本课程基于开源硬件micro:bit,结合MakeCode编程软件介绍常用传感器及其控制方法,根据生活中的 实际场景,以各种智能家居项目为背景,开展PBL(project based learning)项目式探究学习,鼓励学生自己动手制作模型,注重学生的知识应用和逻辑思维培养。为了提升学生对硬件故障排查调试的技巧, 对串口通信、Wi-Fi通信、无线通信进行了介绍。为了加强趣味性,在硬件中融入了游戏编程,经典的飞机大战、贪吃蛇等小游戏让学生认识到硬件编程也可以做出有趣的作品。
本课程适合开设人工智能课程的普通小学或培训机构使用(建议使用年级为小学四年级),也可供对人工智能有兴趣的青少年阅读。 本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。
认识micro:bit主控板,尝试Makecode图形化编程界面的使用并编写、下载一个简单的程序。
编写简单的顺序结构程序,了解micro:bit主板上AB按键的用法,进一步解程序流程图的绘制方法。
学习如何创建变量、设置变量,了解重力传感器的工作原理,利用micro:bit主控板上重力传感器模拟制作简易计步器。
学习关于电压的一些知识,认识到人体是可以导电的。在平时的生活中,要注意用电安全,不要轻易用手触碰家中的电器。
学习使用IObit与外部设备连接的方法,了解有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的不同,重点学习IObit板载蜂鸣器的使用。
学习micro:bit如何连接外围扩展设备,如何测试设备的状态,如何向引脚写入数据,了解数字电路的工作原理。
学习使用人体红外传感器模块和LED模块,结合条件语句模拟制作了楼道红外感应灯。
学习了声音传感器模拟输入,通过设计一个虚拟的“开关”变量,对led灯进行控制。
了解micro:bit模拟信号输出的相关知识,结合模拟输出完成了一个呼吸灯的小项目。
了解电位器和电机的相关知识,学习映射知识的应用,将电位器的模拟值与风扇的转速做映射,完成了可调风扇的制作。
了解舵机的基本构造、基本原理和使用方法,并应用舵机原理设计了一款玻璃雨刮器。
了解超声波传感器、与IOBIT的连接方法,再次学习有关映射的知识,将超声波的距离与音调之间进行映射完成一个超声波音乐小案例。
了解micro:bit的无线广播原理,利用micro:bit无线技术,设计一个远程打招呼程序。
了解智能家居中的安防报警的工作原理,并利用超声波传感器和micro:bit无线通信技术,模拟制作一个简单的安防报警项目。
综合之前的课程知识,融入智能家居的实际场景,模拟智能家居中对电器的控制。
综合利用之前所学的舵机、完成智能遥控晾衣架的项目。
编写一个程序,无论micro:bit怎么转向都显示一个指向北方的箭头,并结合LED灯与蜂鸣器的使用,在指南针指向靠近北方时做出对应的提示。
学会使用加速度传感器监测人体的偏移,并以声音与屏幕表情进行提醒。
学习micro:bit主控板的无线通信方式。在通信时,一定要确保两个micro:bit主控板处于同一个组内才能进行通信。传输的不同类型数据需要使用对应的数据类型进行接收。
学习串口通信的程序编写,串口通信的作用有很多,如读取设备数据、计算机向设备写入内容、格式化输出等等。
学习水位传感器的使用,以及如何通过串口通信的方式获得连接设备的数据,从而根据实际的读数来设计我们的程序。
学习温湿度传感器及 OLED 模块的使用。通过网络查询相关设备的使用方式,这是提高自己学习能力的一个重要手段。
学习micro:bit主控板的彩色灯带的使用,通过改变灯带的颜色与亮度等参数,得到各种酷炫的灯光效果。
学习用一些基本传感器进行协同工作,并结合无线传送技术,将传感器接收到的数据进行远程传送。
学会制作一款躲避子弹的游戏。知道游戏的基本流程、游戏编程的基本方法,例如,创建游戏对象、移动对象、碰撞检测等。
制作一个简化版的贪吃蛇,它可以通过按钮旋转自己的方向。由于“苹果”的位置不确定,因此如何旋转方向就变成了一个有趣的选择。
制作一个功能更加完善的射子弹小游戏,包括:游戏有基本的音乐效果、玩家有基本的攻击能力。
制作一个功能更加完善的小游戏,包括:游戏有基本的分数系统、游戏有基本的音乐、玩家与敌人有最基本的互动。
学习如何利用 Wi-Fi 配置本地 IoT 服务,并进行硬件连接与 Wi-Fi 测试。
学习如何使用网络连接IoT服务,配置IoT服务器和客户端,并通过使用MQTT协议定义一个话题,使客户端和服务器之间进行通信。
实现基于物联网的远程温湿度显示功能,巩固关于 IoT 模块的知识。还添加了一个 OLED 模块进行数据显示。
初步掌握物联网的基本原理。通过IoT服务器,我们不仅能够远程收发数据,还能在IoT服务器上将数据进行一定的处理后输出给需要的单元。
郭躬德 冯彥 李立慈
专属教研服务系统,助您构建STEM课程体系,打造一站式教学环境。