云南省曲靖市中小學(xué)生科技素養(yǎng)科學(xué)課程 第12課.《智能風(fēng)扇》教案

云南省曲靖市中小學(xué)生科技素養(yǎng)科學(xué)課程第12課.《智能風(fēng)扇》教案課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容《智能風(fēng)扇》為云南省曲靖市中小學(xué)生科技素養(yǎng)科學(xué)課程第12課。本節(jié)課主要內(nèi)容圍繞以下三個(gè)方面進(jìn)行：

1.了解風(fēng)扇的基本原理及其在生活中的應(yīng)用；

2.學(xué)習(xí)智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與制作，掌握相關(guān)電子元件的使用方法；

3.培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識及團(tuán)隊(duì)合作精神。

具體教學(xué)內(nèi)容包括：

1.風(fēng)扇的原理與結(jié)構(gòu)；

2.常見智能風(fēng)扇的功能與特點(diǎn)；

3.制作一個(gè)簡易的智能風(fēng)扇，涉及電路連接、程序編寫等；

4.課堂討論與實(shí)踐，分享制作過程中的經(jīng)驗(yàn)與收獲。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生對風(fēng)扇原理的探究精神，學(xué)會運(yùn)用科學(xué)方法分析問題；

2.技術(shù)應(yīng)用：掌握智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與制作技能，提高學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實(shí)際問題的能力；

3.創(chuàng)新思維：激發(fā)學(xué)生在設(shè)計(jì)與制作過程中的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)獨(dú)立思考與解決問題的能力；

4.團(tuán)隊(duì)合作：在分組合作中，培養(yǎng)學(xué)生有效溝通、協(xié)作的能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)知識，如電路原理、基礎(chǔ)的編程概念等，為本節(jié)課智能風(fēng)扇的制作奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生對科技制作具有濃厚興趣，喜歡動(dòng)手實(shí)踐，具備一定的觀察能力和問題解決能力。他們的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的擅長獨(dú)立思考，有的善于團(tuán)隊(duì)合作。

3.學(xué)生在制作智能風(fēng)扇過程中可能遇到的困難和挑戰(zhàn)有：電子元件的連接與編程調(diào)試，創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路的拓展，以及團(tuán)隊(duì)合作中的溝通與分工問題。此外，部分學(xué)生對新技術(shù)的接受程度和操作熟練度可能有所不同，需要教師關(guān)注并給予個(gè)別指導(dǎo)。四、教學(xué)資源1.硬件資源：智能風(fēng)扇套件（含電路板、電機(jī)、傳感器等）、電源、螺絲刀、導(dǎo)線等；

2.軟件資源：編程軟件（如Scratch或ArduinoIDE）、教學(xué)PPT、智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)圖等；

3.課程平臺：學(xué)?？萍妓仞B(yǎng)課程教學(xué)平臺；

4.信息化資源：相關(guān)教學(xué)視頻、科普文章、電子教材等；

5.教學(xué)手段：講授、示范、討論、分組合作、實(shí)踐操作等。五、教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課

同學(xué)們，大家好！今天我們將要學(xué)習(xí)第12課《智能風(fēng)扇》。在此之前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路原理和基礎(chǔ)的編程概念。今天我們將運(yùn)用這些知識來制作一個(gè)有趣的智能風(fēng)扇。那么，首先請大家思考一個(gè)問題：你們知道普通風(fēng)扇是如何工作的嗎？我們又該如何將它變得更智能呢？

2.基本原理探究

首先，我來為大家講解一下風(fēng)扇的基本原理。請同學(xué)們仔細(xì)觀察手中的風(fēng)扇，看看它由哪些部分組成。是的，它主要由電機(jī)、葉片和底座組成。當(dāng)電流通過電機(jī)時(shí)，會產(chǎn)生磁場，磁場會使葉片旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生風(fēng)。接下來，請大家分組討論一下，如何將這個(gè)普通風(fēng)扇變成智能風(fēng)扇？

3.分組討論與分享

4.技術(shù)講解與示范

（教師邊講解邊示范，注意強(qiáng)調(diào)操作要點(diǎn)和安全事項(xiàng)）

5.學(xué)生實(shí)踐操作

（學(xué)生開始制作，教師巡回指導(dǎo)）

6.成果展示與評價(jià)

同學(xué)們，時(shí)間過得真快，我們的智能風(fēng)扇都制作完成了。現(xiàn)在，請每個(gè)小組展示一下你們的成果，并介紹一下你們的設(shè)計(jì)思路和功能實(shí)現(xiàn)。

（各小組展示成果，教師給予評價(jià)和鼓勵(lì)）

7.課堂小結(jié)

8.作業(yè)布置

課后，請同學(xué)們完成以下作業(yè)：

1.總結(jié)本次課程中學(xué)到的知識和技能，以書面形式提交；

2.思考如何優(yōu)化我們的智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)，提高其實(shí)用性；

3.收集關(guān)于智能家電的資料，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備。

今天的課就到這里，同學(xué)們辛苦了，下次課再見！六、拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《智能硬件入門與實(shí)踐》：了解智能硬件的基本概念、發(fā)展歷程和未來趨勢。

-《Arduino編程與實(shí)踐》：深入學(xué)習(xí)Arduino編程，掌握更多編程技巧和實(shí)際應(yīng)用案例。

-《電子制作與創(chuàng)新》：了解電子制作的基本方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動(dòng)手能力。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

（1）了解不同類型的智能風(fēng)扇及其特點(diǎn)，對比分析其優(yōu)缺點(diǎn)，為今后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供參考。

（2）研究智能風(fēng)扇的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，思考如何降低能耗，提高能源利用率。

（3）探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能風(fēng)扇中的應(yīng)用，如遠(yuǎn)程控制、智能調(diào)節(jié)風(fēng)速等。

（4）關(guān)注市場上新興的智能家電產(chǎn)品，了解其功能、原理和應(yīng)用場景。

（5）嘗試將智能風(fēng)扇與其他智能設(shè)備（如智能燈泡、智能插座等）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能家居的聯(lián)動(dòng)效果。

（6）參加科技創(chuàng)新競賽，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目，鍛煉自己的創(chuàng)新能力。七、課后作業(yè)1.請簡述智能風(fēng)扇的工作原理，并分析其與傳統(tǒng)風(fēng)扇的區(qū)別。

答案：智能風(fēng)扇通過內(nèi)置的傳感器、微控制器和電機(jī)等組件，可以根據(jù)環(huán)境溫度、濕度或用戶需求自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速和轉(zhuǎn)向。與傳統(tǒng)風(fēng)扇相比，智能風(fēng)扇具有更高的節(jié)能性能、更便捷的操作方式（如遙控、手機(jī)APP控制等）以及更智能的調(diào)節(jié)功能。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的智能風(fēng)扇電路圖，并說明各部分組件的作用。

答案：

-電源：為整個(gè)電路提供能量。

-微控制器（如Arduino）：接收傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)程序邏輯控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

-溫濕度傳感器：檢測環(huán)境溫度和濕度，為微控制器提供數(shù)據(jù)。

-電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：接收微控制器的信號，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)。

-風(fēng)扇電機(jī)：產(chǎn)生風(fēng)力。

3.編寫一段智能風(fēng)扇的控制程序，要求能夠根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速。

答案：

```cpp

//示例代碼，使用Arduino

inttempSensorPin=A0;//溫度傳感器連接的模擬端口

intfanPin=9;//風(fēng)扇連接的數(shù)字端口

voidsetup(){

pinMode(fanPin,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

inttempValue=analogRead(tempSensorPin);//讀取溫度傳感器值

floatvoltage=tempValue*(5.0/1023.0);//轉(zhuǎn)換為電壓值

floattempCelsius=(voltage-0.5)*100;//轉(zhuǎn)換為攝氏度

//根據(jù)溫度調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度

if(tempCelsius<25){

digitalWrite(fanPin,LOW);//溫度低于25度，風(fēng)扇關(guān)閉

}elseif(tempCelsius<30){

analogWrite(fanPin,127);//溫度在25-30度之間，風(fēng)扇低速運(yùn)行

}else{

analogWrite(fanPin,255);//溫度高于30度，風(fēng)扇高速運(yùn)行

}

delay(1000);//每秒檢測一次溫度

}

```

4.如果你想讓智能風(fēng)扇具備遠(yuǎn)程控制功能，請簡述你需要添加哪些硬件和軟件，并說明原因。

答案：需要添加的硬件：

-無線通信模塊（如Wi-Fi模塊）：實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，接收遠(yuǎn)程控制指令。

-服務(wù)器或云平臺：處理用戶指令，與智能風(fēng)扇進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

需要添加的軟件：

-服務(wù)器端程序：處理用戶請求，發(fā)送控制指令。

-客戶端應(yīng)用程序（如手機(jī)APP）：供用戶遠(yuǎn)程控制智能風(fēng)扇。

5.請你設(shè)計(jì)一個(gè)智能風(fēng)扇的創(chuàng)新功能，并說明其實(shí)現(xiàn)原理。

答案：創(chuàng)新功能：自動(dòng)清潔功能。

實(shí)現(xiàn)原理：在風(fēng)扇葉片上安裝一個(gè)清潔裝置，該裝置由一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刷子旋轉(zhuǎn)，定期自動(dòng)清潔葉片上的灰塵。此功能的實(shí)現(xiàn)需要以下組件：

-清潔裝置電動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)刷子旋轉(zhuǎn)，清潔葉片。

-定時(shí)器：設(shè)定清潔周期，自動(dòng)啟動(dòng)清潔裝置。

-控制電路：接收定時(shí)器信號，控制清潔裝置的啟動(dòng)和停止。八、內(nèi)容邏輯關(guān)系①重點(diǎn)知識點(diǎn)：

-風(fēng)扇的工作原理及其在生活中的應(yīng)用。

-智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與制作，包括電路連接、程序編寫等。

-智能風(fēng)扇的創(chuàng)新功能，如遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)清潔等。

②關(guān)鍵詞：

-電路原理、編程、智能控制、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作。

③重點(diǎn)句：

-"智能風(fēng)扇是如何根據(jù)環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的？"

-"如何通過編程實(shí)現(xiàn)智能風(fēng)扇的遠(yuǎn)程控制功能？"

-"在設(shè)計(jì)智能風(fēng)扇時(shí)，我們?nèi)绾慰紤]節(jié)能環(huán)保和用戶體驗(yàn)？"

板書設(shè)計(jì)：

```

一、風(fēng)扇原理與結(jié)構(gòu)

1.電機(jī)

2.葉片

3.底座

二、智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)與制作

1.硬件：電路板、電機(jī)、傳感器

2.軟件：編程控制、智能調(diào)節(jié)

三、智能功能與創(chuàng)新

1.遠(yuǎn)程控制：Wi-Fi模塊、服務(wù)器

2.自動(dòng)清潔：清潔裝置、定時(shí)器

四、實(shí)踐操作與團(tuán)隊(duì)協(xié)作

1.電路連接

2.程序編寫

3.設(shè)計(jì)討論

4.成果展示

```作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置：

（1）請同學(xué)們結(jié)合本節(jié)課所學(xué)的智能風(fēng)扇工作原理，設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的智能風(fēng)扇電路圖，并在下一節(jié)課前提交。

（2）編寫一段智能風(fēng)扇的控制程序，實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的功能，并在下一節(jié)課前提交程序代碼。

（3）以小組為單位，思考并討論如何優(yōu)化智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，提高其實(shí)用性和用戶體驗(yàn)。將討論結(jié)果整理成文檔，并在下一節(jié)課前提交。

2.作業(yè)反饋：

（1）針對電路圖設(shè)計(jì)，檢查學(xué)生電路圖的合理性、安全性以及是否符合智能風(fēng)扇的基本原理。對于存在的問題，如元件連