云南省曲靖市中小学生科技素养科学课程 第12课.《智能风扇》教案

云南省曲靖市中小学生科技素养科学课程第12课.《智能风扇》教案课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容《智能风扇》为云南省曲靖市中小学生科技素养科学课程第12课。本节课主要内容围绕以下三个方面进行：

1.了解风扇的基本原理及其在生活中的应用；

2.学习智能风扇的设计与制作，掌握相关电子元件的使用方法；

3.培养学生的动手能力、创新意识及团队合作精神。

具体教学内容包括：

1.风扇的原理与结构；

2.常见智能风扇的功能与特点；

3.制作一个简易的智能风扇，涉及电路连接、程序编写等；

4.课堂讨论与实践，分享制作过程中的经验与收获。二、核心素养目标1.科学探究：培养学生对风扇原理的探究精神，学会运用科学方法分析问题；

2.技术应用：掌握智能风扇的设计与制作技能，提高学生将理论知识应用于实际问题的能力；

3.创新思维：激发学生在设计与制作过程中的创新意识，培养独立思考与解决问题的能力；

4.团队合作：在分组合作中，培养学生有效沟通、协作的能力，增强团队精神。三、学习者分析1.学生已经掌握了基础知识，如电路原理、基础的编程概念等，为本节课智能风扇的制作奠定了基础。

2.学生对科技制作具有浓厚兴趣，喜欢动手实践，具备一定的观察能力和问题解决能力。他们的学习风格多样，有的擅长独立思考，有的善于团队合作。

3.学生在制作智能风扇过程中可能遇到的困难和挑战有：电子元件的连接与编程调试，创新设计思路的拓展，以及团队合作中的沟通与分工问题。此外，部分学生对新技术的接受程度和操作熟练度可能有所不同，需要教师关注并给予个别指导。四、教学资源1.硬件资源：智能风扇套件（含电路板、电机、传感器等）、电源、螺丝刀、导线等；

2.软件资源：编程软件（如Scratch或ArduinoIDE）、教学PPT、智能风扇设计图等；

3.课程平台：学校科技素养课程教学平台；

4.信息化资源：相关教学视频、科普文章、电子教材等；

5.教学手段：讲授、示范、讨论、分组合作、实践操作等。五、教学过程1.导入新课

同学们，大家好！今天我们将要学习第12课《智能风扇》。在此之前，我们已经学习了电路原理和基础的编程概念。今天我们将运用这些知识来制作一个有趣的智能风扇。那么，首先请大家思考一个问题：你们知道普通风扇是如何工作的吗？我们又该如何将它变得更智能呢？

2.基本原理探究

首先，我来为大家讲解一下风扇的基本原理。请同学们仔细观察手中的风扇，看看它由哪些部分组成。是的，它主要由电机、叶片和底座组成。当电流通过电机时，会产生磁场，磁场会使叶片旋转，从而产生风。接下来，请大家分组讨论一下，如何将这个普通风扇变成智能风扇？

3.分组讨论与分享

4.技术讲解与示范

（教师边讲解边示范，注意强调操作要点和安全事项）

5.学生实践操作

（学生开始制作，教师巡回指导）

6.成果展示与评价

同学们，时间过得真快，我们的智能风扇都制作完成了。现在，请每个小组展示一下你们的成果，并介绍一下你们的设计思路和功能实现。

（各小组展示成果，教师给予评价和鼓励）

7.课堂小结

8.作业布置

课后，请同学们完成以下作业：

1.总结本次课程中学到的知识和技能，以书面形式提交；

2.思考如何优化我们的智能风扇设计，提高其实用性；

3.收集关于智能家电的资料，为下一节课做好准备。

今天的课就到这里，同学们辛苦了，下次课再见！六、拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《智能硬件入门与实践》：了解智能硬件的基本概念、发展历程和未来趋势。

-《Arduino编程与实践》：深入学习Arduino编程，掌握更多编程技巧和实际应用案例。

-《电子制作与创新》：了解电子制作的基本方法，激发学生的创新意识和动手能力。

2.课后自主学习和探究：

（1）了解不同类型的智能风扇及其特点，对比分析其优缺点，为今后的产品设计提供参考。

（2）研究智能风扇的节能环保技术，思考如何降低能耗，提高能源利用率。

（3）探索物联网技术在智能风扇中的应用，如远程控制、智能调节风速等。

（4）关注市场上新兴的智能家电产品，了解其功能、原理和应用场景。

（5）尝试将智能风扇与其他智能设备（如智能灯泡、智能插座等）结合，实现智能家居的联动效果。

（6）参加科技创新竞赛，将所学知识应用于实际项目，锻炼自己的创新能力。七、课后作业1.请简述智能风扇的工作原理，并分析其与传统风扇的区别。

答案：智能风扇通过内置的传感器、微控制器和电机等组件，可以根据环境温度、湿度或用户需求自动调节风速和转向。与传统风扇相比，智能风扇具有更高的节能性能、更便捷的操作方式（如遥控、手机APP控制等）以及更智能的调节功能。

2.设计一个简易的智能风扇电路图，并说明各部分组件的作用。

答案：

-电源：为整个电路提供能量。

-微控制器（如Arduino）：接收传感器数据，根据程序逻辑控制电机转速。

-温湿度传感器：检测环境温度和湿度，为微控制器提供数据。

-电机驱动模块：接收微控制器的信号，驱动风扇电机。

-风扇电机：产生风力。

3.编写一段智能风扇的控制程序，要求能够根据温度变化自动调节风速。

答案：

```cpp

//示例代码，使用Arduino

inttempSensorPin=A0;//温度传感器连接的模拟端口

intfanPin=9;//风扇连接的数字端口

voidsetup(){

pinMode(fanPin,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

inttempValue=analogRead(tempSensorPin);//读取温度传感器值

floatvoltage=tempValue*(5.0/1023.0);//转换为电压值

floattempCelsius=(voltage-0.5)*100;//转换为摄氏度

//根据温度调节风扇速度

if(tempCelsius<25){

digitalWrite(fanPin,LOW);//温度低于25度，风扇关闭

}elseif(tempCelsius<30){

analogWrite(fanPin,127);//温度在25-30度之间，风扇低速运行

}else{

analogWrite(fanPin,255);//温度高于30度，风扇高速运行

}

delay(1000);//每秒检测一次温度

}

```

4.如果你想让智能风扇具备远程控制功能，请简述你需要添加哪些硬件和软件，并说明原因。

答案：需要添加的硬件：

-无线通信模块（如Wi-Fi模块）：实现与互联网的连接，接收远程控制指令。

-服务器或云平台：处理用户指令，与智能风扇进行数据交互。

需要添加的软件：

-服务器端程序：处理用户请求，发送控制指令。

-客户端应用程序（如手机APP）：供用户远程控制智能风扇。

5.请你设计一个智能风扇的创新功能，并说明其实现原理。

答案：创新功能：自动清洁功能。

实现原理：在风扇叶片上安装一个清洁装置，该装置由一个小型电动机驱动，电动机带动刷子旋转，定期自动清洁叶片上的灰尘。此功能的实现需要以下组件：

-清洁装置电动机：驱动刷子旋转，清洁叶片。

-定时器：设定清洁周期，自动启动清洁装置。

-控制电路：接收定时器信号，控制清洁装置的启动和停止。八、内容逻辑关系①重点知识点：

-风扇的工作原理及其在生活中的应用。

-智能风扇的设计与制作，包括电路连接、程序编写等。

-智能风扇的创新功能，如远程控制、自动清洁等。

②关键词：

-电路原理、编程、智能控制、创新设计、团队合作。

③重点句：

-"智能风扇是如何根据环境变化自动调节风速的？"

-"如何通过编程实现智能风扇的远程控制功能？"

-"在设计智能风扇时，我们如何考虑节能环保和用户体验？"

板书设计：

```

一、风扇原理与结构

1.电机

2.叶片

3.底座

二、智能风扇设计与制作

1.硬件：电路板、电机、传感器

2.软件：编程控制、智能调节

三、智能功能与创新

1.远程控制：Wi-Fi模块、服务器

2.自动清洁：清洁装置、定时器

四、实践操作与团队协作

1.电路连接

2.程序编写

3.设计讨论

4.成果展示

```作业布置与反馈1.作业布置：

（1）请同学们结合本节课所学的智能风扇工作原理，设计一个简易的智能风扇电路图，并在下一节课前提交。

（2）编写一段智能风扇的控制程序，实现根据温度变化自动调节风速的功能，并在下一节课前提交程序代码。

（3）以小组为单位，思考并讨论如何优化智能风扇的设计，提高其实用性和用户体验。将讨论结果整理成文档，并在下一节课前提交。

2.作业反馈：

（1）针对电路图设计，检查学生电路图的合理性、安全性以及是否符合智能风扇的基本原理。对于存在的问题，如元件连