湘科版（2024）信息科技六下-7单元-活动3 《自动巡线守交规》 教案
文档属性
| 名称 | 湘科版（2024）信息科技六下-7单元-活动3 《自动巡线守交规》 教案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 湘科版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-04-16 18:24:24 | ||
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文档简介
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第7.3课《自动巡线守交规》教学设计
课题 自动巡线守交规 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性，形成数据驱动决策的思维。计算思维：能用双传感器状态判断偏离方向，分解巡线问题为“检测-判断-调整”逻辑步骤，通过条件语句实现闭环控制与动态纠偏。数字化学习与创新：使用图形化编程实现巡线逻辑，通过实验调试转弯参数，利用传感器数据诊断跑偏原因，设计多场景测试优化算法。信息社会责任：讨论自动驾驶安全冗余设计的意义，思考车路协同对交通效率的影响，辩证看待技术替代人工驾驶的伦理问题。
教学重点 掌握双灰度传感器检测黑线原理与"检测-判断-调整"闭环控制逻辑，实现小车沿黑线稳定巡线。
教学难点 精准协调传感器数据与电机转向参数，解决转弯幅度过大导致的晃动及十字路口误判问题。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在生活实际中，汽车要在正确的道路上行驶才能保证安全。道路除了有直线部分以外，还有曲线部分。驾驶员通过观察路面状况、周边场景和交通标志，能将汽车保持在道路中间行驶。汽车在无人操控的情况下，也要能实现这一功能。想一想：小车是如何知道要沿着黑线行驶的呢？小车通过底部的灰度巡线传感器来检测道路颜色，当传感器识别到黑线时，就会向控制中心发送信号，从而引导小车沿着黑线行驶。思考：自动巡线技术有哪些实际应用？自动巡线技术在工业自动化、智能家居、自动驾驶等领域都有广泛应用，如物料搬运机器人、扫地机器人、自动驾驶等。想象一下，小车通过内置的灰度巡线传感器，能够智能识别道路，自动沿着黑线轨迹行驶，这就是自动巡线技术的神奇之处。灰度巡线传感器，作为小车的“智慧之眼”，通过感知道路颜色变化，引导小车沿着黑线安全、稳定地前行。播放视频《自动巡线小车测试》。 课程新知导入。完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解自动巡线要实现的功能引导学生理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性。通过视频吸引学生的注意力。
讲授新课 新知讲解：一、分析自动巡线的基本原理自动巡线的原理在生活中，汽车要保持在路中间行驶，都是通过以下方法来实现的：（1）观察前方道路；（2）根据道路两侧的交通标志线，判断中间位置；（3）如果发现自己偏离中间位置，就调整前行的方向，回到中间位置继续前进。为了保证交通安全，道路一般都有清晰的标识。开动脑筋小组讨论：汽车如何自动感知道路“中间”并保持沿着车道中间行驶呢？自动驾驶汽车上的“眼睛”如摄像头、颜色传感器等，可以辨别车道线。根据传感器采集到的数据，计算出道路的“中心线”，并指挥汽车沿着“中心线”行驶。具体来说，当汽车向左或向右偏离了“中心线”时，就指挥车向相反的方向转一定角度，回到“中心线”上，让汽车尽量保持沿着道路中间行驶。这种控制汽车沿着某条“线”行驶的方法，叫作巡线行驶。二、模拟控制自动巡线的过程自动巡线的过程在小车模型的基础上，增加“灰度巡线传感器”作为输入设备，通过运算控制小车的行驶状态，让小车自动沿道路中间行驶，实现自动巡线功能如下图所示。信息链接灰度巡线传感器上安装有一个发光二极管和一个光敏电阻，发光二极管发出光线遇到检测面后反射至光敏电阻。在此过程中，不同颜色的检测面对光线的反射程度不同，浅色的检测面反射较多光线，而深色的检测面反射较少光线。光敏电阻检测反射光线的强度，并将其转换为信号传递给控制中心，从而判断当前检测面的颜色。开动脑筋根据前面的知识，小组讨论：如何结合“巡线行驶”的方法与灰度巡线传感器的原理，控制小车沿着黑线行驶呢？①如何用两个灰度传感器区分黑线与白地？②当左/右传感器检测到黑线时，小车该往哪边转弯？③程序需要循环判断还是单次执行？④怎样让小车转弯幅度不晃悠？⑤遇到十字交叉线怎么办？⑥如果小车跑偏，可能是什么原因？结合实验数据和小车模型，像侦探一样一步步解决问题！如果小车上装有P1和P2两个灰度巡线传感器，实现“巡线功能”的方法见下表。小车在行驶过程中一直执行“巡线功能”，就可以保持沿着黑线轨道行驶。探究实践理解控制自动巡线的基本原理实验目的：理解控制自动巡线的基本原理。实验设计：小组合作，完善自动驾驶模拟小车模型，编写程序，控制小车在模拟道路上，沿着黑线行驶。实验准备：搭建好的小车模型、灰度巡线传感器、巡线图等。实验过程：（1）搭建自动巡线小车模型。在小车模型上正确安装好灰度巡线传感器用连接线与主控板连接。实验过程：（2）检测黑白线。打开串口监视器将灰度巡线传感器分别放在巡线图的黑线与白色处，反复测试，完成下表，为后面的程序编写做准备。实验过程：（3）编写程序。实验过程：（4）运行程序，根据小车巡线的实际情况，修改完善程序。三、练习提升1.在“自动巡线”小车中，能“识别黑线”的传感器是灰度巡线传感器。2.以下关于“巡线的原理”说法正确的是（ C ）A.“巡线”巡的只能是黑线B.灰度巡线传感器能直接识别颜色，并返回具体的颜色名称给主控板C.灰度巡线传感器检测的是不同颜色对红外线的反射强度差别D.只要可以识别到黑色，小车就可以巡线行驶3.思考并讨论，“巡线行驶”会受哪些因素影响。巡线行驶主要受传感器灵敏度、环境光线、小车硬件、程序算法和线路设计影响。比如传感器不够灵敏或安装太高可能检测不准，强光或反光会干扰数据，轮子打滑或电机反应慢导致控制不稳，程序参数没调好会让小车“摇头晃脑”，而线太细、弯太急或有污渍也会让小车迷路。简单来说，得让传感器准、环境稳、小车灵活、程序聪明、线路清楚才行！四、拓展延伸现实中的自动驾驶技术探秘感知系统的“超级眼睛”：自动驾驶汽车通过激光雷达、摄像头和毫米波雷达，像人类感官一样实时捕捉道路信息。AI大脑的决策奥秘：车载计算机用人工智能算法分析数据，瞬间判断加速、转向或刹车动作。高精度地图导航：比普通地图精确到厘米级，车辆能提前“记住”弯道、红绿灯位置和障碍物分布。安全冗余设计：关键系统（如刹车、供电）均配备双备份，确保单一故障不会引发事故。真实路测与虚拟仿真：数百万公里虚拟测试+真实道路试跑，不断优化应对暴雨、拥堵等复杂场景的能力。未来交通的“车路协同”：车辆与红绿灯、其他汽车联网通信，形成全局智慧交通网络，提升通行效率。单元回顾与评价：单元回顾交流评价：这次自动巡线课程真是让我大开眼界。我学会了灰度巡线传感器如何帮助小车“看见”道路，并沿着黑线前进。真的很有趣，也让我对科技充满了兴趣！ 讨论汽车如何自动感知道路“中间”并保持沿着车道中间行驶呢？完成理解控制自动巡线的基本原理实验。完成练习题。畅想自动驾驶对未来生活的影响。回顾单元内容。 通过讨论加强学生对自动巡线的理解。引导学生用双传感器状态判断偏离方向，分解巡线问题为“检测-判断-调整”逻辑步骤，通过实验加强学生对知识点的掌握。通过问题巩固所学知识点。拓展学生的知识点。帮助学生巩固本单元的内容。
课堂小结 自动巡线守交规1.进行新知引入2.了解自动巡线的基本原理3.体验编程模拟控制自动巡线的过程4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 请编写一个程序，实现自动巡线的过程。小组分享对控制自动巡线的基本原理的理解。完成PPT39-40页的练习题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第7.3课《自动巡线守交规》教学设计
课题 自动巡线守交规 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性，形成数据驱动决策的思维。计算思维：能用双传感器状态判断偏离方向，分解巡线问题为“检测-判断-调整”逻辑步骤，通过条件语句实现闭环控制与动态纠偏。数字化学习与创新：使用图形化编程实现巡线逻辑，通过实验调试转弯参数，利用传感器数据诊断跑偏原因，设计多场景测试优化算法。信息社会责任：讨论自动驾驶安全冗余设计的意义，思考车路协同对交通效率的影响，辩证看待技术替代人工驾驶的伦理问题。
教学重点 掌握双灰度传感器检测黑线原理与"检测-判断-调整"闭环控制逻辑，实现小车沿黑线稳定巡线。
教学难点 精准协调传感器数据与电机转向参数，解决转弯幅度过大导致的晃动及十字路口误判问题。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在生活实际中，汽车要在正确的道路上行驶才能保证安全。道路除了有直线部分以外，还有曲线部分。驾驶员通过观察路面状况、周边场景和交通标志，能将汽车保持在道路中间行驶。汽车在无人操控的情况下，也要能实现这一功能。想一想：小车是如何知道要沿着黑线行驶的呢？小车通过底部的灰度巡线传感器来检测道路颜色，当传感器识别到黑线时，就会向控制中心发送信号，从而引导小车沿着黑线行驶。思考：自动巡线技术有哪些实际应用？自动巡线技术在工业自动化、智能家居、自动驾驶等领域都有广泛应用，如物料搬运机器人、扫地机器人、自动驾驶等。想象一下，小车通过内置的灰度巡线传感器，能够智能识别道路，自动沿着黑线轨迹行驶，这就是自动巡线技术的神奇之处。灰度巡线传感器，作为小车的“智慧之眼”，通过感知道路颜色变化，引导小车沿着黑线安全、稳定地前行。播放视频《自动巡线小车测试》。 课程新知导入。完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解自动巡线要实现的功能引导学生理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性。通过视频吸引学生的注意力。
讲授新课 新知讲解：一、分析自动巡线的基本原理自动巡线的原理在生活中，汽车要保持在路中间行驶，都是通过以下方法来实现的：（1）观察前方道路；（2）根据道路两侧的交通标志线，判断中间位置；（3）如果发现自己偏离中间位置，就调整前行的方向，回到中间位置继续前进。为了保证交通安全，道路一般都有清晰的标识。开动脑筋小组讨论：汽车如何自动感知道路“中间”并保持沿着车道中间行驶呢？自动驾驶汽车上的“眼睛”如摄像头、颜色传感器等，可以辨别车道线。根据传感器采集到的数据，计算出道路的“中心线”，并指挥汽车沿着“中心线”行驶。具体来说，当汽车向左或向右偏离了“中心线”时，就指挥车向相反的方向转一定角度，回到“中心线”上，让汽车尽量保持沿着道路中间行驶。这种控制汽车沿着某条“线”行驶的方法，叫作巡线行驶。二、模拟控制自动巡线的过程自动巡线的过程在小车模型的基础上，增加“灰度巡线传感器”作为输入设备，通过运算控制小车的行驶状态，让小车自动沿道路中间行驶，实现自动巡线功能如下图所示。信息链接灰度巡线传感器上安装有一个发光二极管和一个光敏电阻，发光二极管发出光线遇到检测面后反射至光敏电阻。在此过程中，不同颜色的检测面对光线的反射程度不同，浅色的检测面反射较多光线，而深色的检测面反射较少光线。光敏电阻检测反射光线的强度，并将其转换为信号传递给控制中心，从而判断当前检测面的颜色。开动脑筋根据前面的知识，小组讨论：如何结合“巡线行驶”的方法与灰度巡线传感器的原理，控制小车沿着黑线行驶呢？①如何用两个灰度传感器区分黑线与白地？②当左/右传感器检测到黑线时，小车该往哪边转弯？③程序需要循环判断还是单次执行？④怎样让小车转弯幅度不晃悠？⑤遇到十字交叉线怎么办？⑥如果小车跑偏，可能是什么原因？结合实验数据和小车模型，像侦探一样一步步解决问题！如果小车上装有P1和P2两个灰度巡线传感器，实现“巡线功能”的方法见下表。小车在行驶过程中一直执行“巡线功能”，就可以保持沿着黑线轨道行驶。探究实践理解控制自动巡线的基本原理实验目的：理解控制自动巡线的基本原理。实验设计：小组合作，完善自动驾驶模拟小车模型，编写程序，控制小车在模拟道路上，沿着黑线行驶。实验准备：搭建好的小车模型、灰度巡线传感器、巡线图等。实验过程：（1）搭建自动巡线小车模型。在小车模型上正确安装好灰度巡线传感器用连接线与主控板连接。实验过程：（2）检测黑白线。打开串口监视器将灰度巡线传感器分别放在巡线图的黑线与白色处，反复测试，完成下表，为后面的程序编写做准备。实验过程：（3）编写程序。实验过程：（4）运行程序，根据小车巡线的实际情况，修改完善程序。三、练习提升1.在“自动巡线”小车中，能“识别黑线”的传感器是灰度巡线传感器。2.以下关于“巡线的原理”说法正确的是（ C ）A.“巡线”巡的只能是黑线B.灰度巡线传感器能直接识别颜色，并返回具体的颜色名称给主控板C.灰度巡线传感器检测的是不同颜色对红外线的反射强度差别D.只要可以识别到黑色，小车就可以巡线行驶3.思考并讨论，“巡线行驶”会受哪些因素影响。巡线行驶主要受传感器灵敏度、环境光线、小车硬件、程序算法和线路设计影响。比如传感器不够灵敏或安装太高可能检测不准，强光或反光会干扰数据，轮子打滑或电机反应慢导致控制不稳，程序参数没调好会让小车“摇头晃脑”，而线太细、弯太急或有污渍也会让小车迷路。简单来说，得让传感器准、环境稳、小车灵活、程序聪明、线路清楚才行！四、拓展延伸现实中的自动驾驶技术探秘感知系统的“超级眼睛”：自动驾驶汽车通过激光雷达、摄像头和毫米波雷达，像人类感官一样实时捕捉道路信息。AI大脑的决策奥秘：车载计算机用人工智能算法分析数据，瞬间判断加速、转向或刹车动作。高精度地图导航：比普通地图精确到厘米级，车辆能提前“记住”弯道、红绿灯位置和障碍物分布。安全冗余设计：关键系统（如刹车、供电）均配备双备份，确保单一故障不会引发事故。真实路测与虚拟仿真：数百万公里虚拟测试+真实道路试跑，不断优化应对暴雨、拥堵等复杂场景的能力。未来交通的“车路协同”：车辆与红绿灯、其他汽车联网通信，形成全局智慧交通网络，提升通行效率。单元回顾与评价：单元回顾交流评价：这次自动巡线课程真是让我大开眼界。我学会了灰度巡线传感器如何帮助小车“看见”道路，并沿着黑线前进。真的很有趣，也让我对科技充满了兴趣！ 讨论汽车如何自动感知道路“中间”并保持沿着车道中间行驶呢？完成理解控制自动巡线的基本原理实验。完成练习题。畅想自动驾驶对未来生活的影响。回顾单元内容。 通过讨论加强学生对自动巡线的理解。引导学生用双传感器状态判断偏离方向，分解巡线问题为“检测-判断-调整”逻辑步骤，通过实验加强学生对知识点的掌握。通过问题巩固所学知识点。拓展学生的知识点。帮助学生巩固本单元的内容。
课堂小结 自动巡线守交规1.进行新知引入2.了解自动巡线的基本原理3.体验编程模拟控制自动巡线的过程4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 请编写一个程序，实现自动巡线的过程。小组分享对控制自动巡线的基本原理的理解。完成PPT39-40页的练习题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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