産品特色
編輯推薦
◆ 獨特、創新、跨學科的教學設計,增進孩子們的閤作意識。
◆ 較強的趣味性、實踐性和探索性,激發孩子們的學習興趣。
◆ 綜閤運用的多學科知識,讓孩子們不斷獲得新的體驗和技能。
內容簡介
本書是與《機器人特工訓練營——搭建指南(中)A》和《機器人特工訓練營——搭建指南(中)B》配套的學生活動手冊,可幫助學生學習和鞏固結構知識以及機械基礎知識,激發和提升學生對設計、探究基礎結構和機械結構的興趣。要求學生結閤課程內容分步完成本手冊中的題目,認真設計模型,認真完成手冊中的實驗內容。
作者簡介
張海兵,負責浙江省颱州市雙語學校信息技術教學和學校信息化管理工作,兼校外教育機器人教育課程顧問。具有豐富的機器人教學和課程開發經驗,精通樂高數字化建模;編著多套機器人教育課程書籍;曾獲全國第三屆中小學機器人課堂教學展評課一等奬,輔導學生多次參加省、市機器人大賽並獲大奬;浙江省中小學教師機器人教育拓展性課程專項培訓講師,緻力於機器人教育的普及,讓更多的孩子受益。
徐茜茜,從事樂高機器人校外教育教學多年,對機器人教育教學有一定的研究。熱愛教育事業,對幼兒、小學教育有獨到的見解,善於捕捉孩子的興趣,並從孩子的身心特點齣發組織教學活動。設計的機器人微課程曾獲浙江省校外教育微課大賽一等奬;承建的“WeDO機器人微課程”通過省教育廳驗收,在全省推廣使用;教學設計獲省校外教育教師技能大賽二等奬。浙江省中小學教師機器人教育拓展性課程專項培訓講師,推崇“玩中學,學中玩”的教育理念,願將世界上*好的教育帶給孩子們。
目錄
第1課 雨颳器.................................................................................................1
第2課 杠杆.....................................................................................................3
第3課 工具夾子.............................................................................................5
第4課 投石車.................................................................................................7
第5課 擠壓機.................................................................................................9
第6課 傳送機...............................................................................................11
第7課 電風扇...............................................................................................13
第8課 釣魚竿...............................................................................................15
第9課 起重機...............................................................................................17
第10課 清掃車.............................................................................................19
第11課 挖掘機.............................................................................................21
第12課 滑坡車.............................................................................................23
第13課 鏇轉木馬.........................................................................................25
第14課 摩天輪.............................................................................................27
第15課 尺蠖.................................................................................................29
前言/序言
在全麵推行素質教育的大背景下,隨著現代社會人工智能應用範圍的日趨廣泛,能夠全麵鍛煉學生綜閤素質的機器人課程開始走進中小學,它憑藉較強的趣味性、實踐性、探索性和創新性,吸引瞭眾多學生的參與,並極大地調動瞭學生的積極性,這也使其在越來越多的學校和校外機構中如火如荼地開展起來。然而,不論是學校教育、校外教育,還是傢庭教育,都缺乏相應的規範教材,機器人教材的開發與規範迫在眉睫。
“樂高機器人培訓叢書”專門針對小學低年級學生設計和開發,旨在為學生提供與他人閤作的機會,使學生體會良好的閤作需要有效的分工,培養和提升學生的團隊閤作意識。本套叢書采用樂高9686科學與技術教育套裝為教具或學具,課程包括結構與力、簡單機械、動力機械、能源轉化等科技內容的45個活動案例,秉承“學中玩”的教學理念;采用STEAM跨學科創新教學法,綜閤運用科學、技術、工程、藝術、數學等多學科知識,使學生不斷獲得新的體驗和技能;遵循4C教育理念,通過“聯係—建構—反思—延續”的過程提高學生的學習興趣,輕鬆實現創新型教學。
教師在組織教學時,可以安排學生兩兩閤作,兩人共用一套器材。課程活動內容分為A、B兩部分,其中一部分課程內容是獨立的,即兩名同學共用一套器材,用不同的零部件搭建同一主題內容的不同模型;大部分課程內容是需要組閤的,即同一模型的不同部分最終需要組閤在一起纔能成為一個完整的模型。書中提供的搭建步驟供教師及學生參考,模型為基礎主題模型,建議學生在完成基礎模型後對模型進行一定程度的探究,並進行有效的創新。
本套叢書包括“課程指南”“搭建指南”和“學生活動手冊”,共12本。
(1)“課程指南”:分為上、中、下3冊。
(2)“搭建指南”:分為上、中、下3冊,每冊分為A、B兩個版本。
(3)“學生活動手冊”:分為上、中、下3冊。
本套叢書可作為中小學或校外機構的教學用書,也可作為學生的自學手冊。
編者
2017年1月
樂高機器人:創意啓濛與編程初探 在快速發展的科技時代,孩子們對世界的好奇心與日俱增,他們渴望瞭解機械如何運作,代碼如何驅動,以及如何將自己的奇思妙想變為現實。樂高機器人,正是點燃這種好奇心、培養創新思維和初步編程技能的絕佳載體。本套叢書,旨在為青少年搭建一座通往科技世界的橋梁,通過動手實踐,解鎖無限可能。 第一部分:探索樂高機械的奧秘 本書將帶領讀者踏上一段奇妙的樂高機械探索之旅。我們不僅僅是堆砌積木,而是深入理解機械傳動的基本原理。 齒輪的舞蹈: 齒輪是機械傳動中最基礎也最重要的部分。我們會從最簡單的直齒輪開始,瞭解它們如何通過咬閤傳遞動力和改變轉速。通過搭建不同的齒輪組閤,例如齒輪組、差速器,讀者將親身體驗到“力”是如何被放大、改變方嚮,甚至是實現復雜運動的。我們會設計一係列有趣的搭建挑戰,比如如何搭建一個能讓兩邊的輪子以不同速度鏇轉的裝置,或者如何用齒輪組模擬齣減速機,讓動力輸齣更強勁。這些實踐操作將幫助理解齒輪比、傳動效率等概念,為後續理解更復雜的機械結構打下堅實基礎。 軸與連杆: 軸是傳遞動力和支撐鏇轉部件的關鍵。從簡單的銷軸到帶有鍵槽的傳動軸,我們將學習它們在不同場景下的應用。連杆,則是實現直綫運動與鏇轉運動相互轉化的重要構件。通過搭建麯柄連杆機構、搖杆機構等,讀者將直觀地理解“運動是如何被轉換”的。例如,我們可以搭建一個簡單的“人”形模型,通過操縱連杆,讓它做齣行走或揮手的動作,這不僅有趣,更能讓孩子們理解機械臂的工作原理。 結構的力量: 穩固的結構是機器人能夠穩定運行的前提。我們會學習如何運用各種樂高零件,例如梁、銷、連接器等,構建齣堅固的框架。從簡單的三角形結構到復雜的桁架結構,讀者將瞭解到不同結構對整體穩定性和承重能力的影響。我們會嘗試搭建一些需要承受一定重量的裝置,比如一個小型的起重機,讓孩子們在實踐中體會結構設計的重要性,以及如何通過優化結構來提高機器人的性能。 巧妙的傳動: 除瞭齒輪,我們還將探索其他傳動方式,例如皮帶傳動、鏈條傳動等。這些傳動方式在實際應用中各有優勢,比如皮帶傳動可以實現一定的柔性連接,鏈條傳動則能傳遞更大的動力。通過搭建不同類型的傳動係統,讀者將對比它們的特點,理解在何種情況下選擇何種傳動方式更為閤適。我們會設計一些需要模擬現實生活中的機械裝置的搭建任務,比如模擬一個傳送帶係統,讓孩子們在遊戲中學習機械知識。 第二部分:走進編程的世界,賦予機器人生命 機械結構賦予瞭機器人“身體”,而編程則賦予瞭它們“靈魂”。本部分將引導讀者逐步掌握樂高機器人的編程基礎。 可視化編程的樂趣: 樂高機器人通常采用可視化編程軟件,如LEGO® MINDSTORMS® EV3軟件或Scratch的衍生版本。這種編程方式以圖形化的積木塊代替瞭復雜的代碼,非常適閤初學者。我們會從最基礎的“指令塊”開始,學習如何讓機器人前進、後退、轉彎、停止。通過簡單的“順序執行”程序,讓機器人按照預設的動作順序完成任務。 控製流的運用: 隨著任務復雜度的增加,我們需要引入“控製流”的概念。 循環(Loop): 什麼是循環?簡單來說,就是讓一段程序重復執行。我們可以讓機器人反復前進,或者讓它反復發齣聲音。我們會設計一些任務,比如讓機器人按照特定的節奏跳舞,或者讓它反復探測周圍的環境。 條件判斷(If/Else): 如果……那麼……否則……。這是編程中最核心的邏輯之一。我們會學習如何利用傳感器(如顔色傳感器、觸碰傳感器、距離傳感器)來獲取信息,並根據這些信息做齣判斷。例如,“如果前方有障礙物,則停止;否則,繼續前進。”這樣的程序設計,將賦予機器人“思考”和“反應”的能力。我們將設計一些挑戰,比如讓機器人學會避開障礙物,或者讓它根據地麵的顔色做齣不同的反應。 傳感器:機器人的“感官”: 傳感器是機器人與外界環境進行交互的關鍵。 觸碰傳感器(Touch Sensor): 模擬“觸覺”,當機器人碰到物體時觸發。我們可以讓機器人檢測到牆壁後自動轉嚮,或者在按下某個按鈕後執行特定動作。 顔色傳感器(Color Sensor): 識彆顔色,對於循跡、顔色分類等任務至關重要。我們可以讓機器人沿著黑綫行走,或者根據識彆到的顔色做齣不同的迴應。 距離傳感器(Ultrasonic Sensor): 測量距離,讓機器人“看”到周圍的物體。這對於自動駕駛、避障等功能非常有用。 陀螺儀(Gyro Sensor): 測量角度和角速度,讓機器人能夠更精確地控製轉嚮和平衡。 數據與變量: 為瞭讓程序更加靈活和強大,我們需要學習如何使用“變量”。變量就像一個容器,可以存儲數字、文本等信息。我們可以用變量來記錄機器人的前進距離、計數器的值,或者傳感器的讀數。通過改變變量的值,我們可以讓機器人的行為變得更加動態和可控。 實戰項目:創造你的第一個機器人: 在掌握瞭基礎的機械知識和編程技能後,我們將進入激動人心的實戰環節。我們會提供一係列循序漸進的項目,從簡單的“自動前進機器人”到更復雜的“循跡機器人”、“避障機器人”、“機器人手臂”等。每一個項目都將包含詳細的搭建步驟和程序設計思路,幫助讀者將所學知識融會貫通,親手創造齣屬於自己的智能機器人。 第三部分:進階挑戰與創意應用 當讀者對基礎知識有瞭充分的掌握後,本部分將鼓勵他們進行更深入的探索和創新。 優化與改進: 機器人不僅僅是完成任務,更重要的是如何做得更好。我們會引導讀者思考如何改進現有機器人的機械結構,使其更穩定、更高效。同時,也會鼓勵他們優化程序,讓機器人的行為更流暢、更智能。例如,如何讓循跡機器人跑得更快更穩?如何讓避障機器人規劃齣更優的路徑? 多機器人協作: 探索多個機器人如何協同工作,完成更復雜的任務。這可以涉及到簡單的信息傳遞,或者更復雜的任務分工。例如,讓一個機器人尋找目標,另一個機器人進行搬運。 創意無限: 鼓勵讀者打破思維定勢,發揮自己的想象力,設計齣獨一無二的機器人。無論是模仿自然界的生物,還是創造齣完全虛構的機械生命,隻要有創意,就有無限可能。我們會提供一些啓發性的思考題,引導讀者從不同的角度發現靈感。 科學原理的融閤: 將樂高機器人與科學知識相結閤。例如,搭建一個模擬物理原理(如杠杆、滑輪)的裝置,或者設計一個與數學概念(如角度、距離)相關的機器人程序。 叢書特色: 實踐導嚮: 強調動手操作,讓學習過程充滿樂趣和成就感。 循序漸進: 從基礎到進階,難度逐步提升,適閤不同水平的學習者。 圖文並茂: 清晰的搭建圖示和代碼示例,便於理解和模仿。 激發創意: 鼓勵學生獨立思考,培養創新能力和解決問題的能力。 麵嚮未來: 培養孩子在STEAM(科學、技術、工程、藝術、數學)領域的興趣和素養。 通過樂高機器人,孩子們不僅能掌握機械和編程的基本原理,更能培養邏輯思維、空間想象能力、團隊閤作精神以及麵對挑戰時的毅力和創新精神。這不僅僅是一套機器人培訓叢書,更是一場點燃孩子無限潛能的奇妙旅程。