電子工業版第六冊信息科技教學設計課題第3.3節《智能分類垃圾桶的原型搭建與調試》單元三單元學科信息科技九年級第六冊學習目標1、智能分類垃圾桶原型搭建2、智能分類垃圾桶的調試3、智能分類垃圾桶的優化升級重點了解技術的組成部分與應用；了解本單元知識概要。難點智能分類垃圾原型的搭建教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖一、教學目標通過本章節的學習，你應該掌握以下內容：1、智能分類垃圾桶原型搭建2、智能分類垃圾桶的調試3、智能分類垃圾桶的優化升級傾聽老師開篇介紹本課程的教學目標綜合考慮垃圾的特點，理論聯系生活實際，了解智能分類垃圾桶原型的搭建和調試，以及后續智能分類垃圾桶的優化升級二、新課導入智能分類垃圾桶的功能實現后，我們需要根據實際需求設計垃圾桶的結構，對初步完成的智能分類垃圾桶原型作品進行測試后，根據使用反饋對各個模塊進行調整與優化，不斷完善作品。觀看智能垃圾桶分類圖片的應用并思考回答問題激發學生興趣并快速進入學習狀態三、新課講解一、智能分類垃圾桶原型搭建智能分類垃圾桶的功能實現后，我們需要根據實際使用需求來設計垃圾桶的結構。以智能分類垃圾桶為例，按照日常的使用方式，我們可以將其分為一體式垃圾桶和分體式垃圾桶，如圖3.3.1所示。根據智能分類垃圾的功能，選擇合適的材料對垃圾桶外形結構迸行搭建。常用的結構搭建材料有木板、KT板、紙板、3D打印模型等。設計與搭建作品外形結構的一般步驟為:繪制草圖、拆分模型、數字化加工、模型搭建與組裝。常用的數字化加工方式如圖3.3.2所示。以一體式分類垃圾桶為例，將垃圾桶的結構分為放置垃圾的識別區域、投放垃圾的動力結構、存儲垃圾的箱體結構3部分，其外觀結構設計與搭建過程如圖3.3.3所示。放置垃圾的識別區域要使用圖像識別技術來識別垃圾種類,所以需要搭建能夠避免外界環境干擾的半封閉箱體，如圖3.3.4所示投放垃圾的動力結構要能夠雙向轉動，如圖3.3.5所示。根據識別結果將垃圾投入不同的垃圾桶，應設計與搭建一個不易腐蝕的面板來放置垃圾，以延長垃圾桶的使用壽命。存儲垃圾的箱體結構需要考慮垃圾的種類和使用情況來選擇不同的材料以及設計不同的容積。設計好智能分類垃圾桶的各個功能的外觀結構后，需要使用合適的材料和工具

進行組裝。如圖3.3.6

所示為組裝后的某智能分類垃圾桶。二、智能分類垃圾桶的調試智能分類垃圾桶的原型制作完成后，需要對垃圾桶進行測試與調整，以確保垃圾桶能夠實現既定功能。智能分類垃圾桶主要實現AI設備識別垃圾并對垃圾進行分類投放的功能，在測試時就需要比對垃圾投放的結果與垃圾的分類是否一致。調試可以分為硬件模塊調試與整體功能聯調。硬件模塊調試主要包含硬件模塊的連接是否正確、數據信號能否正常讀取或控制、硬件設備是否正常工作。以

智能分類垃圾桶為例，需要進行的硬件模塊調試有:

AI攝像頭是否可以正常采集垃圾圖像、識別結果能否正常返回智能開發板、智能開發板能否指揮控制器(如舵

機)執行相應動作，如圖3.3.7

所示。對各硬件模塊功能調試后，還要進行作品整體功能聯調。可以借助多種軟硬

件方式一

起進行調試，在調試中設置多組變量，檢查功能實現是否與預期一致，這樣可以較快捷地發現問題。例如，在智能分類垃圾桶中投放多組垃圾，觀察是

否每一次都能投放正確，將投放結果填寫在表3.3.1中。三、智能分類垃圾桶的優化升級完成智能分類垃圾桶的測試后，通常需要根據測試后的結果進行完善，在完善過程中會提出新的改進方案，這也就是我們經常說到的迭代。例如，在智能分類垃圾桶項目中，經過測試后發現放置垃圾的識別區域光線太暗，導致圖像識別率很低，可在識別區域的箱體中設置紅外感應燈裝置，當有垃圾放入時，自動亮燈，垃圾投入后自動關燈。在存儲垃圾的箱體結構中，如果一個箱體的垃圾大大多于另一個箱體的垃圾，可以在箱體中設置一個動態調節容積的裝置。當某個垃圾箱快滿時，垃圾箱擋板平移，增大某個箱體的容量，如圖3.3.9所示。通過教師的講解，以小組合作的方式、聯系生活中垃圾的場景，開展討論交流、合作完成任務通過小組合作，加強學生組內團結、共同完成任務四、課堂練習課程練習書本上的內容設計與搭建作品的外觀結構一般步驟為——和——。在制作作品的外觀結構中，常用的數字化加工工具有那些？根據本節3.2中所學自動識別幾何圖形的應用，嘗試制作幾何圖形自動分類器通過課堂的上的隨機提問，抽取學生回答，引導學生練習開展習題。通過課堂的講解，引導學生本人通過思考，獨立完成書本上的習題五、課堂總結請同學們對照本章的學習目標進行總結，看看自己掌握了那些知識。以小組為單位，對本單元的學習情況和項目情況，進行總結歸納。通過回顧智能垃圾分類應用實現過程的場景，引導學生獨立對所學的課程進行歸納總結六、作業布置作業布置回顧日常生活中遇見的垃圾，學習智能垃圾的原理及過程？理論聯系學校和生活的實際問題，通過對智能分類垃圾桶的設計和調試，掌握機器處理圖像的一