面向STEM的mBlock智能机器人创新课程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周迎春 著

图书标签:

• mBlock
• STEM教育
• 机器人
• 创客
• 编程
• 少儿教育
• Arduino
• 图形化编程
• 创新课程
• 电子制作

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115428448

版次：1

商品编码：12280981

包装：平装

开本：小16开

出版时间：2017-12-01

用纸：纯质纸

页数：140

正文语种：中文

编辑推荐

目前已出版的《面向STEM的Scratch创新课程》已参加江苏省教育厅四年一次的教学成果奖评比，目前已通过吴江区、苏州市教育局的评审，申报级别为省一等奖，目前省厅公示中。
STEM教育课程让学生通过参加基于问题、项目和活动的学习来体验开源合作分享的创客精神，激发学生的好奇心及参与积极性，从而能有效地促进知识内化迁移和高阶思维能力的提升，是培养学生核心素养的重要途径。

内容简介

机器人技术是人工智能的重要组成部分，目前很多公司推出的机器人相似度极高，缺乏新创意的融入。另外，很多公司壁垒性较强，开发的软件界面各异，硬件各不兼容，配套的机器人说明书所述项目也普遍偏少，具有独特性的基于学生眼光的有趣案例更为缺乏。本书包含了20个层次不同的案例，师生可以在这个“课程超市”中选择感兴趣的、适合自己水平的案例进行制作。
本书配套器材主要为Makeblock mBot Ranger游侠机器人，此机器人售价在千元左右，便于机器人教学的普及实施。以Scratch 2.0为内核的mBlock为编程软件，界面类似且仅增加机器人模块便于学生知识的迁移。机器人创新课程要提升学生STEM素养，要**学生走进人工智能，在本书的许多案例中增加了3D建模打印环节，学生不再像机器人比赛一般拘泥于厂家所画的条条框框，传感设备可以运用RJ25转接器接入，支架或传动机构可以3D建模打印。因采用了Arduino开源平台，故可以借助相关网络案例资源对自己的机器人设计进行功能的拓展和完善。学生也可以把自己的丰富想象力和创新思维融入其中进行二次开发，设计制造出与众不同的机器人。
如果你也想制作出属于你自己的让人目瞪口呆的智能机器人，请跟我来！

作者简介

周迎春，中学高级教师，江苏省优秀中小学科技辅导员，中国教育信息化创客教育研究中心特聘专家，中国教育技术协会创新教育实践委员会专家委员。多年来一直致力于小学信息技术教学及STEM教育研究，曾有《数字化学习的几种模式及需注意的问题》、《定制STEM教育课程群，多维度助力学习力培养》、《创设STEM体验空间 激发创新造物火花》等四十余篇论文在《人民教育》、《中国教育技术装备》、《中小学信息技术教育》、《中国信息技术教育》、《中国教育信息化》等杂志发表。2016年出版专著《中小学生3D建模打印教程》，2017年出版专著《面向STEM的SCRATCH创新课程》《面向STEM的mBlock智能机器人创新课程》，努力构建平民化的STEM创新课程群，区域推进STEM教育，提升学生核心素养。

目录

第 1课　走近Makeblock开源机器人　1
第 2课　悬崖勒马　7
第3课　巡线机器人　11
第4课　走“8”字的机器人　15
第5课　避障机器人　20
第6课　“二郎神”避障机器人　25
第7课　手势控制机器人　29
第8课　红外线遥控机器人　35
第9课　追光族机器人　39
第10课　“会摇头”的避障机器人　45
第11课　跟屁虫宠物机器人　50
第12课　推杯子机器人　57
第13课　集装箱搬运机器人　61
第14课　智能灭火机器人　66
第15课　自动端茶机器人　75
第16课　智能识别序号搬运机器人　80
第17课　3D打印激光剑　87
第18课　自闭症机器人　94
第19课　3D打印四足机器虫　101
第20课　3D打印自动发球机　106
教学案例篇　118
教案1　红外线遥控机器人　118
第一课时　118
第二课时　120
教案2　推杯子机器人　122
第一课时　123
第二课时　126
教案3　自闭症机器人　128
第一课时（方案讨论、建模打印）　128
第二课时（组装实验试错）　131
第三课时（改进迭代完善）　133
附　录　　135
附录A　本书配套硬件清单　135
附录B　配套器材推荐及说明　137

《智启未来：mBlock赋能STEM创新实践》 内容梗概 本书旨在为广大 STEM 教育工作者、青少年学习者以及对机器人和编程感兴趣的初学者提供一套系统、生动、富有趣味的 mBlock 智能机器人创新课程。课程内容涵盖了从基础的图形化编程入门，到复杂的传感器应用、智能硬件交互，再到最终的创新项目设计与实现。我们期望通过本书，能够激发读者对 STEM 科学、技术、工程、数学的兴趣，培养其逻辑思维、问题解决能力、创新精神和团队协作能力，从而更好地迎接未来科技挑战。 第一部分：mBlock 编程基础与机器人初体验 第一章：开启智能世界的大门——认识 mBlock 1.1 什么是 mBlock？ 介绍 mBlock 作为一款基于 Scratch 的图形化编程软件，以及它在机器人教育领域的独特优势：直观易学、功能强大、社区活跃。 阐述图形化编程的原理，如何通过拖拽积木块来构建程序逻辑，降低编程门槛。 展示 mBlock 与各类硬件（如 Arduino、micro:bit、官方 mBot 系列机器人等）的联动，让学习者初步了解编程的实际应用。 1.2 我的第一个 mBlock 程序 引导读者下载与安装 mBlock 软件，熟悉软件界面布局。 从最简单的“点亮 LED 灯”开始，学习基本指令的含义和使用方法（如“设置引脚模式”、“输出高低电平”）。 结合基础硬件（如 Uno 主板上的 LED），编写第一个能够控制 LED 闪烁的程序，体验编程带来的即时反馈。 引入“控制”积木块，如“等待”指令，使程序更具节奏感。 1.3 让机器人动起来！ 介绍 mBot 等基础智能机器人套件，及其主要组成部分（如主控板、电机、轮子、超声波传感器等）。 学习控制机器人前进、后退、左转、右转的基本指令，理解电机正反转和速度控制的原理。 编写简单的循迹程序（仅考虑直行）、避障程序（仅考虑前进与后退），让机器人初步具备自主行动的能力。 强调代码调试的重要性，引导读者分析程序运行结果，找出并修正错误。 第二章：逻辑思维的训练场——顺序、循环与判断 2.1 程序流程的掌控者：顺序结构 深入讲解顺序执行的含义，即程序指令按照编写的先后顺序依次执行。 通过设计复杂一点的机器人运动轨迹（如前进一段距离后转弯），巩固顺序结构的理解。 引入“变量”概念，用于存储和修改数据，例如记录机器人行驶的步数或角度。 2.2 重复的力量：循环结构 介绍“重复执行”积木块，以及两种常见的循环方式：“重复固定次数”和“当…条件满足时重复”。 利用循环结构优化之前的程序，例如让机器人连续前进十次，而不是编写十次相同的指令。 设计有趣的互动程序，如让机器人按照预设的图案（如正方形、圆形）进行运动，体会循环结构的强大之处。 介绍“直到”循环，用于实现需要特定条件触发的重复操作。 2.3 智慧的选择：判断结构 学习“如果…那么…”和“如果…那么…否则…”积木块，理解条件判断在程序中的作用。 结合传感器数据，实现更智能的机器人行为。例如，当超声波传感器检测到前方有障碍物时，机器人执行避障动作。 设计“智能交通灯”模拟程序，通过条件判断控制 LED 灯的亮灭顺序。 引入“运算符”（如大于、小于、等于、不等于、与、或、非），用于构建更复杂的判断条件。 第二部分：传感器与智能交互的奥秘 第三章：连接现实世界的桥梁——多样的传感器 3.1 眼睛和耳朵：感知周围环境 超声波传感器： 深入讲解其工作原理（发射超声波，接收反射波，计算距离），以及在避障、测距、停车等应用中的作用。编写程序实现更精细的避障策略（如左转右转绕开障碍物）。 红外循迹传感器： 介绍其工作原理（发射红外线，检测地面颜色反射），在智能小车循迹、赛道挑战等场景下的应用。编写高级循迹程序，实现精准跟随黑线或白线。 光线传感器/亮度传感器： 讲解其检测光线强弱的能力，应用于自动亮灯、跟随光源或躲避光源等。 声音传感器： 学习如何检测声音的强度，实现“拍手响应”、“声音控制”等功能。 3.2 触碰与反馈：与环境的互动 碰撞传感器/按钮传感器： 介绍其检测物理碰撞或按压的信号，实现“碰到即停”、“按下即触发”等功能。 陀螺仪/加速度计（如集成在某些主板上）： 讲解如何感知设备的倾斜、运动和震动，实现体感控制、跌倒检测等。 3.3 传感器数据的读取与应用 学习如何在 mBlock 中读取不同传感器的数据，并将这些数据作为程序判断或控制的依据。 设计结合多种传感器数据的复杂程序，例如：当超声波检测到障碍物且红外传感器检测到循迹线时，执行特定的避障与循迹结合动作。 第四章：听懂指令，做出回应——执行器与输出 4.1 舞动的身体：电机与舵机 直流电机： 详细讲解电机的控制方式（正转、反转、停止、速度调节），以及在机器人移动、搅拌、风扇等方面的应用。 舵机： 介绍舵机的角度控制特性，学习如何精确控制舵机的转动角度，实现机械臂的抓取、人脸识别中的摄像头转动、机器人摆臂等。 步进电机： （可选，根据所用硬件支持情况）介绍其精确步进的特性，适用于需要精确定位的场合。 4.2 视觉与听觉的传达：显示与声音 LED 灯： 除了基本的亮灭，学习如何控制 RGB LED 的颜色，实现渐变、闪烁、指示状态等效果。 LCD 屏幕/OLED 屏幕： 学习在屏幕上显示文字、数字、图标，以及简单的图形，用于信息提示、游戏界面等。 蜂鸣器/扬声器： 学习发出不同音高、不同旋律的音乐，或播放简单的语音提示，增加机器人的表现力。 4.3 模拟与数字信号的转换 简单介绍模拟信号（如光线、声音强度）和数字信号（如按钮按下、碰撞检测）的区别，以及 mBlock 如何处理这些信号。 学习使用“映射”功能，将传感器读取的模拟值转换为可控的输出值（如将光线强度映射到 LED 亮度）。 第三部分：项目驱动的创新实践 第五章：化零为整——模块化编程与函数 5.1 抽象与复用：理解函数的概念 讲解函数的意义：将一段可重用的代码块封装起来，方便调用，提高代码的可读性和可维护性。 学习在 mBlock 中创建自定义“自定义积木块”（即函数），为它们命名、添加参数。 通过实例演示，如将“前进一段距离”封装成一个函数，并在不同地方重复调用。 5.2 参数的传递与返回值 学习如何为函数设置参数，使函数具有灵活性。例如，一个“画正方形”的函数，可以传入边长作为参数。 介绍带有返回值的函数，能够将计算结果传递给调用者。 5.3 组织你的代码 强调良好的代码组织结构的重要性，使用函数将大型项目分解为更小的、易于管理的部分。 第六章：智慧生活的助手——智能家居与物联网初步 6.1 模拟智能家居场景 结合各种传感器和执行器，设计模拟的智能家居设备。 例如： 智能台灯： 光线传感器控制台灯亮灭，或手动按钮触发。 自动门： 超声波传感器检测到人靠近时，控制舵机打开“门”。 温度报警器： 温度传感器检测到温度过高时，蜂鸣器报警。 6.2 物联网的初体验 介绍物联网的基本概念：让设备连接到互联网，实现远程控制和数据共享。 利用 mBlock 的扩展功能（如连接到网络模块），尝试将机器人连接到云平台（如 ThingSpeak, Blynk）。 学习如何通过手机 App 控制机器人，或将机器人收集到的数据上传到云端进行可视化展示。 编写简单的“天气预报接收”程序，让机器人通过 LED 或蜂鸣器播报天气信息。 第七章：创造者的乐园——机器人游戏与互动装置 7.1 机器人与游戏的结合 设计基于机器人的互动游戏。 例如： 遥控赛车游戏： 利用手机或电脑遥控机器人进行比赛。 躲避球游戏： 机器人作为“玩家”，躲避从上方抛下的“球”（可用其他传感器模拟）。 猜拳机器人： 机器人通过摄像头（若支持）或传感器识别手势，与人进行猜拳游戏。 7.2 动态艺术与机械装置 利用电机和舵机的控制能力，设计一些有趣的动态装置。 例如： 自动画板机器人： 控制舵机和电机，让机器人绘制简单的图案。 自动翻书器： 制作一个能够自动翻阅书籍的装置。 音乐表演机器人： 控制多个舵机和蜂鸣器，协同完成简单的音乐表演。 7.3 鼓励创意，拥抱失败 强调本项目的设计理念：鼓励学生大胆构思，不拘泥于现有模式，尝试将所学知识融会贯通。 引导学生从失败中学习，分析问题产生的原因，不断优化设计方案。 第八章：从想法到现实——创新项目的设计与展示 8.1 项目构思与需求分析 指导学生如何发现生活中的问题，并思考如何利用机器人和编程解决。 引导学生进行项目选题，明确项目的目标、功能和预期效果。 学习制定简单的项目计划，包括所需硬件、主要功能模块、实现步骤等。 8.2 原型开发与迭代 鼓励学生从简单的原型开始，逐步实现功能。 强调在开发过程中不断测试和调试的重要性，及时发现和解决问题。 指导学生进行项目的迭代和优化，提升作品的性能和用户体验。 8.3 项目展示与交流 教授学生如何清晰地介绍自己的项目，包括项目背景、设计思路、实现方法、创新点和未来展望。 鼓励学生分享自己的作品，从他人的反馈中学习，并与同学进行交流合作。 通过小型展示会或比赛，激发学生的成就感和继续学习的动力。 本书特色： 循序渐进，易于上手： 从基础的编程概念到复杂的项目实践，层层递进，确保不同程度的学习者都能找到适合自己的学习路径。 理论与实践相结合： 每个知识点都配有详细的讲解和丰富的实践案例，让学习者在动手操作中巩固理论知识。 趣味性强，激发兴趣： 通过游戏化、项目化的学习方式，将枯燥的编程知识变得生动有趣，激发学习者的学习热情。 强调创新思维： 鼓励学习者独立思考，勇于尝试，将所学知识应用于解决实际问题，培养创新能力。 兼容性广： 内容设计兼容多种 mBlock 支持的硬件平台，读者可根据自身情况选择合适的硬件进行实践。 社区资源分享： 引导读者利用 mBlock 社区庞大的资源库，获取灵感，解决问题，与其他创客交流学习。 目标读者： 小学、初中、高中 STEM 教育教师 对机器人编程和 STEM 创客教育感兴趣的学生 希望培养孩子逻辑思维和创新能力的家长 青少年宫、科技馆等培训机构的学员 所有希望了解和掌握 mBlock 编程，进行机器人创新实践的爱好者 通过本书的学习，我们相信您将能够掌握 mBlock 编程的核心技能，理解各类传感器的应用原理，并能独立完成具有一定创新性的机器人项目，为您的 STEM 之旅打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就吸引了我，充满了科技感和未来感，色彩搭配也非常协调，让人一眼就能感受到它与STEM教育和机器人创新的主题紧密相连。我被封面上那些栩栩如生的机器人形象所打动，它们仿佛在向我招手，邀请我一同踏上这场充满挑战和乐趣的学习之旅。作为一名对STEM教育充满热情但又苦于找不到合适入门教材的家长，我一直渴望找到一本能够系统性地引导孩子接触编程、机器人和创新思维的读物。当我看到这本书的名字时，内心便涌起一股强烈的期待。我尤其看重书中是否能将抽象的编程概念与实际的机器人操作相结合，让孩子在动手的过程中理解编程的逻辑，并在创造中激发他们的想象力。这本书是否能够循序渐进地讲解，从最基础的拖拽式编程到更复杂的指令，再到如何设计和实现一个具有实际功能的机器人项目？书中是否会包含一些真实世界的应用案例，让孩子看到科技的力量和未来的可能性？这些都是我在翻开这本书之前，最关心的问题。它的封面传递出的信息，让我相信这本书能够满足我的这些期望，并为我的孩子打开一扇通往科学、技术、工程和数学世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择阅读这本书，很大程度上是因为我对mBlock这个编程平台的浓厚兴趣。我之前接触过一些少儿编程的平台，但mBlock以其图形化界面的易用性和与各类硬件的兼容性，给我留下了深刻的印象。这本书的名称直接点出了“mBlock”，这让我坚信它会深入介绍如何利用mBlock来实现各种智能机器人项目。我非常期待书中能够详细讲解mBlock的各种功能模块，例如如何控制机器人的电机、传感器，如何实现循迹、避障、遥控等经典功能。更重要的是，我希望这本书能够超越单纯的功能介绍，教会我如何将这些基础功能组合起来，创造出更具创新性和个性化的机器人作品。例如，书中是否会提供一些启发性的项目思路，鼓励读者跳出框架，设计出能够解决实际问题或满足特定需求的机器人？我也关注书中是否会包含一些关于机器人设计原理和硬件知识的讲解，以便读者能够更好地理解机器人是如何工作的，并能根据需要进行硬件的调整或升级。我希望这本书不仅能让我学会使用mBlock，更能培养我独立思考和解决问题的能力，让我能够真正地“玩转”智能机器人。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在教育一线工作的老师，我一直在探索如何将STEM教育融入日常教学，并切实提升学生的科学素养和创新能力。这本书的书名——“面向STEM的mBlock智能机器人创新课程”，恰好触及了我长久以来的教学痛点和期待。我希望这本书能够提供一套系统、可操作的课程体系，帮助我构建一个真正有效的STEM教育课堂。书中是否会提供详细的教学计划、课程目标、以及适合不同年龄段学生的活动设计？我特别关注书中关于“创新”的部分，它是否能提供一些案例和方法，引导学生进行项目式学习，鼓励他们提出自己的想法，并动手实践，最终创造出独特的机器人作品？此外，对于像我这样的初学者教师，书中是否会提供一些关于如何组织课堂、管理学生、以及评估学习效果的建议？我希望这本书能够成为我教学的有力助手，让我能够自信地将mBlock和智能机器人引入课堂，激发学生的学习兴趣，培养他们的逻辑思维、问题解决能力和团队协作精神，让他们在玩中学、在做中悟，真正地拥抱STEM教育的魅力，并在未来的科技浪潮中占据一席之地。

评分☆☆☆☆☆

吸引我翻开这本书的原因，是它所承诺的“创新”二字。在当今快速发展的科技时代，仅仅掌握基础知识是远远不够的，更重要的是培养创新思维和解决复杂问题的能力。这本书的标题明确指出了“创新课程”，这让我对它寄予了厚望。我渴望这本书能够提供一些独特的视角和方法，打破传统的学习模式，引导读者从被动接受知识转向主动探索和创造。书中是否会介绍一些新颖的机器人项目设计理念，鼓励学生跳出思维定势，设计出具有独特性和实用性的机器人？我希望它能教会我如何激发学生的想象力，如何引导他们进行头脑风暴，如何将他们的奇思妙想转化为可行的机器人方案。我也关注书中是否会包含一些关于创新过程的讲解，例如如何进行原型设计、测试、迭代优化等，帮助读者更好地理解和实践创新。我希望通过阅读这本书，能够培养出能够独立思考、勇于尝试、并能用科技创造美好未来的下一代。

评分☆☆☆☆☆

我最看重的是这本书能否在“面向STEM”这一定位上做到真正的落地。STEM教育不仅仅是学习编程或机器人，更是一种思维方式的培养，一种跨学科融合的应用。我希望这本书能够清晰地展示mBlock和智能机器人如何与科学、技术、工程、数学这四个学科领域紧密结合。例如，在科学方面，书中是否会通过机器人项目来讲解物理学的运动定律、电路的原理？在技术方面，是否会介绍不同传感器的工作原理和应用？在工程方面，是否会引导读者学习机械结构的设计和搭建？在数学方面，是否会涉及算法、坐标系、数据分析等概念？我希望这本书能够提供一些具体的案例和项目，让学生在解决问题的过程中，自然而然地学习和运用STEM的知识和方法。我希望这本书能够帮助我理解如何将抽象的STEM概念转化为生动的机器人项目，让学习过程更加有趣和富有成效，从而真正地提升学生的综合素养。