景下通用技术课程教学的一个重要任务和目标。本课是基于通用技术课程必修与选修模块的衔接、STEAMS教育理念与通用技术教学的融和，立足对生活中普通产品实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、物化水平等核心素养而开发出的校本课程。

二、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水平，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理解，具备本课学习的知识技能和心理基础。但是他们从未经历过智能产品创意设计的过程，本课的任务对他们有一定的挑战性，需要老师实行知识技能的提升和思路方法的恰当引导。

三、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.理解常见传感器并能灵活使用到产品设计中。

3.熟悉makeblock软件并能编写简单程序。

4.能够使用结构、流程、系统、控制等知识对现有产品实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，在对产品持续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。

四、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：传感器的灵活使用及相对应程序的编写

五、教学方法：

项目式学习、进阶式学习、“做-学-思-创”融合策略

六、教学用具：

多媒体计算机、网络、展示台、makeblock创客套件、电子感应件等

七、教学学时：2课时

八、教学过程

第一课时

课程导入

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，下面请观看一段视频，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。能够预见到，人工智能将持续改变人类的生活方式，交通出现、医疗、居家环境等，能够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.....

问题引入

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，当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。

我们能够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。

第二课时

问题引入

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。

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，能够查看D盘老师的微课。

教师巡视，协助解决问题。

问题引入

如何改进，使我们的风扇更智能？

我们可不能够增加传感器呢？

任务五：请各个小组实行结构改进，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。

刚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，风扇就能够转动）任务六：请根据分析绘制程序流程图

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，能够查看D盘老师的微课。

任务八：产品推介

好，我们能够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。

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）智能风扇还能够具备哪些功能？