单位文秘网 2020-07-08 17:59:20 点击: 次
八下四单元《活动 1 智能交通灯》教学设计
【教材分析】
本单元是科学出版社非零起点《信息技术八年级教材》第四单元《智能交通》。该单元以智能交通为主线,通过智能交通灯、智能无人车、智能停车场三个活动,让学生感受人工智能在生活中的应用,帮助学生建立计算思维,培养数字化学习与创新等能力。
本活动是单元起始课,选取日常生活中最常见的交通灯为例,让学生感知交通灯的控制是由硬件和编程共同作用的结果。具体而言,硬件方面要求学生了解控制器接口和编程的对应关系,编程方面要求学生了解程序的三大结构:即顺序、循环和选择结构。
【学情分析】
本活动的教学对象是鄂尔多斯市八年级的学生。经了解,该地区七、八年级学生以学习文本、音视频、动画的操作为主。而本活动的内容学生虽然没有相关基础,但因内容新颖,学生容易产生学习兴趣和学习动力。
学生通过观察——猜想——思考——实验——验证五大环节,发觉人工智能的神奇魅力,初步建立计算思维。
【三 维 目标 】
1. 知识与技能
(1)了解智能交通灯的工作过程; (2)学会使用主控器、触碰传感器; (3)认识程序的三种结构。
2. 过程与方法
(1)由学生自主探究对 LED 灯的控制,了解程序设计的一般过程; (2)通过触碰传感器的测试,认识实现人工智能的方法。
3. 情感、态度与价值观
培养学生编程解决实际问题的计算思维,提升学生的创新意识。
【教学重点与难点】
1.教学重点:智能交通灯的工作过程 2.教学难点:三种程序结构 【教 法与学法 】
1.教法:启发式教学法、任务驱动教学法 2.学法:实验探究法、自主合作探究 【课时安排】
1 课时。
【教学准备】
多媒体机房(已安装 VJC3.2,下载线接口已接偶数号电脑)、 实验器材(已搭建、接口全部接好,按钮开关另外放,1红2黄3绿,内部已经下载好1个程序,light) 教学课件、WORD 文档,下发 DEMO 程序等。
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 激发兴趣 播放未来智慧交通视频 这是科技工作者正在研究的智慧城市中极其重要的一环:【智能交通】。科技工作者通过物联网、大数据等,为建设更智能更美好的生活而不懈努力着。作为青少年的我们,通过本节课的探索学习,也能了解到其中的一部分,为我们将来更好地参与社会建设打下基础。你猜我们今天研究什么?
对,这就是本单元《智能交通》的第 1 个活动:(板书)活动 1 智能交通灯。红绿灯是日常生活中最常见的交通信号指示用具,在观看
回答:智能交通
回答:红绿灯 本单元的内容是智能交通,本活动是起始课,需要通过展示未来的智慧交通,吸引学生的注意力,激起学生对本单元研究的兴趣。
构建快速又安全的道路环境中,发挥着重要的作用。想知道红绿灯是如何工作的吗?智能红绿灯又智能在哪儿? 让我们一起来研究“智能交通灯”
分析项目突显核心
探究活动:点亮交通灯 请你猜猜这套交通灯由哪些部分组成? 白盒子? 你觉得它有什么作用? (为什么红绿灯会亮会灭、有一定的时长)
对,我们把它称为主控器 它是智能设备的核心部件,由它来控制交通灯的工作。
请你观察它的外观,告诉我你的发现。
猜猜这些按钮有什么用? 猜猜这些孔有什么用? 你觉得这个 USB 口用来做什么? 还有这个圆小孔? 光有主控器是不是就行了?还需要什么? 还需要程序【板书程序】
介绍程序的打开、模块、拖动、删除 下载、保存、主程序名
下面每两人活动完成如下实验:
左:运行程序,右:打开源程序 可观察到交通灯的显示是红黄绿交替,在程序里老师是不是也是这样写的。
实际生活中的交通灯显示:算法流程图 看端口和程序能对上吗? 能看懂吗?
三个灯 线 白盒子 控制红绿灯亮灭
按钮,孔
显示屏显示信息
小孔上还有数字,左右两侧 1—11,上侧0--3
查看使用说明书
左:运行程序,右:收获来源于观察,本活动是起始课,设置学生多观察,多进行科学体验,是在指导学生真实学习生活。展示模型,明确研究项目的对象。
观察模型,是建立未知到已知世界的联系。
体验程序是如何控制红灯的,程序给出相关接口指令,接口接收到指令后做出相应的反
这种按顺序,从第一个模块按顺序执行的程序结构,我们称它为顺序结构。
这红绿灯交替亮,有没有什么不符合实际的情况? 现实生活中,红绿灯必须一直在交替亮,指挥着交通。闪一次不行,那我们接着向下写?还是怎么办? 一次红绿灯交替的程序段,让它重得做就可以了 教师示范,如何添加循环结构 请学生修改并下载测试。
USB 一头接电脑左侧,一头接主控器。
下载完成后,把主控器这头的接口拔除。
请一组最先完成并测试成功的同学到讲台前来试试,咱们来过一次红绿灯。
发现问题了没? 在现实生活中,交通灯时长的设计真是一门大学问。车流量、人流量、地段等都是要考虑的。同学们如果有兴趣可以在国庆节期间,到你每日必经的路口去调查,比如分时段记录行人过大小路口的时间,最先过马路的人,最后过马路的人,行人闯红灯的情况,汽车礼让行人的情况等等。这种第一手资料的调查结果,进行一定的数据分析后,一定能对你上放学必经之路的交通灯时间设置有指导意义。
我们的交通灯,时间是可以修改的。你能找出在哪里改吗? 打开源程序
闪一次就没了 闪的好快
要重复做
修改程序,并下载测试
角色秀:年轻人、小朋友、老年人 另一孩子操控红绿灯
馈。
用数字知识也解决循环理解上的难题,是学科思维的迁移
练习顺序结构和循环结构,这两种程序结构是经典的程序结构,让学生初步知道并应用在编程中
增强公民意识, 集中注意力,快速而安全地通过
模型与现实结合,发现有矛盾,促使学生对程序方案进行进一步的改进。
现在是多少秒?2 秒 大家可以把它加到 3 倍,红灯和绿灯亮的时间都改成 6 秒,改好后,下载运行,看看交通灯有没有听你的话,把红绿灯的时间都延长了。
小结:交通灯工作原理 硬件—灯、主控器 软件—根据端口号,进行程序的书写 程序---主控器---LED 灯状态 顺序结构、循环结构 联系实际生活
修改并测试
及时小结,及时肯定学生的学习,便于下一步学习。
挖掘深度 提升素养 拓展探究:感应交通灯。
通过刚才的调试,我们体验了固定时长的红绿灯的编程。我们想让交通灯更加智能,能人性化呢?看这样一个动画短片。
人流量少时,或老人,残疾人过马路时,如何更人性化呢?想一想 教师下发按钮开关,要求统一接在 11 号接口上。【板书:按钮开关】
首先来看按钮开关,告诉了我们什么样的信息? 主控器向右翻页,出现“端口”页,按“ENTER”确定。
此时全部的端口号情况都显示在这儿 此时按动触碰按钮,观察显示屏上的数据变化。
当我们对按钮进行触碰时,它会有反应,这种反应信息也被我们捕捉到了。
教师演示如何使用选择结构进行红绿灯的
观看视频
学生思考问题
动手尝试
引发思考,友好的人机交互是智能化的体现
关键词:信息
控制,只演示一半。操作慢些,这里是理解上的难点。
其实老师写好的程序,大家也有,让同学们从右侧将程序段连接到主程序下方,给该程序取名为 press,下载并运行程序 press。
咱们再来过一次红绿灯。请一组最先完成并测试成功的同学到讲台前来试试。
小结:
这里所使用的按钮开关,学名叫碰撞传感器。在智能机器人中,传感器是最富有生命力的。各种各样的传感器,让冰冷的机器人,能探知外界环境,将这些数据写入到程序中,从而为下一步行动做好各种情况的准备。
题外话,现在你知道主控器侧边上,端口号左边的这个 I/O 标记是什么意思了吗?
观看并尝试
动手尝试
学生尝试 表扬
猜测
难点:变量的理解,结合数学学习,迁移到信息技术课堂 选择结构是程序的第三种基本结构,以讲解的方式进行,不要求孩子们去独立编程,一是理解有难度,二是写起来也不易。这里给孩子们一种体验,知道有这种结构,且不同于其它两种 的结构,如何使用到现实中。
经典计算机科学冯 诺一曼结构的渗透,
拓展思维 多元小结 拓展活动畅想智交通 在刚才的学习中,我们初步了解了传感器在智能交通中能发挥作用。我们可以打开编程界面的“传感器模块库”查看,还有其它的传感器,亮度、灰度、声音、红外、磁敏传感器等,它们查看的方法和编程的方法与触碰开关一致。现在咱们来场头脑风暴,针对智能交通这样的大话题,你有哪些想法,哪怕很小的一点创意,都可以说说。当然别人如果说了,你也可以对他的想法进行一个交流和评价。
【屏显】对于一种创新想法,可以从以下三
同学们踊跃发言
提供利用传感器的这种思路,引导学生头脑风暴
方面进行评价 科学性【有科学原理支撑】
可行性【技术达到、经济可行】
实用性【可实施、可再现】
【如果没人回答,就播放一部分视频,国内外的一些新奇的点子,开拓同学们的视野】
刚才的头脑风暴,可能是已有的点子,也可能是已经在研究的项目,还有可能是天马行空的梦想,但创新的种子已经播下,相信未来一定会生根发芽,长成巨树!
进行互评,可以开拓学生视野,增强信息社会责任感
板 书 :
活动一
智能交通灯
探究活动
点亮交通灯
拓展探究
感应交通灯
硬件
灯
主控器
按钮开关
0 1 两 种状态
输出设备
运算器
控制器
输入设备
( O)
存储器 (I I )
软件
程序
1 1 顺序结构
3 3 选择结构
2 2 循环结构
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