智能感應(yīng)臺(tái)燈

王增福

教學(xué)背景

伴隨著科技的日益進(jìn)步，電子產(chǎn)品越來(lái)越多地出現(xiàn)在我們的日常生活中，雖然提高了人們的生活水平，但也帶來(lái)了電能消耗與浪費(fèi)的問(wèn)題，因此，日常生活中節(jié)約用電意義重大。臺(tái)燈主要用于晚上閱讀學(xué)習(xí)和工作，傳統(tǒng)的臺(tái)燈在使用過(guò)程中主要是通過(guò)“開(kāi)關(guān)”功能控制燈的點(diǎn)亮和熄滅，很容易出現(xiàn)“人走燈亮”的現(xiàn)象，在某些程度上造成浪費(fèi)。

本節(jié)課使用人工智能3D One AI軟件設(shè)計(jì)制作智能感應(yīng)臺(tái)燈，主要是通過(guò)“距離傳感器”檢測(cè)人與臺(tái)燈的距離，從而控制臺(tái)燈的點(diǎn)亮和熄滅，從而達(dá)到“人來(lái)燈亮，人走燈滅”，起到“節(jié)約電能”的作用。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能 知道智能感應(yīng)臺(tái)燈的主要配置;認(rèn)識(shí)距離傳感器;了解3D One AI軟件中“虛擬傳感器”指令中的“設(shè)置距離傳感器……”和“獲取距離傳感器……測(cè)量距離”積木。

過(guò)程與方法 能夠使用工具欄“組”中“成組固定”命令工具對(duì)臺(tái)燈、距離傳感器和RGB燈進(jìn)行成組固定;掌握通過(guò)“設(shè)置電子件模型”設(shè)置RGB燈和距離傳感器的方法;學(xué)會(huì)使用“虛擬傳感器”指令中的“距離傳感器”相關(guān)積木編寫智能感應(yīng)臺(tái)燈程序;能夠進(jìn)入仿真環(huán)境對(duì)“智能感應(yīng)臺(tái)燈”進(jìn)行仿真測(cè)試。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 了解人工智能技術(shù)在生活中的實(shí)際應(yīng)用;培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用電的習(xí)慣。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 認(rèn)識(shí)3D One AI軟件中“虛擬傳感器”指令中的“設(shè)置距離傳感器……”和“獲取距離傳感器……測(cè)量距離”積木;掌握通過(guò)“設(shè)置電子件模型”設(shè)置RGB燈和距離傳感器的方法。

教學(xué)難點(diǎn) 智能感應(yīng)臺(tái)燈程序的編寫和理解。

教學(xué)過(guò)程

一、情境導(dǎo)入

師：臺(tái)燈是我們生活中用來(lái)照明工作、學(xué)習(xí)或閱讀的工具，想一想你家用的臺(tái)燈是什么樣子的？它擁有哪些功能？

學(xué)生思考、回答……

師：如今臺(tái)燈種類樣式繁多，從控制方式來(lái)說(shuō)分為開(kāi)關(guān)控制、觸控式、智能感應(yīng)式和聲控式。傳統(tǒng)的臺(tái)燈在使用過(guò)程中主要是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制燈的點(diǎn)亮和熄滅，很容易出現(xiàn)“人走燈亮”的現(xiàn)象，在某些程度上造成浪費(fèi)。相對(duì)于傳統(tǒng)的臺(tái)燈來(lái)說(shuō)，智能感應(yīng)臺(tái)燈使用起來(lái)更方便更節(jié)能，今天老師就帶領(lǐng)大家使用3D One AI軟件設(shè)計(jì)一款智能感應(yīng)臺(tái)燈。

二、探索新知

活動(dòng)一：分析智能感應(yīng)臺(tái)燈

教師使用3D One AI軟件打開(kāi)智能感應(yīng)臺(tái)燈源文件并進(jìn)行演示，如圖1。

師：今天，老師給大家?guī)?lái)了一款智能感應(yīng)臺(tái)燈，請(qǐng)同學(xué)們注意觀察，當(dāng)六面體靠近和遠(yuǎn)離臺(tái)燈時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生仔細(xì)觀察，思考并回答……

教師：通過(guò)剛才的演示，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)六面體靠近臺(tái)燈時(shí)，臺(tái)燈就會(huì)發(fā)出黃色的光;當(dāng)六面體遠(yuǎn)離臺(tái)燈時(shí)，臺(tái)燈就會(huì)熄滅。你知道如何實(shí)現(xiàn)這種功能嗎？其實(shí)主要是通過(guò)距離傳感器控制臺(tái)燈的點(diǎn)亮和熄滅。

活動(dòng)二：認(rèn)識(shí)距離傳感器

師：夏天，每當(dāng)夜幕降臨時(shí)，就會(huì)看到空中有很多的蝙蝠，但是蝙蝠飛行的時(shí)候并沒(méi)有到處亂撞，你知道為什么蝙蝠在夜晚飛行撞不到障礙物嗎？

學(xué)生思考、回答……

教師總結(jié)：蝙蝠有一個(gè)探路秘訣，就是通過(guò)超聲波來(lái)探路——通過(guò)嘴巴發(fā)出超聲波，然后靠耳朵來(lái)聽(tīng)回彈的超聲波，從而判斷前面是否有障礙物。其實(shí)我們的生活中也有一種能夠檢測(cè)障礙物的傳感器——距離傳感器，它是一種看起來(lái)類似于望遠(yuǎn)鏡的電子設(shè)備。

距離傳感器由發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)兩部分組成，它主要是通過(guò)發(fā)射點(diǎn)發(fā)射聲波，當(dāng)聲波遇到障礙物后會(huì)反彈，沒(méi)多久接收點(diǎn)就能收到返回的聲波。通過(guò)這樣的方式檢測(cè)它與障礙物之間的距離，如圖2。

活動(dòng)三：為臺(tái)燈設(shè)計(jì)電子件模型

1.設(shè)計(jì)電子件模型

啟動(dòng)3D One AI軟件，打開(kāi)電腦中保存的“智能感應(yīng)臺(tái)燈”源文件。點(diǎn)擊工具欄中的“設(shè)置電子件模型”工具，在彈出的對(duì)話框中，將“電子件類型”設(shè)為“RGB燈”，“電子件”為臺(tái)燈中的RGB燈，打開(kāi)顏色為黃色，關(guān)閉顏色為灰色，如圖3，單擊確定。

點(diǎn)擊工具欄中的“設(shè)置電子件模型”工具，在彈出的對(duì)話框中，將“電子件類型”設(shè)為“距離傳感器”，“電子件”設(shè)為臺(tái)燈中的距離傳感器模型，位置為距離傳感器左起始點(diǎn)平面的中心，方向?yàn)榫嚯x傳感器的正前方，范圍為默認(rèn)的200mm，單擊確定，如圖4。

師：大家試一試進(jìn)入仿真環(huán)境，并啟動(dòng)仿真，看看有什么新發(fā)現(xiàn)。

學(xué)生操作、觀察并思考。

教師巡視指導(dǎo)，指名學(xué)生回答……

教師總結(jié)：臺(tái)燈主體中的距離傳感器和RGB燈會(huì)散落下來(lái)，這就需要對(duì)它們進(jìn)行成組固定。

2.固定零部件

單擊工具欄中“組”中的“成組固定”命令工具，依次將臺(tái)燈主體、距離傳感器和RGB燈選中，然后單擊確定，如圖5。

活動(dòng)四：編寫程序，體驗(yàn)智能感應(yīng)臺(tái)燈

教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)3D One AI軟件中的距離傳感器和RGB燈的程序積木。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析程序編寫思路：當(dāng)啟用距離傳感器后，如果人（本課例由六面體代替）靠近臺(tái)燈（進(jìn)入距離傳感器檢測(cè)范圍），臺(tái)燈就會(huì)點(diǎn)亮;如果人（本課例由六面體代替）遠(yuǎn)離臺(tái)燈（超出距離傳感器檢測(cè)范圍），臺(tái)燈就會(huì)熄滅。

師：根據(jù)這個(gè)思路，請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，討論編寫智能感應(yīng)臺(tái)燈程序，然后進(jìn)入仿真環(huán)境，看看能否達(dá)到效果。

學(xué)生交流討論，并以小組為單位，合作完成程序編寫，如圖6。教師巡視指導(dǎo)。

教師提問(wèn)：在嘗試程序編寫和仿真的過(guò)程中，大家遇到了哪些問(wèn)題？

教師指名學(xué)生回答，大家互相交流分享心得。

三、拓展實(shí)踐

師：想一想，在我們的生活中還有哪些類似的智能生活用品？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容，使用3D One AI軟件自己設(shè)計(jì)創(chuàng)作一款智能生活用品。

教學(xué)反思

本課在授課過(guò)程中，最大的亮點(diǎn)就是通過(guò)程序的編寫，讓學(xué)生在3D One AI軟件的虛擬仿真環(huán)境中體驗(yàn)智能感應(yīng)臺(tái)燈在生活中的運(yùn)用，綜合運(yùn)用了物理、信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)。

從教學(xué)層面上，本節(jié)課是以學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)臺(tái)燈所存在的問(wèn)題——“人走燈亮”的現(xiàn)象，尋找實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈亮，人走燈滅”的節(jié)能方法。從教學(xué)策略上，結(jié)合案例的特點(diǎn)，本節(jié)課在授課過(guò)程中主要采用了講解與演示、自主探究、小組合作等教學(xué)方式，讓學(xué)生在講解與演示中直觀地了解智能感應(yīng)臺(tái)燈的搭建與制作;通過(guò)自主學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生在實(shí)踐操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題;在小組合作中培養(yǎng)學(xué)生間的團(tuán)隊(duì)合作精神，激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中敢于探索、勇于創(chuàng)新。