中小学教育资源及组卷应用平台 第7.3课《自动巡线守交规》教学设计 课题 自动巡线守交规 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 六年级 核心素养目标 信息意识：理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性，形成数据驱动决策的思维。计算思维：能用双传感器状态判断偏离方向，分解巡线问题为“检测-判断-调整”逻辑步骤，通过条件语句实现闭环控制与动态纠偏。数字化学习与创新：使用图形化编程实现巡线逻辑，通过实验调试转弯参数，利用传感器数据诊断跑偏原因，设计多场景测试优化算法。信息社会责任：讨论自动驾驶安全冗余设计的意义，思考车路协同对交通效率的影响，辩证看待技术替代人工驾驶的伦理问题。 教学重点 掌握双灰度传感器检测黑线原理与"检测-判断-调整"闭环控制逻辑，实现小车沿黑线稳定巡线。 教学难点 精准协调传感器数据与电机转向参数，解决转弯幅度过大导致的晃动及十字路口误判问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 在生活实际中，汽车要在正确的道路上行驶才能保证安全。道路除了有直线部分以外，还有曲线部分。驾驶员通过观察路面状况、周边场景和交通标志，能将汽车保持在道路中间行驶。汽车在无人操控的情况下，也要能实现这一功能。想一想：小车是如何知道要沿着黑线行驶的呢？小车通过底部的灰度巡线传感器来检测道路颜色，当传感器识别到黑线时，就会向控制中心发送信号，从而引导小车沿着黑线行驶。思考：自动巡线技术有哪些实际应用？自动巡线技术在工业自动化、智能家居、自动驾驶等领域都有广泛应用，如物料搬运机器人、扫地机器人、自动驾驶等。想象一下，小车通过内置的灰度巡线传感器，能够智能识别道路，自动沿着黑线轨迹行驶，这就是自动巡线技术的神奇之处。灰度巡线传感器，作为小车的“智慧之眼”，通过感知道路颜色变化，引导小车沿着黑线安全、稳定地前行。播放视频《自动巡线小车测试》。 课程新知导入。完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解自动巡线要实现的功能引导学生理解灰度传感器通过反射光强度识别黑线与白地，关注多传感器协同工作对自动驾驶的必要性。通过视频吸引学生的注意力。 讲授新课 新知讲解：一、分析自动巡线的基本原理自动巡线的原理在生活中，汽车要保持在路中间行驶，都是通过以下方法来实现的：（1）观察前方道路；（2）根据道路两侧的交通标志线，判断中间位置；（3）如果发现自己偏离中间位置，就调整前行的方向，回到中间位置继续前进。为了保证交通安全，道路一般都有清晰的标识。开动脑筋小组讨论：汽车如何自动感知道路“中间”并保持沿着车道中间行驶呢？自动驾驶汽车上的“眼睛”如摄像头、颜色传感器等，可以辨别车道线。根据传感器采集到的数据，计算出道路的“中心线”，并指挥汽车沿着“中心线”行驶。具体来说，当汽车向左或向右偏离了“中心线”时，就指挥车向相反的方向转一定角度，回到“中心线”上，让汽车尽量保持沿着道路中间行驶。这种控制汽车沿着某条“线”行驶的方法，叫作巡线行驶。二、模拟控制自动巡线的过程自动巡线的过程在小车模型的基础上，增加“灰度巡线传感器”作为输入设备，通过运算控制小车的行驶状态，让小车自动沿道路中间行驶，实现自动巡线功能如下图所示。信息链接灰度巡线传感器上安装有一个发光二极管和一个光敏电阻，发光二极管发出光线遇到检测面后反射至光敏电阻。在此过程中，不同颜色的检测面对光线的反射程度不同，浅色的检测面反射较多光线，而深色的检测面反射较少光线。光敏电阻检测反射光线的强度，并将其转换为信号传递给控制中心，从而判断当前检测面的颜色。开动脑筋根据前面的知识，小组讨论：如何结合“巡线行驶”的方法 ... ...
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