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《从电路开关走向人工智能》教案

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

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

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。

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？

组装传感器电路

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。

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。

＋

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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！

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

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。

组装智能语音机器人

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