主講人：呂啟剛

呂啟剛 浙江省舟山市定海小學(xué)信息技術(shù)教師，定海區(qū)名教師，之江匯教育廣場(chǎng)省級(jí)講師團(tuán)講師，舟山市“技術(shù)與教學(xué)融合應(yīng)用聯(lián)盟”優(yōu)秀講師，從事創(chuàng)客教學(xué)多年，開(kāi)發(fā)的多門(mén)創(chuàng)客拓展性課程在省市級(jí)評(píng)比中獲獎(jiǎng)，長(zhǎng)期輔導(dǎo)學(xué)生參加電腦制作比賽、機(jī)器人比賽和科技節(jié)比賽，比賽成績(jī)出色。2018學(xué)年開(kāi)始在信息技術(shù)課堂中開(kāi)展人工智能編程教學(xué)。

教學(xué)背景

人工智能教學(xué)正在中小學(xué)信息技術(shù)課堂或拓展課、興趣課中普及，筆者在小學(xué)高年級(jí)開(kāi)展人工智能編程教學(xué)，學(xué)生主要學(xué)習(xí)語(yǔ)音播報(bào)、語(yǔ)音識(shí)別、文字識(shí)別、物體識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)知識(shí)。用圖形化編程平臺(tái)學(xué)習(xí)人工智能，學(xué)生既體驗(yàn)了人工智能技術(shù)，還提高了編程的水平，有益于提升信息技術(shù)素養(yǎng)。

學(xué)習(xí)了人工智能基礎(chǔ)知識(shí)后，我們開(kāi)始進(jìn)入綜合項(xiàng)目應(yīng)用階段，項(xiàng)目的主題是“AI智能秤”。項(xiàng)目的主要要求是：運(yùn)用人工智能技術(shù)制作一款無(wú)人值守的智能秤，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別商品、自動(dòng)稱(chēng)量重量并計(jì)算金額等功能。這個(gè)項(xiàng)目對(duì)小學(xué)生要求較高，建議以小組的形式開(kāi)展，4個(gè)學(xué)生為一組。本課涉及的知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容都比較多，因此本課的教學(xué)課時(shí)建議為兩課時(shí)。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能 掌握重量傳感器的使用方法，掌握Mind+軟件中AI圖像識(shí)別的使用方法，能夠結(jié)合使用Mind+實(shí)時(shí)模式和上傳模式。

過(guò)程與方法 用小組協(xié)作的方式，運(yùn)用以前學(xué)習(xí)的知識(shí)（語(yǔ)音播報(bào)、圖像識(shí)別、micro：bit無(wú)線通信等）開(kāi)展AI智能秤項(xiàng)目制作。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)項(xiàng)目制作，學(xué)生認(rèn)識(shí)到人工智能將會(huì)給未來(lái)的生活帶來(lái)很大的變化，了解學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的深刻意義。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) AI圖像識(shí)別功能的使用，micro：bit板之間的通信和重量傳感器的使用。

教學(xué)難點(diǎn) 編程實(shí)現(xiàn)智能秤識(shí)別水果，并根據(jù)接收到的重量數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算價(jià)格和總金額的功能。

教學(xué)準(zhǔn)備

micro：bit板2個(gè)，micro：bit擴(kuò)展板1個(gè)，攝像頭和耳麥（揚(yáng)聲器）各1個(gè)（根據(jù)機(jī)房情況配備），重量傳感器模塊（電子秤）1個(gè)，數(shù)字大按鈕模塊3個(gè)，3mm椴木板若干，學(xué)生自帶特征明顯的水果若干。

教學(xué)過(guò)程

一、項(xiàng)目引入

教師用PPT展示一張水果店的圖片。

師：快過(guò)年了，小區(qū)水果店老板發(fā)愁店里人手不夠，稱(chēng)重和收款忙不過(guò)來(lái)。這時(shí)，呂老師正好去買(mǎi)水果，得知水果店人手不夠，就拍拍胸脯說(shuō)：“這事包在我身上，回實(shí)驗(yàn)室給你弄一個(gè)會(huì)自動(dòng)稱(chēng)水果的智能秤?！眳卫蠋熁氐綄?shí)驗(yàn)室后，想來(lái)想去，想不出應(yīng)該做一個(gè)什么樣的秤，這下好了，牛皮已經(jīng)吹出去了，怎么辦？同學(xué)們，你們能幫老師一起來(lái)完成這個(gè)項(xiàng)目嗎？

學(xué)生小組討論，分析項(xiàng)目需求及智能秤需要哪些功能，然后用思維導(dǎo)圖的形式展現(xiàn)。

二、項(xiàng)目準(zhǔn)備

師：確定項(xiàng)目后，接下來(lái)我們要做的是組員分工、列出材料清單。老師給每個(gè)小組準(zhǔn)備了micro：bit板、重量傳感器模塊、數(shù)字大按鈕模塊等材料。請(qǐng)大家根據(jù)項(xiàng)目需求列好清單，并討論本項(xiàng)目需要用到哪些我們已經(jīng)掌握的技術(shù)，需要設(shè)置哪些變量，完成相關(guān)表格。

學(xué)生根據(jù)教師的要求，開(kāi)始分工，然后列出材料清單。列好清單后，開(kāi)始討論實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需要的功能需要用到哪些技術(shù)和變量，并完成項(xiàng)目需求技術(shù)與材料表、項(xiàng)目需求變量表。

三、項(xiàng)目難點(diǎn)突破

1.如何通過(guò)無(wú)線通信發(fā)送稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)到電腦

師：電腦端實(shí)時(shí)模式下沒(méi)有稱(chēng)重程序模塊，如何獲取稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)呢？我們可以借用無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。在稱(chēng)重裝置和電腦間，我們添加2塊micro：bit板，稱(chēng)重裝置端連接的micro：bit板用上傳模式，電腦端連接的micro：bit板用實(shí)時(shí)模式。將2塊micro：bit板設(shè)置成相同的無(wú)線頻道，并打開(kāi)無(wú)線通信，就可以實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)。

然后，接入重量傳感器。對(duì)照線路連接圖接好線，如圖1。這里要特別注意模塊的DOUT和SCK分別接在哪個(gè)引腳。

編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)讀取傳感器值的功能，例如按下按鈕，發(fā)送重量傳感器的值，如圖2。

教師還可以引導(dǎo)學(xué)生再安裝幾個(gè)功能按鈕，豐富智能秤的功能，例如清零、支付等（可通過(guò)無(wú)線通信發(fā)送一個(gè)特定字符來(lái)實(shí)現(xiàn)）。

學(xué)生開(kāi)始安裝測(cè)試重量傳感器，并嘗試讓電腦端讀取到稱(chēng)重裝置發(fā)送過(guò)來(lái)的重量數(shù)值，存儲(chǔ)到變量中。

2.電腦如何識(shí)別水果

師：如何讓電腦認(rèn)識(shí)水果，是本項(xiàng)目的關(guān)鍵，可以通過(guò)“AI圖像識(shí)別”程序擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電腦端接收到無(wú)線數(shù)據(jù)時(shí)，開(kāi)始圖像識(shí)別，識(shí)別的類(lèi)型是“植物”，然后根據(jù)識(shí)別的結(jié)果，給變量“水果”賦值相應(yīng)的水果名稱(chēng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，如圖3。

3.水果價(jià)格的計(jì)算

師：怎樣才能實(shí)現(xiàn)水果價(jià)格的計(jì)算？我們要事先設(shè)置好各種水果的名稱(chēng)及價(jià)格，然后根據(jù)傳輸獲取的重量值及攝像頭自動(dòng)識(shí)別的水果名稱(chēng)，就能計(jì)算出來(lái)，并且通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)同學(xué)們小組討論一下，合作設(shè)計(jì)計(jì)算并顯示和播報(bào)價(jià)格的程序。

學(xué)生小組合作，開(kāi)始設(shè)計(jì)程序。

四、項(xiàng)目完善

學(xué)生根據(jù)自己的需求，進(jìn)行項(xiàng)目制作，并進(jìn)一步完善。

師：同學(xué)們的項(xiàng)目都完成得怎么樣了？初步完成的小組可以給大家展示一下，邀請(qǐng)其他組的同學(xué)體驗(yàn)?zāi)銈兊捻?xiàng)目。參與體驗(yàn)的同學(xué)要從項(xiàng)目的創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、功能等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)。

學(xué)生以小組為單位展示項(xiàng)目，邀請(qǐng)其他同學(xué)提出評(píng)價(jià)建議。

交流展示后，每個(gè)小組組內(nèi)討論總結(jié)，協(xié)商如何進(jìn)一步改進(jìn)，再根據(jù)協(xié)商的改進(jìn)方案進(jìn)一步完善項(xiàng)目。

五、交流分享

師：我們的項(xiàng)目已經(jīng)基本完工了，大家做得非常棒。接下來(lái)，我們開(kāi)始評(píng)選優(yōu)秀項(xiàng)目，每組有3張點(diǎn)贊卡，請(qǐng)把點(diǎn)贊卡送給3個(gè)你們認(rèn)為最優(yōu)的項(xiàng)目。最終根據(jù)點(diǎn)贊卡的數(shù)量，我們選出3個(gè)最受好評(píng)的項(xiàng)目。

教學(xué)反思

本課是一節(jié)綜合應(yīng)用課，通過(guò)人工智能項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)，學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的語(yǔ)音播報(bào)、圖像識(shí)別、無(wú)線傳輸、邏輯和計(jì)算等人工智能技術(shù)相關(guān)知識(shí)。由于項(xiàng)目有一定難度，所以采用了小組合作的形式，并且安排兩課時(shí)的時(shí)間，讓學(xué)生有充分的時(shí)間準(zhǔn)備、探究和制作，以保證項(xiàng)目順利實(shí)施。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師要密切關(guān)注各小組內(nèi)如何分工，避免組員包辦或無(wú)事可干的情況發(fā)生，確保讓每一個(gè)學(xué)生都參與進(jìn)來(lái)，體驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)的樂(lè)趣和成就感。

（本課件由DF創(chuàng)客社區(qū)推薦）