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第4.3课《设计智能垃圾桶》教学设计
课题 设计智能垃圾桶 单元 第四单元 学科 综合实践活动 年级 九年级
核心素养目标 劳动观念：明白智能化是社会发展的重要趋势，懂得劳动创造美好生活的道理。劳动能力：通过了解制作智能垃圾桶的材料，根据制作的流程逐步操作，通过改造智能垃圾桶实践表的填写，检验最终成果，提高动手实践能力。劳动习惯与品质：通过设计并完成改造智能垃圾桶实践表，培养勤于思考的良好习惯，锻炼团队协作精神和沟通能力，能够在集体中发挥自己的作用。劳动精神：学会查找问题，分析问题并解决问题，从问题中找到切入点进行设计改造，培养乐于动脑、勤于动手、积极创新的劳动精神。
教学重点 通过了解制作智能垃圾桶的材料，根据制作的流程逐步操作，通过改造智能垃圾桶实践表的填写，检验最终成果。
教学难点 提高社会实践能力，学会查找问题，分析问题并解决问题，从问题中找到切入点进行设计改造。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第4.3课 《设计智能垃圾桶》板书课题。播放视频。 观看教学视频。 将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：板书课题。搭建智能垃圾桶模型当今人工智能技术发展迅速，若能够让社区里的垃圾桶附带人工智能设备，在居民投放垃圾时直接提供垃圾辨别分类服务，何慰大家没有垃圾分类的意识和习惯呢 可以将垃圾桶进行智能化改造，打造一个智能垃圾桶。考虑到改造大型的垃圾桶比较麻烦，工程过于庞大，可以先用微型垃圾桶或者纸杯来完成智能垃圾桶的模型搭建。一、劳动准备设计智能垃圾桶需要准备哪些材料呢？1.安装了 Mind+ 软件的电脑;2.掌控板1个;3.掌控宝1个;4.I2C语音识别模块 1个;5.中英文语音合成模块 1个;6.摄像头 1个;7.9 克舵机4个;8.微型垃圾桶4个;9.卡纸或彩纸若干。小贴士1：智能垃圾桶适用场所
家庭环境：现代家庭，尤其是追求高品质生活和注重卫生的家庭。有儿童的家庭，其防夹手设计能保障孩子的安全。面积较大、垃圾产生量较多的家庭，智能垃圾桶的大容量可以满足需求。
办公场所：写字楼中的办公室，有助于提升办公环境的整洁度和舒适度。会议室，自动感应功能避免了多人开会时因手动开盖造成的交叉接触。商业场所：商场，其美观的外观和智能化的功能可以提升商场的整体形象和服务质量。公共场所：机场、火车站等人流量大的地方，自动感应和大容量的特点能满足大量垃圾投放的需求。医疗机构：
医院的病房和公共区域，有助于减少病菌传播，保障患者和医护人员的健康。二、劳动实践1.利用微型垃圾桶和彩纸，制作垃圾桶模型。2.电路连接。3.打开 Mind+ 软件，切换到“上传模式”，加载语音识别模块和语音合成模块，完成程序的编写。请小组合作分工，设计并完成实践操作。改造智能垃圾桶实践表实践人员李哲实践日期赵毅时间目标1.熟练掌握开源硬件掌控板对舵机、麦克风、摄像头等硬件的控制调用。
2.熟练运用硬件对垃圾桶进行智能化改造。实践步骤实践内容步骤1用微型垃圾桶和彩纸先制作垃圾桶模型。步骤2连接设备的电路步骤3打开 Mind+ 软件。步骤4切换到“上传模式”，加载语音识别模块和语音合成模块。步骤5完成程序的编写。活动建议如果没有掌控板之类的开源硬件，也可以使用普通计算机来搭建原型，但没有办法连接舵机。除了掌控板，可以选择的开源硬件很多，比如Arduino、虚谷号等。小组成员尽量自己动手完成，遇到问题可以进行讨论，或上网查找资料，也可以求助老师。实践反思在实践过程中，我们发现团队成员之间的沟通和协作还有待加强，导致一些工作重复和进度延误。对于技术的掌握还不够深入，在遇到一些复杂问题时，解决的时间较长。改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题：一、技术方面
传感器故障：传感器可能会出现故障，导致垃圾桶无法正常工作。电路问题：电路连接不良或者电子元件质量不过关，可能会出现短路、断路等问题，影响智能垃圾桶的性能。软件兼容性：如果使用了特定的软件来控制智能垃圾桶，可能会出现软件与硬件不兼容的情况。这可能导致功能无法正常实现，或者出现系统崩溃等问题。二、成本方面
材料成本：改造智能垃圾桶需要购买各种电子元件、传感器、电池等材料。这些材料的价格可能较高，增加了改造的成本。
三、设计方面
尺寸问题：改造后的智能垃圾桶可能会因为增加了电子元件和传感器而尺寸变大。这可能会影响其在空间有限的环境中的使用。四、实用性方面
电池续航：如果智能垃圾桶使用电池供电，那么电池续航能力可能会成为一个问题。如果电池续航时间短，需要频繁充电，这会影响用户的使用体验。
五、环保方面
电子垃圾：改造智能垃圾桶可能会产生一些电子垃圾，这些电子垃圾不能得到妥善处理，可能会对环境造成污染。小贴士2：改造智能垃圾桶的注意事项？1.电气安全：在进行电路改造时，务必确保使用符合安全标准的电线、插头和插座。避免使用劣质或损坏的电气元件，以防止触电、短路和火灾等危险。如果需要连接外部电源，应确保电源插座接地良好，并使用带有过载保护功能的插座或电源适配器。在操作电子元件时，要避免直接接触带电部分，尤其是在安装和调试过程中。可以使用绝缘工具或手套来保护自己。2.化学安全：如果智能垃圾桶用于处理特殊类型的垃圾，如有害垃圾或化学品等，要确保垃圾桶的材料能够耐受这些物质的腐蚀和污染。同时，要采取适当的防护措施，避免接触有害物质。在选择电池或其他化学能源时，要确保其符合安全标准，并且正确安装和使用。避免电池泄漏、爆炸等危险情况的发生。3.机械安全：如果对垃圾桶的机械结构进行改造，要确保改造后的结构稳定、牢固。避免出现松动、摇晃或易损坏的部分，以免在使用过程中造成意外伤害。对于有运动部件的智能垃圾桶，如自动开盖装置等，要确保其运动范围不会对人造成夹伤或碰撞危险。可以设置安全防护装置或限位开关来保障安全。三、知识拓展：改造实践遇到的问题如何解决？一、技术方面
传感器故障：定期对传感器进行清洁和维护，避免灰尘、污垢等影响其灵敏度。设置备用传感器或采用冗余设计，当一个传感器出现故障时，另一个传感器可以继续工作，确保垃圾桶的正常运行。软件兼容性：在选择软件时，确保其与硬件兼容。可以查看软件的系统要求和硬件兼容性列表，选择适合的软件版本。及时更新软件和固件，以解决可能出现的兼容性问题和漏洞。二、成本方面
材料成本：考虑使用二手或回收的电子元件，这些元件通常价格较低，但需要确保其性能良好。可以在二手市场、电子废品回收站等地寻找合适的元件。
三、设计方面
尺寸问题：在设计和改造过程中，尽量减小电子元件和传感器的体积，选择小型化的元件。四、实用性方面
电池续航：优化智能垃圾桶的电源管理系统，降低功耗。例如，采用低功耗的传感器和控制器，合理设置休眠模式等。提供备用电池或充电方式，以便在电池电量不足时能够及时更换或充电。
五、环保方面
电子垃圾：妥善处理废旧电池和电子元件，不要随意丢弃。可以将其送到专门的电子垃圾回收点进行处理。四、评价展示：在本次实践活动中，我们从发现垃圾分类问题、学习垃圾分类知识、学习人工智能技术、思考设计解决方案，到运用工具、材料、技术研发智能垃圾分类装置，付出了辛勤的汗水，也一定有很多收获和感受，请给自己做个评价吧。评价内容自我评价智能技术不局限于现有的智能技术应用模式，能够提出新颖的想法并加以实践。协作解决问题在实践活动中，我积极与团队成员沟通交流，分享自己的想法和经验，同时也倾听他人的意见和建议。能够与团队成员密切配合，共同完成各项任务。需要改进的地方在实践活动中，有时会因为过于专注于某个细节而忽略了整体进度，导致时间安排不够合理，出现了一些任务拖延的情况。我的收获和感受通过本次实践活动，我在很多方面都得到了锻炼和提升，同时也清楚地认识到了自己的不足之处。在今后的学习和工作中，我将不断努力，改进自己的不足，争取取得更大的进步。五、美丽的岗位：垃圾清运工: 城市清洁的守护者垃圾清运工又名生活垃圾清运工，也叫环卫垃圾清运工。垃圾清运工是从事生活垃圾收集、分拣等工作的人员。他们使用压缩式、非压缩式垃圾收集车或通过人工方式，进行垃圾收集、装卸、运输;操作压缩或非压缩设备，将垃圾从小型车辆转送到大型运输车辆;在垃圾收集、转运过程中，使用筛分、分拣等设备或通过人工方式，分拣垃圾等。该职业包含但不限于下列工种:粪便清运工、生活垃圾收集工、餐厨垃圾收集工、生活垃圾转运分拣工。随着环卫清洁人员持证上岗政策的出台，垃圾清运工也需要持证上岗，通过参加垃圾清运工技能培训考试，可以取得住房和城乡建设部颁发的技工证书。垃圾清运工日复一日扎根在最平凡、最基层的岗位，整天和垃圾打交道守望黎明，守护清洁，顶着恶臭换来城市整洁与文明，是平凡岗位上可亲可敬的人。他们和环卫工人一样，具有“城市美容师”的称号，也有人称其为“马路上的灵魂画家”“环境的保护者”。思考：垃圾清运工的技能要求？一、操作技能：熟练掌握垃圾清运车辆的驾驶和操作，包括启动、停车、转向、换挡等，确保行驶安全。如在狭窄的街道和复杂的路况中灵活驾驶清运车。二、体力与耐力：具备较强的体力能够搬运和装卸较重的垃圾桶和垃圾容器。如在没有机械辅助的情况下，能够独自将装满垃圾的大型垃圾桶搬运到清运车上。三、安全意识：严格遵守交通规则，避免交通事故的发生。比如，在驾驶清运车时，注意观察路况，不超速、不疲劳驾驶。
四、环保意识:遵循环保原则，避免垃圾泄漏和对环境造成二次污染。比如，确保垃圾在运输过程中密封良好，不随意倾倒垃圾。五、沟通协调能力:与社区居民、物业管理人员等进行有效的沟通，了解垃圾清运的需求和问题。
六、问题解决能力:能够应对在工作中出现的车辆故障、设备损坏等突发问题。比如，当清运车出现故障时，能够初步判断故障原因并采取应急措施。 通过了解搭建智能垃圾桶模型。讨论设计智能垃圾桶需要准备哪些材料。学习小贴士。学习制作改造智能垃圾桶并填写改造智能垃圾桶实践表。学习改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题。学习小贴士。学习知识拓展。进行评价展示。学习垃圾清运工岗位。思考成为一名垃圾清运工应该具备的技能要求。 初步了解本单元的学习内容。帮助学生了解设计智能垃圾桶的制作需求并先了解每个属性。帮助学生进一步了解智能垃圾桶适用场所。帮助学生进一步了解改造智能垃圾桶的操作。帮助学生学习改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题并思考。帮助学生了解改造智能垃圾桶的注意事项。让学生们对先前改造实践遇到的问题进行解答。同学们思考反思在改造中的问题和不足。帮助学生了解认识垃圾清运工这一岗位。帮助学生进一步了解垃圾清运工的岗位。
课后作业 针对今天所改造的智能垃圾桶从使用和安全方面写300字分析报告。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第三课时
设计智能垃圾桶
（湘人版）九年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
06
评价展示
07
美丽的岗位
03
劳动准备
04
劳动实践
08
课堂总结
09
板书设计
05
知识拓展
10
课后作业
教学目标
明白智能化是社会发展的重要趋势，懂得劳动创造美好生活的道理。
01
02
03
04
劳动观念
劳动能力
劳动习惯与品质
劳动精神
通过了解制作智能垃圾桶的材料，根据制作的流程逐步操作，通过改造智能垃圾桶实践表的填写，检验最终成果，提高动手实践能力。
通过设计并完成改造智能垃圾桶实践表，培养勤于思考的良好习惯，锻炼团队协作精神和沟通能力，能够在集体中发挥自己的作用。
学会查找问题，分析问题并解决问题，从问题中找到切入点进行设计改造，培养乐于动脑、勤于动手、积极创新的劳动精神。
新知导入
新知导入
学一学
搭建智能垃圾桶模型
当今人工智能技术发展迅速，若能够让社区里的垃圾桶附带人工智能设备，在居民投放垃圾时直接提供垃圾辨别分类服务，何慰大家没有垃圾分类的意识和习惯呢
可以将垃圾桶进行智能化改造，打造一个智能垃圾桶。考虑到改造大型的垃圾桶比较麻烦，工程过于庞大，可以先用微型垃圾桶或者纸杯来完成智能垃圾桶的模型搭建。
项目三：设计智能垃圾桶
新知导入
新知讲解
劳
动
准
备
设计智能垃圾桶需要准备哪些材料呢？
1.安装了 Mind+ 软件的电脑;
2.掌控板1个;
3.掌控宝1个;
4.I2C语音识别模块 1个;
5.中英文语音合成模块 1个;
6.摄像头 1个;
7.9 克舵机4个;
8.微型垃圾桶4个;
9.卡纸或彩纸若干。
新知讲解
小贴士1：智能垃圾桶适用场所
家庭环境：现代家庭，尤其是追求高品质生活和注重卫生的家庭。有儿童的家庭，其防夹手设计能保障孩子的安全。面积较大、垃圾产生量较多的家庭，智能垃圾桶的大容量可以满足需求。
办公场所：写字楼中的办公室，有助于提升办公环境的整洁度和舒适度。会议室，自动感应功能避免了多人开会时因手动开盖造成的交叉接触。
新知讲解
小贴士1：智能垃圾桶适用场所
商业场所：商场，其美观的外观和智能化的功能可以提升商场的整体形象和服务质量。
公共场所：机场、火车站等人流量大的地方，自动感应和大容量的特点能满足大量垃圾投放的需求。
医疗机构：
医院的病房和公共区域，有助于减少病菌传播，保障患者和医护人员的健康。
新知讲解
劳动实践
请小组合作分工，设计并完成实践操作。
学一学
1.利用微型垃圾桶和彩纸，制作垃圾桶模型。
2.电路连接。
3.打开 Mind+ 软件，切换到“上传模式”，加载语音识别模块和语音合成模块，完成程序的编写。
新知讲解
劳动实践
改造智能垃圾桶实践表
实践人员 李哲 实践日期 赵毅
时间目标 1.熟练掌握开源硬件掌控板对舵机、麦克风、摄像头等硬件的控制调用。 2.熟练运用硬件对垃圾桶进行智能化改造。
实践步骤 实践内容
步骤1 用微型垃圾桶和彩纸先制作垃圾桶模型。
步骤2 连接设备的电路。
学一学
新知讲解
劳动实践
续表：
步骤3 打开 Mind+ 软件。
步骤4 切换到“上传模式”，加载语音识别模块和语音合成模块。
步骤5 完成程序的编写。
活动建议 如果没有掌控板之类的开源硬件，也可以使用普通计算机来搭建原型，但没有办法连接舵机。
学一学
新知讲解
劳动实践
续表：
活动建议 除了掌控板，可以选择的开源硬件很多，比如 Arduino、虚谷号等。小组成员尽量自己动手完成，遇到问题可以进行讨论，或上网查找资料，也可以求助老师。
实践反思 在实践过程中，我们发现团队成员之间的沟通和协作还有待加强，导致一些工作重复和进度延误。对于技术的掌握还不够深入，在遇到一些复杂问题时，解决的时间较长。
学一学
新知讲解
劳动实践
改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题：
学一学
一、技术方面
传感器故障：传感器可能会出现故障，导致垃圾桶无法正常工作。电路问题：电路连接不良或者电子元件质量不过关，可能会出现短路、断路等问题，影响智能垃圾桶的性能。
软件兼容性：如果使用了特定的软件来控制智能垃圾桶，可能会出现软件与硬件不兼容的情况。这可能导致功能无法正常实现，或者出现系统崩溃等问题。
新知讲解
劳动实践
改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题：
学一学
二、成本方面
材料成本：改造智能垃圾桶需要购买各种电子元件、传感器、电池等材料。这些材料的价格可能较高，增加了改造的成本。
三、设计方面
尺寸问题：改造后的智能垃圾桶可能会因为增加了电子元件和传感器而尺寸变大。这可能会影响其在空间有限的环境中的使用。
新知讲解
劳动实践
改造智能垃圾桶实践中可能会遇到的问题：
学一学
四、实用性方面
电池续航：如果智能垃圾桶使用电池供电，那么电池续航能力可能会成为一个问题。如果电池续航时间短，需要频繁充电，这会影响用户的使用体验。
五、环保方面
电子垃圾：改造智能垃圾桶可能会产生一些电子垃圾，这些电子垃圾不能得到妥善处理，可能会对环境造成污染。
新知讲解
1.电气安全：在进行电路改造时，务必确保使用符合安全标准的电线、插头和插座。避免使用劣质或损坏的电气元件，以防止触电、短路和火灾等危险。如果需要连接外部电源，应确保电源插座接地良好，并使用带有过载保护功能的插座或电源适配器。在操作电子元件时，要避免直接接触带电部分，尤其是在安装和调试过程中。可以使用绝缘工具或手套来保护自己。
小贴士2：改造智能垃圾桶的注意事项？
新知讲解
2.化学安全：如果智能垃圾桶用于处理特殊类型的垃圾，如有害垃圾或化学品等，要确保垃圾桶的材料能够耐受这些物质的腐蚀和污染。同时，要采取适当的防护措施，避免接触有害物质。在选择电池或其他化学能源时，要确保其符合安全标准，并且正确安装和使用。避免电池泄漏、爆炸等危险情况的发生。
小贴士2：改造智能垃圾桶的注意事项？
新知讲解
3.机械安全：如果对垃圾桶的机械结构进行改造，要确保改造后的结构稳定、牢固。避免出现松动、摇晃或易损坏的部分，以免在使用过程中造成意外伤害。对于有运动部件的智能垃圾桶，如自动开盖装置等，要确保其运动范围不会对人造成夹伤或碰撞危险。可以设置安全防护装置或限位开关来保障安全。
小贴士2：改造智能垃圾桶的注意事项？
知识拓展
改造实践遇到的问题如何解决？
一、技术方面
传感器故障：定期对传感器进行清洁和维护，避免灰尘、污垢等影响其灵敏度。设置备用传感器或采用冗余设计，当一个传感器出现故障时，另一个传感器可以继续工作，确保垃圾桶的正常运行。
软件兼容性：在选择软件时，确保其与硬件兼容。可以查看软件的系统要求和硬件兼容性列表，选择适合的软件版本。及时更新软件和固件，以解决可能出现的兼容性问题和漏洞。
知识拓展
改造实践遇到的问题如何解决？
二、成本方面
材料成本：考虑使用二手或回收的电子元件，这些元件通常价格较低，但需要确保其性能良好。可以在二手市场、电子废品回收站等地寻找合适的元件。
三、设计方面
尺寸问题：在设计和改造过程中，尽量减小电子元件和传感器的体积，选择小型化的元件。
知识拓展
改造实践遇到的问题如何解决？
四、实用性方面
电池续航：优化智能垃圾桶的电源管理系统，降低功耗。例如，采用低功耗的传感器和控制器，合理设置休眠模式等。提供备用电池或充电方式，以便在电池电量不足时能够及时更换或充电。
五、环保方面
电子垃圾：妥善处理废旧电池和电子元件，不要随意丢弃。可以将其送到专门的电子垃圾回收点进行处理。
评价展示
评价展示
在本次实践活动中，我们从发现垃圾分类问题、学习垃圾分类知识、学习人工智能技术、思考设计解决方案，到运用工具、材料、技术研发智能垃圾分类装置，付出了辛勤的汗水，也一定有很多收获和感受，请给自己做个评价吧。
评价内容 自我评价
智能技术 不局限于现有的智能技术应用模式，能够提出新颖的想法并加以实践。
我的评价表
评价展示
评价展示
评价内容 自我评价
协作解决问题 在实践活动中，我积极与团队成员沟通交流，分享自己的想法和经验，同时也倾听他人的意见和建议。能够与团队成员密切配合，共同完成各项任务。
需要改进的地方 在实践活动中，有时会因为过于专注于某个细节而忽略了整体进度，导致时间安排不够合理，出现了一些任务拖延的情况。
续表：
评价展示
评价展示
评价内容 自我评价
我的收获和感受 通过本次实践活动，我在很多方面都得到了锻炼和提升，同时也清楚地认识到了自己的不足之处。在今后的学习和工作中，我将不断努力，改进自己的不足，争取取得更大的进步。
续表：
美丽的岗位
美丽的岗位
垃圾清运工又名生活垃圾清运工，也叫环卫垃圾清运工。垃圾清运工是从事生活垃圾收集、分拣等工作的人员。他们使用压缩式、非压缩式垃圾收集车或通过人工方式，进行垃圾收集、装卸、运输;操作压缩或非压缩设备，将垃圾从小型车辆转送到大型运输车辆;在垃圾收集、转运过程中，使用筛分、分拣等设备或通过人工方式，分拣垃圾等。该职业包含但不限于下列工种:粪便清运工、生活垃圾收集工、餐厨垃圾收集工、生活垃圾转运分拣工。
垃圾清运工: 城市清洁的守护者
美丽的岗位
美丽的岗位
随着环卫清洁人员持证上岗政策的出台，垃圾清运工也需要持证上岗，通过参加垃圾清运工技能培训考试，可以取得住房和城乡建设部颁发的技工证书。
垃圾清运工日复一日扎根在最平凡、最基层的岗位，整天和垃圾打交道守望黎明，守护清洁，顶着恶臭换来城市整洁与文明，是平凡岗位上可亲可敬的人。他们和环卫工人一样，具有“城市美容师”的称号，也有人称其为“马路上的灵魂画家”“环境的保护者”。
垃圾清运工: 城市清洁的守护者
美丽的岗位
美丽的岗位
一、操作技能：熟练掌握垃圾清运车辆的驾驶和操作，包括启动、停车、转向、换挡等，确保行驶安全。如在狭窄的街道和复杂的路况中灵活驾驶清运车。
二、体力与耐力：具备较强的体力能够搬运和装卸较重的垃圾桶和垃圾容器。如在没有机械辅助的情况下，能够独自将装满垃圾的大型垃圾桶搬运到清运车上。
思考：垃圾清运工的技能要求？
美丽的岗位
美丽的岗位
三、安全意识：严格遵守交通规则，避免交通事故的发生。比如，在驾驶清运车时，注意观察路况，不超速、不疲劳驾驶。
四、环保意识:遵循环保原则，避免垃圾泄漏和对环境造成二次污染。比如，确保垃圾在运输过程中密封良好，不随意倾倒垃圾。
思考：垃圾清运工的技能要求？
美丽的岗位
美丽的岗位
五、沟通协调能力:与社区居民、物业管理人员等进行有效的沟通，了解垃圾清运的需求和问题。
六、问题解决能力:能够应对在工作中出现的车辆故障、设备损坏等突发问题。比如，当清运车出现故障时，能够初步判断故障原因并采取应急措施。
思考：垃圾清运工的技能要求？
板书设计
设计智能垃圾桶
了解智能垃圾桶的制作材料
了解智能垃圾桶适用范围
找出智能垃圾桶实践中的问题
智能垃圾桶实践中的问题的改造
进行知识拓展
课后作业
针对今天所改造的智能垃圾桶从使用和安全方面写300字分析报告。
32
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