王增福

教學(xué)背景

伴隨著科技的日益進步，電子產(chǎn)品越來越多地出現(xiàn)在我們的日常生活中，雖然提高了人們的生活水平，但也帶來了電能消耗與浪費的問題，因此，日常生活中節(jié)約用電意義重大。臺燈主要用于晚上閱讀學(xué)習(xí)和工作，傳統(tǒng)的臺燈在使用過程中主要是通過“開關(guān)”功能控制燈的點亮和熄滅，很容易出現(xiàn)“人走燈亮”的現(xiàn)象，在某些程度上造成浪費。

本節(jié)課使用人工智能3D One AI軟件設(shè)計制作智能感應(yīng)臺燈，主要是通過“距離傳感器”檢測人與臺燈的距離，從而控制臺燈的點亮和熄滅，從而達(dá)到“人來燈亮，人走燈滅”，起到“節(jié)約電能”的作用。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能 知道智能感應(yīng)臺燈的主要配置;認(rèn)識距離傳感器;了解3D One AI軟件中“虛擬傳感器”指令中的“設(shè)置距離傳感器……”和“獲取距離傳感器……測量距離”積木。

過程與方法 能夠使用工具欄“組”中“成組固定”命令工具對臺燈、距離傳感器和RGB燈進行成組固定;掌握通過“設(shè)置電子件模型”設(shè)置RGB燈和距離傳感器的方法;學(xué)會使用“虛擬傳感器”指令中的“距離傳感器”相關(guān)積木編寫智能感應(yīng)臺燈程序;能夠進入仿真環(huán)境對“智能感應(yīng)臺燈”進行仿真測試。

情感態(tài)度與價值觀 了解人工智能技術(shù)在生活中的實際應(yīng)用;培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用電的習(xí)慣。

教學(xué)重點與難點

教學(xué)重點 認(rèn)識3D One AI軟件中“虛擬傳感器”指令中的“設(shè)置距離傳感器……”和“獲取距離傳感器……測量距離”積木;掌握通過“設(shè)置電子件模型”設(shè)置RGB燈和距離傳感器的方法。

教學(xué)難點 智能感應(yīng)臺燈程序的編寫和理解。

教學(xué)過程

一、情境導(dǎo)入

師：臺燈是我們生活中用來照明工作、學(xué)習(xí)或閱讀的工具，想一想你家用的臺燈是什么樣子的？它擁有哪些功能？

學(xué)生思考、回答……

師：如今臺燈種類樣式繁多，從控制方式來說分為開關(guān)控制、觸控式、智能感應(yīng)式和聲控式。傳統(tǒng)的臺燈在使用過程中主要是通過開關(guān)控制燈的點亮和熄滅，很容易出現(xiàn)“人走燈亮”的現(xiàn)象，在某些程度上造成浪費。相對于傳統(tǒng)的臺燈來說，智能感應(yīng)臺燈使用起來更方便更節(jié)能，今天老師就帶領(lǐng)大家使用3D One AI軟件設(shè)計一款智能感應(yīng)臺燈。

二、探索新知

活動一：分析智能感應(yīng)臺燈

教師使用3D One AI軟件打開智能感應(yīng)臺燈源文件并進行演示，如圖1。

師：今天，老師給大家?guī)砹艘豢钪悄芨袘?yīng)臺燈，請同學(xué)們注意觀察，當(dāng)六面體靠近和遠(yuǎn)離臺燈時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生仔細(xì)觀察，思考并回答……

教師：通過剛才的演示，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)六面體靠近臺燈時，臺燈就會發(fā)出黃色的光;當(dāng)六面體遠(yuǎn)離臺燈時，臺燈就會熄滅。你知道如何實現(xiàn)這種功能嗎？其實主要是通過距離傳感器控制臺燈的點亮和熄滅。

活動二：認(rèn)識距離傳感器

師：夏天，每當(dāng)夜幕降臨時，就會看到空中有很多的蝙蝠，但是蝙蝠飛行的時候并沒有到處亂撞，你知道為什么蝙蝠在夜晚飛行撞不到障礙物嗎？

學(xué)生思考、回答……

教師總結(jié)：蝙蝠有一個探路秘訣，就是通過超聲波來探路——通過嘴巴發(fā)出超聲波，然后靠耳朵來聽回彈的超聲波，從而判斷前面是否有障礙物。其實我們的生活中也有一種能夠檢測障礙物的傳感器——距離傳感器，它是一種看起來類似于望遠(yuǎn)鏡的電子設(shè)備。

距離傳感器由發(fā)射點和接收點兩部分組成，它主要是通過發(fā)射點發(fā)射聲波，當(dāng)聲波遇到障礙物后會反彈，沒多久接收點就能收到返回的聲波。通過這樣的方式檢測它與障礙物之間的距離，如圖2。

活動三：為臺燈設(shè)計電子件模型

1.設(shè)計電子件模型

啟動3D One AI軟件，打開電腦中保存的“智能感應(yīng)臺燈”源文件。點擊工具欄中的“設(shè)置電子件模型”工具，在彈出的對話框中，將“電子件類型”設(shè)為“RGB燈”，“電子件”為臺燈中的RGB燈，打開顏色為黃色，關(guān)閉顏色為灰色，如圖3，單擊確定。

點擊工具欄中的“設(shè)置電子件模型”工具，在彈出的對話框中，將“電子件類型”設(shè)為“距離傳感器”，“電子件”設(shè)為臺燈中的距離傳感器模型，位置為距離傳感器左起始點平面的中心，方向為距離傳感器的正前方，范圍為默認(rèn)的200mm，單擊確定，如圖4。

師：大家試一試進入仿真環(huán)境，并啟動仿真，看看有什么新發(fā)現(xiàn)。

學(xué)生操作、觀察并思考。

教師巡視指導(dǎo)，指名學(xué)生回答……

教師總結(jié)：臺燈主體中的距離傳感器和RGB燈會散落下來，這就需要對它們進行成組固定。

2.固定零部件

單擊工具欄中“組”中的“成組固定”命令工具，依次將臺燈主體、距離傳感器和RGB燈選中，然后單擊確定，如圖5。

活動四：編寫程序，體驗智能感應(yīng)臺燈

教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識3D One AI軟件中的距離傳感器和RGB燈的程序積木。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析程序編寫思路：當(dāng)啟用距離傳感器后，如果人（本課例由六面體代替）靠近臺燈（進入距離傳感器檢測范圍），臺燈就會點亮;如果人（本課例由六面體代替）遠(yuǎn)離臺燈（超出距離傳感器檢測范圍），臺燈就會熄滅。

師：根據(jù)這個思路，請同學(xué)們以小組為單位，討論編寫智能感應(yīng)臺燈程序，然后進入仿真環(huán)境，看看能否達(dá)到效果。

學(xué)生交流討論，并以小組為單位，合作完成程序編寫，如圖6。教師巡視指導(dǎo)。

教師提問：在嘗試程序編寫和仿真的過程中，大家遇到了哪些問題？

教師指名學(xué)生回答，大家互相交流分享心得。

三、拓展實踐

師：想一想，在我們的生活中還有哪些類似的智能生活用品？請同學(xué)們結(jié)合本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容，使用3D One AI軟件自己設(shè)計創(chuàng)作一款智能生活用品。

教學(xué)反思

本課在授課過程中，最大的亮點就是通過程序的編寫，讓學(xué)生在3D One AI軟件的虛擬仿真環(huán)境中體驗智能感應(yīng)臺燈在生活中的運用，綜合運用了物理、信息技術(shù)等學(xué)科知識。

從教學(xué)層面上，本節(jié)課是以學(xué)生生活經(jīng)驗為基礎(chǔ)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)臺燈所存在的問題——“人走燈亮”的現(xiàn)象，尋找實現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”的節(jié)能方法。從教學(xué)策略上，結(jié)合案例的特點，本節(jié)課在授課過程中主要采用了講解與演示、自主探究、小組合作等教學(xué)方式，讓學(xué)生在講解與演示中直觀地了解智能感應(yīng)臺燈的搭建與制作;通過自主學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生在實踐操作中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題;在小組合作中培養(yǎng)學(xué)生間的團隊合作精神，激勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中敢于探索、勇于創(chuàng)新。