小小發(fā)明家系列課講義電磁學(xué)模塊第五講：遙控小車一、課程目標(biāo)知識學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.重點了解遙控汽車的編碼和解碼：編碼是把信息變成簡單的代碼，解碼就是反過來把代碼中的信息讀取出來；2.重點了解遙控車的工作原理遙控器按照指令進(jìn)行編碼并發(fā)出一定頻率的無線電，小車接收后解碼并執(zhí)行相應(yīng)動作；物聯(lián)網(wǎng)遙控小車，手機(jī)通過WIFI把命令發(fā)給了一個云端的服務(wù)器它就像一個中轉(zhuǎn)站一樣可以把手機(jī)的命令進(jìn)行處理，然后再通過WIFI發(fā)送給小車；3.一般了解什么是遙控及幾種遙控方式：4.一般認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)模式。探究學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過互動游戲探索體驗學(xué)習(xí)的快樂2.通過趣味故事使學(xué)生輕松學(xué)習(xí)發(fā)展史，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)態(tài)度火星盒子制作目標(biāo)：1.觀察和認(rèn)識遙控小車的組成部分2.在教師指導(dǎo)下動手組裝完成遙控小車的制作3.學(xué)會遙控小車的調(diào)試和使用二、課堂組織形式1.組織趣味互動游戲2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設(shè)計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導(dǎo)7.課后習(xí)題鞏固三、課堂準(zhǔn)備名稱內(nèi)容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明3互動游戲教具編碼和解碼一本（最好是外語讀不懂的）需教師自己準(zhǔn)備（詳細(xì)方法參考火星人備課視頻）4學(xué)生組裝器材及工具火星盒子——遙控小車（每人一套）、螺絲刀火星盒子需按學(xué)生數(shù)量在商城訂購；注意事項：火星盒子提前收好，需要在理論講解之后，如果在課前即擺在學(xué)生面前，會極大分散學(xué)生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。5課后習(xí)題考核本科學(xué)習(xí)知識點，客觀題+主觀題本講義附件部分四、詳細(xì)上課流程本節(jié)課括課熱和7步具體：（）通過星故介紹本課的背景，復(fù)習(xí)課的知。（）第-4步為論講解時長需在0分鐘內(nèi)，過命令戲理控和施號令同，根以往經(jīng)驗了解同的方式重通過驗式游理解和解碼后認(rèn)遙控小如何并對物網(wǎng)有步的了解。（）第5步為動手操組裝遙控小，需指導(dǎo)、護(hù)秩保證安，時制在-0分鐘。（）第6步為總結(jié)，長為0鐘。（）第7步為作業(yè)布，把內(nèi)容延到生。（總時長為120分鐘，預(yù)留5-10分鐘休息時間）上課步驟主要內(nèi)容注意事項【課堂預(yù)熱】背景引入【對應(yīng)PPT】火星來信【時長】2min【情景引入-火星來信】上次小火星拿到我們送他的收音機(jī)后非常驚訝，仔仔細(xì)細(xì)看了關(guān)于收音機(jī)的知識，還講給了他班里的小伙伴，小伙伴們都驚呆了，覺得小火星簡直太厲害啦。相信如果你們?nèi)チ怂麄兊男乔?，一定都是小博士啦。不過因為小火星快過生日了，我決定送他一個禮物，送什么呢，（1）不要在課程開始時發(fā)給學(xué)生盒子器材，會分散學(xué)生注意力。先不告訴你們。先來考考你們上節(jié)課的內(nèi)容吧?！菊n堂預(yù)熱】復(fù)習(xí)鞏固【對應(yīng)PPT】內(nèi)容【時長】3min【提問】復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容【第1步】認(rèn)識遙控【對應(yīng)PPT】“遙控作戰(zhàn)”部分【時長】5in【話術(shù)銜接】好了，看大家都掌握的不錯，我先給你們一個小小的提示，我們來玩一個和禮物有關(guān)的小游戲。【游戲/實驗】將軍和士兵游戲過程：1、邀請一位小朋友A當(dāng)將軍其他小朋友排成一隊是士兵要服從將軍的指揮2、軍發(fā)言讓士兵做一些動作比如立正向前看向后看左轉(zhuǎn)走轉(zhuǎn)、舉左右、舉右手等等3、如果動作做錯或者跟不上節(jié)奏則淘汰，大約23分鐘4、學(xué)生回到自己座位做好老師：請問剛剛你們是被小A遙控了嗎？游戲引入什么是遙控，突出兩點：遙——有距離，控——完全控制學(xué)生：自由回答老師：這不是遙控，這是命令。你們可以聽小A的，但是也可以不聽對不對，所以這個不是遙控。只有沒有生命沒有意識的物體才能被遙控人是不能被遙控的那這個杯子是沒有意識的我用手才操控它，起來—落下—向前—向后，這個是遙控嗎？完全聽從我的指揮，受我控制。學(xué)生：自由回答老師：這也不是遙控，這是操控，遙控遙控，就是通過有線或者無線的方式，對有一定距離的裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而不是用手直接操控。那么什么是遙控，你們在生活里見過哪些遙控呢？學(xué)生：自由發(fā)言老師：比如電視遙控器、遙控車、遙控機(jī)器人、遙控飛機(jī)這些都屬于遙控，對遠(yuǎn)處的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，人是不能被遙控的?！倦S堂小測試】請問下列哪種是遙控？【第2步】認(rèn)識各種方式的遙控【對應(yīng)PP“花式控部【提問】那么你們覺得可以通過什么方式來進(jìn)行遙控？比如我們學(xué)過無線電，平時的遙控玩具就是無線電遙控，那還有什么方式呢？想一想。故事講解遙控器的發(fā)展分【時長】10min

【話術(shù)銜接】遙控方式有很多種，我們以電視機(jī)為例，大家知道世界上為什么會出現(xiàn)電視機(jī)遙控器嗎？竟然是因為一個人太懶了！【講解據(jù)說大概在70年前美國有一家巨頭電子公司Zenith們的總裁尤金F麥克唐納愛看電視但是呢遇到廣告的時候就特別沒有耐心那個時候的電視只有按鈕必須走到電視面前才能去操作，這個總裁又比較懶，于是就把公司的工程師都聚集到一起開了個會，說“你們接下來有個非常重要的任務(wù)，就是想個法子，讓電視在播放廣告的時候靜音或者能換一個電臺這一下可把工程師著急壞了，這么怎么辦呢？于是他們紛紛開始研究電視怎么遠(yuǎn)程操控了。很快就有人設(shè)計了這么一款所謂的遙控器叫“懶骨頭”這個遙控器是通過一根電線和電視連在一起的，上邊有按鈕，可以開關(guān)電視或者換臺，但是因為有一根線，就不能拿著到處亂跑，而且還不安全，萬一一扯把電視給扯地上怎么辦。后來，有一位工程師叫尤金·波利，發(fā)明了世界上第一個無線遙控器，這個遙控器是靠光來控制的，看起來就像一把手槍一下，對準(zhǔn)電視機(jī)四個角的感應(yīng)器，就可以開機(jī)、關(guān)機(jī)、換臺，還可以調(diào)靜音。這下子終于滿足了大boss的需求，大boss很開心。但是沒過幾個月大boss又不開心了為什么呢？原來是這個遙控器太貴了賣不出去，那個時候一輛汽車600美元，但是這個遙控器要100美元，而且要緊鎖窗簾，因為太陽光也會干擾電視。于是這個遙控器被公司的另一個工程師嫌棄了這個工程師叫羅伯特?阿德勒，他決定自己也搞一個遙控器，本來他想做個無線電的，但是考慮到無線電穿透力太強(qiáng)了，會不會我在我家看電視，結(jié)果被鄰居的遙控器給控制了？？？所以就放棄了。后來做了這么一款超聲波遙控器。這上邊有4個按鍵，分別是開機(jī)關(guān)機(jī)鍵，中間兩個換臺鍵，最后一個靜音取消靜音鍵完全按照大boss的要求啊而且這塊遙控器不用電池，按鍵下邊是小錘子和鋁條，當(dāng)人按下按鍵后，這個鋁片就會高頻振動發(fā)出超聲波，是不是很酷啊。當(dāng)然現(xiàn)在的遙控器功能就比較復(fù)雜了，通常一個遙控器上有幾十個按鈕，我們之前學(xué)習(xí)過，家用遙控器一般是什么遙控方式呢？大家還記得么（學(xué)生回答紅外線）。同學(xué)們還記得怎么看到紅外線嗎？【總結(jié)】講了這么長的故事，大家還記得剛才我們講到了幾種遙控方式嗎？【講解】有線遙控，可見光遙控、超聲波遙控、無線遙控、紅外線遙進(jìn)一步復(fù)習(xí)電磁波波譜控。其實這4種遙控方式里有三種都屬于是電磁波，同學(xué)們猜猜看，哪一種不是呢？超聲波屬于聲音，不是電磁波，剩下的無線電、可見光、紅外線都是電磁波，還記得我們上節(jié)課講到的電磁波波譜嗎？大家可以看到，這里包含了剛剛提到的三種，它們的區(qū)別是什么，還有人記得嗎？頻率不一樣，頻率越高，越往右邊振動頻率越高?！倦S堂小測試】為什么工程師羅伯特?阿德勒擔(dān)心用無線電會被鄰居打擾，現(xiàn)在的遙控器是一對一遙控還是一個可以同時遙控好幾臺一樣的設(shè)備呢？【講解】同一型號的設(shè)備和遙控器一般都是可以通用的，比如這個投影儀，拿別的房間的也可以開，這個和我們上節(jié)課學(xué)習(xí)的收音機(jī)有些相似，廣播電塔發(fā)出的無線電，所有收音機(jī)只要調(diào)節(jié)到對應(yīng)無線電的頻率，都可以收到，遙控器也是一樣的，發(fā)出一定頻率的電磁波，只要是同一型號的設(shè)備，都是可以接收到這個電磁波的。通過電磁波頻率解釋為什么遙控器可以一個控制多臺設(shè)備，復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容?！咎釂枴磕敲磫栴}來了，同一型號的汽車一般用的是同一個頻段的無線電，那么它們之間的遙控器會不會也是一個可以操作多個呢？會不會出現(xiàn)一種情況，在停車場有幾百輛車，我按了一下車鑰匙，所有汽車的后備箱都打開了，或者燈都亮了...那聽起來還是有些驚悚的啊。了解加密技術(shù)，不要把加密和編碼、解碼混為一談【講解】當(dāng)然不會出現(xiàn)這樣的情況，一個車鑰匙只能遙控一輛車。這是為什么呢？因為車輛發(fā)送消息時都有加密處理，就是把發(fā)送的無線電加了一道鎖，類似于家里門的鎖，或者媽媽怕你玩游戲在手機(jī)上加的密碼鎖，不知道密碼就是拿到了手機(jī)也打不開對不對，所以只有有“鑰匙”的車才能讀取里邊的信息，每輛車加密都是不一樣的，所以不能相互遙控。【第3步】編碼和解碼【對應(yīng)PPT】“編碼解碼”部分【時長】10-5min【話術(shù)銜接】但是一個遙控器的功能有那么多個，為什么每按下一個鍵，都會執(zhí)行不同的命令呢？電視機(jī)怎么知道我按下的是換臺的按鍵呢？遙控車怎么知道我按下的是向前走的鍵呢？【講解】我們以遙控車為例，其實在遙控器內(nèi)部會把不同的按鍵功能進(jìn)行編碼處理，就像摩斯密碼一樣，把不同的按鍵對應(yīng)的指令編譯成不同的代碼，再通過無線電發(fā)出去，汽車接收器接收到這個無線電之后，就要破譯這個代碼，就是解碼，把指令還原出來，小車就可以按照指令運行了。聽起來好像有些麻煩，我們通過一個小游戲來理解一下編碼和解碼。認(rèn)識編碼是把不同的按鍵功能信息變成不同的簡單的代碼，解碼就是把代碼再翻譯成要實現(xiàn)的功能。【游戲/實驗】編碼和解碼游戲材料：幾本一樣的書游戲規(guī)則假設(shè)一本書就是一個遙控器里的各種各樣的命令每一個字就是一種命令，老師充當(dāng)無線電負(fù)責(zé)傳遞消息，但是讀不懂這本書（命令），需要一個同學(xué)負(fù)責(zé)描述這個字，就是給這個字進(jìn)行編碼，老師（無線電）認(rèn)識這個編碼，就會把這個編碼傳遞給另一個同學(xué)——接收器，接收器這個人按照編碼方式找出這個字對應(yīng)的位置，就是解碼。老師先指定一種編碼方式，比如其中一組用3-1-4表示課本的第三頁第一行第4個字。游戲過程計時開始老師指定書中的某一個字比如1-2-3所有學(xué)生在書里找到第一頁，第2行第3個字，寫出這個字交給老師。然后學(xué)生兩兩一組，一個負(fù)責(zé)編碼，一個負(fù)責(zé)譯碼。編碼人員在紙上寫上自己的代碼并交給老師，老師交給他的隊友解碼人員，解碼人按照字條找出書中的字并寫下來?？茨膫€小組速度最快。可以重復(fù)2-3次。游戲結(jié)論：這就是編碼和解碼，就是把一些無線電讀不懂的命令、信息變成統(tǒng)一的簡單的代碼電信號，通過無線電發(fā)送，，接收方再反過來解開這個代碼就可以知道原來的信息了。

趣味游戲體驗編碼、解碼的過程【講解】遙控器也是一樣的，有一堆復(fù)雜的命令沒有辦法通過無線電傳過去，無線電不認(rèn)識它，所以我們給它建一個小房子，把命令放進(jìn)去，并且寫上標(biāo)簽0000，就是編碼，這個標(biāo)簽可以用無線電載著傳給電視機(jī)，電視機(jī)接到這個標(biāo)簽后就會找自己身體里對應(yīng)的小房子，找到里邊的指令，這個就是解碼，然后電視機(jī)就可以運行啦?！倦S堂小測試】為什么同一個遙控器可以控制很多電視？【講解】我們在前邊講投影儀為什么可以同時控制的時候就講過，遙控器發(fā)送的無線電頻率是一樣的，那現(xiàn)在每一個按鍵對應(yīng)的功能都可以準(zhǔn)確控制電視機(jī)，是因為什么呢？除了無線電之外，還有編碼和解碼方式同一型號的電視遙控器和電視機(jī)的編碼解碼方式也是一樣的，最后，不像汽車加了密碼，電視機(jī)是沒有加密處理，所以當(dāng)你按下一個遙控的按鍵時，這個編碼信息會被所有同一型號的電視機(jī)識別到?！镜?步】了解遙控汽車的工作原理【對應(yīng)PPT“遙控小車的工作原理”部分【時長】5min【提問】我們今天要制作的就是遙控小車，遙控小車是怎么操作，有沒有同學(xué)能描述一下的？按下遙控器的前后左右鍵，小車就會按照要求跑起來對不對。【講解】那對應(yīng)到我們剛才講的知識里，其實每一個按鍵下方都有一個編碼好的自己的代號，按下遙控器的按鍵就發(fā)送了一個指令，然后認(rèn)識傳統(tǒng)遙控和手機(jī)遙控兩種方式在遙控器內(nèi)部就會把這個指令怎么樣呢？進(jìn)行編碼，然后以無線電的方式發(fā)送出去，車體通過天線接收到無線電波之后就會怎么樣呢？把這個信號進(jìn)行解碼，讀取里邊的信息，然后按照指令執(zhí)行相應(yīng)動作。這就是遙控小車的工作原理?！局v解】現(xiàn)在還有一種新型的遙控方式，就是通過手機(jī)或者電腦來遠(yuǎn)程遙控這就要用到物聯(lián)網(wǎng)了就是老師手上這個我們打開這個AP，找到發(fā)明車這個操控界面，可以看到有4按鍵來操控小車，但實際上，小車并讀不懂這個按鍵下的命令，手機(jī)通過WIFI把命令發(fā)給了一個云端的服務(wù)器，它就像一個中轉(zhuǎn)站一樣，可以把手機(jī)的命令進(jìn)行處理，然后再通過WIFI發(fā)送給小車，小車就可以工作啦。所以手機(jī)和小車都必須聯(lián)網(wǎng)才能工作，否則就連不到中轉(zhuǎn)站啦。【講解】遙控小車怎么接入網(wǎng)？按照PT圖片依次點進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)界面，輸入WIFI名稱和密碼后，按照提示點擊WIFI模塊上的入網(wǎng)按鈕（ifi模塊要通電），然后點擊“我已完成上述操作”等待連接即可注意一個手機(jī)連一個遙控車，多臺設(shè)備不要同時操作，一個一個按順序連網(wǎng)，否則容易混亂。最好上課前老師幫學(xué)生提前連接好，然后標(biāo)號序號。以防上課時需要耗費大量的時間聯(lián)網(wǎng)。把方法告知家長讓其在家里操作。【第5步】動手制作遙控小車【對應(yīng)PPT“開始動手制作啦！”部分【視頻輔導(dǎo)】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導(dǎo)?！緯r長】60-0in①指導(dǎo)學(xué)生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊