4.14 编程控制倒垃圾———小型系统控制 教学设计 一、学习内容 本课是“制作智能垃圾桶”最后一个子项目，通过编程控制垃圾桶的自动开关盖功能。在此环节，对已搭建的硬件原型，学生需要确认控制流程，确定控制参数，编写控制程序，并进行测试和调整。通过这个子项目，学生的逻辑思维、创新能力和解决复杂问题的能力将得到显著提升。 二、学习基础 通过前两课的智能垃圾桶的设计与硬件搭建，学生对此项目有了一定的了解，同时具备基本的逻辑思维能力和动手操作能力。小组合作中也在不断提高参与度和协作能力。在编程控制方面，能够理解并绘制简单的流程图，能够根据流程图编写出相应的程序。这些知识和技能的储备将为学生顺利完成编程控制智能垃圾桶的任务打下坚实的基础。 三、问题梳理 1．素养问题 如何鼓励创新思维，以解决超声波垃圾桶项目中可能遇到的技术难题？ 2．项目问题 如何确保超声波垃圾桶的性能稳定可靠，满足预期的使用标准？ 四、学习目标与重难点 1．学习目标 （1）项目目标 学会编写控制程序，实现智能垃圾桶的“来人自动检测”与“自动开、关盖”。 （2）素养目标 能够通过编程实现常见传感器和执行器的控制。 2．学习重点和难点 （1）学习重点 选择合适的编程软件编写控制程序，实现垃圾桶的自动开关盖功能。 （2）学习难点 理解每条指令的作用，学会测试程序并进一步优化程序，实现合理的运行控制。 五、学习策略（学习规划、实验规划） 1．实验准备阶段 学生通过自主探索和团队合作的方式确认控制流程、确定控制参数，记录信号端口。 2．实验过程阶段 教师引导与师生协作，在此过程中，教师将扮演指导者的角色，帮助学生完成。软件连接以及程序编写与调试等任务。 3．实验结论阶段 小组讨论与记录，学生们将以小组为单位讨论实验结果，并共同填写实验记录单。 4．实验拓展阶段 知识延伸与创新思考，教师会向学生介绍更多关于开源硬件的知识，并鼓励他们思考如何利用这些智能设备来改善日常生活。 5．实验评价阶段 持续评估，整个学习过程中都包含对学生表现的过程性评价；同时，在每个环节结束时也进行总结性评价，确保每位同学都能从中受益并有所成长。 六、环境与资源 教学课件、配套课程资源包、开源硬件器材、必要的编程环境和工具等。 七、学习过程 （一）创设情境，明确目标 1．创设情境 在探索智能科技的奇妙旅程中，我们已共同完成了智能垃圾桶的设计与搭建。从创意初现到实物成型，每一步都满载着对智能生活的向往。如何实现智能垃圾桶从静态到动态，从简单到智能的华丽蜕变！我们将深入编程，用代码编织梦想，赋予智能垃圾桶真正的“智慧”。 2．明确实验目标 （1）通过编程控制传感器和执行器，实现垃圾桶盖的自动开关。 （2）思考如何利用智能硬件改善日常生活？ 【设计意图：让学生明确实验的目标、方向和预期结果，从而指导整个实验过程。】 （二）实验分析，制订方案 需求分析 测距精准，自动开关盖。 实验材料 硬件 主板：Arduino Nano主控板 传感器： 执行器： 其他：LED信号灯、电源、卷尺 软件 实验步骤 1．小组讨论确认控制流程与相关参数。2．教师引导学生检查线路，记录各信号端口号，连接软件，编写控制程序。3．小组验证功能实现，并调试修改参数。4．小组间展示交流制作的智能垃圾桶，互相验证对方作品的可靠性、实用性。 【设计意图：确保实验的顺利进行，提高实验的准确性和可靠性。】 （三）实验准备 活动1：确认控制流程 学习评价 评价结果 能够结合设计方案和硬件搭建，完善智能垃圾桶编程控制流程图，明确各环节的位置，对控制流程有清晰的理解。 【设计意图：确认编程控制流程是为了确保程序能够按照预期的方式运行，实现既定的功能和目标。】 活动2：确定控制参数 ... ...
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