庄建东   浙江省嘉兴市秀洲区印通小学信息技术教师，信息技术教研组组长。2019年加入校第一梦想团队，主要负责创客教育和编程无人机拓展课教学。

教学背景

本课程适合小学拓展课开展活动时使用，教学对象为四年级及以上具备一定动手能力的学生。本课使用Mind+图形化编程软件，以大疆推出的RoboMaster TT教育无人机和DFRobot旗下出品的为搭配RoboMaster TT而开发的传感器套件为学习基础设备。通过对空中机器人——TT教育无人机飞行原理和搭载的ESP32开源硬件的学习，让学生学会设计和制作自己的空中机器人。

本节课是空中机器人创意制造系列课程的高楼搜救机器人项目制作。学生前面已经学习了无人机的连接和飞行操作，能以项目式的学习方式编程设计自己的机器人，使其完成简单的搜救功能，实现无人机的扩展连接。

教学目标

知识与技能 认识人体红外热释电运动传感器，完成创意制作。

过程与方法 团队合作，设计制作。

情感态度与价值观 通过自身的努力，设计高楼搜救机器人去帮助更多的人。

教学重点与难点

教学重点 认识人体红外热释电运动传感器工作原理。

教学难点 应用人体红外热释电运动传感器工作原理设计高楼搜救机器人。

教学准备

教学环境 多媒体教室、电子白板。

资源准备 Mind+软件、RoboMaster TT教育无机机、Gravity:人体红外热释电运动传感器，生活中有关搜救机器人的例子（包括图片、视频等资料）。

其他准备 提前将学生分好组，3～5人为一个小组，方便学生内部进行讨论。

教学策略 以项目式学习为主，引导学生完成项目任务。

教学过程

一、情境导入

生活中无人机的应用很广泛，无人机搜救巡逻就是其中一个很重要的应用领域。教师出示无人机开展搜救工作的视频、图片。

师：今天，我们要让无人机变成一个高楼搜救机器人，让无人机代替或者帮助我们去搜救更多的受害者。同学们知道搜救机器人可以靠什么来感知周围的人吗？

生：红外热释电运动传感器。

师：对，今天我们使用的Gravity:人体红外热释电运动传感器就是一款红外热释电运动传感器，它可以检测我们人体的运动，接下来我们一起来了解一下。

二、认识红外热释电运动传感器

红外热释电运动传感器能检测到运动的人或动物身上发出的红外线，输出开关信号，能应用于各种需要检测运动人体的场合。传统的红外热释电传感器需要人体热释电红外探头、专用芯片和复杂的外围电路来实现，体积略大，电路复杂，可靠性略低。DFRobot新推出的Gravity:人体红外热释电运动传感器，专为Arduino设计，采用数字一体化集成人体热释电红外探头，具有体积小、可靠性高、功耗低、外围电路简单等特点，如图1。

师：Gravity:人体红外热释电运动传感器是一款能检测人体运动及生命体特征的传感器，在一些生命搜救工作中应用特别广泛，今天我们就用这个传感器制作一个高楼搜救机器人。首先，大家学习一下怎么应用这个传感器。

教学小贴士：了解传感器的基本原理，了解应用场景，能让学生设计出更加科学的机器人。

三、连接与测试红外热释电运动传感器

师：首先，我们要学习怎么连接红外热释电运动传感器。Gravity：人体红外热释电运动传感器需要通过3PIN线连接。注意，传感器刚通上电时，会出现一小段时间的不稳定，输出端会出现电平抖动现象。

具体接线方式可参考下表，将相对应的数据接口线连接，注意要防止插反数据线的情况发生。

测试传感器。我们通过读取IO13号端口，如图2，获取传感器显示的信息并进行测试，研究传感器数据信息获得情况。

小组讨论如何测试端口信息，并探究传感器的性能。

师：我们一起来查看一下传感器的说明文档。

教学小贴士：设计测试环境，让学生学会使用传感器。在生活中有各种各样的传感器，教导学生学会查看传感器资料文档，是一个快速入门的好方法。

四、扩展红外热释电运动传感器应用

师：同学们，我们刚才测试了红外热释电运动传感器的功能。接下来，大家小组讨论一下怎么应用这个传感器来做一个有意义的高楼搜救机器人。

学生小组讨论，根据所学知识扩展设计思路，创意设计自己的高楼搜救机器人。学生思考红外热释电运动传感器该如何安装、如何搜救被困群众等问题。

学生动手安装、固定扩展模块，选择固定传感器的最佳位置。利用红外热释电运动传感器制作高楼搜救机器人。

编写高楼搜救机器人代码，如图3。

学生测试高楼搜救机器人运行效果，如图4。然后教师组织学生展开小组头脑风暴，探讨自己设计的机器人还有哪些地方可以改进。

教学小贴士：头脑风暴，让学生有更广阔的想象空间。对应用设计的猜想，能让学生有更多的想法，通过编写代码实现设计，即使目前受到器材、技术等限制，也能为学生将来的发展提供思考方向。

五、总结与拓展

师：同学们，今天我们学习的是红外热释电运动传感器，其实它在生活中有很多应用的地方。红外热释电运动传感器可以感知人和动物，在很多需要检测的地方都可以应用。生活中，我们的机器人在搜救的时候，可能不仅需要红绿灯指示，有时候还需要跟物联网、GPS定位等多种设备连接发送多个信息，包括图像、坐标等。同学们可以据此设计更多的红外热释电运动传感器应用场景。

教学反思

本节课是TT扩展板拓展红外热释电运动传感器教学的一课。之前学生已经学会了扩展板的连接和测试，这节课学生主要是学习和了解红外热释电运动传感器的作用。学生通过头脑风暴的方式探讨传感器的使用，设计自己的高楼搜救机器人，完成设计任务。但学生掌握的知识有限，可能只会设计出一些提示性的救援机器人，如果后期有机械臂等知识的提升，可以引导学生完善作品，做成更实用的机器人。

在教学过程中，首先学生通过已有的学习经验进行自主学习，以自己的学习经验来驱动新的学习任务，学习新的传感器。学生测试新的传感器的功能后，通过头脑风暴来扩展传感器的使用场景。学习能力较弱的小组可采用阅读文档资料的方式扩充对传感器的了解，以任务驱动的方式来完成各环节的教学。在最后总结中，教师可以给学生讲授更多的知识融合应用的领域，开阔学生的眼界，为他们提供更多思考的空间。

（本课件由DF创客社区推荐）