Scratch 编程-智能小车助力疫情物资配送（教案）六年级下册信息科技Scratch编程

智能小车助力疫情物资配送
——巡线传感器的应用
单位名称 教材版本 人工智能（湖南教育出版社）
教师姓名 任教年级 六年级
一、学情分析
本课是面向小学六年级学生，六年级学生对知识的获取已经开始由感性认识提升到理性认识，已经具有一定的研究能力，喜欢新鲜事物，也愿意突破自己的固有认识。通过前几课的学习，学生已经掌握了通过Mind+软件搭建积木块控制小车直线巡线的方法，但是在实验过程中，部分学生产生疑惑：小车经常走不直，需要手动调整方向，且小车不会转弯，不够智能。
二、教学目标
信息意识： 认识巡线传感器；掌握小车巡线的原理与方法；理解转弯的原理，实现智能转弯。 计算思维： 利用巡线传感器的工作原理；探究小车巡线的方法，培养分析问题和解决问题的能力。 数字化学习创新： 养成探究习惯和创新意识，能够根据自己的实际需求，编写合适的编码来实现相应效果。 信息社会责任： 感受科技带来的便利，培养努力学习，化知识为力量的思想。
三、教学重点
1、巡线传感器的原理； 2、小车巡线的方法； 3、小车转弯。
四、教学难点
使用程序实现小车沿着矩形巡线地图智能巡线，在直线部分自动修正跑偏问题，且能正确转弯。
五、器材准备
智能小车、巡线地图、电脑、Mind+软件、用户库文件
六、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
提出问题 疫情期间，小区封控，街道志愿者每天为配送各家各户的物资而忙碌不已。为了减轻志愿者工作量，实现无人配送，你有什么好点子？ （学生头脑风暴：用机器人，建传送带，自动装卸货车、智能配送车等等） 大家集思广益，想出了这么多的金点子，哪一种是我们能运用以前学到的知识实现的呢？智能配送车。大家同意吗？今天这节课，我们就一起来设计一款能实现无人配送的智能小车。 （板书标题：智能小车助力疫情无人配送服务） 提出问题 头脑风暴 从生活中的问题入手，激发学生兴趣，明确学习目标。
制定方案 我们用一个地图模拟一下小区的环境，中间的黑色环形道路就是将物资配送到ABCD四栋楼的指定线路。 现在我们来将任务分解，想让配送车沿指定黑线行驶，首先它得看见什么？看见黑线。（板书：1. 怎样“看见”黑线） 光看见黑线就够了吗？怎样沿黑线行驶？还要编写程序给它赋予智能。（板书：2. 怎样沿黑线行驶） 制定方案 提出项目问题和问题分解
探究一 怎样“看见”黑线 首先来分析第一个任务。观察小车，猜猜能看见黑线的眼睛在哪？老师给大家一个提示，这双眼睛是朝下看的。 生回答 提出猜想：背面两个黑色柱体能看见黑线。 同学们觉得他分析的有没有道理？看来大家都很有信心，不过实践才是检验真理的唯一标准，我们现在就动手验证一下。 证实猜想：探究一 在黑白地面上，小车有什么变化？蓝色指示灯分别是什么状态？ 两个传感器在黑白地面上有四种情况，分别实验。 （学生进行实验，填写学习单） 实验结束，展示学生学习单填写情况，请学生汇报。 实验结论：黑色柱体可以分辨黑白色地面，地面黑色灯亮，地面白色灯灭。 老师介绍巡线传感器，讲解原理。原来，小车背面的两个黑色柱体是巡线传感器，又叫红外传感器，由红外发射器和红外接收器组成。它们怎样工作呢？红外发射器向地面发射红外光，根据光学原理，白色地面会向上反射红外光，这时红外接收器就接收到信号，如果是黑色地面呢？吸收红外光，接收器收不到信号。 你有什么启发：巡线传感器能够作为小车的眼睛，判断所在地面的颜色，并进行反馈。 理解原理 通过对原理的理解，有利于实践中的应用。
探究二 怎样沿黑线行驶 看见黑线的问题解决了，我们再来分析第二个问题：怎样编写程序，让小车沿着黑线行驶？ 我们通过流程图表示小车状态。（学生填写学习单） 指生汇报，PPT左边出示流程图，右边出示可用积木块。师：在mind+中，我们需要借助......来判断小车是否碰到黑色，用......来控制小车前进。 如果那么否则 那里也要优化一下。
现在我们有两个条件，就需要用到如果 那么 否则模块。两个传感器都在黑色区域，可以对应积木代码： 。而前进的积木代码老师建议大家将速度设置为50，这样既安全又有效率。那如果是停止同学们可以将速度设置为多少？ 请自行尝试搭建积木块，连接小车上传代码，放在地图上进行尝试吧。一人操作，一人记录。如果遇到了问题，可以使用小锦囊来提供帮助哦。（提示注意点击小三角形选择下拉框中的选项） 填写流程图 编写程序 突破重点，掌握小车巡线的原理与方法。
发现问题 在测试中发现问题：小车容易跑偏，经常卡住不动，这样虽然安全了，但并不智能。按照我们的程序设计，小车应该直线行进，为什么会这样？ 老师提示，左右电机、轮胎、地面、最初摆放的位置不正都有细微的差别。所以小车偏离直线在所难免，那要怎么样才能让它变得更智能，准确的沿着我们规定的线路行进呢？ 提出挑战：让小车变得更智能，自动回正。 总结出现的问题 问题改进
智能转弯 首先我们来分析问题： 小车在黑线上“跑偏”了，就会停下，此时它的两个巡线传感器分别在什么位置？我们用两个点表示左右传感器，理想状态是：两个红点一直在黑色线内向前走；请你帮我标出当向左跑偏了，和向右跑偏了的红点位置。 现在需要让小车回正： 偏左了怎么办？（向右转直到回正） 偏右了怎么办？（向左转直到回正） 我们可以把刚才的回正思路进行总结： 1判断哪边跑出到白色区域（可由巡线传感器灯灭看到） 2执行左转/右转，直到两边均回到黑色区域 第一个判断可以由哪边指示灯灭看到，那第二个转弯怎么办呢？ 提问：小车如何实现转弯？ 以团体游戏“旋风跑”为切入点：转弯时，越内侧队员速度越慢，越外侧队员速度越快。 应用到小车上也是如此。 启发：通过左右轮的速度差能够实现转弯 优化流程图 将流程图转化成积木代码 再测试，我们又发现了问题：转弯幅度不够大，无法沿着地图弯道转弯。 提问，思考，得到启发：两个轮胎的速度差越大，转弯幅度也就越大。 再次修改积木代码进行测试。寻找更合适的速度差值 小组之间相互展示学习。评价：有的小车在回正时速度更快，为什么？（更合适的左右轮速度差） 分析问题 理解转弯的实现原理 实现角度更大的转弯 理解转弯的原理，实现智能转弯。 调整参数，实现角度更大的转弯效果
拓展 在今天的探究活动中，我们的智能小车通过红外线传感器来感知地面颜色，通过程序控制小车车轮的电机转速让小车前进，停止、转弯，从而实现小车的自动巡航。如果我们掌握了这个设计原理，我们也可以设计出更多功能的机器人。 想一想，你还想让你的小车增加什么样的功能呢？ 思考
总结 各位同学，通过今天的课程，我们发现其实人工智能离我们的生活非常的近，人工智能技术也不是高不可攀，以后的课程中我们将学习更多的人工智能的知识，亲爱的同学们，中国的未来在你们新生一代，期待你们努力学习，用自己的知识与智慧为社会贡献力量。 情境升华
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