24.交通信号灯模拟大比拼（二）【教材简析】本课以工程实践为主线设计了三个活动。“改进”的目的是通过观察分析、编写程序等活动，引导学生认识到编写不同的程序可以使交通信号灯模型实现多种形式的自动控制。“测试” 的目的是引领学生交流改进后的自动控制交通信号灯模型，并对其程序和装置的有效性进行测试。“成果” 的目的是帮助学生根据调研实际生活中的十字路口交通情况，实现并展示自动控制的效果，意识到智能信号灯对人们安全出行的影响。【学情分析】学生在前一课中学会了制作简易交通信号灯模型，了解了开关控制的交通信号灯模型电路结构，这些为本课学习奠定了基础。【教学目标】科学知识目标1.能结合具体的任务说出编程的过程和方法。2.能对自己和他人制作的交通信号灯模型说出改进的建议或方法。3.能说出对自己的作品进行调整和测试的方法。科学探究目标1.能利用编程的方法解决交通信号灯智能控制的问题。2.能设计控制交通信号灯亮与灭的时间流程图。3.能对自己或他人制作的智能信号灯模型提出改进建议，并吸取他人的优点改进自己的信号灯模型。4.能对自己制作智能交通信号灯模型的方法和结果进行反思，作出自我评价。科学态度目标 1.能对交通信号灯智能化控制感兴趣。2.能与小组同学分工合作完成改进交通信号灯模型的任务。科学、技术、社会与环境目标能意识到人工智能促进了交通信号灯技术的发展。【教学重难点】重点：能结合具体的任务说出编程的过程和方法。难点：能结合具体的任务说出编程的过程和方法。【教学准备】教师准备：智能交通信号灯模型插件、组装工具、电脑、图形化编程软件等。学生准备：科学学生活动手册、笔等。【教学过程】第一课时一、明确任务1.引导:同学们，上节课我们完成了简易交通信号灯模型的设计和制作，并可以通过开关手动控制交通信号灯模型的亮和灭。下面我们观看学校附近十字路口的人、车通行情况的视频，试着提出改进智能控制开关的方法。2.出示:十字路口的人、车通行情况视频。学生观看视频，找出存在的问题，提出对智能控制开关改进的方法，并填写在科学学生活动手册第30页中。3.引导:我们针对路口交通信号灯存在的问题，提出了自己的改进方法。下面我们制作一个可以自动控制的智能交通信号灯模型，来体现我们改进的方法。二、组装模型1.布置任务:我们利用可编程交通信号灯模型插件来完成路口单一方向智能信号灯模型的搭建。2.讲解:组装工具和智能信号灯插件，并介绍组装方法和与电脑连接的步骤。(1)组装支架。(2)组装信号灯。(3)用杜邦线(导线)连接单片机和LED信号灯。(4)安装电池，用USB数据线与电脑连接。(5)打开编程软件，准备进行编程。3.组装:学生分组组装交通信号灯模型。教师巡回指导，提示学生正确连接LED灯与单片机的方法。三、绘制流程1.讲述:一般路口的某-一个信号灯亮与灭的顺序:绿灯亮25秒，黄灯亮3秒，红灯亮28秒，绿灯亮25秒重复此项序，我们可以根据此现象绘制出流程图。2.讲解:流程图各图形、符号的功能。3.绘制:学生绘制实现单一的方向交通信号灯亮与灭自动控制的流程图，并记录在科学学生活动手册第30页中。四、编程上载1.讲解:根据流程图在电脑上编写程序的方法。2.提示:端口1对应绿色LED灯;端口2对应黄色LED灯;端口3对应红色LED灯。3.编程:学生分组在电脑上编程。教师巡回指导。4.上载:学生把电脑上编好的程序上载至单片机中，连接电源，检查线路，打开电源开关测试信号灯是否能正常工作。学生与教师共同总结成功的经验或失败的原因。五、实践应用1.讲述:根据我们编写的路口单一方面的交通信号灯自动控制程序，请你设计同一路口两个方向的交通信号灯自动控制程序。也就是当个方向绿灯亮起时，另外个方向红灯同时亮起。2.设计:学生设计多方向交通信号灯模型自动控制程序。教师指导学生上载至单片机。3.测试:学生测试运行程序的结果，并交流展示成果。第二课时一、明确任务1.引导:上节课我们编写了交通信号灯模型自动控制的程序，实现了使我们的交通信号灯模型从手动控制到自动控制的转变。接下来，我们要利用开源硬件控制板的强大智能运算与判断能力来实现从自动控制到智能控制的转变。2.讲解: (出示红外线检测元件)我们可以在路口的后方一定距离处放置红外线检测器件，让单片机判断哪一个路口红外线有感应， 就可以让该路口的绿灯时间延长20秒，以达到缓解堵车情况的作用。二、设计编程1.绘制:学生根据要求，设计根据机动车流量智能控制交通信号灯亮与灭的流程图，并绘制在科学学生活动手册第30页中。2.编程:学生根据编程要求和方法，自主在电脑上编程。教师巡回指导。三、测量结果1.引导:同学们，我们已经分别制作了可自动控制和智能控制的交通信号灯模型。具体效果怎么样，我们将用玩具小车代替车流来测试一下。2.测试:学生以小组为单位进行活动，分别测试不同的交通信号灯模型的效果。四、实践应用1.讲述:我们已经完成了智能控制交通信号灯模型的设计、制作、编程、测试任务。同学们可以调研学校附近十字路口的交通信号灯的时间变化规律，观察不同时段的车流、人流情况，根据调研情况来编写合适的自动控制程序，并制成模型，形成报告，提交给相关部门。2.学生课下调研路口交通情况，独立思考，形成作品模型和报告。3.交流:与小组同学交流自己的活动体会，并进行相互评价。五、拓展延伸讲述:我们已经实现了使交通信号灯模型从手动控制到自动控制，再从自动控制到智能控制的转变。如果我们能在此基础上加上行人闯红灯时的报警功能，就能使我们的交通信号灯模型更加完善。有兴趣的同学可以在课下完成并记录在科学学生活动手册第31页中，也可以自己编写程序上载至单片机。【板书设计】24.交通信号灯模拟大比拼（二）