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当你每天上、放学经过马路时,智能交通系统会发出温馨的语音提示“您好!现在是绿灯,请走斑马线安全有序通过。”或“您好!现在是红灯,请耐心等待。为了您和他人的安全请不要闯红灯。”同时,电子屏上会实时显示您遵规守纪的视频为您点赞以及实时显示当前的温度和空气质量;智能交通信号灯会实时检测每一时段的人流情况,实时调控信息号灯的时间,从而确保道路的畅通。 这是即将到来的“智慧城市”中“智能交通”的一个点,但是可以让我们感到非常的温馨、和谐有安全感。可以有效解决当前城市中的堵车问题、人车争路造成的交通安全问题、人车各行其道尊规停放杜绝交通安全隐患的产生…… 今天,就让我们一起走近未来智慧城市中的“智能交通信号灯”,一起探索给我们生活带来诸多便利和谐、安全温馨的智能伙伴,看看它们是怎么为我们提供服务的?这种智能化服务是怎样设计的?运用了哪些技术、材料进行构造?运用了哪些科学的算法进行实现?未来还能怎样的发展? 资源来源网络 如有版权问题 请及时联系
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STEM 案例-智能交通信号灯
智能交通信号灯
当你每天上、放学经过马路时,智能交通系统会发出温馨的语音提示“您好!现在
是绿灯,请走斑马线安全有序通过。”或“您好!现在是红灯,请耐心等待。为了您
和他人的安全请不要闯红灯。”同时,电子屏上会实时显示您遵规守纪的视频为您点
赞以及实时显示当前的温度和空气质量;智能交通信号灯会实时检测每一时段的人流
情况,实时调控信息号灯的时间,从而确保道路的畅通。
这是即将到来的“智慧城市”中“智能交通”的一个点,但是可以让我们感到非
常的温馨、和谐有安全感。可以有效解决当前城市中的堵车问题、人车争路造成的交
通安全问题、人车各行其道尊规停放杜绝交通安全隐患的产生……
今天,就让我们一起走近未来智慧城市中的“智能交通信号灯”,一起探索给我们
生活带来诸多便利和谐、安全温馨的智能伙伴,看看它们是怎么为我们提供服务的?
这种智能化服务是怎样设计的?运用了哪些技术、材料进行构造?运用了哪些科学的
算法进行实现?未来还能怎样的发展?
一、项目解析
1.项目概述:
如今,智慧城市已经走进了我们的生活,作为其中一个重要组成部分的“智慧
交通”也已逐步向我们走来,让我们的城市交通变的更加安全、文明、和谐、有序,
科技智能化的发展让我们的生活变的更加美好!
智能交通信号灯是安装在十字路口、重要交通线路的位置。它可以实时监测每
一时段的人流、车流情况然后自动调整信号灯的切换时间;安装有太阳能发电装置,
不会因为停电问题导致交通混乱;有温馨和谐的语言提示,让人们尊规出行平安生
活;电子屏分为 2 个区域,1 个区域实时记录显示当前交通情况,另一个区域实时记
录显示当前温度和空气质量。
小|组|活|动
1. 畅谈:你心中的智能交通信号灯是什么样子?
2.协作:画出小组心中智能交通信号灯的草图,并阐述它的功能。
STEM 案例-智能交通信号灯
2.项目目标:
1.通过完成智能交通信号灯的创意设计,培养学生的创新思维和未来遇见能力。
2.通过完成智能交通信号灯结构的组装、搭建,培养学生的创意物化和实践操作
能力。
3.通过完成智能交通信号灯的程序设计,培养学生的逻辑思维和计算思维能力。
4.通过小组对每个项目环节的分析、论证、探究,培养学生的合作意识与问题解
决能力。
项目学科
目标
项目设计点
科学
1.观察生活周围(学校、小区附近)的交
通信号灯(早晨、中午、晚上 3 个时段)
时间间隔及实际的人车流情况,并进行记
录统计。
2.根据智能交通信号灯的功能选择传感器
(超声波、红外传感器、温度传感器、空
气质量传感器、LCD 显示屏、3 色 LED 灯、
蜂鸣器、舵机、太阳能板等)进行组装实
验,形成自动感应效果,培养学生的科学
素养和科学探究能力
根据项目设计,选择各种相应的
传感器及电子元件搭建并测试
其自动感应功能是否可行。
技术
1. 利用开源硬件 Arduino 为主控板,完
成对相关传感器、电子器件完成电路
的设计。
感应器与项目功能编制好后,进
行编程设计与开发
小组展示分享
项目目标分解
STEM 案例-智能交通信号灯
2. 利用 scraino、Milxy 等软件编写程序实
现对相关传感器及电子器件进行控制
测试。培养学生利用软件与开源硬件
的有效物联设计能力
工程
1. 在智能交通信好灯的材料选用、组建
方式、效果论证和施工操作中,培养
学生的项目思维和工程思维
2. 材料的选择要遵循节能环保、重复利
用的原则:
(1) 经济版:冰糕棒、瓦楞纸盒;
(2) 豪华版:3D 打印、激光切割
在智能交通信号灯制作中选材
料、设计工程方案、图纸、制作
智能交通信号灯。(可以根据学
校或学生的实际情况进行选择
材料。)
数学
1.在项目规划过程中,利用数学知识对不
同时间段交通信息号灯的时间间隔、人车
流情况进行统计、分析,为后面的设计过
程提供数据参考。
2.在项目制作过程中,利用数学知识关注
具体尺寸、稳固性、美观度和协调性
智能交通信号灯制作中的尺寸
设计与稳固性考量
德育
在项目制作过程中,培养学生对国家科技
强国的责任意识和未来担当,培养学生对
美好生活的关注与服务精神
智能交通信号灯展评中的意义
解读与未来设想说明,以及对国
家与社会发展的影响
活动随记
3. 项目任务:
【项目总任务】智能交通信号灯的设计与制作
依据对学校、小区附近的不同时间段的人车流动情况的数据进行分析,从而得出
不同时间段交通信号灯的最佳时间间隔,为后的编程设计提供重要数据参考;然后根
STEM 案例-智能交通信号灯
据智能交通信号灯所要实现的“智能化”选择合适的传感器及相关电子器件,来完成
电路的搭建测试;接着根据智能交通信号灯的“智能化应用”来选择材料(节能环保、
循环利用)设计外观结构(美观、实用、坚固、安全)完成外观结构的搭建;编写程
序对智能交通信号灯的“智能化”进行测试实现;智能交通信号灯的整体组装与测试,
争取达到最佳效果;智能交通信号灯的展示与未来预见。
任务一:对现有交通信号灯的数据采集(1 周)
任务二:智能交通信号灯的智能化设计(1 周)
任务三:智能交通信号灯外观材料选用与搭建(1))
任务四:智能交通信号灯的编程调试(1 周)
任务五:智能交通信号灯整体组装调试和展示(1 周)
根据对实际调查数据的分析所得出的智能交通信号灯“最佳时间切换”方案能
否有效保障各时间段道路的安全畅通?目前的交通信号灯结构、样式、功能还存
在哪些问题?人们对交通信号灯的“智能化”需求还有哪些?也可以通过采访(学
校、小区附近)执勤的交警,去了解目前的交通信号灯系统是如何管理?智能交
通信号灯的设计和应该能为我们的生活带来哪些变化?
第一阶段:项目准备
1. 项目问题:如何让学校、小区附近的交通信号灯能够根据不同时间段的人车流
量和自动调整信号灯的时间间隔从而有效保证道路的安全畅通。
2. 项目目标:
依据对学校、小区附近的不同时间段的人车流动情况的数据进行分析,从而
得出不同时间段交通信号灯的最佳时间间隔,为后的编程设计提供重要数据参
考;
3.项目任务:
任务一:对现有交通信号灯的数据采集
(1) 任务内容:
观察统计,每天(早晨:7:30-8:30,中午:10:30-12:00,下午:17:00-18:30)
3 个时间段内道路的车流状况是否通畅?交通信号灯的信号切换是否根据
车流情况进行自动设置?完成相关数据的采集、分析,能够得出最佳的
解决方案。为后面的项目实施提供重要参考。
(2) 任务要求:
二、项目实施
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奔跑的Lunzi
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