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第三单元《任务三 智能控制系统设计》教学设计
课题 任务三 智能控制系统设计 单元 第三单元 学科 劳动技术 年级 八年级
核心素 养目标 劳动观念：认识智能控制系统在生活、生产中的广泛应用，理解科技劳动创造美好生活，树立科技创新、智慧创造的劳动观念。 劳动能力：掌握声控智能系统的设计逻辑，熟练使用Mixly软件编程、搭建声音传感器与RGB-LED硬件电路，具备简易智能控制系统的设计与实操能力。 劳动习惯与品质：按照逻辑流程有序开展设计、接线、编程、调试，做事条理清晰、严谨规范，养成有序设计、精益求精的科创劳动品质。 劳动精神：面对编程调试、电路故障敢于尝试、主动攻坚，不怕困难、坚持纠错，培养勇于创新、坚持不懈的创造性劳动精神。
教学重点 理解声控智能控制系统工作原理，掌握声音传感器、RGB-LED灯的硬件接线方法，完成声控灯程序编写与系统调试。
教学难点 合理设计智能控制逻辑，精准设置声音阈值，排查程序与硬件故障，实现声音触发灯光自动开关的智能效果。
教学准备 多媒体课件、安装Mixly软件的电脑、UNO开发板、声音传感器、RGB-LED灯、杜邦线、USB数据线。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 一、新知引入（劳动情境） 师：同学们，随着科技的发展，智能家居走进了我们的生活，各种智能设备让我们的生活更加便捷舒适。大家在生活中有没有发现各种各样的智能控制系统呢？ 师：很多同学都深有体会，就像这位同学说的一样——学生1：你注意到了吗，生活中处处都有智能控制系统的身影。比如现在的智能家居系统，简直太方便了！它们是怎么工作的呢？ 师：这个问题非常贴近生活！智能家居、智能感应设备为什么能自动工作、无需手动操作呢？哪位同学可以结合生活实例说一说其中的原理？ 师：这位同学解释得非常通俗易懂！学生2：比如我们家安装的声控系统，是通过麦克风把声音信号转为电信号，然后通过放大电路放大到必要的功率以控制开关电路，所以一进门声控灯就自动打开，还能根据外面的光线调节亮度呢。我们可以尝试着模拟一下它们的工作系统。 师：没错！智能设备的核心就是传感器采集信号+开发板处理+设备响应。今天我们就亲手设计、搭建简易声控智能灯系统，自主设计控制逻辑、编写程序、搭建电路，体验智能系统的设计过程，感受科技创新劳动的魅力！ 二、劳动目标 理解智能控制系统的原理，观察生活中的案例，概括控制系统在生活和生产中的应用。 设计并搭建一个智能控制系统模型。 通过设计体验，感受劳动人民创造新技术的智慧，提高创造性劳动能力、合作能力。 根据劳动情境认识本课劳动目标并且思考为什么要控制系统连接智能控制系统设计。 培养学生的观察力和创造力，激发他们对劳动与生活的热爱和表达欲望。
讲授新课 一、劳动准备 1.劳动工具 安装Mixly软件的计算机、声音传感器、RGB-LED传感器、UNO开发板等。 2.劳动规划 设计声控灯系统控制逻辑（允许逻辑存在差异）。 先连接好声音传感器与RGB-LED硬件电路，在Mixly软件编写判断程序：声音传感器实时检测环境音量，当音量大于设定阈值时，程序判定有声音信号，自动点亮RGB彩灯；当环境安静、音量低于阈值时，自动关闭灯光，实现智能声控灯自动开关效果。 二、实践过程 1.探究Mixly编程软件，编写程序 2.组建控制电路 （1）搭建Arduino声控灯控制系统装置，如下图： （2）声音传感器和UNO开发板连接，如下图： 声音传感器Arduino UNOAO（信号引脚）A0G（地）GND+（电源）5V
（3）RGB-LED传感器和UNO开发板连接，如下图： RGB-LED传感器Arduino UNOG（地）GNDRGB（任意引脚）13
3.程序传输 用USB数据线将计算机的USB接口与UNO开发板连接，在Mixly软件选择正确的COM接口，上传程序。如果显示上传失败，立刻查找原因；如果显示上传成功，则完成。 4.控制程序工作 当声音传感器检测到周围的声音大于阈值的时候，就打开LED灯，反之则关闭LED灯。 使用Arduino传感器套件完成自行设计的控制系统，并向大家分享如何利用Arduino传感器套件进行创新性的项目设计和制作。 三、 劳动评价 1.谈一谈：关注新兴技术发展趋势，可以为自己在学习中提供怎样的价值参考和方向？如何将新兴技术应用于自己感兴趣的职业领域？ 学生1：主动关注智能控制、人工智能等新兴技术，能帮助我紧跟科技发展潮流，明确学习方向。新技术不断更新，督促我主动学习新知识、锻炼动手能力，为今后升学、科创学习积累经验，也能帮助我树立未来职业发展的参考目标。 学生2：我对智能硬件、科创设计类职业很感兴趣。我可以将Arduino编程、传感器应用、智能系统设计等技术运用到科创制作、智能设备研发等领域，不断提升创新能力，未来从事智能科技、自动化设计相关工作，用技术解决生活实际问题。情分段压缩？ 2.完成本次任务后，希望同学们能够以客观、公正的态度，邀请老师或同学和自己一起做个评价吧。 评价指标 评价内容 自评 他评劳动观念懂得智能控制创造美好生活的道理，能够高质量完成工作★★★★★★★★★★劳动能力熟练使用Mixly软件和Arduino传感器套件，懂得如何将劳动知识应用于实际的设计中★★★★★★★★劳动习惯和品质在设计阶段按照逻辑顺序进行，工作有序，能够合理安排设计步骤★★★★★★★★★劳动精神设计过程中遇到挑战和问题时，有努力解决问题的态度和决心★★★★★★★★★★
四、劳动思考 1.智能控制系统的核心组成是什么？ 由传感器、开发板、控制程序、执行设备四部分组成，通过传感器采集环境信号，开发板通过程序判断并控制设备工作。 2.声控灯为什么可以实现自动亮灭？ 声音传感器将声音模拟信号转化为电信号传给开发板，程序对比音量阈值，判断是否触发灯光开启或关闭，从而实现智能自动控制。 3.智能控制和普通手动控制最大的区别是什么？ 普通控制依靠人手操作，智能控制依靠传感器感知+程序自动判断，无需人工干预，更加智能、便捷、自动化。 五、拓展延伸 尝试将Arduino控制系统与其他新兴技术相结合，进行综合设计，制作出趣味彩灯、超声波警示灯、火焰报警铃等。 我尝试结合超声波传感器与LED灯设计超声波警示灯系统。利用超声波传感器检测距离，当检测到物体距离较近时，自动点亮彩灯进行警示；距离较远时灯光关闭。通过Mixly编写距离判断程序，搭配硬件电路实现自动感应警示功能，成功完成智能拓展创意作品，提升了创新设计能力。 学生清点智能硬件工具，梳理声控灯的整体控制逻辑，提前规划本次智能系统的设计流程。 学生学习Mixly编程，按规范连接声音传感器、RGB灯与开发板电路，上传调试程序，完成声控灯智能控制系统搭建并分享创新设计思路。 学生结合智能技术学习经历畅谈技术价值与职业思考，通过自评互评反思自身劳动表现与设计能力。 小组讨论、思考、回答 学生结合本课所学知识，自主融合不同传感技术，大胆创新设计新型智能控制作品，开展课外科创探究。 让学生建立先规划、后实操的劳动思维，明确智能控制系统的设计思路，为后续搭建与编程实操筑牢基础。 锻炼学生硬件接线与图形化编程实操能力，掌握智能传感控制系统的工作流程，提升科创实践与创新表达能力。 引导学生树立科技劳动价值观，正视自身优缺点，培养精益求精、善于反思的劳动品质与职业规划意识。 深化学生对智能控制原理的理解，理清科创技术逻辑，夯实理论基础，提升学生的科学思维与知识归纳能力。 鼓励学生学以致用、跨界创新，培养学生的创造性劳动能力、探究精神与科创实践素养。
课堂练习 请简述声控灯的控制逻辑。 声音传感器实时采集音量信号；当声音大于设定阈值，开发板控制 RGB-LED 点亮；音量低于阈值，RGB-LED 熄灭。 完成课堂练习 巩固课堂知识
课堂小结 本节课我学习了智能控制系统的基本原理，利用 Mixly 图形化编程，完成声音传感器、RGB-LED 与 UNO 开发板的电路搭建，设计声控灯控制系统。在实践中学会编写判断程序、上传调试，排查电路与程序故障，理解传感器采集信号、控制器处理、器件执行的工作流程。体会智能技术在生活中的应用，锻炼创新设计与动手实操能力，养成有序设计、不怕困难的科创劳动品质。 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 如果想升级声控灯，增加光线检测功能，需要增加什么传感器？简单说明效果。 增加光敏传感器。环境黑暗 + 有声音时灯才点亮；白天即使有声音，灯也不会开启，更加节能。 布置作业书 拓展学生学习能力
板书 任务三 智能控制系统设计 1. 系统组成：传感器 → UNO 开发板 → 程序 → 执行器（RGB-LED） 2. 声控灯逻辑：检测音量＞阈值 → 灯亮；反之灯灭 3. 接线要点：声音传感器 A0、GND、5V；RGB-LED 接 13、GND 4. 操作步骤：设计逻辑→搭电路→编写程序→上传调试 5. 价值：感知环境，智能造物 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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