主講人：呂啟剛 林福軍

呂啟剛

浙江省舟山市定海小學(xué)信息科技教師，定海區(qū)信息科技學(xué)科基地負(fù)責(zé)人，2021十大創(chuàng)客教育年度人物，“之江匯”省級講師，浙江省數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系服務(wù)隊伍2021年度優(yōu)秀培訓(xùn)講師，舟山市“技術(shù)與教學(xué)融合應(yīng)用聯(lián)盟”金牌講師。在中小學(xué)信息素養(yǎng)提升活動中，指導(dǎo)學(xué)生連續(xù)四年獲得省一等獎，兩次入圍全國活動。

項目背景

隨著科技的發(fā)展，有些超市出現(xiàn)了一種具有自助結(jié)算功能的購物車。這種購物車的出現(xiàn)，既節(jié)省了客戶排隊結(jié)算物品的時間，又減少了人工收銀臺的數(shù)量，減輕了超市運(yùn)營成本。為此，我們以“AI智能購物車”為主題，在小學(xué)六年級開展人工智能項目課堂教學(xué)。

課例特色

本次項目的總體目標(biāo)是制作一款能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別商品標(biāo)簽、購物金額累加、自主打印購物小票的智能購物車，以解決人們?nèi)コ匈徫锝Y(jié)賬排隊的煩惱，并節(jié)約超市成本。

項目中綜合運(yùn)用了AI圖像識別技術(shù)、商品金額累加算法、熱敏打印機(jī)串口打印等，并且需要用激光切割3mm椴木板制作智能購物車的結(jié)構(gòu)造型，屬于綜合實踐項目。

項目基于學(xué)生的興趣，以探究性學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式，將學(xué)生已學(xué)的創(chuàng)客知識技能和新的知識充分結(jié)合應(yīng)用到實踐活動中，培養(yǎng)他們跨學(xué)科解決問題的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力。

教學(xué)目標(biāo)

1.熟練掌握二哈識圖（HuskyLens）識別模塊識別標(biāo)簽的方法。

2.在項目的基礎(chǔ)上掌握熱敏打印機(jī)的使用方法。

3.能夠通過小組分工合作運(yùn)用激光繪圖建模軟件LaserMaker繪制智能購物車的激光切割圖紙，并使用椴木板進(jìn)行組裝。

4.學(xué)會小組協(xié)作運(yùn)用排查法來解決項目中出現(xiàn)的問題。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：圖像識別模塊使用方法的鞏固。

教學(xué)難點(diǎn)：用排查法來解決項目中出現(xiàn)的問題。

教學(xué)準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境：本項目在創(chuàng)客實驗室中進(jìn)行，采用分組的形式，5人左右為一組，共分為八組，程序設(shè)計軟件為Mind+，物聯(lián)網(wǎng)平臺用的是網(wǎng)絡(luò)微型數(shù)據(jù)庫TinyWebDB。

主要器材（每組）：1.電腦1臺，掌控板、擴(kuò)展板各1套，二哈識圖視覺傳感器1個，按鍵模塊1個，熱敏打印機(jī)模塊1個，3mm椴木板若干，打印標(biāo)簽若干張。2.請學(xué)生各自提前準(zhǔn)備3件小體積“商品”。

教學(xué)過程

1.項目導(dǎo)入

師：同學(xué)們，你們有沒有看過一種具有自動結(jié)算功能的購物車？（PPT出示圖片）這種購物車具有掃碼加購的功能，客戶可以直接在購物車自主結(jié)算。那么，這種購物車有什么優(yōu)點(diǎn)？

生：這種購物車可以節(jié)省顧客排隊結(jié)賬的時間，同時商場的人工收銀臺也可以適當(dāng)減少，節(jié)省超市的運(yùn)營成本。

師：我們今天也來模擬制作一個超市自動結(jié)算的購物車，同學(xué)們以小組合作的方式進(jìn)行組隊完成這次項目化學(xué)習(xí)，項目的主題是“AI智能購物車”。

2.項目規(guī)劃

本次項目我們將安排4課時來完成，大致安排如下：第1、2課時完成智能購物車結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工和組裝，并安裝好主要傳感器模塊，完成智能購物車整體結(jié)構(gòu)造型方面的任務(wù)。第3、4課時完成傳感器測試、程序測試、項目裝飾、項目展示。

項目開工之前，我們需要對項目進(jìn)行規(guī)劃，請各組列出項目清單和項目功能列表。我們需要實現(xiàn)的功能主要有：（1）商品掃碼后計入總金額；（2）按鍵清零功能；（3）打印小票功能。

商品加入購物車后的信息需要傳遞給打印機(jī)，我們可以通過網(wǎng)絡(luò)微型數(shù)據(jù)庫TinyWebDB來實現(xiàn)，當(dāng)我們按一下打印按鈕后，打印機(jī)端就能無線打印購物小票。整體項目示意圖如圖1所示。

3.設(shè)計智能購物車，測試傳感器

項目制作的第一步是購物車的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳感器的測試，我們可以將每組組員分成兩部分，一部分設(shè)計圖紙，一部分測試傳感器。

（1）智能購物車結(jié)構(gòu)使用的是3mm椴木板，我們用激光繪圖建模軟件LaserMaker進(jìn)行設(shè)計，考慮到已有椴木板的大小，畫圖尺寸盡量不要超過30cm×60cm。學(xué)生小組完成設(shè)計后，將設(shè)計稿發(fā)給教師。激光切割好的智能購物車結(jié)構(gòu)零件如圖2所示。

（2）每次做項目之前我們需要先對傳感器進(jìn)行測試，這里我們需要測試二哈識圖模塊識別標(biāo)簽的功能和熱敏打印機(jī)串口打印的功能，測試之前先給商品貼上標(biāo)簽。

4.程序設(shè)計

首先，我們需要建立三個列表，包括商品名稱、商品價格、英文名稱（因為熱敏打印機(jī)打印中文的程序編寫比較復(fù)雜，所以這里降低難度，打印英文或者拼音），然后添加商品和價格到列表中。

把商品的標(biāo)簽對準(zhǔn)智能購物車的二哈識圖模塊，二哈識圖模塊識別出物品的ID，并根據(jù)物品的ID找到價格，進(jìn)行金額累加，同時把購物信息發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)需要購買的商品被全部掃碼加入完畢后，按下打印按鈕，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接熱敏打印機(jī)的主控讀取物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的購物信息，并串口輸出進(jìn)行打印。打印小票難度比較大，各組可以根據(jù)自己的實際水平來決定是否需要實現(xiàn)這個功能。商品標(biāo)簽掃碼識別部分程序圖如圖3所示，小票打印部分程序圖如圖4所示。

5.項目整體調(diào)試和改進(jìn)

項目已經(jīng)初步完成了（AI智能購物車如圖5所示），我們需要對項目進(jìn)行整體測試，并完成裝飾美化，對一些細(xì)節(jié)問題還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

6.項目展示和評價

各學(xué)生小組向全班展示自己組的項目，展示的要求如下：（1）兩人操作裝置，一人解說。（2）解說要重點(diǎn)說明項目的特點(diǎn)、制作中遇到的問題以及如何解決問題，項目后續(xù)改進(jìn)的展望等。其他學(xué)生看完展示的項目后進(jìn)行打分，最好能對項目提出一些改進(jìn)建議。

實踐反思

本項目主題貼近生活，學(xué)生參與的熱情高，特別是熱敏打印，很受學(xué)生歡迎。本次的項目制作有一定的難度，需要學(xué)生有良好的創(chuàng)客編程和激光切割圖紙設(shè)計基礎(chǔ)。采用小組合作的形式，有助于學(xué)生解決問題。教師對組員要進(jìn)行合理分配，把水平高的學(xué)生分別安排到各組中。激光切割比較費(fèi)時間，課內(nèi)無法完成全部的切割加工，因此智能購物車的組裝需要課后去進(jìn)行，或者另外安排時間。