资源简介

(共38张PPT)
第三单元 第3课
倒车防撞警报器
（桂科版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
强调汽车安全系在保障驾驶员、乘客以及行人安全方面的重要性，让学生认识到开发和使用这些系统的社会责任。
鼓励学生借助互联网资源，自主探索倒车防撞警报器的相关知识。引导学生对已有的倒车防撞警报器技术进行思考和改进。
帮助学生理解倒车防撞警报器中超声波传感器测量距离的原理，即通过计算超声波发射与接收的时间差来确定车辆与障碍物距离。
在学习倒车防撞警报器知识过程中，深入理解倒车防撞警报器的工作原理，认识到其在保障驾驶安全中的重要性。
02
新知导入
活动背景
壮壮发现每次爸爸倒车时，倒车影像都会显示离障碍物的距离，当离障碍物较近时，汽车还会发出安全警报。
02
新知导入
活动背景
02
新知导入
活动目标
1、倒车防撞警报器的模块和功能
2、倒车防撞警报器的工作原理
3、倒车防撞警报器的程序
03
新知讲解
一、查一查
查阅资料，了解汽车是如何实现倒车防撞报警的。
倒车雷达：倒车雷达是最常见的倒车防撞装置，它利用超声波原理。
倒车影像：在车尾安装摄像头，当车辆挂入倒车挡时，摄像头自动开启，将车后画面传输到车内显示屏上。
倒车防撞预警系统：毫米波雷达通过发射毫米波并接收反射波，利用多普勒效应检测目标物体的距离、速度和角度信息。
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新知讲解
知识拓展
倒车防撞警报器的技术发展趋势：随着科技的不断进步，倒车防撞警报器也在持续发展。未来，它将与人工智能技术深度融合，实现更精准的障碍物识别和预警。例如，利用深度学习算法，警报器不仅能检测到障碍物的距离，还能识别障碍物的类型，像区分是静止的墙壁还是移动的行人、车辆，从而更合理地调整警报策略。同时，传感器技术也会不断升级，如采用更高精度的超声波传感器，或者融合激光雷达、毫米波雷达等多种传感器数据，提高系统的可靠性和稳定性，减少误报率。
03
新知讲解
二、读一读
超声波传感器是一种能够发出超声波并接收其回声的设备，它通过计算超声波从发射到被物体反射回来的时间来测量与物体的距离。
倒车防撞警报系统在工作的过程中，超声波传感器会发出超声波信号，当这些超声波信号遇到车尾附近的障碍物时，它们会被障碍物反射计算模块接收到反射回来的超声波信号，就会开始计算车子与障碍物之间的距离。如果计算结果显示汽车与障碍物的距离在危险范围，警报器就会发出警报声。
03
新知讲解
查阅资料，了解倒车防撞警报器的模块组成和功能，并填写下表。
模块名称 实现功能
超声波传感器
计算模块
警报器
玩一玩
发射和接收超声波，通过测量超声波发射与反射回来的时间差，计算车辆与后方障碍物的距离
接收超声波传感器传来的数据，依据时间 - 距离公式进行运算处理，精准确定障碍物距离，并判断是否达到报警阈值
当计算模块判定车辆与障碍物距离达到预设报警阈值时，发出警报声，提醒驾驶员注意后方障碍物
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新知讲解
三、玩一玩
4人一组，小组成员扮演不同的角色:驾驶员、超声波传感器、数据处理专家和警报器。驾驶员负责模拟倒车操作;超声波传感器负责播报车辆与障碍物的距离;数据处理专家根据超声波传感器提供的信息，算出应该发出什么频率的警报声;警报器收到数据处理专家的指令后，发出相应频率的警报声。
03
新知讲解
三、玩一玩
变化：警报声会变得越来越急促，频率越来越高 。
原因：倒车防撞报警器中的超声波传感器不断测量车辆与障碍物的距离。当车子离障碍物越来越近时，根据超声波测距原理，超声波从发射到接收反射波的时间间隔会不断缩短 。
车子离障碍物越来越近，警报声会发生什么变化？为什么
03
新知讲解
小贴士
倒车防撞警报器在复杂场景下，需设置多个阈值来确保安全。比如设一个远阈值预警，车靠近障碍物时发出轻响的警报:再设一个近值紧急警报，车离障碍物更近时发出急促的警报。
03
新知讲解
小贴士
请完善倒车防撞警报器的工作过程示意图。
超声波传感器检测到的车辆与障碍物之间的距离数据。
警报器发出的不同频率的警报声指令，以及可能反馈给车辆控制系统
03
新知讲解
说一说
根据下面的流程图说一说倒车防撞警报系统的工作过程。
首先，系统的传感器持续检测车辆后方情况，并将检测到的与后方障碍物的距离等相关数据输入到系统中。接着，系统对输入的传感器数据进行处理，将检测到的实际距离与预先设定好的阈值进行比较。
03
新知讲解
四、做一做
制作模拟倒车防撞警报器，并编程以实现警报器的功能。
1.器材准备。
器材名称 图片 数量
超声波传感器 1个
控制器 1个
蜂鸣器(警报器) 1个
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新知讲解
四、做一做
器材名称 图片 数量
数据连接线 1个
拼搭积木 1个
03
新知讲解
四、做一做
2.软件准备:一款图形化编程软件。
3.连接器材，搭建小车模型。如下图所示
03
新知讲解
四、做一做
4.用超声波传感器采集警报器和障碍物之间的距离的数据，确定阈值，制定小车警报器发出警报的规则。
(1)远距离:离障碍物的距离 时，相邻两声警报间隔的
时间是 秒(声音舒缓)。
(2)中距离:离障碍物的距离 时，相邻两声警报间隔的
时间是 秒(声音中速)。
(3)近距离:离障碍物的距离 时，相邻两声警报间隔的
时间是 秒(声音急促 )。
大于 50 厘米
20 - 50 厘米
3
1
小于 20 厘米
0.5
03
新知讲解
小贴士
超声波传感器可能会受到环境因素的影响，因此在不同环境下使用时需要注意其测量精度的变化。为了确保倒车防撞警报器的正常工作，需要定期检查和维护其传感器、控制器和警报装置等部件。
03
新知讲解
四、做一做
5.根据制定的规则编写程序。
以下以常见的图形化编程平台（类似 Mind+ ，适配掌控板等硬件 ）为例，用 Python 代码形式来实现类似功能（实际转换需根据具体硬件和编程环境调整）：
while True:
oled.fill(0) # 清空OLED显示
distance = i2c.read(0x5d) # 假设I2C超声波传感器地址为0x5d，这里读取距离值需根据实际调整
oled.DispChar("障碍物距离: ", 0, 0)
oled.DispChar(str(distance), 80, 0)
oled.show()
if distance <= 10:
music.pitch(262, 500) # C3频率约262Hz
time.sleep(0.5)
elif distance > 10 and distance <= 20:
music.pitch(294, 1000) # C4频率约294Hz
time.sleep(1)
elif distance > 20 and distance <= 30:
music.pitch(329, 2000) # C5频率约329Hz
time.sleep(2)
time.sleep(0.1) # 适当延时避免资源占用过高
03
新知讲解
四、做一做
6.运行程序，验证倒车防撞警报器的效果
(1)运行程序，观察警报器与障碍物之间距离的变化以及警报效果的变化。
操作方法：搭建好的模拟倒车防撞报警器小车模型放置在合适空间，启动程序。然后手动推动小车缓慢靠近障碍物，或固定小车，移动障碍物靠近小车。
预期现象：随着报警器与障碍物距离逐渐减小，警报声会按照预先设定的规则发生变化，如从声音舒缓、间隔时间长，逐渐变为声音急促、间隔时间短。若发现警报声变化不符合预期，可能是传感器安装位置不准确、编程逻辑错误或器材连接问题，需排查解决。
03
新知讲解
四、做一做
(2)阅读程序，找到警报器与障碍物之间距离的相关代码，理解距离阈值对警报效果的作用。
操作方法：打开图形化编程软件，找到程序中用于判断距离并触发警报的代码模块。通常涉及到条件判断模块以及与超声波传感器数据读取相关模块。
预期现象：距离阈值是程序判断是否发出警报以及发出何种警报的关键依据。当超声波传感器测量的实际距离与这些阈值进行比较时，程序根据比较结果执行相应操作。
03
新知讲解
四、做一做
(3)修改程序中的相关阈值，运行程序，体验值变化对警报效果的影响。
操作方法：在编程软件中，找到代表不同距离阈值的变量或参数，进行数值修改。
预期现象：若将远距离阈值调小，会发现警报声提前按照中距离或近距离规则变化，即更早变得急促；若调大阈值，则警报声会延迟变化，在离障碍物更近时才改变警报节奏。
03
新知讲解
任务拓展
自动泊车是一种辅助驾驶功能，它利用车载传感器(如雷达、摄像头等)和先进的算法来帮助驾驶员自动将车辆停入车位，无需驾驶员手动操作。
查阅资料，了解自动泊车系统里运用了倒车防撞警报器的哪些原理和技术，并记录下来。
传感器技术：
超声波传感器：和倒车防撞报警器类似，自动泊车系统常利用超声波传感器。
数据处理与算法：
距离计算与阈值判断：在车尾安装摄像头，当车辆挂入倒车挡时，摄像头自动开启，将车后画面传输到车内显示屏上。
警报与执行控制：
警报提示：和倒车防撞报警器通过声音等方式警报类似，自动泊车系统在检测到可能碰撞风险时，也会向驾驶员发出警报。
03
新知讲解
知识拓展
与车辆其他安全系统的协同工作：现代汽车拥有众多复杂的安全系统，倒车防撞警报器可与其他系统协同工作，提升整体安全性。它可以与车辆的制动系统联动，当检测到车辆即将与障碍物发生碰撞且驾驶员未及时采取制动措施时，系统自动触发紧急制动，避免或减轻碰撞伤害。还能与车辆的电子稳定控制系统（ESC）配合，在倒车过程中如果检测到车辆有失控风险（如因避让障碍物导致车轮打滑等情况），ESC 系统及时介入，调整车辆的动力分配和制动，确保车辆稳定行驶。此外，与车载导航系统协同，可根据车辆所处位置和周边环境信息，提前优化警报策略，比如在停车场等狭窄空间，适当缩小警报阈值范围，提高预警的及时性 。
04
课堂练习
一、选择题
1.倒车防撞警报器中，负责接收超声波传感器传来的数据并进行运算处理的模块是（ ）
A. 超声波传感器 B. 计算模块
C. 警报器 D. 控制器
2.制作模拟倒车防撞警报器时，若要使警报声在离障碍物小于 20 厘米时急促响起，相邻两声警报间隔时间一般设为（ ）
A. 2 秒 B. 1 秒 C. 0.5 秒 D. 3 秒
3.自动泊车系统与倒车防撞警报器都运用到的技术是（ ）
A. 激光雷达技术 B. 超声波传感器技术
C. 人脸识别技术 D. 指纹识别技术
B
Ｂ
C
04
课堂练习
二、判断正误，正确的画 “√”,错误的画“X”
（ ）制作模拟倒车防撞警报器时，只能使用 Mind + 这样的图形化编程软件。
（ ）倒车防撞警报器在任何环境下都能精准测量车辆与障碍物的距离，不受环境因素影响。
（ ）自动泊车系统完全不需要用到倒车防撞警报器的相关技术。
×
×
×
05
拓展延伸
倒车防撞警报器技术前沿
多传感器融合技术深度解析：除了常见的超声波传感器，倒车防撞警报器正朝着多传感器融合方向发展。
人工智能算法在警报策略优化中的应用：利用深度学习算法，倒车防撞警报器可以分析大量的实际驾驶场景数据。
05
拓展延伸
倒车防撞警报器在特殊场景的应用
工业车辆中的应用：在工厂、码头等场所，叉车、牵引车等工业车辆作业环境复杂，空间狭窄且人员流动频繁。
智能仓储物流中的应用：在自动化仓库中，自动导引车（AGV）依靠倒车防撞警报器实现安全高效的货物搬运。
05
拓展延伸
汽车安全系统协同联动
与自适应巡航系统的协同：当车辆开启自适应巡航功能时，倒车防撞警报器可与该系统协同工作。
和车辆灯光系统的配合：在夜间或低能见度环境下，倒车防撞警报器检测到障碍物时，除了发出声音警报，还能控制车辆的灯光系统做出相应变化。
05
拓展延伸
信息安全与隐私保护
数据加密技术保障安全：随着汽车智能化发展，倒车防撞警报器产生的数据需要通过加密技术进行保护。
用户隐私政策制定：汽车制造商和相关企业应制定完善的用户隐私政策，明确告知用户倒车防撞警报器收集哪些数据、如何使用和存储这些数据。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
倒车防撞警报器的模块和功能
3
倒车防撞警报器的工作原理
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
倒车防撞警报器
07
板书设计
倒车防撞警报器
1、进行新知引入
2、倒车防撞警报器的模块和功能
3、倒车防撞警报器的工作原理
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、编程题
08
课后作业
倒车防撞警报器工作时，超声波传感器发出超声波信号，遇到障碍物反射，计算模块根据超声波从发射到接收的 来计算车子与障碍物之间的距离。
时间差
08
课后作业
2、编程题
利用 Scratch 图形化编程软件，设计一个简单的倒车防撞警报器模拟程序。要求：当角色（代表汽车）与障碍物的距离大于 50 步时，不发出警报；距离在 20 - 50 步之间时，每隔 1 秒发出一次警报声；距离小于 20 步时，每隔 0.5 秒发出一次警报声。请简要写出编程步骤。
打开 Scratch 软件，选择一个代表汽车的角色和一个代表障碍物的角色。
在 “侦测” 模块中，找到 “距离” 指令，用于检测汽车与障碍物的距离。
使用 “控制” 模块中的 “重复执行” 指令搭建循环结构。
在循环内，用 “如果... 那么...” 条件判断语句，当 “距离＞50 步” 时，不做发出警报相关操作；当 “20 步≤距离≤50 步” 时，使用 “声音” 模块中的 “播放声音” 指令并设置好警报声音，再添加 “等待 1 秒” 指令；当 “距离＜20 步” 时，同样使用 “播放声音” 指令播放警报声，添加 “等待 0.5 秒” 指令 。
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