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第5课《第五课 我也来搭“智能道闸”》教学设计
课题 第五课 我也来搭“智能道闸” 单元 第1单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：学会搭建汽车道闸，了解红外传感器的工作原理，能够为汽车智能道闸系统安装一个红外传感器。计算思维：学会搭建一个可以打开和关上的汽车智能道闸系统，用变量和条件判断解决误触发、防砸车等问题。数字化学习与创新：观察现实生活中的汽车道闸，边学边做，反复测试并优化道闸结构、检测角度与响应速度。信息社会责任：遵守社区安全规范，设置警示与延时落杆，讨论自动化管理对行人、儿童及特殊车辆的潜在影响，确保技术向善。
教学重点 学会搭建一个可以打开和关上的汽车智能道闸系统
教学难点 能够为汽车智能道闸系统安装一个红外传感器
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5课 《第五课我也来搭“智能道闸”》板书课题。1、播放视频2、智能道闸被广泛地应用于停车场、小区、单位等地方的出入口，它可以起到管理出入车辆或人员的作用。比起传统的道闸，智能道闸更为聪明，因为它们除了可以阻挡车辆外，还能够在自动识别车辆到达时抬起闸杆、离开后放下，有的还可以在自动识别到车辆号牌后放行车辆··怎么样，你们也想自己动手来设计一个智能道闸吗？那就开始吧！3、你觉得智能道闸怎样“认出”是哪辆车？ 1、认真倾听老师讲解什么是机器人2、讨论你觉得智能道闸怎样“认出”是哪辆车？ 1、培养学生的观察能力和科学思维，激发对智能道闸的兴趣。2、促进学生交流合作，提高表达能力，增强团队协作意识。
讲授新课 设计智能道闸观察常见的智能道闸系统，一般由三个部分组成：控制器、基座和道闸的闸杆。在生活中，控制器通常被放到基座里，所以看上去道闸只有两个部分构成。试一试用我们的一只手臂来模拟完成闸杆抬起和放下的动作，试想，如果要用机器人来完成这个动作，我们应该如何设计呢 在设计智能道闸时，我们应该考虑以下三个因素。（1）用什么零件能让闸杆抬起和放下？（2）搭建一个什么样的基座能让道闸稳固？（3）红外传感器应该放置在哪个位置，才能更好地检测到来车？ 你有自己的想法了吗？那就开始搭建吧！(1)让闸杆抬起/放下的零件: 舵机（SG90）+ 3D 打印/冰棒棍闸杆 = 舵机转 90° 杆起，再转 90° 杆落。 (2)稳固基座: 大号乐高底板 + 双面胶固定舵机；或把舵机塞进打好孔的纸盒里，盒底压 2 节电池当配重。(3)红外传感器放哪: 把红外对管贴在车道前方 10 cm、离地 5 cm 处，车头一来就挡光，舵机立刻抬杆；车走 2 秒后自动落杆。搭建道闸基座基座是道闸中比较重要的一个部分，基座稳才能承受得住闸杆上下运动时施加给它的力。给智能道闸装上闸杆和“眼睛”想检测车辆是否到达，我们需要再为智能道闸安装上一双“眼睛” ——红外传感器。提 示安装舵机时，要将舵盘上的“▲”对准起始位置，这样才能使舵机从0°开始转动。舵机用途： 精准控制角度，广泛用于机器人关节、模型舵面、智能门锁、摄像头云台、3D 打印机和工业机械臂。红外传感器1．红外传感器的工作原理 红外传感器是比较常用和重要的一类传感器，在它的里面主要有两个部分，一个是红外信号发射器，另一个是信号接收器。 2．选择红外传感器的安装位置因为红外传感器的检测范围有一定的距离，所以在我们进行设计时，为了保证让智能道闸能够准确地“看到”车辆驶入的情况，我们应该把红外传感器安装在容易检测到车辆驶入的位置。试一试 上网搜索红外传感器在我们的生活中都有哪些应用。答：常见应用包括：（1)智能家居：自动开关灯、空调，人体感应报警。(2)安防监控：门禁、自动门、防盗报警器。(3)消费电子：手机面部解锁、电视遥控器。(4)医疗健康：体温枪、耳温计、非接触式生命体征监测。(5)家电：抽油烟机自动控风、干衣机衣干即停。综合实践利用手边的零件，搭建一辆小车模型，用于下节课模拟车辆通过道闸。知识链接机械手舵机+闸杆=最简机械手。工业：一条“大胳膊”分拣、搬运、码垛，已广泛用于汽车、物流、医药、食品。打磨：从金属到多材质，从粗磨到微距，边扫边修轨迹，愈磨愈精。医疗：上肢康复机器人带患者“玩游戏”做训练，安全又高效。课堂练习一、选择题（每题只有一个正确答案，答案直接附在题末）在智能道闸中，让闸杆完成“抬起—放下”动作的核心零件是（ ）
A. 红外传感器 B. 舵机 C. 电池 D. 乐高底板
【答案】B为了让道闸基座更加稳固，下列做法最合适的是（ ）
A. 把舵机粘在纸板上 B. 用双面胶把舵机固定到大号乐高底板上
C. 只用透明胶缠绕舵机 D. 把舵机悬空吊起
【答案】B红外传感器中的“信号发射器”功能是（ ）
A. 接收反射回来的红外光 B. 发射红外光
C. 储存电能 D. 控制舵机转动
【答案】B若要让道闸在车辆离开后2秒自动落杆，红外传感器应安装在（ ）
A. 车道前方10 cm、离地5 cm处 B. 闸杆正上方
C. 基座内部 D. 任意位置均可
【答案】A下列哪一项不是红外传感器在生活中的常见应用？（ ）
A. 电视遥控器 B. 防盗报警器 C. 洗衣机排水管 D. 自动门
【答案】C判断题（答案直接附在题末）1.安装舵机时，必须先把舵盘上的“▲”标记对准起始位置，否则闸杆可能无法从水平0°开始运动。（）
【答案】√操作题】
1. 用双面胶把舵机粘在桌上，插上冰棒棍，通电后让棍抬起再落下即可。相关知识拓展舵机 VS 电机
舵机：自带角度控制（0°-180°），适合“抬杆”这类固定角度动作。
普通直流电机：只能转圈，需要额外编码器才能定角度。基座三防
防晃：加重（电池/金属块）+大底板。
防雨：用密封盒或在舵机轴加橡胶圈。
防电：底座加绝缘垫，避免短路。红外对管升级
把“对管”换成“一体式红外测距传感器”（如夏普 GP2Y0A21），检测距离可达 80 cm，不再怕底盘高的车辆。软件防抖
在程序里加“延时去抖”：
如果红外信号连续 50 ms 被遮挡→才判定“有车”，防止落叶误触发。能源方案
太阳能板 + 18650 锂电池，白天充电、夜间工作。
Type-C 口 5 V 供电，兼容充电宝，调试更方便。物联网扩展
给控制器（Arduino/ESP32）加 Wi-Fi，就能：
手机远程抬杆
云端记录进出时间
异常推送微信提醒安全冗余
在闸杆末端加软胶套，防止砸车；再加一个“压力条”——碰到障碍立即反向转动，双重保险。小车模型小技巧
用 TT 马达 + 乐高轮，车底贴一条 2 cm 宽的黑带，既当“车模”又能测试红外灵敏度。 学生先用手臂模拟闸杆起落，再动手把SG90舵机和冰棒棍组装成闸杆，用乐高底板或加重纸盒做出稳固基座，接着把红外对管粘到车道前10 cm、离地5 cm的位置反复调试，最后开自制小车来回测试，失败就改，直到车来杆起、车走杆落。搭重基座→对“▲”装舵机→贴红外对管→手遮测试起落。学生两人一组，先观察红外对管的发射端与接收端，用手指阻断光束观察舵机是否抬杆；再调整传感器距离（5 cm、10 cm、15 cm），找出最稳定触发点，并记录不同颜色车体（白纸vs黑卡）对反射信号的影响，最后上网查找红外传感器在自动门、体温枪等场景的应用并分享。学生通过选择题和判断题来测试对知识点的运用，然后通过操作题来发挥想象力。对比舵机电机→加装配重/防水/绝缘→换测距传感器→写50 ms防抖→接太阳能+Wi-Fi→手机抬杆→软胶+压力条安全测试。 通过“身体模拟—零件搭建—位置调试—实车验证”四步，让学生在动手试错中理解舵机角度控制、结构稳定和传感器精准检测三大核心问题，培养工程思维与迭代优化能力。稳基座保动作准，校零位保角度准，调位置保检测准，建立系统可靠意识。通过“手挡—测距—换色”三连实验，让学生直观理解“发射—反射—接收”的主动式红外原理，并体验安装位置与物体表面颜色对检测可靠性的影响；分享生活案例时，将课堂知识迁移到智能家居、安防等真实情境，强化信息意识。通过选择题和判断题，检验学生对基础知识的掌握情况，通过操作题，培养学生的创新思维和综合应用能力，同时提高学生对的兴趣。动手五步闭环，懂精准控制、三防结构、绿色供能、物联网与安全冗余。
课堂小结 我也来搭“智能道闸”1.进行新知引入2.设计智能道闸3.搭建道闸基座、红外传感器4.给智能道闸装上闸杆和“眼睛”5.完成课堂练习6.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 在设计智能道闸时，为什么需要同时考虑舵机的安装精度、基座的稳固性以及红外传感器的检测位置？请结合道闸的实际功能需求简要说明。 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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