资源简介

《手势控制风扇》教学设计
姓名：余春兰 学校：广州市白云区蟠龙小学
科目 人工智能 教学对象 四年级学生
课时 1课时 教学环境 多媒体电脑教室
一、教材内容分析
该课为广州市地方教材《人工智能》四年级下册第6课的内容，主要是通过手势控制风扇介绍手势识别技术的应用。从揭示手势控制风扇的结构及原理入手，展示手势识别所需的组件与技术，使学生了解手势识别的具体过程。通过对手势识别过程的分析补全流程图、动手编写程序实现控制风扇开和关的功能，使学生能够进一步理解手势控制风扇的工作机制，体会到人工智能在生活中的应用。 教学重点：了解手势控制风扇的组成及工作原理。 教学难点：掌握手势控制风扇程序的编写、调试和优化。
二、教学目标
1.知识与技能（技术创新思维） （1）了解手势控制风扇的基本结构。 （2）理解手势识别的工作原理. （3）学会编写手势控制风扇的程序。 2.过程与方法 通过搭建手势控制风扇，分析流程图并编写程序实现其开和关的功能（技术创新思维）； 通过课本、导学案或者微视频辅助自己完成机器人的搭建与代码编写（应用创新能力） 探索人工智能手势识别技术在日常生活中的应用，尝试与智能机器人进行交互。（人工智能意识） 3.情感态度与价值观 进一步了解手势识别在生活中的应用，培养学生对人工智能的学习兴趣。（智慧社会责任）
三、学习者特征分析
本节课的学习者是四年级学生，学生对人工智能的基本概念有一定的认识，对人工智能中的手势识别有浓厚的学习兴趣。对于能在3D仿真平台搭建并编程实现手势控制风扇的功能非常感兴趣。同时，学生有一定的逻辑思维能力，能看懂简单的程序流程图，但对于从流程图过渡到编程实现功能还是经验还不足，需要教师借助学习支撑脚手架——任务学习单、代码优化代码块的预提供加以引导。
四、教学策略选择与设计
本节课主要以“做中学”为指导思想，主要采用任务驱动教学法，依据“一主三环”教学范式共设置了“情境展示我来答--AI体验我来试--AI实验我来做—AI应用我来说--课堂小结我来评”五个环节展开教学。学生可以通过教材、微视频、任务学习单进行自学，也可以小组互助互学、向老师请教等方式进行学习。
五、教学环境及资源准备
教学环境：多媒体计算机教室、3D虚拟仿真实验室 教师准备：教学课件、板书、任务学习单、学生自学微视频、外置USB摄像头 学生准备：通过教材和互联网了解手势识别技术，预习手势控制风扇相关的内容。
六、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
情境展示我来答【3分钟】 1.播放小恐龙跳跃的视频；【1分钟】引出手势识别技术，讲解特点，结合学校科技节创设利用手势识别技术制作应用手势控制风扇用来展示，再播放一段实体的手势控制风扇的视频。提出观看要求：视频中的手势控制风扇主要完成了什么工作？【2分钟】 1.认真观看 2.思考并回答。 通过情境，激发学生学习兴趣。
AI体验我来试【10分钟】 虽然我们现在还没有硬件，但是我们有3D虚拟硬件实验室，现在请同学们进入虚拟硬件实验室体验程序的运行。 1.通过3D虚拟仿真实验室，学生在作业模块打开手势控制风扇体验程序。【2分钟】 2.展示手势控制风扇模型，分析组成结构；【1分钟】 3.分析手势控制风扇的工作原理图。【5分钟】 板书分析原理图（控制器——AI模块——马达） 先播放拟人化的三个元件的配音，再布置小组活动，角色扮演（或者拟人化配音和角色扮演二选一）， 选取三个学生扮演三个元件分析工作原理。 观察并思考各组件的功能 角色扮演演绎工作原理 通过演示讲解角色扮演和动手实践，促进学生了解手势控制风扇的构造、工作原理及操作步骤。
AI实验我来做【16分钟】 模型搭建： 活动一：（机器模型搭建）打开作业1动手拼接一个手势控制风扇。【3分钟】 程序实现： 通过补全手势控制风扇程序流程图分析它的工作过程。分为三部分:设置模式、开启风扇、关闭风扇。 详细讲解设置模式、开启风扇、关闭风扇每一部分对应的代码块。 活动二：（风扇的开和关）打开四年级下册-第6课-手势控制风扇——代码编辑作业。补全代码实现风扇的开和关功能。【3分钟】学法指导（微视频/课本/平台的操作指引） 通过批改作业进行作品展示，检验学生作品的手势控制开和关的完成情况。提出新问题：手势控制风扇终于开启了，风好大，能不能调风速呢？怎么调呢？ 活动三：（风扇减速）给程序添加识别到剪刀手势，减速的功能完成后程序运行——用USB摄像头来检测效果，是否实现了以下功能？完成任务单上的评分。 保存并提交作业。指导学生分别用模拟输入和USB摄像头进行调试。 点评学生作品（3名）试着发现学生的错误，总结知识重难点和易错点。【4分钟】 拼装风扇模型完成活动一 补全流程图试着用自己的话说一说手势控制风扇的流程。认真思考，完成活动二。 完成拓展编程，编写、调试程序，完成活动三。 思考、观察，提出问题的解决方法。 通过流程图，促进学生进一步理解手势控制风扇的运行过程，培养逻辑思维能力。 通过实践学习，培养学生问题解决能力，并加深学习印象。 了解学生的思考和实践过程，鼓励学生自己发现并解决问题，帮助学生理解知识重难点。
AI应用我来说【7分钟】 小组讨论话题1：你想为手势控制风扇设计哪些新功能呢？这些新功能怎么实现？【2分钟】 小组讨论话题2：说一说手势识别技术可以应用在哪些领域？【3分钟】 展示部分应用场景【2分钟】 1.认真讨论、思考并发表观点； 激发学生的发散思考的意识，增强学生的课堂参与感。
小结评价我来做 【4分钟】 1.找学生来梳理概括本节课学到了什么？【1分钟】 2.请学生根据自身表现，利用知新智慧课堂答题功能进行自我评价。【3分钟】 结束语： 手势识别是人工智能发展的一大趋势，我们每个人都会在不久的将来享受到这种技术带来的人机交互的便利。 1.发表自己的看法，学会用自己的话总结概括本节课学到的内容； 2.进行自我评价。 帮助学生梳理所学的知识，完成学生学习评价。
教学板书《第6课-手势控制风扇》任务学习单
班级： 姓名：
一、课前准备工作：
课前测表，完成√
准备完成 遇到问题？如何解决？
1.登录知新智慧课堂
2.登录广州市中小学人工智能教学平台
3.打开人工智能课本浏览课本第6课教材内容一遍。
4.提出疑惑的点（1-2点）
二、手势控制风扇的工作原理
将序号写在对应的地方
小组活动：角色扮演工作原理
三、实验部分
活动一：风扇的搭建
1.请同学们打开四年级下册-第6课-手势控制风扇-作业1在虚拟仿真实验平台，亲自动手拼接一个手势控制风扇机器人
活动1，完成√
任务完成 遇到问题？如何解决？
2.搭建完成后保存并提交。
3.提交后退出3D虚拟仿真实验室
活动二：代码编写
补全流程图，将正确的序号填在空白处————①切换为手势模式 ②开启风扇 ③关闭风扇
根据流程图编写代码
活动2，完成√
任务完成 遇到问题？如何解决？
打开四年级下册-第6课-手势控制风扇——代码编辑作业
观察程序中的代码，少了哪一部分？补全代码实现风扇的开和关功能
代码编写完成后保存并提交
3.拓展活动——给程序添加识别到剪刀手势，减速的功能
完成后程序运行——用USB摄像头来检测效果，是否实现了以下功能？完成任务单上的评分。
保存并提交作业。
活动3，完成√
任务完成 遇到问题？如何解决？
完整代码参考
课堂小结：用自己的话说一说本节课你有什么收获？
五、自我评价（请同学们根据这节课自己的表现，完成课本“评一评”吧）(共32张PPT)
课前准备与预习任务
登录知新智慧课堂
登录广州市中小学人工智能教学平台
打开人工智能课本浏览课本四年级下册第6课教材内容一遍。（P52-63）
明确学习目标
情境展示我来答

小恐龙的跳跃是如何控制的呢？
AI知识我来学

手势识别技术
人工智能生物识别技术的一种
人脸识别
步态识别
虹膜识别
语音识别
手势识别
基于计算机视觉技术的手势识别
非接触式
不需要佩戴任何传感器
摄像头完成手势捕捉和识别
特点
问题：视频中的手势控制风扇主要完成了什么工作？
情境展示我来答
手势控制风扇
广州市白云区蟠龙小学 余春兰
广州中小学人工智能四年级下册
AI体验我来试
观察并思考图中的手势控制风扇由哪些元件构成，每个元件的功能是什么？
手势控制风扇模型组装
一个聪明的“大脑”——控制器
一双明亮的“眼睛”——AI模块
充满活力的“动力器官”——马达
AI体验我来试
AI模块
控制器
马达
AI体验我来试
基于计算机视觉技术的手势识别技术
AI知识我来学——AI模块如何具有手势识别的人类智能呢？
学习
识别
AI知识我来学
手势控制风扇工作原理图
①调用模块
②获取手势图像
③获取返回值
④控制马达
思考：控制器、AI模块、马达，实现手势控制风扇呢？
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
请同学们打开四年级下册-第6课-手势控制风扇-作业1在虚拟仿真实验平台，亲自动手拼接一个手势控制风扇机器人
搭建完成后保存并提交。
提交后退出3D虚拟仿真实验室，组员全部完成的小组，小组长上台加分
AI实验我来做 活动1：机器人搭建（3min）
手势控制风扇程序流程图共分为三个部分：
同学们用自己的话说一说让机器人如何一步一步实现控制风扇呢？
（1）设置模式
（2）开启风扇
（3）关闭风扇
AI实验我来做
【 设置模式
开始
识别“布”
手势
是
识别“石
头”手势
否
是
【 开启风扇
【 关闭风扇
①切换为手势模式
②开启风扇
③关闭风扇
否
AI实验我来做——第一步：设置模式
【 设置模式
开始
切换为手势识别
识别“布”
手势
是
识别“石
头”手势
开启风扇
关闭风扇
否
是
【 开启风扇
【 关闭风扇
否
AI实验我来做——第二步：开启风扇
【 设置模式
开始
切换为手势识别
识别“布”
手势
是
识别“石
头”手势
开启风扇
关闭风扇
否
是
【 开启风扇
【 关闭风扇
否
AI实验我来做——第三步：关闭风扇
【 设置模式
开始
切换为手势识别
识别“布”
手势
是
识别“石
头”手势
开启风扇
关闭风扇
否
是
【 开启风扇
【 关闭风扇
否
打开四年级下册-第6课-手势控制风扇——代码编辑作业
观察程序中的代码，少了哪一部分？
补全代码实现风扇的开和关功能，
代码编写完成运行测试，能够控制风扇的开关后。点击保存并提交上交作业。
AI实验我来做 活动二：控制风扇开和关（3min）
自学课本52-63页
查看自学微视频
人工智能教学平台右边的操作指引
同桌讨论
小组互助，小组成员全部完成加分
学法指导
AI实验我来做
是否实现了开和关的功能？
作品展示
手势控制风扇终于开启了，风好大，能不能调风速呢？怎么调呢？
功能 程序积木块设置与返回值说明 手 势 识 别 设置模块模式为手势识别 积木块 返回值 返回值说明
1
2
3
AI实验我来做
AI实验我来做
【 设置模式
开始
切换为手势识别
识别“布”
手势
是
识别“石
头”手势
开启风扇
关闭风扇
否
是
【 开启风扇
【 关闭风扇
识别“剪刀”手势
风扇减速
是
【风扇减速
否
给程序添加识别到剪刀手势，减速的功能
完成后程序运行——用USB摄像头来检测效果，是否实现了以下功能？完成任务单上的评分。
保存并提交作业。
手势控制风扇 实现请打√
识别到“布”手势能开启风扇
识别到“石头”手势能关闭风扇
识别到“剪刀”手势能调慢速档
AI实验我来做 活动三：风扇减速（3min）
重难点与易错点
项目 内容 说明
重难点 此积木块是设置模式，一定要选择手势识别
易错点 在设置“如果”判断语句，在条件中加入“AI手势识别ID”时，需要注意设置不同的返回值。
AI实验我来做
讨论话题1：
你还想为手势控制风扇设计哪些新功能呢？
这些新功能怎么实现？
问题与思考
AI应用我来说
讨论话题2：想一想，说一说手势识别技术可以应用在哪些领域？
（小组派代表发言可参考课本扩展阅读）
AI应用我来说（小组讨论）
手势识别技术的应用
智能家居
AI应用我来说
手势识别技术的应用
VR 与 AR
AI应用我来说
还原游戏本真
手势识别技术的应用
互动娱乐
AI应用我来说
智能手势识别+炫彩效果
手势识别技术的应用
与聋哑人交流
加利福尼亚大学研究人员宣布新研制出一种可以翻译手语的电子手套。手语是聋哑人交流的唯一方式，带上电子手套，可以帮助他们把手势翻译成文本信息，将信息传给不懂手语的人。
AI应用我来说
手势识别技术的应用
医疗
手术台:手势调整高度与方向，调整灯光
手势感应门
智能墙壁开关
医疗窗帘
PC控制台，：手术过程中避免接触操作造成的感染
AI应用我来说
手势识别技术的应用
智能车载
AI应用我来说
本节课你学了什么？
课堂小结我来评
知道手势识别技术的工作原理
实现手势控制风扇的开启/关闭和减速的功能
了解手势识别技术在生活中的应用
内容 评价
1.我参与了小组学习和讨论 A.五颗星 B.四颗星 C.三颗星 D一至两颗星
2.今天的学习，我觉得非常有趣 A.五颗星 B.四颗星 C.三颗星 D一至两颗星
3.我知道手势识别技术的工作原理 A.五颗星 B.四颗星 C.三颗星 D一至两颗星
4.我实现手势控制风扇的开启/关闭和减速的功能 A.五颗星 B.四颗星 C.三颗星 D一至两颗星
5.我了解手势识别技术在生活中的应用 A.五颗星 B.四颗星 C.三颗星 D一至两颗星
请同学们根据这节课自己的表现，完成本节课的“评一评”吧
课堂小结我来评

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