資源簡(jiǎn)介

(共41張PPT)
主題二 任務(wù)二
智能家居新設(shè)備
（桂科2025版）八年級(jí)
下
1
核心素養(yǎng)目標(biāo)
3
活動(dòng)目標(biāo)
5
練習(xí)提升
7
拓展延伸
2
新知導(dǎo)入
4
新知講解
6
開拓視野
活動(dòng)日志
8
01
核心素養(yǎng)目標(biāo)
信息意識(shí)
計(jì)算思維
數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新
信息社會(huì)責(zé)任
了解物聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，樹立信息安全意識(shí)，負(fù)責(zé)任地使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
掌握智能感應(yīng)燈系統(tǒng)的搭建與編程，激發(fā)數(shù)字化創(chuàng)新興趣，提升實(shí)踐能力。
通過(guò)設(shè)計(jì)智能感應(yīng)燈系統(tǒng)，培養(yǎng)邏輯思維和問(wèn)題解決能力，理解算法流程。
認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在日常生活中的應(yīng)用與價(jià)值，增強(qiáng)信息感知意識(shí)。
02
新知導(dǎo)入
在我看來(lái)，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來(lái)接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見(jiàn)摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
壯壯放學(xué)回到家門口，智能門鎖通過(guò)人臉識(shí)別秒速解鎖，迎接他的歸來(lái)；推開家門，遠(yuǎn)程提前開啟的空調(diào)讓客廳的溫度剛剛好……物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)悄悄地融入了我們的日常生活讓生活更智能。
02
新知導(dǎo)入
智能感應(yīng)燈是怎么知道我該需要燈了呢？
智能感應(yīng)燈里裝有傳感器，就像燈的眼睛和耳朵，能感知你的存在和環(huán)境的變化。比如，人體紅外傳感器可以感知人的移動(dòng)，光敏傳感器可以感知光線的強(qiáng)弱。
02
新知導(dǎo)入
思考
智能感應(yīng)燈除了自動(dòng)開關(guān)，還有其他功能嗎？
在我看來(lái)，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來(lái)接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見(jiàn)摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
智能感應(yīng)燈應(yīng)該可以調(diào)節(jié)亮度，根據(jù)我的需求和環(huán)境光線自動(dòng)調(diào)整到最合適的亮度。智能感應(yīng)燈還應(yīng)該可以通過(guò)手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制，隨時(shí)隨地控制燈的開關(guān)和亮度，甚至設(shè)置定時(shí)開關(guān)，讓生活更加便捷。
02
新知導(dǎo)入
在我看來(lái)，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來(lái)接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見(jiàn)摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
想象一下，燈也能“聽(tīng)懂”你的心思，隨時(shí)為你提供恰到好處的照明，這就是智能感應(yīng)燈的魅力！
智能感應(yīng)燈，如同家中的守護(hù)者，隨時(shí)感知你的需求，為你提供最合適的照明方案！
02
新知導(dǎo)入
馬上行動(dòng)
請(qǐng)?jiān)诒?-2-1中列舉出你所熟悉的家居物聯(lián)設(shè)備，并與班上同學(xué)一起討論其用途。
03
新知講解
設(shè)備名稱 用途
智能音箱 語(yǔ)音控制家電、播放音樂(lè)及查詢信息
智能燈泡 手機(jī)遠(yuǎn)程控制開關(guān)，調(diào)節(jié)亮度和顏色模式
表2-2-1
思考
請(qǐng)你結(jié)合生活中使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的感受，談一談物聯(lián)網(wǎng)是如何改變?nèi)藗兊纳畹摹?br/>03
新知講解
現(xiàn)在每天早晨我的智能鬧鐘會(huì)根據(jù)天氣調(diào)整鈴聲大小，放學(xué)回家前用手機(jī)提前打開空調(diào)。物聯(lián)網(wǎng)讓家電像長(zhǎng)了大腦，不用動(dòng)手就能自動(dòng)服務(wù)，生活變得超智能又省時(shí)間！
討論
請(qǐng)以小組為單位進(jìn)行討論，嘗試提出以下問(wèn)題的解決方案。
1.壯壯想利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為爺爺設(shè)計(jì)一盞智能感應(yīng)燈，當(dāng)家里光線昏暗且爺爺經(jīng)過(guò)時(shí)智能感應(yīng)燈自動(dòng)開啟。為實(shí)現(xiàn)這一功能，需要獲取哪些數(shù)據(jù)？
03
新知講解
光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)：我們需要一個(gè)光敏傳感器來(lái)測(cè)量家里的光線有多亮。當(dāng)光線變得很暗，比如晚上或者陰天的時(shí)候，傳感器會(huì)告訴我們。
爺爺是否經(jīng)過(guò)的數(shù)據(jù)：我們還需要一個(gè)能感應(yīng)到人動(dòng)的傳感器，比如紅外傳感器。當(dāng)爺爺走過(guò)燈附近時(shí)，這個(gè)傳感器就能感應(yīng)到，然后告訴燈“有人來(lái)了”。
討論
2.要感知家里光線的變化以及判斷是否有人經(jīng)過(guò)，智能感應(yīng)燈需要哪些硬件和軟件的支持？
03
新知講解
智能感應(yīng)燈需要Arduino開發(fā)板作為控制核心，光敏傳感器來(lái)感知光線變化，人體紅外傳感器來(lái)檢測(cè)是否有人經(jīng)過(guò)，以及LED燈作為照明設(shè)備。還需要Arduino編程軟件來(lái)編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)當(dāng)光線暗且有人經(jīng)過(guò)時(shí)燈自動(dòng)亮起的功能。
小貼士
光線傳感器可以監(jiān)測(cè)環(huán)境中光線的強(qiáng)弱，主要使用光敏電阻來(lái)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；超聲波傳感器是一個(gè)利用超聲波信號(hào)進(jìn)行距離監(jiān)測(cè)的設(shè)備（見(jiàn)圖2-2-1）。
03
新知講解
馬上行動(dòng)
要實(shí)現(xiàn)智能感應(yīng)燈的自動(dòng)開啟，首先需要確定環(huán)境的光線值和人與燈之間的距離。請(qǐng)你上網(wǎng)收集相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試數(shù)據(jù)記錄在表2-2-2中，同時(shí)把最終的測(cè)試結(jié)果填到下面的橫線上。
03
新知講解
表2-2-2
測(cè)試序號(hào) 相關(guān)數(shù)據(jù) 效果
光線值 人與燈之間的距離
1 500lux 2米 可以看見(jiàn)
2 300lux 2米 不太亮
3
馬上行動(dòng)
經(jīng)過(guò)測(cè)試得知，當(dāng)光線傳感器監(jiān)測(cè)到的光線值小于 300lux 時(shí)，表明家里光線昏暗；當(dāng)超聲波傳感器測(cè)出的距離小于 2米 時(shí)，表示有人經(jīng)過(guò)，此時(shí)需要開啟感應(yīng)燈。
03
新知講解
探究
請(qǐng)以小組探究的方式，分析智能感應(yīng)燈的基本功能需求，完成以下任務(wù)。
1.需求分析及功能實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)分析智能感應(yīng)燈各個(gè)環(huán)節(jié)的功能需求及用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、平臺(tái)，并填寫在橫線上，完成圖2-2-2。
03
新知講解
探究
03
新知講解
1、采集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：通過(guò)光敏傳感器和紅外傳感器采集環(huán)境光線強(qiáng)度和人體移動(dòng)數(shù)據(jù)。
2、傳輸與存儲(chǔ)環(huán)節(jié)：將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲(chǔ)在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上。
3、分析處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：利用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)，分析環(huán)境光線是否低于設(shè)定閾值以及是否有人體移動(dòng)。
4、反饋與控制環(huán)節(jié)：當(dāng)環(huán)境光線低于設(shè)定閾值且檢測(cè)到人體移動(dòng)時(shí)，則打開燈光。
探究
2.算法分析及流程圖完善。將圖2-2-3中空缺的部分補(bǔ)充完整，并從中選擇合適的模塊在右邊繪制出完整的流程圖。
03
新知講解
環(huán)境光線
探究
03
新知講解
環(huán)境亮度
燈光
燈光
物聯(lián)網(wǎng)
光線強(qiáng)度
人體移動(dòng)
做中學(xué)
模擬搭建智能感應(yīng)燈物聯(lián)系統(tǒng)。
1.硬件清單：主控板 x1、超聲波傳感器 x1、4Pin 線 x1、Type-C數(shù)據(jù)線 x1、帶有熱點(diǎn)功能的計(jì)算機(jī) x1。
03
新知講解
做中學(xué)
2.連接設(shè)備。用4Pin線將主控板和相關(guān)傳感器連接起來(lái)（見(jiàn)圖2-2-4），并通過(guò)Type-C數(shù)據(jù)線接入計(jì)算機(jī)。
03
新知講解
做中學(xué)
3.程序編寫。
（1）進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，添加項(xiàng)目及設(shè)備，完成各項(xiàng)配置。
（2）打開mPython軟件，添加網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，編寫程序。
03
新知講解
做中學(xué)
①當(dāng)天黑（光線值小于100）且有人經(jīng)過(guò)（超聲波傳感器測(cè)到的距離小于50cm）時(shí)，所有RGB燈亮黃燈，否則一直處于關(guān)閉狀態(tài)，代碼如圖2-2-5所示。
03
新知講解
做中學(xué)
②把監(jiān)測(cè)到的光線值和距離顯示在OLED屏上，代碼如圖2-2-6所示。
03
新知講解
做中學(xué)
③發(fā)送數(shù)據(jù)至平臺(tái)服務(wù)器，完整代碼如圖2-2-7所示。
03
新知講解
做中學(xué)
03
新知講解
做中學(xué)
3.程序測(cè)試。運(yùn)行程序，查看結(jié)果，如圖2-2-8所示。
03
新知講解
討論
在設(shè)計(jì)智能感應(yīng)燈系統(tǒng)的過(guò)程中，你有沒(méi)有遇到什么問(wèn)題？你是如何解決這些問(wèn)題的？
03
新知講解
1、問(wèn)題：燈有時(shí)會(huì)在不應(yīng)該亮的時(shí)候亮起，或者該亮的時(shí)候不亮。
解決方案：調(diào)整傳感器的靈敏度設(shè)置，通過(guò)測(cè)試找到最合適的參數(shù)。
2、問(wèn)題：傳感器數(shù)據(jù)有時(shí)傳不到控制器上。
解決方案：檢查網(wǎng)絡(luò)連接，確保傳感器和控制器之間的通信穩(wěn)定，必要時(shí)更換更可靠的通信方式。
3、問(wèn)題：燈用不了多久就沒(méi)電了。
解決方案：選低功耗的零件，優(yōu)化軟件減少耗電，或者考慮用太陽(yáng)能板充電。
討論
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)極大地豐富了人們的生活，但其也存在諸多風(fēng)險(xiǎn)。例如，不法黑客虛擬入侵智能門鎖，造成家庭財(cái)產(chǎn)損失；非法入侵家里的攝像頭，造成個(gè)人信息泄露等。我們?cè)谙硎芪锫?lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)的便利時(shí)，也要注意提升物聯(lián)網(wǎng)安全防范意識(shí)，保護(hù)好自己。
03
新知講解
任務(wù)拓展
請(qǐng)你展開想象，在本節(jié)課的基礎(chǔ)上為智能感應(yīng)燈增加一項(xiàng)新功能（例如增加語(yǔ)音控制功能）。
03
新知講解
語(yǔ)音控制功能：功能：用語(yǔ)音指令控制燈的開關(guān)、亮度。效果：說(shuō)出指令，燈即響應(yīng)，使用更便捷。
定時(shí)開關(guān)功能：功能：預(yù)設(shè)時(shí)間自動(dòng)開關(guān)燈。效果：按設(shè)定時(shí)間自動(dòng)工作，生活更便利。
情景模式功能：功能：選擇情景模式，燈自動(dòng)調(diào)整亮度、色溫。效果：適應(yīng)不同活動(dòng)，營(yíng)造舒適氛圍。
遠(yuǎn)程控制功能：功能：通過(guò)手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制燈。效果：隨時(shí)查看和控制燈的狀態(tài)。
光線自動(dòng)調(diào)節(jié)功能：功能：燈根據(jù)環(huán)境光線自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度。效果：保持室內(nèi)光線恒定，節(jié)省電能。
04
拓展延伸
可穿戴設(shè)備的生物傳感技術(shù)
實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)：
PPG光學(xué)傳感器通過(guò)皮膚毛細(xì)血管的血液流動(dòng)變化，24小時(shí)監(jiān)測(cè)心率與血氧飽和度。
非侵入式檢測(cè)：
采用近紅外光譜技術(shù)，通過(guò)手腕皮膚表面無(wú)痛檢測(cè)血糖波動(dòng)趨勢(shì)。
04
拓展延伸
可穿戴設(shè)備的生物傳感技術(shù)
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)感知：
九軸運(yùn)動(dòng)傳感器（加速度計(jì)+陀螺儀+磁力計(jì)）精確識(shí)別跑步、游泳等運(yùn)動(dòng)模式。
情緒識(shí)別突破：
通過(guò)汗液中的電導(dǎo)率變化（皮膚電反應(yīng)），量化測(cè)量壓力指數(shù)與情緒波動(dòng)。
04
拓展延伸
可穿戴設(shè)備的生物傳感技術(shù)
AI輔助分析：
深度學(xué)習(xí)算法處理生物電信號(hào)，生成睡眠質(zhì)量評(píng)分與健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。
柔性電子革命：
石墨烯等新材料制成的超薄傳感器，像"電子創(chuàng)可貼"般貼合人體曲面。
07
活動(dòng)日志
活動(dòng)日志 班級(jí)：XX 姓名：XX
活動(dòng)名稱 智能家居新設(shè)備
活動(dòng)環(huán)節(jié) 1了解基本工作流程 口 2掌握感應(yīng)燈的基本功能 口
（在對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)畫V）
活動(dòng)完成內(nèi)容 完成智能感應(yīng)燈的流程圖設(shè)計(jì)
活動(dòng)完成度 口口口口口口口口口(100%)
活動(dòng)小結(jié) 問(wèn)題與反思：語(yǔ)法錯(cuò)誤、編輯錯(cuò)誤。
改進(jìn)的方法：加強(qiáng)對(duì)基本工作流程的理解。
08
板書設(shè)計(jì)
智能家居新設(shè)備
1.進(jìn)行新知引入
2.了解智能感應(yīng)燈基本功能
3.設(shè)計(jì)智能感應(yīng)燈基本流程
4.完成課堂練習(xí)
5.進(jìn)行知識(shí)拓展
09
課后作業(yè)
01
根據(jù)本課內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個(gè)智能感應(yīng)燈。
09
課后作業(yè)
02
學(xué)完本節(jié)課，和同學(xué)們一起討論智能家居應(yīng)具有的功能。
09
課后作業(yè)
1、智能感應(yīng)燈主要根據(jù)什么來(lái)自動(dòng)開關(guān)？（ ）
A. 天氣情況 B. 房間顏色 C. 電視聲音 D. 環(huán)境光線和人的行為
2、下列哪項(xiàng)不是智能感應(yīng)燈的功能？（ ）
A. 自動(dòng)播放音樂(lè) B. 自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度 C. 通過(guò)手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制 D. 根據(jù)人體移動(dòng)自動(dòng)開關(guān)
3、智能感應(yīng)燈中的哪個(gè)部件像燈的眼睛和耳朵，能感知環(huán)境？（ ）
A. 燈泡 B. 傳感器 C. 電源線 D. 燈罩
4、智能感應(yīng)燈相比傳統(tǒng)燈具，在能耗方面有什么優(yōu)勢(shì)？（ ）
A. 能耗更高 B. 能耗一樣 C. 更加節(jié)能環(huán)保 D. 能耗不穩(wěn)定
5、安裝智能感應(yīng)燈時(shí)，一般需要連接哪個(gè)部件來(lái)使燈與傳感器工作？（ ）
A. 電視遙控器 B. 空調(diào)控制器 C. 家門鎖 D. 傳感器與燈的電源線
B
D
D
A
C
09
課后作業(yè)
6、智能感應(yīng)燈在日常生活中有哪些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景？
7、智能感應(yīng)燈只能根據(jù)環(huán)境光線自動(dòng)開關(guān)，不能根據(jù)人的行為自動(dòng)開關(guān)。（ ）
8、智能感應(yīng)燈的亮度是可以調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)環(huán)境光線自動(dòng)調(diào)整。（ ）
9、智能感應(yīng)燈的安裝一定需要專業(yè)人員操作才能完成。（ ）
智能感應(yīng)燈在日常生活中有很多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。比如，在走廊、樓梯口等地方安裝智能感應(yīng)燈，可以在人走過(guò)時(shí)自動(dòng)亮起，提供照明，方便行人行走，同時(shí)節(jié)省電能。在臥室里，智能感應(yīng)燈可以根據(jù)人的起床動(dòng)作自動(dòng)亮起柔和的燈光，避免摸黑找開關(guān)的麻煩。此外，智能感應(yīng)燈還可以應(yīng)用于衛(wèi)生間、廚房等地方，為人們的生活帶來(lái)更多便利和舒適。
錯(cuò)
對(duì)
錯(cuò)
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