“基于传感器学习”的项目设计.pdf
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1、20中国信息技术教育课标探索 项目背景传感器的学习是人工智能学习的重要组成部分,作为初学者,琳琅满目的传感器会让学生感觉到无所适从。虽然很多传感器根据名字就能知道它的功能,但学生对这些传感器是如何获取数据的,获得数据之后又是如何使用的,怎样对获得的数据进行编程,最后怎样用执行机构(如机器人)执行编写程序,并不十分清楚。因此,“基于传感器学习”项目旨在打开传感器学习的大门,为后续基于人工智能算法的传感器应用打下基础。该项目以光电传感器为例,多学科融合,深入剖析了光电传感器原理和结构,项目涉及光电传感器的电子元件、物理电路图,以及具体的使用。项目规划通过光控灯实验活动,学习光电传感器的电子原件、物
2、理电路图,以及具体的电路组装。通过测量光敏电阻在光线变化时电阻的变化,学习光敏电阻的电器特征,进而了解光电传感器的实现原理。通过控制器获取光电传感器的数值活动,获得计算机可以识别的数字数据。给定任务,利用控制器对光电传感器获得的数据进行编程,并用机器人 平台来执行。项目目标本项目通过光控电路的实验了解光敏电阻的电器特性,利用控制器获取光电传感器的数据,利用获得的数据编程,然后让机器人执行。通过本项目的学习,对其他传感器的学习可以做到举一反三。项目实施1.新课导入师生观看视频 “神舟十二号载人 飞船”发射。教师提问:你们知道神舟十二号载人 飞船完成了哪些壮举吗?这其中的奥秘是什么?今天,我们一起
3、走进传感器的世界。设计意图:视频导入,激发学生深入探究传感器的兴趣。该视频导入既科普了我国的航天知识,又增强了爱国主义情感。2.探究传感器(1)光控灯实验认识光控灯实验器材:光敏电阻、可调电阻、三极管、LED灯、连接装置。组装光控灯,并进行实验。光控灯的原理是什么?电路图讲解(如下页图1)。这里的三极管有两个作用,一个是电流放大,一个是开关。当用作开关时,当B点的电位高于某个数值时,电流就从C点流向E极,灯泡亮,如果想要B点处于高电位,光敏电阻就要处于较高的阻值,此时“基于传感器学习”的项目设计 罗磊 山东省济宁市第一中学摘要:传感器的学习是人工智能学习的重要组成部分,传感器的种类繁多,但使用
4、方法是相通的。本文通过剖析光电传感器的电子电路,理解光电传感器的实现原理,通过控制器获得光电传感器的数据,并根据任务对光电传感器数据进行编程,最后通过机器人实现任务,为传感器的学习提供了完整的思路,起到了举一反三的作用。关键词:传感器;多学科融合;人工智能;机器人中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2023)17-0020-0421SEP.2023 NO课标探索只有光线弱,才能获得光敏电阻的高电阻值。因此,光强,灯灭;光弱,灯亮。在光控灯中,光敏电阻是敏感元件,它是一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器,能够把光照强弱这个光学量转变成为电阻这个电学量。设计意图:
5、以生活中常见的光控灯为例,了解传感器中的敏感元件,理解光控灯的原理,了解三极管的作用,学习该电路图的绘制,为下面传感器的学习进行知识铺垫。(2)认识传感器传感器是一种能把感知到的被测量信息按一定的规律转换成其他形式可用信号的检测器件或装置。教师提问:你知道生活中哪些地方用到传感器?教师总结:所有的自动化测控系统都需要传感器为其提供决策依据。小到光控灯,大到神舟航天器,各个关键部位的控制系统都离不开传感器的使用。但是你知道吗,航天器中的传感器也出现过意外。设计意图:通过人的五感,对比智能设备的电五官(如图2)。从例子中思考、归纳、总结传感器的定义,有了之前光敏电阻的实验,就能很好地理解传感器的概
6、念。通过提问航天器中的传感器也出现过意外,引出后面环节获取传感器的数据。3.获取传感器的数据(1)观看视频2010年俄罗斯质子-M火箭发射失败的原因是燃料水平传感器不准确导致加注燃料过量。因此,传感器作为控制器的“感官”和“神经”,要确保数据测得出、测得准,它是确保任务成功率的有效手段,因此传感器数据的准确性尤为重要。设计意图:观看视频,并思考传感器数据准确可靠的重要性,进而引出传感器数据的获取方法。(2)检测光敏电阻的数值实验工具:万用表、双向夹头、光敏电阻。实验目的:光照强度与光敏电阻阻值变化的关系。实验要求:被遮挡时光敏电阻的点阻值。自然光下光敏电阻的电阻值。实验结论:光照越强,光敏电阻
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