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湘电子版八年级下册第三单元第9节 构建智能家居的“大脑”
教学设计
课题 构建智能家居的“大脑” 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习 目标 了解micro：bit开发板的图形化编程工具——微软makecode编辑器 学会利用makecode “基本方块”、“逻辑方块”和“输入方块”设计智能家居
重点 学会利用makecode “基本方块”、“逻辑方块”和“输入方块”设计智能家居
难点 学会利用makecode “基本方块”、“逻辑方块”和“输入方块”设计智能家居
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 设计智能家居项目时，要结合用户需求为智能家居系统增添功能。我们需 要针对具体功能进行电子元器件的选型，同时为功能模块编写程序，完成对应 电子元器件的逻辑控制，并增强智能家居的交互体验感，为大家提供具有真实 感的智能家居产品。 听老师讲解 调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础
讲授新课 活动任务 本节任务需要我们构建出智能家居系统的“大脑”，为后续工作做好准备。 我的问题 (1)我们的家居生活中有哪些地方需要智能控制 ⑵ 怎样构建智能家居的“大脑”？ 活动建议 智能家居的控制部分主要进行逻辑判断，相当于人类的大脑，通过感知各项环境参数，进行家居场景的判断。 在编写控制部分的程序时要注意逻辑结构，并对编程软件进行深入了解，如makecode编程环境中“基本方块” “输入方块”和“逻辑方块”的使用。 建议通过设计交互体验功能，来熟悉micro:bit开发板。例如，为智能家居系统设计表示室温高低的表情。可以使用micro:bit开发板完成表情效果的呈现。 在项目研发过程中会产生许多文档，我们需要运用文件管理的知识，合 理创建开发文档，保存各类信息。 活动过程 micro:bit 是一款由英国广播电视公司（BBC）推出的专为青少年编程教育设计的微型电脑开发板。 从舞动的机器人到香蕉键盘，micro:bit拥有你需要的所有功能来编写出不错的作品。一切皆有可能！ Micro:bit具有以下特性： 25颗独立可编程的LED 2个可编程按钮 连接引脚 光线传感器和温度传感器 运动传感器 (加速度和指南针) 无线通讯， 通过无线电和蓝牙 USB 接口 一、工作规划 小组对本节任务进行分析、讨论后，规划好自己的工作，参考过程如下： (1) 依据你体验过的智能家居产品进行分析和借鉴； (2) 构建管理文档，用来记录系统的功能设计、电子元器件选型、程序逻辑关系、项目实现过程，同时记录存在的问题； (3) 利用makecode编辑器编写程序的逻辑结构，赋予“大脑”判断功能; (4) 利用micro:bit开发板或micro:bit模拟器测试程序； (5) 检验“大脑”逻辑判断的合理性，与小组成员讨论，提出改进方案。 二、智能家居项目分析一核心功能设计 体验并分析成熟的智能家居项目，或者其他智能产品，积累经验和认识。 同时思考还有哪些改善家居环境的创意功能，并进行功能分析设计，将归纳的设计思路填写在下表中。 智能家居创意功能设计思路 试一试 展示你的“智慧大脑”作品，谈谈你的设计思路。 三、初识micro：bit开发板的图形化编程工具 ——微软makecode编辑器 micro:bit开发板支持可视化编程，现在我们就试试micro:bit官网推荐的微 软makecode编辑器，用它来完成控制程序的编写。 makecode编辑器的界面如图所示 表 makecode编辑器的各功能区和应用 四、利用makecode “基本方块”设计智能家居的表情 为作品设计一系列丰富的表情，更能够体现智能家居的交互性。 利用makecode编辑器的“基本方块”来控，制micro:bit板载的发光二极管（简称 LED）点矩阵呈现各种表情。在makecode编辑器的方块区中选择“基本方块” 中的“显示LED方块”或者“显示图标方块”可以组成不同的表情；在脚本区 可以进行程序的编写； 在模拟测试区可以预览程序执行的效果，如图所示。 五、利用makecode “逻辑方块”设计智能家居的“大脑” “大脑”是智能家居程序的逻辑控制核心。 程序的逻辑控制直接关系着智 能家居的各个模块能否稳定运行。 可以通过micro:bit板载的按钮来控制 ，如图所示。 程序流程图中分支判断，需要使用“逻辑方块”中的“条件方块”，通过单击“条件方块”左下角的“+”按钮，可以拓展分支流程，如图所示。 六、利用makecode “输入方块”增加智能家居的“感觉” 实现能够进行逻辑判断的智能“大脑”后，我们可以借助micro:bit板载的 传感器增加智能家居的“感觉”。 micro:bit开发板的主芯片能够反馈温度的数值，可以实现温度传感器的功能。 需要使用“输入方块”中的“温度方块”获取温度数值，如图所示。 为了将“温度”参数加入前面的程序中，使用“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件代替“A键是否被按下” 使用“温度是否大于30℃”的判断条件代替“B键是否被按下”。 编写程序时需要考虑两个问题 (1)如何比较环境实际“温度值”与预设固定温度值？ 提示：使用“逻辑方块”中的“比较方块”可以完成环境实际“温度值” 与预设固定温度值的比较。 (2)如何编程实现“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件？ 提示：使用“逻辑方块”中的“布尔方块”，选择“与”功能可以连接关系为“且”的两个判断条件。那么，“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件对应的编程方块应该为“ ”与“ ”(温度值可以用字母“T”来表示)。 试一试 展示你的“智慧大脑”作品，谈谈你的程序逻辑思路 想一想 判断按键是否按下时，可以使用“输入方块”中的“触发方块”—— “当按钮A被按下”，也可以使用“逻辑方块”中的“判断方块”和“输入方 块”中的六边形“逻辑方块”一“当按钮A被按下”。思考这两种编程方式的区别与联系。 七、小组内测试交流与提出改进建议 充分利用micro:bit开发板的板载元件完成智能家居作品——“智慧大脑”。 小组成员互相交流和分享程序设计思路，并利用图形化编程的方法完成程序 的逻辑梳理。 可以通过模拟测试来验证程序的正确性，不断调试以得到最佳效果。 编程时重点考虑如下问题： (1)能否按照设计的结构完成程序编写； (2)编写的程序能否在模拟器上正确运行； (3)编写的程序能否在开发板上正确运行； (4)我将如何改进： 、 说一说 你在编写程序与使用micro:bit开发板的过程中遇到了什么问题？采用了哪些解决办法？ 资料 micro:bit开发板 micro:bit开发板正面板载5x5 LED点矩阵，可以感应光线的强度， 相当于光线传感器； 两个可编程按键，类似于触碰传感器；micro:bit开发 板背面最大的芯片为主芯片，集成蓝牙、无线功能，同时主芯片能够感应自身温度，相当于一个温度传感器。 此外micro:bit开发板背面还有加速度计、三轴地磁芯片，相当于加速度传感器和陀螺仪。 micro:bit开发板的扩展接口，可外接其他电子元器件，轻松实现 各种编程相关的开发场景，如编写电子游戏、实现机器人控制、进行 科学实验、可穿戴装置开发等； micro:bit开发板仅有银行卡一半大小 (4cm x 5cm),可以便捷地把micro:bit开发板集成到诸多项目中。 开发板 的正反面元件分布如图所示 课堂练习 在后面的活动中你想给智能家居项目添加什么样的功能？ 了解本节课的问题 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。 带着问题可更好的去解决问题 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生独立完成练习的能力。
课堂小结 总结本节课所学内容 学生回答 梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力
板书设计 一、工作规划 二、智能家居项目分析一核心功能设计 三、初识micro：bit开发板的图形化编程工具 ——微软makecode编辑器 四、利用makecode “基本方块”设计智能家居的表情 五、利用makecode “逻辑方块”设计智能家居的“大脑” 六、利用makecode “输入方块”增加智能家居的“感觉” 七、小组内测试交流与提出改进建议
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共38张PPT)
第9节 构建智能家居的“大脑”
湘电子版 八年级下
新知导入
设计智能家居项目时，要结合用户需求为智能家居系统增添功能。我们需 要针对具体功能进行电子元器件的选型，同时为功能模块编写程序，完成对应 电子元器件的逻辑控制，并增强智能家居的交互体验感，为大家提供具有真实 感的智能家居产品。
新知讲解
活动任务
本节任务需要我们构建出智能家居系统的“大脑”，为后续工作做好准备。
新知讲解
我的问题
(1)我们的家居生活中有哪些地方需要智能控制
⑵ 怎样构建智能家居的“大脑”？
新知讲解
在编写控制部分的程序时要注意逻辑结构，并对编程软件进行深入了解，如makecode编程环境中“基本方块”“输入方块”和“逻辑方块”的使用。
智能家居的控制部分主要进行逻辑判断，相当于人类的大脑，通过感知各项环境参数，进行家居场景的判断。
活动建议
新知讲解
活动建议
建议通过设计交互体验功能，来熟悉micro:bit开发板。例如，为智能家居系统设计表示室温高低的表情。可以使用micro:bit开发板完成表情效果的呈现。
在项目研发过程中会产生许多文档，我们需要运用文件管理的知识，合理创建开发文档，保存各类信息。
新知讲解
micro:bit 是一款由英国广播电视公司（BBC）推出的专为青少年编程教育设计的微型电脑开发板。
从舞动的机器人到香蕉键盘，micro:bit拥有你需要的所有功能来编写出不错的作品。一切皆有可能！
活动过程
新知讲解
Micro:bit具有以下特性：
25颗独立可编程的LED
2个可编程按钮
连接引脚
光线传感器和温度传感器
运动传感器 (加速度和指南针) 无线通讯，
通过无线电和蓝牙
USB 接口
新知讲解
一、工作规划
小组对本节任务进行分析、讨论后，规划好自己的工作，参考过程如下：
(1) 依据你体验过的智能家居产品进行分析和借鉴；
(2) 构建管理文档，用来记录系统的功能设计、电子元器件选型、程序逻辑关系、项目实现过程，同时记录存在的问题；
(3) 利用makecode编辑器编写程序的逻辑结构，赋予“大脑”判断功能;
(4) 利用micro:bit开发板或micro:bit模拟器测试程序；
(5) 检验“大脑”逻辑判断的合理性，与小组成员讨论，提出改进方案。
新知讲解
二、智能家居项目分析一核心功能设计
体验并分析成熟的智能家居项目，或者其他智能产品，积累经验和认识。 同时思考还有哪些改善家居环境的创意功能，并进行功能分析设计，将归纳的设计思路填写在下表中。
新知讲解
智能家居创意功能设计思路
核心功能
应用场景
传感器元件
逻辑规则
改进建议
合作探究
展示你的“智慧大脑”作品，谈谈你的设计思路。
试一试
新知讲解
三、初识micro：bit开发板的图形化编程工具 ——微软makecode编辑器
micro:bit开发板支持可视化编程，现在我们就试试micro:bit官网推荐的微软makecode编辑器，用它来完成控制程序的编写。
新知讲解
makecode编辑器的界面如图所示
模拟- 测试区
程序下载按钮
方块区
脚本区
新知讲解
表 makecode编辑器的各功能区和应用
名称 功能 应用场合
脚本区 设计程序脚本，并显示程 序 的逻辑结构 编写程序代码，实现作品的功能
方块区 提供编程使用的方块，是 构 成程序的基本单位 提供程序可用的所有方块，编程 的
内容可以通过命令模块查询
模拟测试区 模拟测试程序运行的结果 测试程序以及程序运行时模拟
micro:bit开发板的呈现效果
程序下载按钮 程序下载到开发板中 将程序复制到micro:bit开发板 中，在
真实的开发板中运行程序
保存按钮 程序保存到浏览器缓存中 在不清理浏览器缓存的前提下， 在
浏览器中显示历史项目
新知讲解
四、利用makecode “基本方块”设计智能家居的表情
为作品设计一系列丰富的表情，更能够体现智能家居的交互性。
利用makecode编辑器的“基本方块”来控，制micro:bit板载的发光二极管（简称 LED）点矩阵呈现各种表情。在makecode编辑器的方块区中选择“基本方块” 中的“显示LED方块”或者“显示图标方块”可以组成不同的表情；在脚本区 可以进行程序的编写；
新知讲解
在模拟测试区可以预览程序执行的效果，如图所示。
新知讲解
五、利用makecode “逻辑方块”设计智能家居的“大脑”
“大脑”是智能家居程序的逻辑控制核心。
程序的逻辑控制直接关系着智 能家居的各个模块能否稳定运行。
新知讲解
可以通过micro:bit板载的按钮来控制 ，如图所示。
新知讲解
程序流程图中分支判断，需要使用“逻辑方块”中的“条件方块”，通过单击“条件方块”左下角的“+”按钮，可以拓展分支流程，如图所示。
新知讲解
六、利用makecode “输入方块”增加智能家居的“感觉”
实现能够进行逻辑判断的智能“大脑”后，我们可以借助micro:bit板载的 传感器增加智能家居的“感觉”。
micro:bit开发板的主芯片能够反馈温度的数值，可以实现温度传感器的功能。
新知讲解
需要使用“输入方块”中的“温度方块”获取温度数值，如图所示。
新知讲解
为了将“温度”参数加入前面的程序中，使用“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件代替“A键是否被按下”
使用“温度是否大于30℃”的判断条件代替“B键是否被按下”。
新知讲解
编写程序时需要考虑两个问题：
(1)如何比较环境实际“温度值”与预设固定温度值？
提示：使用“逻辑方块”中的“比较方块”可以完成环境实际“温度值” 与预设固定温度值的比较。
新知讲解
(2)如何编程实现“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断条件？
提示：使用“逻辑方块”中的“布尔方块”，选择“与”功能可以连接关 系为“且”的两个判断条件。那么，“温度是否大于27℃且小于30℃”的判断 条件对应的编程方块应该为“ ”与“ ”(温度值可以用字母“T”来表示)。
合作探究
展示你的“智慧大脑”作品，谈谈你的程序逻辑思路
试一试
合作探究
判断按键是否按下时，可以使用“输入方块”中的“触发方块”—— “当按钮A被按下”，也可以使用“逻辑方块”中的“判断方块”和“输入方 块”中的六边形“逻辑方块”一“当按钮A被按下”。思考这两种编程方式的区别与联系。
想一想
新知讲解
七、小组内测试交流与提出改进建议
充分利用micro:bit开发板的板载元件完成智能家居作品——“智慧大脑”。
小组成员互相交流和分享程序设计思路，并利用图形化编程的方法完成程序 的逻辑梳理。
新知讲解
可以通过模拟测试来验证程序的正确性，不断调试以得到最佳效果。
编程时重点考虑如下问题：
(1)能否按照设计的结构完成程序编写；
(2)编写的程序能否在模拟器上正确运行；
(3)编写的程序能否在开发板上正确运行；
(4)我将如何改进： 、
合作探究
你在编写程序与使用micro:bit开发板的过程中遇到了什么问题？采用 了哪些解决办法？
说一说
新知讲解
此外micro:bit开发板背面还有加速度计、三轴地磁芯片，相当于加速度传感器和陀螺仪。
资料
micro:bit开发板正面板载5x5 LED点矩阵，可以感应光线的强度， 相当于光线传感器；
micro:bit开发板
两个可编程按键，类似于触碰传感器；micro:bit开发 板背面最大的芯片为主芯片，集成蓝牙、无线功能，同时主芯片能够感 应自身温度，相当于一个温度传感器。
新知讲解
micro:bit开发板的扩展接口，可外接其他电子元器件，轻松实现 各种编程相关的开发场景，如编写电子游戏、实现机器人控制、进行 科学实验、可穿戴装置开发等；
micro:bit开发板仅有银行卡一半大小 (4cm x 5cm),可以便捷地把micro:bit开发板集成到诸多项目中。
新知讲解
开发板 的正反面元件分布如图所示
课堂练习
在后面的活动中你想给智能家居项目添加什么样的功能？
课堂总结
总结本节课所讲内容
板书设计
一、工作规划
二、智能家居项目分析一核心功能设计
三、初识micro：bit开发板的图形化编程工具
——微软makecode编辑器
四、利用makecode “基本方块”设计智能家居的表情
五、利用makecode “逻辑方块”设计智能家居的“大脑”
六、利用makecode “输入方块”增加智能家居的“感觉”
七、小组内测试交流与提出改进建议
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