1、智能灯具设计智能灯具设计 【教材分析】【教材分析】 本课的教学内容是学习利用 S4A 软件和物联网套件设计台灯搭建与程序， 学 生已经学习过 SCRATCH 程序编程，承接 SCRATCH 的内容，学生对程序中条件判断 和数字逻辑运算有了一定的基础。通过物联网设备的加入，结合实际生活中灯具 的设计，激发学生对于编程的兴趣。 【学情分析】【学情分析】 学生已经有一定的 SCRATCH 编程基础，S4A 中的程序模块和操作基本和 SCRATCH 相同，多了一些模块信号的识别。先帮助学生理清输出和输入信号的端 口。再让学生了解数字信号和模拟信号的不同之处，利用任务，让学生自主设计 实际程序。最后再根
2、据生活中的实际情况不断完善程序的设计。学生也具备一定 的分析和解决问题的能力。 【教学目标与要求】【教学目标与要求】 1 1. . 知识与技能知识与技能 （1）了解物联网设备 （2）学会根据要求设计程序。 （3）在设计结合实际生活不断完善自己的程序。 2. 2. 情感情感、态度与价值观态度与价值观 让学生接触物联网套件后，通过采用任务驱动的方法，进一步激发学生探究 新知的学习热情。 3. 3. 行为与创新行为与创新 通过新知的探究学习，培养学生学会学习和个性化创作的能力。 【教学重点与难点】【教学重点与难点】 重点：重点：学会根据要求设计程序。 难点：难点：在设计结合实际生活不断完善自己的程序
3、。 【教学方法与手段】【教学方法与手段】 教师演示法、归纳法、学生自主探究学习法。 【课时安排】【课时安排】 安排 1 课时。 【教学准备】【教学准备】 计算机教室、S4A 软件、物联网套件。 【教学过程】【教学过程】 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 同学们，欢迎你们成为一名小创 客，先来猜猜老师在电脑上的一个生 活中的物品是什么？ 答案： 样子像一把雨伞的台灯 今天老师和大家用物联网套材来 制作一个智能灯具。 学生观察 回答 通过观察发现， 启发学生想象，得知 台灯的设计，让学生 感受创新的思维。 新知学习 1. 了解编程板 我们观察发现编程板上有 5 个接口 A1 A0
4、模拟信号的输入接口 D2 D3 数字信号的输入接口 D10 D11 数字信号的输出接口 D5 D6 模拟信号的输出接口 D4 D7 数字信号的输出接口 了解到箭头的指向决定了这个接口是 输入还是输出。 2. 设计一个简易的台灯 设计要求： 按下开关灯亮 松开开关灯暗 需要用的电子元件 输入：轻触按钮 信号使能 输出：发光二极管 编程板 学生观察 学生找出元件 动手操作 将物联网套件中 的核心部件展示和分 析，让学生了解信号 的区分。 根据设计要求来 设计程序，培养学生 解决实际问题的能 力。 准备使用什么样的信号来实现的 你的设计。 数字输入 数字输出 理由：输入和输出信号只要做两 个条件的判
5、断。 打开 S4A 软件，用数据线连接后 开始编程。 简单说一下设计程序 开始 重复执行 如果 D2 信号开启 灯亮（D5 信 号） 否则 灯暗（D5 信号） 分享学生的设计作品 3. 设计一款智能灯具 设计要求：能根据周围光线的强 弱自动调节亮度的灯具。 需要用的元件，根据光线，我们 需要加入光敏感应模块。 信号选择，输出和输入都需要用 到模拟信号。 强度的变化是一个范围，并不是 单一的两个条件选择。 输入信号 A1 模拟信号 输出信号 D5 模拟信号 整理已有条件 注意：模拟输入信号的取值范围 是 01023 思考回答 学生动手操作 学生观察思考 学生思考讨论 根据现有的元 件和信号使用，
6、 思考程序的编 写。 动手操作 进一步加深对信 号使用情况的区分 在实际生活中寻 找灵感，来优化我们 生活中的一些设备。 并且能够根据实际情 况优化我们的程序设 计。不断尝试探索。 模拟输出信号的取值范围 0-255 思考：我们设计时遇到了问题。 输出信号很容易超出 0-255 的值 解决方案： 利用数学关系 将输入信号的值除以 4 并且取整 数。 将0-1023和0-255的值统一起来。 思考：还有什么地方有问题？ 台灯的亮度和周围的环境一样， 光线越亮，灯也越亮。和生活的实际 情况不统一。 解决方案： 利用数字逻辑运算，将 1023 减 去输入信号的值，再作为输出信号的 值。这样就可以将灯
7、光的亮度与周围 环境相反。 测试程序，完成设计要求。 结合实际情况，希望设计的灯具 能在一定条件下开启。 做到节能环保。 进一步完善程序。 在程序中加入判定条件 输入信号大于一定值时执行信 号输出。 4.观看演示 PPT，搭建一个台灯 支架。 学生作品展示。 讨论解决方案 动手完善程序 设计 讨论解决方案 动手完善程序 设计 跟老师一起来 进一步完善程 序设计 观看演示 PPT， 动手搭建。 展示自己的作 品 通过发现， 讨论， 解决实际问题。 自学操作 PPT 完成搭 建，培养学生动手自 学的能力。 课堂总结 老师也设计了一个更智能的台 灯，能够根据开启的时间提醒我们该 休息了。演示给学生观看。 我们今天体验了一次创客之旅， 我们也都设计出了一款智能的灯具， 希望同学把这种创客的精神运用到生 活中去， 让我们的生活更加智能美好。 宣布下课。 学生观察 感 受今 天 的所学 梳理知识。 帮助内化。 【教案设计：沈健华（木渎中心小学） 】
