智能護眼看書器

馬強

教學背景

據國家權威部門統計，2018年我國近視的人數超過了4.8億，并呈現發病率增高和低齡化趨勢，其中，城市中小學生近視的患病率高達71%，農村中小學生的近視率雖然沒有這么高，但也超過了50%。先天性近視固然存在，但很多人近視的原因在于平時不良的用眼習慣。針對中小學生存在的錯誤的用眼習慣、錯誤的學習姿勢等問題，我引導學生設計了一款智能護眼看書器，用來糾正學生的錯誤坐姿，督促他們養成良好的用眼習慣，保護學生的視力。

教學目標

1.掌握樂高積木各部分的特點及用途，并能搭建出智能護眼看書器的結構。

2.能用樂高EV3編程軟件編寫出智能護眼看書器的程序，實現基本的護眼功能。

3.通過制作智能護眼看書器，養成良好的用眼習慣，能夠保護好自己的視力。

教學重點與難點

教學重點 能用樂高積木搭建智能護眼看書器，能用樂高EV3編程軟件完成相關程序編寫。

教學難點 能用樂高EV3編程軟件編寫智能護眼看書器程序。

教學方法

教學演示法、任務驅動法、小組合作探究法。

教學過程

一、激趣導入

師：首先請大家觀看一段視頻，思考一下：我國中小學生視力情況如何？造成我國中小學生視力下降的原因是什么？為了保護視力，我們應該注意什么？

（預設：我國中小學生視力情況不容樂觀，近視率逐年上升;錯誤的學習習慣、錯誤的用眼習慣是造成中小學生視力下降的主要原因;為了保護視力，我們要養成良好的學習習慣，科學用眼，注意保護好眼睛。）

師：請同學們回憶一下，我們以前學習過的樂高積木大體上分為幾種類型？如果讓你們動手制作一個智能護眼看書器，你想讓它實現什么樣的功能？

（預設：通過以前的學習，我們知道樂高積木大體分為梁、片、塊、軸、銷五部分;我們想讓它實現自動翻書、智能矯正看書姿勢等功能。）

二、外形設計與制作

師：大家剛才回答得都非常好，看來大家對樂高積木的分類及其功能都有了很深入的了解。如果想要實現剛才大家說的自動翻書、智能矯正看書坐姿這些功能，該如何設計這款智能護眼看書器的結構呢？請大家在小組內相互討論一下，討論完成之后就可以開始自己的創作。

（預設：用傳感器感測智能護眼看書器與讀者之間的距離，用樂高積木設計一個可以放書的地方，方便讀者閱讀。）

學生小組合作設計智能護眼看書器的外形，并動手搭建，如圖1。

師：大家剛才制作得都非常認真，下邊請一位同學上來給大家展示一下自己的作品，并簡單地介紹一下自己的設計思路及作品功能。

（學生學習制作并分享制作過程，約20分鐘。）

三、程序設計

師：剛才同學們展示了自己小組的智能護眼看書器的外形制作過程，那么，接下來請同學們考慮一下，要想實現自動翻書、智能矯正看書姿勢等功能，僅僅靠我們搭建起來的外形結構，可以實現嗎？

（預設：不能實現。）

師：實現自動翻書、智能矯正看書姿勢這些功能，就要用到樂高EV3編程軟件了。下面請大家小組內相互討論一下，如何編寫自己的程序，實現上述的這些功能。

學生思考討論，并嘗試設計程序。

師：首先用流程控制中的開始，然后用中型電機編程帶動樂高EV3編程軟件轉動，用觸動傳感器實現手動翻頁效果，如圖2;再用流程控制中的等待命令實現自動翻頁功能，如圖3。然后我們用超聲波傳感器來感測讀者與書本間的距離，如圖4。還可以用顏色傳感器實現智能補光效果，用循環命令實現多次自動翻書的效果，如圖5。

（學生自主設計程序，完善作品，教師巡回指導，約10分鐘。）

四、交流展示

師：有些小組已經完成了作品，他們的智能護眼看書器都有哪些特點呢？下面請第一小組的同學展示一下。

（學生分組依次展示作品，約2分鐘。）

師：第一組同學做了一個可以自動翻頁、智能矯正讀書姿勢的智能護眼看書器，可以滿足監督使用者科學用眼的需要。第二組同學制作了一個既可以自動翻頁，也可以手動翻頁，還可以智能矯正讀書姿勢的智能護眼看書器。因為他們發現，每個人讀書的速度是不一樣的，同一個人讀完每一頁的時間也可能不同，所以進行了改進。如圖6。

五、拓展延伸

師：剛才大家的分享都非常精彩，老師為大家能有這么優秀的創意感到驕傲。請大家想一想，你們設計的智能護眼看書器有沒有不足之處？你打算在哪些方面做一下改進，讓它變得更完美？

（預設：我們小組設計的智能護眼看書器只適用于特定尺寸的書籍，并不能適用于所有書籍，下一步要進行改進，提高它的通用性，讓它適用于所有書籍;我們設計的這款智能護眼看書器不能自動感測光線，下一步要添加顏色傳感器，讓它在外界光線太暗時，可以自動進行補光。）

師：這位同學補充得非常好，課下希望大家能夠繼續努力，將自己的作品再完善一下，爭取做到最好。還可以將自己完善后的作品帶到課堂中，讓同學們試用一下。如圖7。

六、課堂小結

師：同學們，愉快的創新課馬上就要結束了，回想一下今天這節課，你都學會了哪些知識？

（預設：我學會了如何用樂高積木搭建智能護眼看書器基本框架結構，還學會了如何用樂高EV3編程軟件設計程序，學到了如何保護視力，怎么養成科學的用眼習慣，我以后要好好地愛護眼睛，也要提醒周圍的同學愛護自己的眼睛。）

師：剛才這位同學說得非常好，這節課我們學到了很多知識。我們不僅要好好學習，還要保護好自己的眼睛，平常要做好眼保健操，聽老師的話，養成正確的用眼習慣，定期進行視力檢測。

教學反思

本節課教學內容較多，對學生的要求比較高，整節課教學節奏較快，導致有些學生可能對教學內容沒有完全理解。以后教學可以減少一些教學內容，進行分層次教學，設置一些簡單易懂的知識給基礎薄弱的學生。另外，學生掌握的基礎知識寬度和廣度還比較有限，導致他們設計的智能護眼看書器功能比較簡單，只適用于固定尺寸的書籍，接下來要繼續修改完善，爭取設計出更加完美的作品。