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泰山版四下信息技术 第10课 家庭卫生大扫除 教学设计
课题 家庭卫生大扫除 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 四年级下
教材分析 教材以提高全体学生信息素养、养成学生自主学习意识和能力、培养学生数字化创新精神，从生活中发现问题、明确任务、确立目标、分析任务。在探究过程中逐步找到解决问题的方法。实用的小技巧，适时点拨关键操作。用学到的知识创新、实践、探索。记录、分享、表达创新与实践的过程。体现信息技术的育人价值，融合人文、科技和传统文化。同学们，让我们手拉手一起学习，团结合作，共同成长！发挥信息技术课程的独特育人价值，为数字强国培养优秀接班人和建设者。
教学目标 1、信息意识：通过了解扫地机器人和擦窗机器人的基本功能与工作原理，能够在网络应用过程中，合理使用人工智能技术，知道人工智能技术对个人日常学习与生活的作用和意义。2、计算思维：在简单问题的解决过程中，有意识地把问题划分为多个可解决的小问题，通过解决各个小问题，实现整体问题解决。3、数字化学习与创新：通过了解人工智能技术在生活中的其他应用，感受人工智能技术给生活带来的便捷，激发对人工智能技术的热爱和探索欲望，感受应用信息科技表达观点、创作作品、合作创新、分享传播的优势。4、信息社会责任：明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。
重点 1、了解扫地机器人和擦窗机器人的基本功能与工作原理；2、了解人工智能技术在生活中的其他应用。
难点 3、通过活动，感受人工智能技术给生活带来的便捷，激发对人工智能技术的热爱和探索欲望。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 随着社会的发展，人们对生活品质的要求越来越高，人工智能产品的出现让家庭生活变得更舒适、方便和安全。我们不仅可以随时随地遥控家里的摄像头、空调、微波炉等设备，还可以让机器人承担一些繁重的家务劳动，让人们有更多的时间与家人一起享受生活。观看视频短片《扫地机器人是怎么工作的》，引出今天教学内容家庭卫生大扫除（家庭智能清扫设备）。 观看视频思考：家中有哪些智能设备或者人工智能产品？ 激发学生对人工智能产品或设备的学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课 一、探索扫地机器人的工作原理1、人工智能可以控制家里的设备：（1）摄像头；（2）空调；（3）微波炉；（4）扫地机器人；（5）擦窗机器人。2、扫地机器人通过程序控制，能自动完成房间内的清扫、吸尘、拖地等任务，还可以返回插座自动充电。3、扫地机器人的特点：操作简单，使用方便，扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率：整个清洁过程不需要人控制，减轻人的操作负担。4、传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。5、传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体变得活了起来，传感器是人类五官的延长。6、传感器的特点：（1）微型化；（2）数字化；（3）智能化；（4）多功能化；（5）系统化；（6）网络化。7、常用的传感器：（1）温度传感器；（2）湿度传感器；（3）光敏传感器；（4）火焰传感器；（5）位置传感器；（6）运动传感器。8、程序是一组计算机能识别和执行的指令，运行于电子计算机上，满足人们某种需求的信息化工具。9、扫地机器人的组成：（1）移动机构；（2）感知系统；（3）控制系统；（4）吸尘系统。10、扫地机器人的内部结构。11、扫地机器人工作流程图。练一练描述扫地机器人以下功能的实现方式。二、揭开擦窗机器人的面纱1、擦窗机器人能吸附在玻璃上，自动探测窗户的边角距离、规划擦窗路径。擦窗机器人一般会利用自身吸附在玻璃上的力度来带动机身底部的抹布擦掉玻璃上的脏污。2、擦窗机器人结构图。3、擦窗机器人工作流程图。练一练描述擦窗机器人以下功能的实现方式。4、智能家居以住宅为平台，以计算机技术为基础，以人工智能技术为核心，结合网络技术、生物特征识别技术、自动控制技术等，将生活中的多种设施构建成高效、安全、便捷的住宅设施管理体系。5、智能家居主要有以下几种：（1）灯光控制系统（2）智能电器控制系统;（3）安防监控系统；（4）智能背景音乐；（5）智能家庭影院；（6）智能窗帘；（7）花草自动浇灌；（8）宠物照看系统。6、智能家居的优点：（1）安全性、舒适性和艺术性；（2）操作简便，受众面广；（3）智能设备相互联动；（4）扩展功能更多；（5）稳定性强。课堂练习1、简述传感器的特点。答：（1）微型化；（2）数字化；（3）智能化；（4）多功能化；（5）系统化；（6）网络化。2、简述扫地机器人的组成。答：（1）移动机构；（2）感知系统；（3）控制系统；（4）吸尘系统。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，学习扫地机器人的工作原理。学习扫地机器人的特点。了解传感器的特点和常用的传感器。分组讨论总结扫地机器人的实现方式。完成练习学习拓展延伸。完成课堂练习 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务，并对扫地机器人的工作原理有更清晰的认知。增进学生对扫地机器人的了解。引导学生对传感器有一个清晰的认知。培养学生合作学习的能力。讲练结合，促进学生对所学知识消化吸收。拓宽学生知识面。促进学生对所学知识进行巩固提升。
布置作业 1、家里有哪些智能产品？给我们生活带来了哪些便利？2、设计一款能帮妈妈刷碗的机器人。3、用Scraino和开源硬件设计一款家用机器人。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 本次课首先了解扫地机器人和擦窗机器人的基本功能与工作原理，接着讲授了人工智能技术在生活中的其他应用，最后探讨了通过活动，感受人工智能技术给生活带来的便捷，激发对人工智能技术的热爱和探索欲望。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、探索扫地机器人的工作原理1、扫地机器人的概念2、扫地机器人特点3、传感器和程序简介4、扫地机器人的组成5、扫地机器人的内部结构6、扫地机器人的工作流程图二、揭开擦窗机器人的面纱1、擦窗机器人的概念2、擦窗机器人结构图3、擦窗机器人工作流程图4、智能家居的概念及特点 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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第10课 家庭卫生大扫除
泰山出版社第4册
教学目标
1、信息意识：通过了解扫地机器人和擦窗机器人的基本功能与工作原理，能够在网络应用过程中，合理使用人工智能技术，知道人工智能技术对个人日常学习与生活的作用和意义。
2、计算思维：在简单问题的解决过程中，有意识地把问题划分为多个可解决的小问题，通过解决各个小问题，实现整体问题解决。
3、数字化学习与创新：通过了解人工智能技术在生活中的其他应用，感受人工智能技术给生活带来的便捷，激发对人工智能技术的热爱和探索欲望，感受应用信息科技表达观点、创作作品、合作创新、分享传播的优势。
4、信息社会责任：明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。
新知导入
新知导入
需要打扫地面和玻璃的卫生，如何利用人工智能技术呢？
可以使用扫地机器人和擦窗机器人来完成任务。
提示——家用智能清扫产品可以解放我们的双手，也提高了生活质量，避免了生活中的危险。
10.1 探索扫地机器人的工作原理
新知讲解
人工智能可以控制家里的设备：
（1）摄像头；
（2）空调；
（3）微波炉；
（4）扫地机器人；
（5）擦窗机器人。
新知讲解
扫地机器人通过程序控制，能自动完成房间内的清扫、吸尘、拖地等任务，还可以返回插座自动充电。
新知讲解
扫地机器人的特点：操作简单，使用方便，扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率；整个清洁过程不需要人控制，减轻人的操作负担。
新知讲解
扫地机器人使用传感器和程序进行控制。
扫地机器人为什么可以避开障碍物呢？
思考——传感器和程序又是什么呢？
新知讲解
传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。
新知讲解
传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体变得活了起来，传感器是人类五官的延长。
新知讲解
传感器的特点：
（1）微型化；
（2）数字化；
（3）智能化；
（4）多功能化；
（5）系统化；
（6）网络化。
新知讲解
常用的传感器：
（1）温度传感器；
（2）湿度传感器；
（3）光敏传感器；
（4）火焰传感器；
（5）位置传感器；
（6）运动传感器。
新知讲解
程序是一组计算机能识别和执行的指令，运行于电子计算机上，满足人们某种需求的信息化工具。
新知讲解
扫地机器人的组成：
（1）移动机构；
（2）感知系统；
（3）控制系统；
（4）吸尘系统。
新知讲解
扫地机器人的内部结构。
地检感应头
万向轮
边扫毛刷
左轮
中扫毛刷
吸尘室盖板
垃圾盒按钮
电池
中毛胶刷
右毛刷
右轮
电源开关
充电插孔
新知讲解
扫地机器人工作流程图。
练一练
扫地机器人功能 实现方式
避开障碍物
规划清扫路线
清扫地上的垃圾
绕开台阶
返回插座充电
边唱歌边扫地
充满电自动切断电源
描述扫地机器人以下功能的实现方式。
练一练
扫地机器人功能 实现方式
避开障碍物 超声波避障传感器、控制程序
规划清扫路线 激光测距导航定位规划、视觉定位系统规划、视觉定位系统规划
清扫地上的垃圾 程序控制毛刷扫地
绕开台阶 通过光敏元件会及时转变方向
返回插座充电 红外线定位、蓝牙定位
边唱歌边扫地 手机蓝牙传输歌曲到扫地机器人进行播放
充满电自动切断电源 设置电量的超限值，通过程序控制断电
描述扫地机器人以下功能的实现方式。
10.2 揭开擦窗机器人的面纱
新知讲解
擦窗户又脏又累，高层住户还特别危险怎么办呢？
擦窗机器人可以吸附在玻璃上，按照规划路线完成这个任务哟。
小提示——擦窗机器人遇到边框会自动返回，工作完了还能返回到起点。
新知讲解
擦窗机器人能吸附在玻璃上，自动探测窗户的边角距离、规划擦窗路径。擦窗机器人一般会利用自身吸附在玻璃上的力度来带动机身底部的抹布擦掉玻璃上的脏污。
新知讲解
擦窗机器人结构图。
擦拭布
传感器
行进装置
吸附转向装置
新知讲解
擦窗机器人工作流程图。
练一练
擦窗机器人功能 实现方式
吸附在玻璃上
规划路线
结束后回到起点
擦窗
进行断电处理
检查边角
描述擦窗机器人以下功能的实现方式。
练一练
擦窗机器人功能 实现方式
吸附在玻璃上 凭借自身底部的真空泵或者风机装置
规划路线 借助一定的人工智能规划擦窗路径
结束后回到起点 通过传感器和程序控制清洁完毕之后回到初始的放置位置
擦窗 会利用自身吸附在玻璃上的力度来带动机身底部的抹布擦窗
进行断电处理 设置电量的超限值，通过程序控制断电
检查边角 通过程序自动探测窗户的边角距离
描述擦窗机器人以下功能的实现方式。
新知讲解
扫地机器人底部安装拖布可以实现拖地功能。
擦窗机器人还可以擦洗桌面、房门等平面的污垢。
拓展知识
机器人利用传感器探测周围的障碍物，并做出避让动作。
我可以利用自己智慧的头脑设计一款更先进的机器人。
扫地机器人和擦窗机器人身上这么多的传感器。
新知讲解
智能家居以住宅为平台，以计算机技术为基础，以人工智能技术为核心，结合网络技术、生物特征识别技术、自动控制技术等，将生活中的多种设施构建成高效、安全、便捷的住宅设施管理体系。
新知讲解
智能家居主要有以下几种：
（1）灯光控制系统；
（2）智能电器控制系统;
（3）安防监控系统；
（4）智能背景音乐；
（5）智能家庭影院；
（6）智能窗帘；
（7）花草自动浇灌；
（8）宠物照看系统。
可视对讲
新知讲解
智能家居的优点：
（1）安全性、舒适性和艺术性；
（2）操作简便，受众面广；
（3）智能设备相互联动；
（4）扩展功能更多；
（5）稳定性强。
课堂练习
1、简述传感器的特点。
答：
（1）微型化；
（2）数字化；
（3）智能化；
（4）多功能化；
（5）系统化；
（6）网络化。
课堂练习
2、简述扫地机器人的组成。
答：
（1）移动机构；
（2）感知系统；
（3）控制系统；
（4）吸尘系统。
课堂总结
本次课首先了解扫地机器人和擦窗机器人的基本功能与工作原理，接着讲授了人工智能技术在生活中的其他应用，最后探讨了通过活动，感受人工智能技术给生活带来的便捷，激发对人工智能技术的热爱和探索欲望。
板书设计
家庭卫生大扫除
一、探索扫地机器人的工作原理
1、扫地机器人的概念
2、扫地机器人特点
3、传感器和程序简介
4、扫地机器人的组成
5、扫地机器人的内部结构
6、扫地机器人的工作流程图
二、揭开擦窗机器人的面纱
1、擦窗机器人的概念
2、擦窗机器人结构图
3、擦窗机器人工作流程图
4、智能家居的概念及特点
课后作业
1、家里有哪些智能产品？给我们生活带来了哪些便利？
2、设计一款能帮妈妈刷碗的机器人。
3、用Scraino和开源硬件设计一款家用机器人。
布置作业
1、家里有哪些智能产品？给我们生活带来了哪些便利？
答：
（1）摄像头：可以防盗，有人潜入就报警。
（2）空调：根据空气中的温度，自动控制空调的开启。
（3）微波炉：根据用户的设定，自动加热食物。
布置作业
2、设计一款能帮妈妈刷碗的机器人。
答：
由洗碗槽、拿持臂、拿持头、刷洗臂、刷洗头、化油槽、电脑等组成；洗碗机器人开始工作时，会自行选择如何开始，首先洗什么；然后拿持臂控制拿持头用吸盘吸或抓起餐具，在拿持头拿起餐具并放在一个合适的位置之后，洗刷臂控制洗刷头移动到合适的位置；再后洗刷头涂抹洗碗液，并擦洗冲水，直到电脑通过摄像头确定洗干净为止，最后把洗干净的餐具放到合适的地方，再洗刷下一个餐具
布置作业
3、用Scraino和开源硬件设计一款家用机器人。
答：
家庭服务机器人是为人类服务的特种机器人，能够代替人完成家庭服务工作的机器人，它包括行进装置、感知装置、接收装置、发送装置、控制装置、执行装置、存储装置、交互装置等；所述感知装置将在家庭居住环境内感知到的信息传送给控制装置，控制装置指令执行装置作出响应，并进行防盗监测、安全检查、清洁卫生、物品搬运、家电控制，以及家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒、家用统计等工作。
谢谢
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