王增福  山东省聊城市莘县信息技术教师。2017年2月投身于3D建模学习和研究，已在i3DOne青少年三维创意社区发布视频教程192个，学习人次达到140万。曾获i3DOne青少年三维创意社区“优秀创客导师”称号；被聘为i3DOne全国三维设计挑战赛第15期“向劳动者致敬”评委；编写的《趣学3D One》一书于2018年10月由人民邮电出版社出版。

教学背景

伴随着科技的日益进步，电子产品越来越多地出现在我们的日常生活中，虽然提高了人们的生活水平，但也带来了电能消耗与浪费的问题，因此，日常生活中节约用电意义重大。台灯主要用于晚上阅读学习和工作，传统的台灯在使用过程中主要是通过“开关”功能控制灯的点亮和熄灭，很容易出现“人走灯亮”的现象，在某些程度上造成浪费。

本节课使用人工智能3D One AI软件设计制作智能感应台灯，主要是通过“距离传感器”检测人与台灯的距离，从而控制台灯的点亮和熄灭，从而达到“人来灯亮，人走灯灭”，起到“节约电能”的作用。

教学目标

知识与技能 知道智能感应台灯的主要配置；认识距离传感器；了解3D One AI软件中“虚拟传感器”指令中的“设置距离传感器……”和“获取距离传感器……测量距离”积木。

过程与方法 能够使用工具栏“组”中“成组固定”命令工具对台灯、距离传感器和RGB灯进行成组固定；掌握通过“设置电子件模型”设置RGB灯和距离传感器的方法；学会使用“虚拟传感器”指令中的“距离传感器”相关积木编写智能感应台灯程序；能够进入仿真环境对“智能感应台灯”进行仿真测试。

情感态度与价值观 了解人工智能技术在生活中的实际应用；培养学生养成节约用电的习惯。

教学重点与难点

教学重点 认识3D One AI软件中“虚拟传感器”指令中的“设置距离传感器……”和“获取距离传感器……测量距离”积木；掌握通过“设置电子件模型”设置RGB灯和距离传感器的方法。

教学难点 智能感应台灯程序的编写和理解。

教学过程

一、情境导入

师：台灯是我们生活中用来照明工作、学习或阅读的工具，想一想你家用的台灯是什么样子的？它拥有哪些功能？

学生思考、回答……

师：如今台灯种类样式繁多，从控制方式来说分为开关控制、触控式、智能感应式和声控式。传统的台灯在使用过程中主要是通过开关控制灯的点亮和熄灭，很容易出现“人走灯亮”的现象，在某些程度上造成浪费。相对于传统的台灯来说，智能感应台灯使用起来更方便更节能，今天老师就带领大家使用3D One AI软件设计一款智能感应台灯。

二、探索新知

活动一：分析智能感应台灯

教师使用3D One AI软件打开智能感应台灯源文件并进行演示，如图1。

师：今天，老师给大家带来了一款智能感应台灯，请同学们注意观察，当六面体靠近和远离台灯时，会发生什么现象？

学生仔细观察，思考并回答……

教师：通过刚才的演示，我们发现，当六面体靠近台灯时，台灯就会发出黄色的光；当六面体远离台灯时，台灯就会熄灭。你知道如何实现这种功能吗？其实主要是通过距离传感器控制台灯的点亮和熄灭。

活动二：认识距离传感器

师：夏天，每当夜幕降临时，就会看到空中有很多的蝙蝠，但是蝙蝠飞行的时候并没有到处乱撞，你知道为什么蝙蝠在夜晚飞行撞不到障碍物吗？

学生思考、回答……

教师总结：蝙蝠有一个探路秘诀，就是通过超声波来探路——通过嘴巴发出超声波，然后靠耳朵来听回弹的超声波，从而判断前面是否有障碍物。其实我们的生活中也有一种能够检测障碍物的传感器——距离传感器，它是一种看起来类似于望远镜的电子设备。

距离传感器由发射点和接收点两部分组成，它主要是通过发射点发射声波，当声波遇到障碍物后会反弹，没多久接收点就能收到返回的声波。通过这样的方式检测它与障碍物之间的距离，如图2。

活动三：为台灯设计电子件模型

1.设计电子件模型

启动3D One AI软件，打开电脑中保存的“智能感应台灯”源文件。点击工具栏中的“设置电子件模型”工具，在弹出的对话框中，将“电子件类型”设为“RGB灯”，“电子件”为台灯中的RGB灯，打开颜色为黄色，关闭颜色为灰色，如图3，单击确定。

点击工具栏中的“设置电子件模型”工具，在弹出的对话框中，将“电子件类型”设为“距离传感器”，“电子件”设为台灯中的距离传感器模型，位置为距离传感器左起始点平面的中心，方向为距离传感器的正前方，范围为默认的200mm，单击确定，如图4。

师：大家试一试进入仿真环境，并启动仿真，看看有什么新发现。

学生操作、观察并思考。

教师巡视指导，指名学生回答……

教师总结：台灯主体中的距离传感器和RGB灯会散落下来，这就需要对它们进行成组固定。

2.固定零部件

单击工具栏中“组”中的“成组固定”命令工具，依次将台灯主体、距离传感器和RGB灯选中，然后单击确定，如图5。

活动四：编写程序，体验智能感应台灯

教师带领学生认识3D One AI软件中的距离传感器和RGB灯的程序积木。

教师引导学生分析程序编写思路：当启用距离传感器后，如果人（本课例由六面体代替）靠近台灯（进入距离传感器检测范围），台灯就会点亮；如果人（本课例由六面体代替）远离台灯（超出距离传感器检测范围），台灯就会熄灭。

师：根据这个思路，请同学们以小组为单位，讨论编写智能感应台灯程序，然后进入仿真环境，看看能否达到效果。

学生交流讨论，并以小组为单位，合作完成程序编写，如图6。教师巡视指导。

教师提问：在尝试程序编写和仿真的过程中，大家遇到了哪些问题？

教师指名学生回答，大家互相交流分享心得。

三、拓展实践

师：想一想，在我们的生活中还有哪些类似的智能生活用品？请同学们结合本节课所学的内容，使用3D One AI软件自己设计创作一款智能生活用品。

教学反思

本课在授课过程中，最大的亮点就是通过程序的编写，让学生在3D One AI软件的虚拟仿真环境中体验智能感应台灯在生活中的运用，综合运用了物理、信息技术等学科知识。

从教学层面上，本节课是以学生生活经验为基础，让学生发现传统台灯所存在的问题——“人走灯亮”的现象，寻找实现“人来灯亮，人走灯灭”的节能方法。从教学策略上，结合案例的特点，本节课在授课过程中主要采用了讲解与演示、自主探究、小组合作等教学方式，让学生在讲解与演示中直观地了解智能感应台灯的搭建与制作；通过自主学习的方式，让学生在实践操作中发现问题和解决问题；在小组合作中培养学生间的团队合作精神，激励学生在学习过程中敢于探索、勇于创新。