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第9课 点亮噪声警示灯—— 控制系统的输出
教学设计
一、学习内容
本课是系统控制过程的第2课，设计并制作噪声警示灯。学生通过学习，了解了过程与控制系统的输出，特别是连续量的输出，以及主控板中的 RGB 灯光模块。上节课，学生通过项目式学习、分组合作、自主探究等形式，已经学习了连续量的输入，在此基础上，设计并实现一个以声音大小为输入，自动调节噪声警示灯亮度或闪烁频率的系统，并进一步了解开关量和连续量的输出方式。
二、学习基础
通过前一课的学习，学生已经能分辨输入环节中的数据是开关量还是连续量，了解连续量可以经由值判断形成开关量。能够制作出噪声检测装置，检测噪声大小。在此基础上，探究连续量的输出，并设计出有明暗渐变或闪烁频率效果的警示灯。
三、学习目标
1.素养目标
（1）了解RGB灯颜色变化的原理。
（2）理解连续量输出的概念及其在过程与控制系统中的应用。
2.项目目标
设计并实现一个以声音大小为输入，自动调节噪声警示灯亮度或闪烁频率的系统。
四、学习重难点
1.学习重点
理解连续量输出的概念及其在过程与控制系统中的应用。
2.学习难点
根据声音大小动态调整噪声警示灯的亮度或闪烁频率。
五、教学准备
器材分类 器材名称 数量 功能
软件 “慧编程”软件 1 图形化编程软件，可以编写程序并将程序上传至设备中。
硬件 主控板 1 内置声音传感器、灯光模块，程序上传至主控板，实现控制输出等功能。
typeC数据线 1 实现主控板和电脑的连接。
六、学习评价
采用过程性评价和总结性评价相结合的方式，通过学生在设计并制作噪声警示灯活动中的表现，结合《学习活动评价量表》进行评价。
评价内容 评价标准 评价结果
了解警示灯 1.了解RGB灯颜色变化的原理。2.掌握灯光连续量的输出方式可以是亮度变化或不同颜色的切换。
制作警示灯 能完成噪声警示灯的制作。
项目参与度 能参与小组各环节的讨论、硬件连接、程序编写修改、汇报、展示、评价等。
七、学习过程
（一）项目情境，发现新问题
师：上节课，我们动手制作了噪声检测装置，谁来介绍一下它的功能。
生：学生思考后回答。
师：是的，它能够实时监测小区的噪声水平，并通过显示屏展示分贝数值。这个过程就是是一个输入——计算——输出的过程。板书：输入——计算——输出
师：这样的提示方式你感觉怎么样？（我们发现这种显示方式可能不够直观，提醒效果不明显。）
师：你有什么好的改进方法？（如果我们用警示灯来代替显示屏，会不会更有效地提醒人们呢？）
揭示并板书课题：第9课 点亮噪声警示灯——控制系统的输出
（二）项目准备，了解警示灯
师：生活中有哪些警示灯，说说你对警示灯的理解……是的，生活中的警示灯有明暗的变化、有颜色的变化，起到引起注意、提示危险、交通引导等警示作用。
1.认识主控板上RGB灯，了解“RGB”的含义。
师：我们的主控板上也有灯光设备，它自带5个RGB灯。你们知道“RGB”是什么意思吗？
（1）学生自学P61收获园内容，并把你们的发现记录在项目活动任务单上。
（2）汇报交流。
（3）小结：RGB灯可以通过调整R、G、B的数值，从而呈现出不同的灯光颜色，这些RGB灯可以被程序积木块点亮。看，这就是灯光的程序积木块，我们一起来研究一下。
2.测试灯光颜色变化。
将主控板与电脑连接，运行程序1代码（如图），记录亮灯的编号和灯光的颜色。（程序半成品发送给学生）
师：RGB灯除了颜色的变化，数值与亮度有怎样的关系呢？
3.测试灯光亮度变化。
（1）调整颜色值中R值的大小（如图），想一想R值与亮度有怎样的关系？
（2）汇报交流
（三）项目实施，制作警示灯
1.点亮警示灯
师：通过以上测试，我们对RGB灯有了一定的了解，根据上节课我们测试的响度值，你感觉响度值大于多少需要亮警示灯？（板书：响度值>？）
刚才各小组对响度值的判断，有不同的结论。大家所说的40、50、60……这些数值，是一个关键的参数，叫做“阈值”。在不同的需求、不同的场景下，所需要的阈值是不同的，我们只有通过多次测试，才能形成出一个科学的阈值，阈值被触发后，点亮警示灯。
也就是说，板书：如果 响度值>？
那么 点亮警示灯
如果……那么……是我们在Scratch编程中学过的什么语句？（条件判断句）
（1）根据这个思路，导入“程序2”进行完善，上传程序，测试效果。
（2）分小组展示。
师：看来你们组已经通过程序控制，制作出了噪声警示灯。其他小组都能实现这样的效果吗？咱们班的孩子用实际行动证明了，合作就是力量，高效率就是你们的标签。
（3）总结板书：同学们，我们一起来回顾这个过程，在输入、计算、输出三个环节中，输入的是什么？（声音传感器检测到的响度是输入），输出呢？（RGB灯显示的灯光），通过程序进行自动控制，就是计算。
2.优化警示灯
师：在刚才的测试中，你发现这个警示灯有什么不足吗？爱因斯坦说过，发现一个问题比解决一个问题更重要。谁来说一说？
生：灯光突然亮、突然不亮，给人们一种不舒服的感觉……
师：如何优化，请小组交流，说说你的想法。
师：谁来用自己的语言说一说，准备怎么优化程序？
（1）测试与优化：根据分析，导入“程序3”进行完善。各小组根据测试的结果，讨论并修改优化程序。
（2）作品展示：分小组进行展示。
（3）学生进行自评、互评，并给出合理的建议。
（4）迭代改进：各小组迭代改进直到达到满意的效果。
小结：灯光的明暗变化也是一个连续量。声音响度这种连续量的输入，通过阈值判断（当响度大于？），点亮有明暗渐变效果的警示灯，也就是连续量的输出，这样就能很好地提醒小区居民合理地开展活动。板书：连续量输入——阈值判断——连续量输出
（四）项目总结，评价促提升
1.项目总结
通过本节课的学习，制作了一个以声音大小为输入，自动调节噪声警示灯亮度或闪烁频率的系统，起到了噪声警示的作用。
2.素养总结
通过小组合作、交流，了解了RGB灯颜色变化的原理；通过声音理解“连续量输入”——“阈值判断”——“连续量输出”的过程，明白了控制系统的输出，提升了信息素养。
3.结合评价量表，说一说你都有哪些收获，9颗星你能得几颗星？
教师总结：噪声警示灯，根据噪声大小，有效地起来了警示的作用。远离噪声，更需要我们自觉、自律，共同维护宁静的小区环境。
八、板书设计

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