资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
浙科版《综合实践活动》八上
1.1智能家居设计 第2课时 教学设计
课题 智能家居设计 单元 第一单元 学科 综合实践活动 年级 八上
教材分析 上节课为“智能家居设计”活动的准备阶段，通过观察生活中的智能家居设备，并体验它们的功能，确定了我们要研究的课题，明确了要解决的问题，初步制订了设计方案。本课时为活动的实施阶段和总结阶段：（一）实施阶段：利用互联网、物联网、人工智能的新技术来设计、制作一款智能家居模型或原型，将智能家居科创设想付诸实践，感受智能家居的安全、便利、舒适。教材选取了四个课题，包括设计智能书柜、智能灯光系统、智能垃圾桶、智能厨房，前两个重点讲述，安排了访谈/调查、设计、制作、测试等环节，后两个则是简单介绍。（二）总结阶段——回顾活动全过程，进行档案整理、作品交流、成果展示，这将有助于我们不断改进智能家居的设计与制作。包括三个环节：档案袋——回顾原型制作的过程，整理资料；交流会——向大家展示完成的作品，演示相关功能，并收集大家的建议，修改作品后，再接受专家的质询，进行答辩，这样能更好地完善作品；宣传窗——交流展示设计成果，分享活动经验，向大家介绍团队所做的努力，向调查的对象展示设计作品，做产品说明。
学习目标 价值体认：通过动手实践，在实践过程中体验科技创新对生活的改变，体悟科技创新对生活的意义，进一步体会创新是民族进步的灵魂。 责任担当：自理自立，主动发挥特长，积极参与制作实践，履职尽责，自觉进行科技创新实践。问题解决：在智能家居的设计过程中，能够识别存在的问题，运用批判性思维开展科技研究，大胆创新，提出切实可行的解决方案。在合作沟通、组织协调和问题解决中提升能力。4.创意物化：通过动手实践，将对智能家居的创新设想付诸实践，制作智能书柜和智能灯光系统模型或原型。
重点 学习如何设计和制作智能家居产品（书柜、智能灯光系统等）
难点 设计和制作智能家居产品并进行测试及改进
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 畅想：未来家居的新功能是什么样的？观看视频：智能家居：未来生活的魔法之门(了解智能家居的工作原理)教师：本节课就让我们开启智能家居设计之旅吧！通过调查、设计、制作与测试等开展实践研究，把想法变成可见的模型或作品。 想一想、说一说观看视频 激趣导入为后面设计智能家居提供知识储备。了解其背后的原理才能将智能家居科创设想付诸实践。
讲授新课 【实施阶段】课题一 智能书柜设计 教师：书柜是我们生活中常见的家具，那么，书柜除了放书还可以有哪些功能来满足人们的阅读需求？ （比如自动找书、提升阅读氛围、自动开启 LED灯、自动开启小风扇、智能语音查询与知识拓展、阅读进度管理与提醒 ……）观看视频：智能书柜教师：下面就让我们来看看，如何利用人工智能、物联网技术等设计和制作一个智能书柜! 访谈通过访谈，可以了解不同人群对书柜的需求以及他们希望对书柜做哪些改进。1.工具箱访谈的基本流程明确访谈目标——拟订访谈计划的提纲——进行用户访谈——分析访谈结果。访谈前：要明确访谈目标（想要了解的内容）、访谈的对象（被采访的人）。（1）访谈对象：老师、家长、同学（2）访谈计划(提纲)：你的书柜存放的书多吗 你还希望书柜有哪些功能 假如有……的智能书柜，你乐意使用吗 ……访谈过程中要做好记录。访谈结束后要及时进行分析，梳理人们的功能需求。过渡：那么，怎样梳理人们的功能需求？2.方案权衡表方案权衡表可以帮助我们对不同的需求进行整理。对提出的方案按“有效性、可行性、创造性” 进行分析，并打分，每项1分。对得分较高的项目可以考虑展开设计。功能需求自动找书朗读功能提升阅读氛围照明功能有效性可行性创造性得分设计过渡：通过方案权衡表，我们明确了用户对产品的功能需求，那么这些功能如何实现呢 先展开头脑风暴，拓宽解决需求的思路，形成共识，然后开始设计。设计包括功能设计、结构设计等内容，可以绘制草图、功能实现流程图等，并列出材料清单。1.怎样进行头脑风暴？6-3-5头脑风暴流程由6个人围绕圆桌而坐，每个人想出3个点子，5分钟内写在表格中。从左往右传递，进行第二轮，在他人的基础上再写3个点子，依次反复6次， 最终形成108个点子。在开始前，准备一个专用表格、 一张大白纸、 便利贴、计时器、笔、舒缓音乐等。2.活动：头脑风暴——怎样实现智能书柜的新功能？（教材P10图1）（1）资料链接NFC标签NFC标签全称Near Field Communication, 即近距离无线通信技术， 简称近场通信。NFC标签非常小巧，便于携带。人们给图书贴NFC标签，把信息录入系统就能快速查找图书。实现流程：手机读取图书NFC信息一呈现读书摆放位置一快速摆放 或查找图书。（2）在线搜索常见的智能设备传感器。光敏传感器、声音传感器、温湿度 传感器、NFC标签。控制器。Arduino、Micro:Bit、掌控板、树 莓派。执行器。LED灯模块、继电器、电机……3.设计 三、制作把设计图制作成作品的原型，可以更好展现产品的功能。在制作过程中，要依据智能书柜的核心功能进行搭建，并注意利用不同的板材，把智能书柜的外形也搭建出来。 1.小锦囊原型制作的一般步骤原型可以是粗糙、简单的产品，或产品中的特 定功能的原始模型，用于测试提出的解决方案。原 型制作的一般步骤：程序设计、连接电路、切割板材、黏合板材、组装元件2.智能书柜制作材料与设备清单名称数量主要作用纸板2制作外形雪弗板制作外形碎布片若干装饰传感器2检测信号控制器1处理程序3．统计不同板材的尺寸及数量名称尺寸数量侧板背板隔板（板材要合理规划利用，进行有效切割） 4．完成制作过程 四、测试对完成的作品进行测试，可以帮助大家完善作品。1.资料链接：智能书柜作品1.接收语音指令开启或关闭霓虹背景灯光。2.传输指令控制LED灯、风扇、音响等设备。3.接收指令开启或关闭LED 灯 。4.接收指令开启或关闭风扇。5.控制MP3 模块播放音乐。2.根据原来的设计意图，确定测试的项目。3.记录测试情况，填写智能书柜功能检测单（教材P12）3.想一想：哪些地方可以改进_______________________改进思路：______________________________课题二 设计智能灯光系统智能灯光是智能家居系统的重要组成部分。它能在人来时自动亮灯，人走时自动灭灯，还能根据生活场景调整灯光的亮度、色温等。1.资料链接亮度和色温亮度：指发光体光强 与光源面积之比，即单位 投影面积上的发光强度。 单位是坎德拉/平方米 (cd/m )。色温：表示光线中包 含颜色成分的一个计量单位。单位是开尔文(K)。2.你知道智能灯光系统的设计原理是怎样的？它是如何实现各种智能功能的？资料链接：微处理器智能灯光系统在内部设置了可运行程序的微处理器，就是常说的“芯片”,把预设的程序写入系统，就可以实现各种智能功能。过渡：我们可以设计具备哪些功能的智能灯光系统呢 它的智能化体现在哪些地方呢 开展研究吧! 一、调查走访调查。去灯具市场、智能灯具体验馆进行考察，了解不同智能灯具的功能与特点，为设计提供思路。 1.通过调查了解，梳理常见的智能灯。智能灯种类智能体现智能原理应用场景红外自动灯人来灯亮， 人走灯灭红外感应客厅、走廊语音控制灯语音控制开和关语音程序控制客厅、卧室2.工具箱：缺点列举法发现和挖掘事物的缺点，并把它们——列举出 来，然后通过分析找出其主要缺点，据此提出改正 缺点的途径和方法。3.小组讨论利用“缺点列举法”整理功能与需求 。已有功能或 可借用的功能语音控制、光线可调 ……还需要设计与 创新的功能1.感知人体状态，可调整光的亮度与色温。2.联动家居，实现灯光控制。 3.……二、设计不同空间对智能灯光有不同的需求，比如卧室的智能灯光需要有助睡眠、书房的智能灯光要考虑阅读体验。应该如何设计智能灯光系统，以满足不同的场景需要呢 一起构思程序方案吧!1.资料链接居家空间色温选择表空间色温 特点客厅3000K4000K 3000K偏休闲格调，4000K偏自然格调卧室3000K暖黄光令人感到舒适卫生间5000K明亮的光线会让空间显得宽敞书房4000K显得静谧沉稳，利于保持学习或工作状态 2.阅读教材P14的三个方案并补充方案一 ：客厅的智能灯光系统方案二 ：书房的智能灯光系统方案三 ：卧室的智能灯光系统过渡：除了用自然语言表述智能灯光系统，还可以用流程图来更直观地表述程序实现过程。3.工具箱RaptorRaptor是一个基于流程图的编程环境，专门用于呈现可视化的算法。用Raptor 画流程图，更直观方便。4.绘制系统流程图三、制作通过模型制作可以更具体地呈现设计的功能。依据智能灯光系统的作用，选择合适的智能设备，并编写程序来实现功能，还可以制作一个卧室模型来进行演示。1．小提醒模型制作的注意事项（1）材料选择要适当。（2）工具选用要合适。工具与设备的使用要遵守 安全规程。2.在制作模型时要及时规划材料清单教材P15左图1“材料与设备清单” 四、测试 制作好的作品要进行测试，把测试的结果记录下来，不断迭代优化。资料链接：卧室的智能灯光模拟系统①超声波传感器，人进门后会触发顶灯开启。 ②接收语音指令，开启或关闭床头灯。③实体开关，可以使床头灯亮5秒。 ④接收语音指令，开启或关闭顶灯。⑤发布语音指令“全部关灯”后，反馈“晚安”并播放音乐。2.测试结果记录表测试项目测试序号第 1 次第2次第3次光线传感器是否检测到 环境变化小喇叭能不能发声光线能不能调节3.我们的改进思路：___________________课题三 制作一个智能垃圾桶设计一个可以解决家庭中垃圾分类问题的智能垃圾桶。（一）调查调查目的：了解现在家庭垃圾分类存在的问题。（二）小组讨论思考：如何进行新型智能垃圾桶的设计、制作？（三）设计制订一份设计方案，明确小组分工，包括功能设想、草图绘制、材料准备、制作组装、测试改进、 产品推广等。以下探索思路可供参考：(1)能用语音控制的智能垃圾桶。(2)能自动识别垃圾类别的智能垃圾桶。(3)能及时提醒垃圾倾倒的智能垃圾桶。(4)能防臭的智能垃圾桶。（四）制作形成实用、新颖的产品并将其推荐给大家，如果可行，还可以参与科技大赛、申请专利。课题四 设计一个智能厨房夏日炎炎，人们在厨房里做饭经常是大汗淋漓。能不能设计一个智能厨房，让做菜成为一种享受呢 （一）调查 分小组开展调查，了解人们需要怎样的智能厨房。（比如，设计一个凉风系统，既可以给厨房降温，又不影响灶具的使用；设计一个会自动做 菜的机器，不需要人工干预，回家就能吃到各类美食；设计一个全自动的 洗碗机，不仅能洗碗，还能把碗筷自动叠放好……）（二）讨论试着开展讨论，确定研究方向。（三）设计与制作绘制智能厨房的草图。根据草图，利用信息技术和智能模块制作产品模型，撰写产品说明书呈现其功能和使用方法。听取用户、专家的建议，实现产品的升级和更新。【总结阶段】智能家居的设计与制作，丰富了我们对未来美好生活的向往。活动结束前，回顾活动全过程，进行档案整理、作品交流、成果展示，这将有助于我们不断改进智能家居的设计与制作。（一）档案袋对活动过程中的记录单、作品等材料进行认真梳理、合理排序和适当取舍，就形成了活动的档案袋。档案袋可以帮助我们回顾过程、梳理成果。一起对照活动准备阶段制订的课题调查研究方案，对活动进行总结与反思，并提出改进方案。1. 小锦囊原型制作的过程回顾原型制作的过程， 可以更好地整理资料。（1）图纸设计（2）材料切割（3）材料打磨（4）外框黏合（5）线路连接（6）设计程序（7）元件安装（8）修饰完善（9）测试效果2. 参照档案袋内容表格（教材P17）整理档案袋（二）交流会为了进一步改进作品，可以让不同的人来体验设计产品，并听听大家的建议 。1.产品展示向大家展示完成的作品，演示相关功能，并收集大家的建议。 2.作品答辩修改作品后，再接受专家的质询，进行答辩，这样能更好地完善作品。专家的建议：____________________________ （三）宣传窗交流展示设计成果，分享活动经验，向大家介绍团队所做的努力，向调查的对象展示设计作品，做产品说明。拓展延伸：观看视频2023青创赛获奖作品“告别找书难-全自动语音识别精准定位书架” 观看视频了解访谈的基本流程。列访谈计划对不同的需求进行整理，完成教材P9方案权衡表。学生头脑风暴记录想一想根据实际调查情况完成表格。根据调查的数据进行统计分析并讨论。了解色温 学习基础的程序设计。测试过程中做好记录。思考、小组讨论。参照表格整理档案袋内容 展示、交流听取专家建议分享活动经验、展示产品。观看视频 体验智能书柜自动找书的功能，感受带来的便利。判断功能需求，找到得分较高的项目进行设计。拓展思维调查可以帮助调查者了解用户对家居产品功能的需求。提高分析问题的能力。色温是智能灯光系统设计与制作中必须了解的内容。为家居设计做准备便于发现问题，及时改进。了解档案袋内需要装什么材料,避免遗漏。收获更多建议帮助完善作品。为产品做宣传
课堂练习 借助工具箱、小锦囊等，了解如何设计与制作智能家居 学习科学的操作方法 帮助学生操作实践
课堂小结 本节课我们了解了智能家居产品是如何从0到1，要经历这样几个环节：调查/访谈——了解用户需求、讨论——最想实现产品的哪个功能、设计与制作——利用互联网、物联网、人工智能的新技术设计产品的功能、绘制图纸、制作原型或模型。从而将智能家居科创设想付诸实践，并感受智能家居的安全、便利、舒适。
板书 1.1智能家居设计 第2课时——实施、总结阶段一、智能家居产品的调查/访谈——了解用户需求二、智能家居产品的设计、制作、测试三、智能家居设计活动的总结与反思、宣传与推广课后作业：完成智能家居产品的调查/访谈、设计、制作、测试；针对测试中存在的问题提出改进建议。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑