第二十章 电与磁 第1节 （表格式） 磁现从电路开关走向人工智能_教学设计

课题 从电路开关走向人工智能
教学目标
教学目标： （一）知识与技能 1.认识传感器及其作用； 2.会组装简单的传感器电路； 3.会组装语音智能机器人； 4.会操作语音智能机器人了解各组成部分的功能。 （二）过程与方法 1.通过观察传感器电路引起的现象，认识传感器及其作用； 2.通过组装传感器电路和语音智能机器人，掌握电路的连接方法； 3.通过观察、操作智能语音机器人，学习智能设备使用的一般方法。 （三）情感、态度价值观 1.经历观察、制作、体验等过学习过程认识智能设备给人们的生产和生活带来的方便； 2.在实践活动中培养学生的创新能力，了解新时代科技发展的方向，树立科技服务社会 的意识。 教学重点：了解组装生活中的各种开关，控制电路 教学难点：组装语音智能机器人
教学过程
时间 教 学 环 节 主要师生活动
新 课 引 入 一、神奇的“魔力小灯 ” 师：同学们请看，这儿有我自制的一个神奇的 “魔力小灯 ”，现在我想要它发光，应该怎么 做呢？ 师：对，只需要闭合开关就可以了（视频演示： 闭合开关小灯发光）。除开关以外小灯中还应 该有什么？ 师：灯泡要发光，还需要有电源和导线，就像这样一个电路（视 频演示：简单电路），断开开关灯泡熄灭，闭合开关灯泡发光。 师：还有其它方法控制灯泡发光吗？请同学们观察下面的实验 分别是用什么方法控制小灯的？（实验视频：磁控、光控、声 控、温控） 师：在刚才的实验中，我们用了哪些方法控制了小灯泡的发光 与熄灭？我们先来看第一种方法（实验图片：磁控小灯），当手 掌靠近小灯时，小灯便发光，离开时，小灯熄灭，难道手掌有 “魔力 ”？看一下老师手上戴的戒指你就知道了！（实验视频： 磁性戒指吸回形针）。原来戒指是一块磁铁，它控制了一个磁控 开关——干簧管（实验图片：干簧管）。 再来看第二种控制方法（实验图片：声控小灯），是用什么控制 的？对，是声音！这是一个声控模块开关（实验图片：声控模 块）。 再来看第三种控制方法（实验图片：光控小灯），是用什么控制 的？对，是光！这是一个光控模块开关（实验图片：光控模块）。 第四种又是用什么控制方法控制的小灯呢？（实验图片：温控 小灯），对，是温度！这是一个温控模块开关（实验图片：温控 模块）。
传感器 二、传感器 师：像干簧管、光控模块、声控模块、温控模块等元件，可以 将磁性、光强、声音、温度等非电学量，在一定条件下转化为电学 量，实现对电路的控制，我们就把这样的元件称为传感器。所以， 传感器：把非电学量转换为电学量或电路的通断的元件叫做传感器 师：因此，人们可以利用传感器方便地进行测量、传输、处理 和控制。在实际的生产和生活中有着广泛的应用。 三、传感器的作用 师：在今年的 疫情防控期间，我国的许多火车站为进一步加强 疫情防控工作，增加了多项无接触进站技术设备。请同学们观察下 列进站设备中可能用到了哪些传感器？（实物图片： 自动感应门、 红外测温、安检门、检票闸）。在这些装置中分别用到了体感、红外、 磁控、光控等多种传感器。人们便可以在不接触设备的情况下安全 进站，减少了病毒的接触传染。那么，传感器是如何接入电路的呢？ 四、组装传感器电路 1. 认识传感器模块 师：首先我们来认识一下传感器，干簧管实质是由两个软铁
片组成的开关，使用时只需要将软铁片的两个接线柱接入电 路就可以了。而光控、声控和温控模块有 3—4 个接线柱， 需要连接的是 VCC、GND、DO(OUT)三个接线柱（传感器图片）。 这是我们实验时用到的线路板。 2. 传感器模块电路图 师：电路图如图所示，我们分别用干簧管、光控、声控和温 控模块来控制发光二极管。
干簧管与用电器串联接入电路，传感器模块的 VCC 和 GND 两 个接线柱分别连接电源的正负极，DO(OUT)与用电器的接线 柱相连。认识了电路图后，现在就来连接电路吧！ 3. 组装传感电路研究其作用 师：请看电路的连接过程，实验中注意将观察到的现象记录 到实验数据记录表格中。 师：请你根据实验观察到的现象，总结一下传感器开关的作 用吧，据此现象你还哪些创新设想？并把你的设想写在学案 的表格下面，与同学们分享一下。
语音互动机器人 五、认识智能语音机器人 师：传感器在当代的各种机器人身上也有 广泛的应用，大家看这是一款能够语音互动的 机器人，你知道在它身上主要用到了什么传感 器吗？ 对，声音传感器，而且是能够识别语义的 高级传感器，这种传感器的元件一般都与主板 整合在一起。 六、组装智能语音机器人
1. 智能语音机器人的组成 师：我们准备组装的这款智能语音机器人主要由以下组成部分 （元件图片）。 主板：这是智能语音机器人的大脑，机器人上的元件都要连接 在主板上的对应插孔，相关的交互信息也将在主板上处理。在它的 另一面还有五个按键，分别可以控制机器人播放上一曲、下一曲， 还有模式键、微信键和语音（翻译）键，按动它们可以改变智能语 音机器人的功能。 话筒：是智能语音机器人的获取声音信息的关键元件，它与主 板上相关元件组成声音传感器，实现人机对话，相当于机器人的 “耳 朵 ”。 喇叭：相当于机器人的“嘴巴 ”，人机对话时，机器人通过喇叭 发出声音。 电池：为整个机器人工作提供能量。
音量开关：控制机器人是否工作，同时还可以控制语音机器人 的音量。 眼睛灯、耳朵灯：主要用于显示机器人的工作状态，以及机器 人装饰。 2. 智能语音机器人的外观设计 师：下面我们一起来组装一个智能语音机器人。首先需要给机 器人做一个外壳，现在大家看到的是用一个圆纸筒制作好机器人外 壳。当然你也可以选你喜欢的盒子来给机器人做外壳。 第一步，将纸筒分成两部分 请看制作过程，先沿纸筒桶底部画一条直线，再沿纸筒筒纵向 中间部位画两条直线。最后沿画好的线将纸筒切成两部分。 第二步，确定各元件的位置 现在纸筒底部找准五个按键的位置，再确定眼睛灯、耳朵灯、 话筒、喇叭和开关的位置。然后在确定的位置开出不同形状的孔。 第三步，固定机器人的元件 首先将机器人主板固定在纸筒底部，然后将耳朵灯、眼睛灯、 喇叭、话筒、开关、电池等，分别插别接在机器人主板上。并将这 些原件固定在机器人的外壳上。 下面我们一起来组装一个智能语音机器人。首先需要给智能语 音机器人做一个外壳，我们用一个圆纸筒来做，当然你也可以选你 喜欢的盒子来做机器人的外壳。现在大家看到的是已经制作好的机 器人外壳。请看制作过程（视频：1.制作外壳 2.安装元件） 3. 组装智能语音机器人 师：请按主板上对应的插孔，插接机器人的各元件。（演示视频： 连接），连接时注意插头对准插槽，眼睛灯连接时需要先将压片掀开， 然后有导线一面向下，并用压片压紧。 现在我们的机器人做好了，只要给机器人配上网它就可以变得 更聪明了，如何配网呢？同学们参照《学生资源》中的配网步骤进 行操作就可以了。你还可以关注“小思智能课 ”公众号，你将会获 得更多人工智能机器人的资料，开展更加深入的学习。
小 结 同学们，通过今天的学习我们初步了解了一些简单的传感器及 其应用，并通过组装智能语音机器人了解了高级语音传感器的功能 和应用，实际上在生活中还有很多功能不同的传感器，请同学们继 续深入观察生活中还有哪些传感器的应用，并查阅相关资料了解它 们，开发出它们更加实用的装置！