智能垃圾箱我设计 教案(表格式)-2024-2025学年人民版劳动七年级上册

课题 1.3 智能垃圾箱我设计 核心素养教学目标 技术素养：学生能够理解智能垃圾箱的基本工作原理和技术应用。 创新思维：鼓励学生思考如何改进现有的垃圾箱，使其更加智能化。 实践操作能力：通过动手制作模型或原型，提高学生的实际操作能力。 环保意识：培养学生对环境保护的认识，理解智能垃圾箱在垃圾分类和资源回收中的作用。 劳动素养：通过劳动过程，分享劳动成果，体验劳动创造美好生活。 教材分析 关于“智能垃圾箱”的内容主要涵盖了其工作原理、设计原理以及在实际生活中的应用。通过详细讲解智能垃圾箱的构造，如传感器如何检测垃圾类型、自动分类系统的运作机制以及压缩技术如何增加垃圾箱的存储效率等，使学生能够全面理解这一技术的核心。此外，教材还包含了一些案例研究，通过对现有智能垃圾箱的优缺点进行分析，帮助学生理解技术的实际应用，并激发他们的创新灵感。 教学重点教学难点 重点：智能垃圾箱的基本功能和技术要求。如何将理论知识与实际操作相结合，设计出既实用又创新的智能垃圾箱。培养学生的环保意识和团队合作精神。 难点：技术实现，学生可能在将理论知识转化为实际操作时遇到困难，特别是在电子电路和编程方面。创新设计，鼓励学生进行创新思维，提出独特的设计方案可能是一个挑战。团队协作，确保每个学生都能在团队中发挥作用，共同完成项目。 教学过程 一、导入新课 讲述投递垃圾时遭遇的尴尬和困难，例如手上东西比较多、垃圾盖比较脏、小孩扔垃圾身高不够等。学生联系生活实际，讨论如何解决这些问题。教师引导学生讨论，引出智能垃圾箱。 二、新授知识 1.明确本课的目标是要实现垃圾箱的自动开盖功能，确定共同的解决办法。 2.教师介绍作品完成所需的电子器材，包括Arduino Uno电路板、HC-SR04超声波传感器模块、SG90舵机、导线若干、废旧纸箱或纸盒模拟垃圾箱（或者带活动盖的垃圾箱）等，并指导学生了解器材基本结构及使用方法。 Arduino是能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源代码的硬件平台和一套为Arduino控制板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品，可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。其中Uno板是Arduino系列控制板中使用很广泛的一种。 HC-SR04超声波传感器模块可提供2至400厘米的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3毫米。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。超声波传感器测距时，被测物体的面积不小于0.5平方米且平面尽量平整，否则影响测量的结果。建议测量周期为60毫秒以上，以防发射信号对回响信号的影响。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机只是一种通俗的叫法，其实质是一个伺服电机。 3.教师介绍图形化编程软件的基本操作，包括模块分布与拖拽，程序的上传过程等，让学生了解基本的程序界面和编写方法。 图形化编程是指用图形化的编程模块取代以往的代码编程语言，通过拖拽不同的模块，实现相应作品功能。目前，国内外有很多图形化编程软件，它们的使用方法和界面相似，可以根据自己的使用习惯选择。 三、小组实践 1.教师辅助学生连接电路，编写完成与自己实际电路匹配的程序，并上传至板卡。 在搭建电路时，Arduino使用自带的servo函数来控制舵机，舵机的控制线需要接PWM数字口。在我们使用的Arduino Uno控制板上，所有PWM数字口都有“～”标识。可以选择Uno控制板的D9作为舵机的控制接口，即SG90舵机红色导线接电源正极，棕色导线接地，橙色导线接Uno控制板D9口。 HC-SR04超声波传感器模块四个引脚接法如下：VCC引脚接电源正极；GND引脚接电源负极；Trig引脚是传感器触发信号输入引脚，接Uno控制板7号管脚；Echo引脚是传感器 ... ...