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[K10教程] 行空板K10大班教学程序集 |
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本帖最后由 杭州大白菜 于 2024-11-18 20:14 编辑 一、项目背景 随着人工智能课程进入中小学课堂，大班教学急需一种收纳简单，功能丰富的教学产品，以前使用的是掌控板教学，效果很好，现在行空板K10出现了。行空板K10是一款专为信息科技课程中的编程学习、物联网及AI项目教学需求而开发的学习板。它集摄像头、LCD彩屏、麦克风、扬声器、WiFi蓝牙模块、RGB指示灯及多种传感器和扩展接口于一体，无需额外设备即可实现传感器控制、物联网应用、图像检测、语音识别、语音合成等AI项目。 今天我们来挑战学生使用一块行空板（DF商城售价158元），完成11节大班教学中的基础实验教学内容，而教师只需准备1个程序。  二、准备工作 （一）根据行空板K10的特征，经过测试，设计了以下实验教学内容。 （二）教学程序统一编写了1个，使用了11个自定义函数，命名如下：  第1课：显示板载传感器 第2课：移动的小球 第3课：按键随机灯 第4课：智能路灯 第5课：智能计步器 第6课：语音控制灯 第7课：人脸检测 第8课：猫狗检测 第9课：二维码识别 第10课：学习识别人脸 第11课：随机古诗朗读 （三）素材准备 第7课：人脸检测。需要准备4张人脸，学生也可以用百度搜索人脸或用同学真实的人脸检测。      第8课：猫狗检测。需要准备4张猫狗图片，学生也可以用百度搜索猫狗图片。      第11课：随机古诗朗读。我准备了5首著名的古诗，但测试后发现，行空板K10最多支持3首，否则会提示容量过大，无法上传。      并准备以下古诗内容，方便程序里语音朗读时调用。 《登鹳雀楼》 唐·王之涣 白日依山尽， 黄河入海流。 欲穷千里目， 更上一层楼。 《静夜思》 唐·李白 床前明月光， 疑是地上霜。 举头望明月， 低头思故乡。 《九月九日忆山东兄弟》 唐·王维 独在异乡为异客， 每逢佳节倍思亲。 遥知兄弟登高处， 遍插茱萸少一人。 《送元二使安西》 唐·王维 渭城朝雨浥轻尘， 客舍青青柳色新。 劝君更尽一杯酒， 西出阳关无故人。 《咏柳》 唐·贺知章 碧玉妆成一树高， 万条垂下绿丝绦。 不知细叶谁裁出， 二月春风似剪刀。 三、编程实践 （一）为方便教师教学，我把11个教学子程序都设置为自定义函数形式，每节课采用“0初始化”加某一自定义函数的功能实现，比如教学第1课，用到的是0+1，教学第7节，用到的是0+7的形式，如下图所示，这样的结构化设计，方便教师研究，教学时，可以让学生不用自定义函数书写，作为一个整体书写也是没问题的。为了防止程序AB键调用混乱，只在自定义函数里实现判断按下A或B键实现特定功能，而没有用影响全局的“当按键A/B按下”的功能。   而定义的“0初始化”是对程序编写前的一些系统设定，可根据自己的喜好和程序要求设定，我设定如下：  （二）下面分别说明每节课的程序代码和教学要点： 第1课：显示板载传感器 它是一个循环结构，先等候1秒，防止文字显示过快。然后提示“按A键语音播报数据”，在第10到第13行，分别显示行空板K10自带的传感器数据，分别是：运动强度、光线、温度、湿度。（经咨询DF技术人员，自带的声音传感器，只能识别合成语音，不能检测外部声音，在安静环境下，声音值也会在0到4万多变化，声音传感器内的紫外线传感器更不能用，用了上传就会报错。）  第2课：移动的小球 它是行空板画图形的一个基础，使用了加速度传感器，还引入了行空板的X和Y坐标的变量概念，行空板宽的X值，范围是0到240像素，行空板高的Y值，范围是0到320像素。让小球根据自带加速度 的X、Y值控制自己的坐标运行，为了效果好看，还在小球外围增加一个白球围绕着运动。  拓展：行空板可以画线，可以画圆，可以画很多图形，请根据自己的需求设计项目。 第3课：按键随机灯 这款按键随机灯，先提示用户可以按A随机灯，按B关灯。设置了一个随机数从0到9的值，对应灯的亮度0到9。灯号-1到0，1，2也用了随机数，可实现3个RGB灯随机亮。灯的RGB颜色也用了0到255的随机数，每次可以亮不同的随机颜色。  拓展：用随机数控制一定范围内值的变化，可以产生意想不到的效果，实现灯光随机的算法还有很多，可以让学生自由发挥编写。 第4课：智能路灯 室外的路灯，在天黑后会自动亮起，天黑了会自动关闭。这个程序设计里，既需要循环结构，也需要分支结构，还需要传感器的阈值判断。程序里要显示当前实际的光线值，方便学生理解阈值的变化情况，同时调用了第3课里的随机灯变化程序，起到了复习巩固再创新的作用。  拓展：由于声音传感器需要外置，所以智能楼道灯项目（当光线小于50，声音大于50时，开灯15秒后自动关闭）用这个行空板K10是不能做的，但我们可以做一个温度或湿度的报警灯，当它们的阈值超过一定范围，会灯光或语音报警。 第5课：智能计步器 微信中有“微信运动”排行榜，那么智能设备是如何知道你行走的步数的呢？可以通过检测加速度传感器的强度值来判断，同时为了适合不同人群的走路幅度，还设置了可调节灵敏度的功能，方便不同人群使用。所以标题“智能计步器”外，还提示“按A增大灵敏度、按B降低灵敏度”，在使用时，需要显示“当前运动强度、当前灵敏度值、步数”等供用户了解。同时在调节灵敏度时，会语音提示。  拓展：行空板还自带了姿态检测功能，作为加速度传感器功能的拓展，可以模拟手机屏幕向下，自动熄屏节能。模拟屏幕左右倾倒为老人摔倒状态，自动提醒等功能，结合生活实际，实现更多功能。 第6课：语音控制灯 现实生活中已经有很多语音管家了，比如“小爱同学、天猫精灵、小艺小艺”等，现在我们通过语音控制来实现开关灯和打开红灯，绿灯、黄灯等功能。相应的语音识别词，都需要在初始化里先设置好。为了方便用户使用，在设计界面时，分有语音和无语音2种情况。无语音时，屏幕提示“请说唤醒词，“你好小新””，有语音时，屏幕提示“请说开灯关灯，红灯，绿灯、黄灯”，并且语音识别完成后，都会有对应的语音和文字提示。  拓展：语音识别可控制的情况很多，比如问智能管家“现在温度是多少？”，记得先在初始化里设置好要识别的命令词。 第7课：人脸检测 人脸检测是一个很有趣的项目，行空板K10自带摄像头，轻松完成识别人脸检测的大班教学。但要记得打开摄像头和开启人脸检测功能不能放在循环里，不然会一直调用这个功能，导致行空板不停重启哦。如果检测到人脸了，就会亮灯并提示人脸的相关信息，比如人脸在屏幕上的长宽，鼻子的XY坐标等。为了屏幕显示美观，在未检测到人脸时，清除特定行的信息。  拓展：还记得那个会移动的小球吗？你也可以画一个小球，跟着你的鼻子的XY坐标移动啊！ 第8课：猫狗检测 猫和狗是人类的好朋友，我们不能随意抛弃它们，我们对流浪的猫狗还可以做一个爱心投喂箱，当检测到有猫狗时，提供清洁的食物和水。根据检测到的猫狗脸的长宽和XY坐标，我们可以实现精准投喂。  拓展：当有猫狗出现时，你能不能为它们播放一首音乐或给他们一个语音留言呢？ 第9课：二维码识别 我们这个移动设备普及的时代，二维码应用越来越广了。我们可以用草料https://cli.im/这个网站，把文字或网站或文件等生成二维码，让用户扫描识别。由于网站可能比较长，所以我们可以用小字体16*16，每行显示12个字，自动换行等来完整显示这些信息。  拓展：在草料网站上写祝福父母的文字或其它想说的话，生成二维码后，让行空板识别一下吧。 第10课：学习识别人脸 在学习识别人脸前，如果已经有用户学习过了， 可以先“忘记所有人脸”。按A键是学习人脸，按B键是识别人脸。如果识别成功了，还会显示当前人脸的ID是多少。虽然可以识别的人脸有60多个，但一般课堂上识别2到4个就可以了。  拓展：学习识别人脸时，可以使用同学的人脸，为不打扰同学的学习，也可以用教师提供的人脸素材或百度搜索人脸进行学习。 第11课：随机古诗朗读 唐诗是中国古代文学史上的一颗璀璨明珠，通过提供精美的图片和朗读，可以让孩子爱上古诗。这节课根据行空板的容量，我们提供了3首古诗，太多了就无法上传。每首古诗的图片控制在30K以内。按A键可以在1到3首古诗里随机选择一首朗读。  拓展：中国古代还有很多文学著作，请选择你喜欢的内容来制作一个学习程序吧。 四、程序下载 为了方便教师教学，提供了一个完整的包括所有自定义函数的程序，还有配套的图片、文字等。有需要的可下载。  行空板K10教学程序集.zip |
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