张勇   广东省佛山市顺德区大墩初级中学信息技术教师，顺德区信息技术兼职教研员；全国青少年人工智能教育优秀辅导教师，广东省人工智能教育优秀辅导教师，佛山市创客教育优秀辅导教师，顺德区创客教育联盟讲师团成员，中科院少年创客学院390创新科学教育课程顾问，粤港澳大湾区青少年创新科学大赛特邀评委；参与国家级初中《信息技术》教材和高中《信息技术》教参的编写；著有《人工智能——机器视觉识别入门》一书。
 

课程背景

我国的新冠肺炎疫情虽然目前是可控的，但疫情防控还没到松懈的时候，学校仍需做好校园防疫工作，除了要求学生戴口罩、勤洗手，还要抓好体温检测工作。而教师们每日3次检测体温，记录、上报数据，工作很烦琐。为了帮助值岗教师减轻工作负担，我发动学生们用创客的思维和办法来解决这个问题，成立项目小组，合作设计、制作一款自助体温检测系统，实现自主检测体温、记录学生体温数据等功能。
 

教学目标
 

1.经历项目主题确定，小组分工，自主学习，互相探讨、制作和修改等项目活动，体验创客作品制作的全过程。
 

2.掌握主控板、传感器、执行器的使用方法和编程方法。

教学重点与难点
 

教学重点 掌握哈士奇、语音合成模块等人工智能设备的使用；学会设计激光切割模具。
 

教学难点 熟悉远程数据库的使用。
 

教学准备
 

1.硬件准备：掌控板、掌控扩展板、哈士奇视觉传感器、非接触红外温度传感器、语音合成模块各1件。
 

2.软件准备：Mind+，LaserMaker。
 

教学过程
 

一、教学导入
 

师：在党和全国人民的共同努力下，我国的疫情暂时比较稳定。但是新型冠状病毒并没有消失，它还躲在暗处寻找机会随时来袭，我们需要时刻保持警惕。大家回到学校后，学校每天消毒，师生一天测量３次体温，防疫工作做得很扎实，确保了同学们的身心健康。但是我们也看到，测体温、登记体温、录入电脑、上报等工作很烦琐，需要花费很多时间，我们能不能做一个自助体温检测系统来减轻教师的负担呢？它需要有哪些功能？需要使用到哪些器件？
 

学生分小组合作讨论，确定系统要有自动检测体温、正确识别学生、语音提示、亮灯报警、自动上传数据等功能，项目的基本原理如图1。

二、知识回顾
 

师：老师每天都要用红外线测温枪给同学们测量体温。红外线为什么能够测量体温呢？其实，红外线虽然看不见，但是却有遥感、测温等诸多功能。如果我们要制作一个非接触式的自助体温检测系统，可以借助DFRobot最新推出的MLX90614红外测温模块实现测量体温的功能，它能通过探测物体红外辐射能量的大小和波长的分布来检测物体的表面温度。MLX90614红外测温模块使用方法也非常简单，通过IIC连接主控板。
 

哈士奇视觉传感器是一款简单易用的人工智能视觉传感器，内置6种功能：人脸识别、物体追踪、物体识别、巡线追踪、颜色识别、标签(二维码)识别。自助体温检测系统能用到哈士奇的人脸识别功能，如图2。进入哈士奇的人脸识别功能模块，将班上的学生按照学号顺序依次让哈士奇进行学习。哈士奇最多可以学习64个人脸，一般情况下一个班的学生不会超过64个，因此是绝对够用的。

语音合成模块可以将文字用语音的方式读出来，使用方法也非常简单。本项目需要提示学生怎么操作，主要用到红框框出的两个模块功能，如图3。

学生们的体温数据需要记录，那怎么把系统中的电子数据存储起来呢？这就需要把数据通过网络上传，存储到数据库。TinyWebDB是一个小型的在线数据库，我们可以通过无线网络让系统把体温数据自动上传到TinyWebDB服务器上存储。

三、设计与制作
 

1.硬件连接
 

师：掌控板和扩展板连接时，要注意方向。哈士奇视觉传感器通过IIC接口与扩展板连接。红外温度传感器也通过IIC接口与扩展板连接。语音合成模块的连接相对比较复杂一点。语音合成模块有5根针脚，分别是VCC、GND、RX、TX、BUSY，其中VCC、GND可以与扩展板任意的VCC、GND接口连接，TX接扩展板的P0，RX接扩展板的P1，BUSY接扩展板的P2。如果改变接口，需要在程序中进行设置。这样硬件连接就完成了。
 

2.编写程序

师：打开Mind+软件，右上角选择上传模式，点击左下角“扩展”。主控板选择掌控板，传感器选择HUSKYLENS AI摄像头（哈士奇视觉传感器）和非接触红外温度传感器，执行器选择语音合成模板，网络服务选择Wi-Fi和TinyWebDB。万事俱备，下面大家就可以编写程序了。
 

学生编程实现人员名单录入、人脸识别、测量体温等功能，如图4。

3.制作结构件
 

经过测试，程序运行正常。但这些硬件零散地串联在一起，使用起来并不方便，因此我们可以用LaserMaker设计一个盒子，把硬件安装在里面。设计结构图时，要注意给各个元器件都做个开口。其中，哈士奇视觉传感器和红外温度传感器的突出部分不好处理，可以适当开几个小口，但不是很好看，我们可以使用不干胶进行一定的美化，最终成品如图5。

学生测试系统，发现存在的问题，并及时进行修正。
 

教学反思
 

本节课基于疫情之下校园生活中普遍存在的体温检测问题，带领学生学习非接触红外温度传感器和TinyWebDB网络小型数据库等知识。学生在巩固、运用所学知识的情境下，解决了实际问题，并设计制作出一个完整的创客作品，不仅提高了自己的计算思维，还培养了创新能力。
 

（本课件由DF创客社区推荐）