给太阳能热水器加上眼睛
【学情分析】
我校的学生来源于农村，大部分家庭都使用太阳能热水器。学生对人工智能的了解比较少，在教学的过程中，选择贴近生活的应用能提高他们对创客教育的兴趣。而且，在教学初期，难度不能太大，这样能保持学生参与的热情，但教师演示的项目，难度应该大点，保持学生的好奇心。

【教学策略与原则】

1. 教师只是参与创客课堂。只有充分尊重学生的活动结果，才能激发学生创造和生产的积极性。
2. 我们应鼓励学生提出问题，提倡对话与辩论。创新意识，从积极的思考和发现问题开始。当学生不由自主的提问问题，恰恰是他们积极思考，探索新知识，产生新的想法的开始。
3. 我们应该容忍“错误”，主张“求异”。不同的答案被允许在教学。创客教育的魅力是通过引导和鼓励，学生害怕的‘失误’被消除，学生的发散思维和发散思维均有栽培。
4. 创客是一个实践性很强的学科。它来源于生活，服务生活。创客课程也应基于生活，避免课堂工具和场所的限制。
5. 事实证明，创客精髓的本质恰恰是利用周围的资源，把创意变成现实，解决实际问题。无论是围绕一个问题或一个共同的问题，学生在实践过程中，问题层出不穷。在这种情况下，学生将愿意接受挑战，他们将更有可能会在遇到不同的角度和类型的各种问题时，进一步激发他们寻求解决问题的办法。
6. 开源硬件教育中，我们以项目为引导，通过“学中做，做中创”的教育模式，充分引导学生学会观察，在观察中等待灵感，提出只要有想法，任何想法都是好的想法，以发现、培养有特长、有潜质（组织、表达、创意等）的学生为教育目标。

综上所述，随着创客教育的不断深入，学生不再是被动的知识接受者，而是身兼科学家、发明家等多重角色。创客教育所倡导的提出问题并利用自己的创造力解决问题的过程，对学生能力的培养至关重要。虽然创客教育不直接教授学生基础知识，但在“创客”的过程中，学生综合运用信息技术、数学、物理、艺术等多学科的知识，实现跨学科的多维发展。
【本次课的重点】
1.让学生注意团队的合作，分工明确
2.尽可能鼓励学生提出自己的想法和意见，保持学生的积极性
3.在程序设计阶段的逻辑判断不易理解，这时要着重注意。

【教学过程】
一、问题描述

农村安装的太阳能热水器的同时也加装了一个储存冷水的副桶，会有以下问题：

1. 在生活中，想洗个热水澡，但家里的太阳能热水器中没有水，苦恼！水太少，刚抹上洗发水，没水了，苦恼！如果太阳能热水器能告诉我们水位太低，那该多好呀！
2. 太阳能热水器中水位太低，给太阳能热水器加水，水满了，还是继续加水，造成电能和水资源浪费，能不能在上满水后自动停止呢？

我们设计一个产品解决此问题。

二、问题分析

桶内没有水是水位低了，水溢出是水位高了，此问题的关键是解决检测水位问题，在根据水位的高低来做进一步的处理

三、解决问题方案

1. 水位太低时，亮起红灯，提示水位太低。
2. 水位高时，及时停止注水

选择设备

	Arduino主控板
	5V继电器：继电器（Relay）是一种电控制的开关器件，用一个小电流(低电压）去控制一个大电流（高电压）的开与关。
	超声波传感器：HC-SR04超声波传感器使用声纳来确定物体的距离。它提供了非常好的非接触范围检测，准确度高，读数稳定，易于使用，尺寸从2厘米到400厘米
	小水泵：
	LED：工作电流需要20mA，电压在1.8~3V

三、老师作品演示
教师演示自己制作的太阳能热水器上水智能控制系统，通过此环节提高学生的兴趣，但因为是在创客教学，不能像在创客空间中，物品和工具以及时间等方面的充裕，下面的环节会简化此项目。仅仅检测水位的高低，以后在创客空间中可以继续试验

四、测距仪
下面我们先来制作一个测距仪，以此来了解超声波传感器，此项目可以不用面包板，但下一个项目是必须要用到的，让学生从最简单的开始入手，下一个复杂的项目也就能很快入手。

1. 电路图

• Trig -> 7
• echo -> 6
  

2. 分析
   让机器人每隔0.5秒说出超声波传感器测定的距离，就相当于我们有了一个测距仪。
3. 代码
   
   四、智能上水系统

在前面的测距仪的基础上，下来来看看老师的作品的制作原理，在这里我们为了保证大家的安全及设备的安全，我们简化制作 ：

1. 问题分析
   大家想象一下，超声波雷达测定距离越小，说明水桶中的水将要流出；当超声波雷达测定距离很大，说明水桶中的水将要枯竭。

• 当水箱中的水很少时，亮红灯（测定距离大于10厘米）
• 当水桶中的水将要满时，亮黄灯，（老师的作品中是，启动马达，测定距离小于4厘米）
• 当水桶中的水够用时，红灯和黄灯全灭。

2. 电路图

3. 代码

五、实践制作
模仿实现老师的作品，在制作的过程中，同时思考老师作品的不足并提出改进意见。
同时，填写下表

序号	问题	改进意见
1
2
3

六、辩论评价
通过模仿制作老师的作品，指出老师的作品不足之处，并提出改进意见。
七、构思创意
根据上面制作，大家对超声波雷达有了一个初步的认识，请发挥你的想象，生活中我们还能对那些问题提出自己的解决方案。
八、思考问题
思考1：电路中我们选择的是200欧姆的电阻，LED工作电流需要20mA，电压在1.8~3V之间，那么我们为什么选择了200欧姆的电阻。
思考2：电热水器正常标准: 1人使用适宜选用40 ~ 50L容量的热水器。 2人使用适宜选用50 ~ 60L容量的热水器。 3口之家适宜选用80~100L容量的热水器。问题是如何设定最低水位？