资源简介

(共66张PPT)
1.1智能家居设计 第2课时
——实施、总结阶段
（浙科版）八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
05
课堂练习
06
课堂总结
07
板书设计
04
知识拓展
课后作业
08
教学目标
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。
01
02
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。
03
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。
04
责任担当
创意物化
问题解决
价值体认
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。
新知导入
畅想：未来家居的新功能是什么样的？
新知导入
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
新知导入
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。
探究新知
01
智能书柜设计
思考：书柜除了放书，还可以有哪些功能来满足人们的阅读需求？
探究新知
探究新知
观看视频：智能书柜
访谈
探究新知
访谈的基本流程
1. 明确访谈目标
2. 拟订访谈计划的提纲
3. 进行用户访谈
4. 分析访谈结果
工具箱
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。
访谈
探究新知
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
探究新知
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。
访谈结束后要及时进行分析，梳理人们的功能需求。
方案权衡表可以帮助我们对不同的需求进行整理。
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
方案权衡表
设计
探究新知
1
头脑风暴——拓宽解决需求的思路，形成共识。
设计前
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。
设计
探究新知
头脑风暴——怎样实现智能书柜的新功能？
草图需要标注不同的功能区， 方便理解
我在图书馆看到， 用NFC来识别不同的书， 可以帮助分类。
制作这样的原型 ， 需要用到哪些材料
我们还需要考虑用到哪些工具
还可以把实现流程绘制出来。
设计
探究新知
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。
资料链接
设计
探究新知
常见的智能设备
1.传感器。光敏传感器、声音传感器、温湿度传感器、NFC标签。
2.控制器。Arduino、 Micro:Bit 、 掌控板、树莓派。
3.执行器。LED灯模块、继电器、电机……
在线搜索
设计
探究新知
2
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。
开始设计
设计
探究新知
设计草图
探究新知
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。
探究新知
制作
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
探究新知
制作
智能书柜的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 1 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
探究新知
制作
统计不同板材的尺寸及数量
名称 尺寸 数量
侧板
背板
隔板

探究新知
制作
记录制作过程
程序设计图
电路连接图
连接实物电路
切割板材
黏合板材
组装元件
探究新知
测试
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。
资料链接
（一）根据原来的设计意图，确定测试的项目
对完成的作品进行测试，可以帮助大家完善作品。
探究新知
测试
序号 设备与功能 检测情况
语音控制LED灯
2 语音开启小风扇
3 背景霓虹灯
4 提示书本位置

1
（二）进行测试，并记录测试情况，填写智能书柜功能检测单
探究新知
测试
想一想：
哪些地方可以改进______________________________
改进思路：_____________________________________
探究新知
02
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。
探究新知
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)。
资料链接
思考：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？
探究新知
探究新知
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。
资料链接
探究新知
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
探究新知
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。
调查
灯具市场
各类智能灯具
智能灯具体验馆
探究新知
梳理常见的智能灯（超链接）
调查
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
光感应智能灯 当环境光线低于设定阈值时，灯自动开启；当光线充足时，灯自动关闭。 光感应（内置光敏传感器，能感知周围环境光线的强弱。） 户外照明、楼道照明等对光线自动调节有需求的场景，也可用于一些室内需要根据自然光线自动调节亮度的地方，如书房等
语音控制灯 语音控制开和关 语音程序控制 客厅、卧室
芯片控制与编程类 除了实现基本的开关、调光调色功能外，还能实现更丰富的动态光效和互动体验 内置控制器芯片和复杂的控制程序 家庭装饰照明（如电视背景墙、书架边缘等）
探究新知
调查
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。
工具箱
探究新知
调查
小组讨论：
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.……
（利用“缺点列举法”整理功能与需求 ，发现还需要设计与创新的功能）
探究新知
设计
不同空间对智能灯光有不同的需求。
应该如何设计智能灯光系统，以满足不同的场景需要呢
探究新知
设计
居家空间色温选择表
空间 色温
特点
客厅 3000K 4000K 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

资料链接
探究新知
设计
方案一 ：客厅的智能灯光系统
满足人们休闲、交流的需要。
(1)回家模式：打开相应的灯，播放欢迎回家的音乐。
(2)离家模式：关闭全部 灯具。
(3)娱乐模式：关闭主灯， 打开灯带，调整光线到适合的亮度。
(4)……
探究新知
设计
方案二 ：书房的智能灯光系统
关注视力保护，给人们营造一个舒适、明亮的工作或学习的空间。
(1)阅读模式：书桌台灯自动亮起，调到合适的色温与亮度。
如果需要，可以播放舒缓的音乐。
(2)工作模式：灯光调整 到合适的色温与亮度。
(3) ……
探究新知
设计
方案三 ：卧室的智能灯光系统
根据人们的起居习惯，设定智能灯光模式。
(1)起床模式：语音控制， 依据室内光线，开启柔和的灯光，播放生活音频。
(2)睡眠模式：语音控制， 夜灯渐渐开启，台灯渐渐关闭， 感知人体状态，播放助眠音乐。
(3)夜起模式：轻触开关， 房间灯缓缓亮起，走廊灯或卫
生间灯亮起。…
探究新知
设计
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。
Raptor
Raptor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。
工具箱
制作
探究新知
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。
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。
小提醒
制作
探究新知
在制作模型时要及时规划材料清单
材料名称 数量 主要作用
木板 2 制作卧室外形
纸板 1 制作卧室内部
传感器 2 检测反馈信号
控制器 1 处理程序
执行器 2 模拟执行结果

测试
探究新知
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。
卧室的智能灯光模拟系统
资料链接
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。
测试
探究新知
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

我们的改进思路：___________________
探究新知
03
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。
探究新知
（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？
探究新知
（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。
探究新知
探究新知
04 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
探究新知
（一）调查
开展调查，了解人们需要怎样的智能厨房（分小组进行）
（二）小组讨论
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。
探究新知
05智能家居的设计与制作活动的反思与总结、宣传与推广
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。
探究新知
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。
档案袋
探究新知
档案袋
探究新知
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
小锦囊
档案袋
探究新知
整理档案袋（参照教材P17档案袋内容）
成果内容 档案材料
记录表 1.智能家居设计方案表
2.头脑风暴记录表
3.设计计划表
4.用户体验记录表
设计作品 1.原型设计图纸
2.原型材料准备表
3.原型模型
影像资料 1.访谈录音、录像
2.展示答辩现场录音、录像
3.作品介绍视频
文字成果 1.智能家居畅想文章
2.活动体验文章
3.成果报告
交流会
探究新知
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：____________________________
交流会
探究新知
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
宣传窗
探究新知
宣传窗
拓展延伸
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”
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
课堂总结
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：（一）调查/访谈——了解用户需求;
（二）讨论——确定最想实现产品的哪个功能；
（三）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；
（四）测试——对照产品设计测试功能，并不断优化。
最终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。
板书设计
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
1.1智能家居设计 第2课时——实施、总结阶段
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
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让备课更有效
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Thanks!中小学教育资源及组卷应用平台
智能灯种类 智能体现 智能原理 应用场景
（一）感应类 红外自动灯 人来灯亮， 人走灯灭 红外感应 客厅、走廊
光感应智能灯 当环境光线低于设定阈值时，灯自动开启；当光线充足时，灯自动关闭。 光感应（内置光敏传感器，能感知周围环境光线的强弱。） 常用于户外照明、楼道照明等对光线自动调节有需求的场景，也可用于一些室内需要根据自然光线自动调节亮度的地方，如书房等。
（二）通信控制类 Wi-Fi 智能灯 可以控制灯的开关、亮度调节、颜色变换等功能。只要手机有网络，无论在何处都能对灯进行操作，并且还能与其他智能设备（如智能音箱等）联动，实现语音控制等更多功能。 通信控制（通过内置的Wi-Fi 模块连接家庭无线网络） 家庭各房间的智能灯泡、吸顶灯等。
蓝牙智能灯 一般通过手机等设备与灯进行蓝牙配对连接后进行控制。其优点是连接相对简单、功耗较低，但控制范围相对Wi-Fi 较小， 利用蓝牙技术进行通信 通常适用于一些近距离控制的场景，如家庭局部区域（如床头灯）、小型会议室的智能照明的控制等。
Z-Wave 智能灯 能与多种智能家居设备兼容，实现灯光与其他设备（如门窗传感器、恒温器等）的联动控制。 无线通信技术 在一些特定的智能家居系统中有应用。
（三）语音控制类 语音控制灯 语音控制开和关 语音程序控制 客厅、卧室
（四）芯片控制与编程类 芯片控制与编程类 除了实现基本的开关、调光调色功能外，还能实现更丰富的动态光效和互动体验。例如，智能灯带可以通过芯片编程实现流水、闪烁、渐变等多种动态灯光效果，并且可以根据不同的场景或用户设置进行切换。一些智能灯还能与其他设备进行联动编程，如与门窗传感器联动，当门窗打开时自动开灯；或与音乐播放器联动，根据音乐节奏变换灯光效果等。 芯片控制与编程（内置微控制器芯片和复杂的控制程序） 家庭装饰照明（如电视背景墙、书架边缘等）以及商业娱乐场所（如酒吧、 KTV 等）用于营造氛围。
常见的智能灯
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)

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