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智能感应台灯

2022-06-02王增福

江苏科技报·E教中国 2022年6期
关键词:台灯距离传感器

王增福

教学背景

伴随着科技的日益进步,电子产品越来越多地出现在我们的日常生活中,虽然提高了人们的生活水平,但也带来了电能消耗与浪费的问题,因此,日常生活中节约用电意义重大。台灯主要用于晚上阅读学习和工作,传统的台灯在使用过程中主要是通过“开关”功能控制灯的点亮和熄灭,很容易出现“人走灯亮”的现象,在某些程度上造成浪费。

本节课使用人工智能3D One AI软件设计制作智能感应台灯,主要是通过“距离传感器”检测人与台灯的距离,从而控制台灯的点亮和熄灭,从而达到“人来灯亮,人走灯灭”,起到“节约电能”的作用。

教学目标

知识与技能 知道智能感应台灯的主要配置;认识距离传感器;了解3D One AI软件中“虚拟传感器”指令中的“设置距离传感器……”和“获取距离传感器……测量距离”积木。

过程与方法 能够使用工具栏“组”中“成组固定”命令工具对台灯、距离传感器和RGB灯进行成组固定;掌握通过“设置电子件模型”设置RGB灯和距离传感器的方法;学会使用“虚拟传感器”指令中的“距离传感器”相关积木编写智能感应台灯程序;能够进入仿真环境对“智能感应台灯”进行仿真测试。

情感态度与价值观 了解人工智能技术在生活中的实际应用;培养学生养成节约用电的习惯。

教学重点与难点

教学重点 认识3D One AI软件中“虚拟传感器”指令中的“设置距离传感器……”和“获取距离传感器……测量距离”积木;掌握通过“设置电子件模型”设置RGB灯和距离传感器的方法。

教学难点 智能感应台灯程序的编写和理解。

教学过程

一、情境導入

师:台灯是我们生活中用来照明工作、学习或阅读的工具,想一想你家用的台灯是什么样子的?它拥有哪些功能?

学生思考、回答……

师:如今台灯种类样式繁多,从控制方式来说分为开关控制、触控式、智能感应式和声控式。传统的台灯在使用过程中主要是通过开关控制灯的点亮和熄灭,很容易出现“人走灯亮”的现象,在某些程度上造成浪费。相对于传统的台灯来说,智能感应台灯使用起来更方便更节能,今天老师就带领大家使用3D One AI软件设计一款智能感应台灯。

二、探索新知

活动一:分析智能感应台灯

教师使用3D One AI软件打开智能感应台灯源文件并进行演示,如图1。

师:今天,老师给大家带来了一款智能感应台灯,请同学们注意观察,当六面体靠近和远离台灯时,会发生什么现象?

学生仔细观察,思考并回答……

教师:通过刚才的演示,我们发现,当六面体靠近台灯时,台灯就会发出黄色的光;当六面体远离台灯时,台灯就会熄灭。你知道如何实现这种功能吗?其实主要是通过距离传感器控制台灯的点亮和熄灭。

活动二:认识距离传感器

师:夏天,每当夜幕降临时,就会看到空中有很多的蝙蝠,但是蝙蝠飞行的时候并没有到处乱撞,你知道为什么蝙蝠在夜晚飞行撞不到障碍物吗?

学生思考、回答……

教师总结:蝙蝠有一个探路秘诀,就是通过超声波来探路——通过嘴巴发出超声波,然后靠耳朵来听回弹的超声波,从而判断前面是否有障碍物。其实我们的生活中也有一种能够检测障碍物的传感器——距离传感器,它是一种看起来类似于望远镜的电子设备。

距离传感器由发射点和接收点两部分组成,它主要是通过发射点发射声波,当声波遇到障碍物后会反弹,没多久接收点就能收到返回的声波。通过这样的方式检测它与障碍物之间的距离,如图2。

活动三:为台灯设计电子件模型

1.设计电子件模型

启动3D One AI软件,打开电脑中保存的“智能感应台灯”源文件。点击工具栏中的“设置电子件模型”工具,在弹出的对话框中,将“电子件类型”设为“RGB灯”,“电子件”为台灯中的RGB灯,打开颜色为黄色,关闭颜色为灰色,如图3,单击确定。

点击工具栏中的“设置电子件模型”工具,在弹出的对话框中,将“电子件类型”设为“距离传感器”,“电子件”设为台灯中的距离传感器模型,位置为距离传感器左起始点平面的中心,方向为距离传感器的正前方,范围为默认的200mm,单击确定,如图4。

师:大家试一试进入仿真环境,并启动仿真,看看有什么新发现。

学生操作、观察并思考。

教师巡视指导,指名学生回答……

教师总结:台灯主体中的距离传感器和RGB灯会散落下来,这就需要对它们进行成组固定。

2.固定零部件

单击工具栏中“组”中的“成组固定”命令工具,依次将台灯主体、距离传感器和RGB灯选中,然后单击确定,如图5。

活动四:编写程序,体验智能感应台灯

教师带领学生认识3D One AI软件中的距离传感器和RGB灯的程序积木。

教师引导学生分析程序编写思路:当启用距离传感器后,如果人(本课例由六面体代替)靠近台灯(进入距离传感器检测范围),台灯就会点亮;如果人(本课例由六面体代替)远离台灯(超出距离传感器检测范围),台灯就会熄灭。

师:根据这个思路,请同学们以小组为单位,讨论编写智能感应台灯程序,然后进入仿真环境,看看能否达到效果。

学生交流讨论,并以小组为单位,合作完成程序编写,如图6。教师巡视指导。

教师提问:在尝试程序编写和仿真的过程中,大家遇到了哪些问题?

教师指名学生回答,大家互相交流分享心得。

三、拓展实践

师:想一想,在我们的生活中还有哪些类似的智能生活用品?请同学们结合本节课所学的内容,使用3D One AI软件自己设计创作一款智能生活用品。

教学反思

本课在授课过程中,最大的亮点就是通过程序的编写,让学生在3D One AI软件的虚拟仿真环境中体验智能感应台灯在生活中的运用,综合运用了物理、信息技术等学科知识。

从教学层面上,本节课是以学生生活经验为基础,让学生发现传统台灯所存在的问题——“人走灯亮”的现象,寻找实现“人来灯亮,人走灯灭”的节能方法。从教学策略上,结合案例的特点,本节课在授课过程中主要采用了讲解与演示、自主探究、小组合作等教学方式,让学生在讲解与演示中直观地了解智能感应台灯的搭建与制作;通过自主学习的方式,让学生在实践操作中发现问题和解决问题;在小组合作中培养学生间的团队合作精神,激励学生在学习过程中敢于探索、勇于创新。

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