樂高機(jī)器人課程介紹教案資料

會(huì)同縣青少年活動(dòng)中心樂高機(jī)器人課程(kèchéng)介紹聯(lián)系人謝老師(lǎoshī)：手機(jī)Q：623367793常用郵箱：htyz126@126.com第一頁，共63頁。樂高NXT機(jī)器人的基本(jīběn)零件圖由上百種(bǎizhǒnɡ)豐富多彩的積木，如板、塊、梁、軸、齒輪、連接件、輪子等組成。第二頁，共63頁。樂高零件多達(dá)上百種，可搭建(dājiàn)模型與創(chuàng)意第三頁，共63頁。樂高機(jī)器人的組成,各種(ɡèzhǒnɡ)功能的傳感器觸動(dòng)傳感器角度傳感器光電傳感器溫度傳感器觸動(dòng)傳感器光電傳感器角度傳感器聲音傳感器超聲波傳感器其中光電傳感器最常用(chánɡyònɡ)，可用于尋軌跡，物品識(shí)別第四頁，共63頁。光電傳感器是機(jī)器人的兩種視覺傳感器之一（另一個(gè)是超聲波傳感器）。光線傳感器能夠讓機(jī)器人分辯光線的強(qiáng)弱。它能夠感受房間的光線強(qiáng)度和根據(jù)顏色來測(cè)量光線強(qiáng)度。

下圖是人看到的和機(jī)器人看到的。

這是人眼看到的這是機(jī)器人光電傳感器看到的樂高機(jī)器人的常用(chánɡyònɡ)輸出設(shè)備RCX馬達(dá)樂高燈樂高蜂鳴器內(nèi)置角度(jiǎodù)傳感器的NXT馬達(dá)第五頁，共63頁。機(jī)器人的大腦：一個(gè)功能強(qiáng)大的微型(wēixíng)電腦(單片機(jī)）上一代(yīdài)RCX機(jī)器人新一代NXT機(jī)器人第六頁，共63頁。利用樂高零件(línɡjiàn)搭建的各種NXT機(jī)器蟲、人第七頁，共63頁。樂高機(jī)器人的編程環(huán)境(huánjìng)（語言）1、機(jī)器人的思維(sīwéi)：robolab，NXTMindstorm可以利用以上(yǐshàng)軟件控制機(jī)器人，比如控制機(jī)器人的行走路線、方式，機(jī)械手臂的動(dòng)作等。第八頁，共63頁。簡單(jiǎndān)易學(xué)的樂高機(jī)器人課程第九頁，共63頁。1、機(jī)器蟲走軌跡、記數(shù)2、避、越障礙、走迷宮3、機(jī)器蟲通訊、尋線接力4、步行、仿生機(jī)器人5、尋線搬運(yùn)、投籃機(jī)器人6、機(jī)器人貨物自動(dòng)分撿系統(tǒng)7、FLL工程挑戰(zhàn)訓(xùn)練（含概能源、交通、生命科技、食品安全）8、其它課程項(xiàng)目如：技術(shù)與設(shè)計(jì)(shèjì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)力4、樂高課程開設(shè)的常規(guī)練習(xí)(liànxí)項(xiàng)目：第十頁，共63頁。2、學(xué)習(xí)簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)(jiégòu)知識(shí)渦桿與渦輪離合(líhé)齒輪鏈條(liàntiáo)樂高轉(zhuǎn)盤差速器與輪軸斜齒齒輪皮帶與滑輪連接簡單的萬向輪齒輪組的傳動(dòng)比第十一頁，共63頁。迷你(mínǐ)投石車3、樂高NXT機(jī)器人搭建(dājiàn)拓展自平衡送藥機(jī)器人太陽能履帶式坦克(tǎnkè)機(jī)器狗機(jī)械手臂行走機(jī)器人第十二頁，共63頁。第十三頁，共63頁。3、引導(dǎo)學(xué)生自主(zìzhǔ)分析問題解決問題，進(jìn)行任務(wù)挑戰(zhàn)競賽分析場(chǎng)地和任務(wù)挑戰(zhàn)。選擇合適的傳感器和動(dòng)力輸出設(shè)備。分析出一個(gè)最適合完成任務(wù)的算法。用程序(chéngxù)語言描述出算法。將編好的程序(chéngxù)寫入機(jī)器人大腦中。調(diào)試機(jī)器人并發(fā)現(xiàn)問題。根據(jù)出現(xiàn)的問題進(jìn)行程序(chéngxù)、算法修改。第十四頁，共63頁。創(chuàng)意(chuànɡyì)機(jī)器人NXT機(jī)器人參與(cānyù)制作的皮影戲機(jī)器人解魔方(mófānɡ)清潔、澆花機(jī)器人智能教室：自動(dòng)水洗黑板，通風(fēng)控溫醫(yī)生助手第十五頁，共63頁。2010生命科技2011食品安全第十六頁，共63頁。FLL挑戰(zhàn)任務(wù)之“機(jī)器人驅(qū)動(dòng)(qūdònɡ)設(shè)計(jì)”機(jī)器人的動(dòng)力都是由馬達(dá)提供的，將輪子直接連接到馬達(dá)或通過齒輪、履帶、皮帶、鏈條連接到馬達(dá)。觀察生活中汽車(qìchē)、自行車（電動(dòng)）、摩托車、坦克、四驅(qū)越野車是如何產(chǎn)生動(dòng)力的。馬達(dá)直接(zhíjiē)驅(qū)動(dòng)（前驅(qū)、后驅(qū)）四驅(qū)結(jié)構(gòu)六驅(qū)結(jié)構(gòu)提示：通過不同的連接方式，驅(qū)動(dòng)的效果會(huì)不同。第十七頁，共63頁。機(jī)械手臂(shǒubì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械(jīxiè)輔助裝置NXT機(jī)器人第十八頁，共63頁。FLL機(jī)器人的程式(chéngshì)編寫這個(gè)模塊右上角的字母表示馬達(dá)連接到NXT的哪個(gè)輸出端口。這個(gè)圖標(biāo)表示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方向。這個(gè)圖標(biāo)表示馬達(dá)能量。這個(gè)圖標(biāo)表示你設(shè)置馬達(dá)的延續(xù)特性(tèxìng)是沒有限制、角度、圈數(shù)或者時(shí)間。第十九頁，共63頁。FLL機(jī)器人工程(gōngchéng)挑戰(zhàn)賽：2008-破解能源隨著全球能源需求的增長，破解能源任務(wù)模型要求FLL參賽隊(duì)伍考慮現(xiàn)有的能源并提升(tíshēng)能源利用率。必須考慮能源使用的各環(huán)節(jié)，包括能源產(chǎn)生、存儲(chǔ)，處理。14項(xiàng)任務(wù)包括：植樹、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能屋頂、衛(wèi)星、鉆井平臺(tái)、煤礦、能源工廠等。要求2分半鐘完成并按任務(wù)計(jì)分。第二十頁，共63頁。FLL機(jī)器人工程(gōngchéng)挑戰(zhàn)賽：2009-氣候影響16個(gè)任務(wù)(rènwu),2.5分鐘內(nèi)完成，每個(gè)任務(wù)(rènwu)分值不同,難度不同循序漸進(jìn),有任務(wù)(rènwu)完成級(jí)別，完成任務(wù)(rènwu)順序任意.選擇研究氣候?qū)δ愕纳鐓^(qū)是如何影響(yǐngxiǎng)的，給出基于信息的解決方案，解決本地、全球的氣候問題第二十一頁，共63頁。FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽：2010年智能(zhìnénɡ)交通在一個(gè)模擬的環(huán)境中直接感受一輛裝有傳感器的智能小車(xiǎochē)在前往某個(gè)地點(diǎn)或運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，去避開碰撞，并在碰撞中逃生的過程，旨在通過這一活動(dòng)激發(fā)青少年對(duì)交通問題的興趣，引發(fā)他們對(duì)改善交通運(yùn)輸?shù)囊庾R(shí)。要求機(jī)器人在150秒內(nèi)完成11項(xiàng)機(jī)器人挑戰(zhàn)任務(wù)，如目標(biāo)點(diǎn)、黃色橋面、車輛共享、交通標(biāo)記、圓環(huán)、警示塔、感應(yīng)墻、車輛碰撞測(cè)試、單乘客固定測(cè)試、多乘客安全測(cè)試。第二十二頁，共63頁。第二十三頁，共63頁。FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽：2011-生命(shēngmìng)科技是在一個(gè)模擬的環(huán)境中直接感受醫(yī)生和醫(yī)學(xué)博士克服重重困難、利用各種工具，將患有不同疾病的病人治愈，讓生命得以繼續(xù)。要求機(jī)器人在150秒內(nèi)完成14項(xiàng)挑戰(zhàn)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都有相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，完成動(dòng)作越多，得分(défēn)越高。旨在通過這個(gè)活動(dòng)激發(fā)青少年對(duì)生物醫(yī)學(xué)的興趣，引發(fā)對(duì)改善醫(yī)療科技意識(shí)，為未來的生命科學(xué)技術(shù)提供自己的想象力。第二十四頁，共63頁。自動(dòng)(zìdòng)配藥骨骼(gǔgé)修復(fù)剔除(tīchú)壞死細(xì)胞通過思維控制事物部分任務(wù)圖示第二十五頁，共63頁。示例：任務(wù)(rènwu)完成計(jì)分方法第二十六頁，共63頁。FLL機(jī)器人工程(gōngchéng)挑戰(zhàn)賽：2012-食品安全民以食為天，在食品生產(chǎn)、加工銷售等眾多環(huán)節(jié)中，隱藏著許多不安全(ānquán)因素，應(yīng)該引起我們對(duì)食品安全(ānquán)問題的足夠重視！在“食品安全(ānquán)”機(jī)器人比賽中，你的機(jī)器人的任務(wù)是提醒人們?cè)谶M(jìn)食之前避免和處理污染。共有:收獲玉米、捕魚、匹薩和冰淇淋、運(yùn)送新鮮農(nóng)產(chǎn)品、掌握烹飪時(shí)間、控制儲(chǔ)藏溫度、清除有害生物、冷藏運(yùn)輸、消毒洗手除菌、保護(hù)有益細(xì)菌等15個(gè)任務(wù)，并分小學(xué)、初中、高中三個(gè)組進(jìn)行比賽第二十七頁，共63頁。全國(quánɡuó)FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽現(xiàn)場(chǎng)第二十八頁，共63頁?；跇犯呓虒W(xué)平臺(tái)(píngtái)的課程拓展thecoursedevelopmentwiththeLEGOeducationproduct與中學(xué)生物課程(kèchéng)整合與中學(xué)(zhōngxué)信息課程整合三維教學(xué)目標(biāo)與中學(xué)數(shù)學(xué)課程整合與中學(xué)物理課程整合與中學(xué)化學(xué)課程整合與中學(xué)勞技、通用技術(shù)課程整合第二十九頁，共63頁。第三十頁，共63頁。第三十一頁，共63頁。小學(xué)數(shù)學(xué)問題中的行程問題,孩子們可以通過機(jī)器人的檢測(cè)設(shè)計(jì)和檢測(cè)對(duì)起問題的意義理解更加(gènjiā)深刻.經(jīng)典案例:K-12

從一個(gè)州到另外一個(gè)州,估計(jì)時(shí)間,測(cè)試,繪制美國地圖.再例:制作火車站的站點(diǎn)時(shí)刻表.行程性數(shù)學(xué)應(yīng)用(yìngyòng)問題第三十二頁，共63頁。學(xué)生(xuésheng)自己搭建立體模型,使用積木來測(cè)量幾何長度.通過樂高零件來完成一些比較,測(cè)量的問題教學(xué).幾何(jǐhé)教學(xué)第三十三頁，共63頁。第三十四頁，共63頁。第三十五頁，共63頁。BarbaraBratzel通過(tōngguò)設(shè)計(jì)學(xué)物理

Physicsbydesign選擇并使用ROBOLAB軟件,RCX可控制積木塊，以及LEGO零件與8年紀(jì)的課程課程整合。在課程整合的基礎(chǔ)上,學(xué)生能夠去探索運(yùn)動(dòng),力,液體,功和能量.重點(diǎn)在工程上。搭建并且設(shè)計(jì)更好地使學(xué)生能夠理解物理學(xué)概念和因素以及其它的一些.第六部分：物理學(xué)活動(dòng)介紹(jièshào)1.提高速度2.停下來等行人3.穿越線條4.旋轉(zhuǎn)你的車輪5.速度比賽6.行動(dòng)反應(yīng)汽車7.齒輪傳動(dòng)8.旋轉(zhuǎn)顏色9.蝸牛步伐10.斜面爬坡11.登峰表演12.繩索上的散步者13.LEGO平衡14.向上移動(dòng)它15.一陣微風(fēng)16.迅速地冷卻它17.達(dá)到你的潛能第三十六頁，共63頁。如何測(cè)量(cèliáng)小車所受到的摩擦力呢？角度傳感器不只能(zhīnénɡ)用來測(cè)量角度！樂高教育平臺(tái)的廣闊性！可以開發(fā)(kāifā)出多種傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。小車的軸是與輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng)軸第三十七頁，共63頁。摩擦(mócā)所產(chǎn)生的熱量會(huì)有多大呢?輪胎(lúntāi)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)(mǎdá)溫度傳感器簡單的機(jī)構(gòu)是學(xué)生自主開發(fā)出的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)第三十八頁，共63頁。冷卻水牛頓(niúdùn)冷卻定理第三十九頁，共63頁。什么樣的方法(fāngfǎ)可一更快地冷卻水?攪拌(jiǎobàn)?吹風(fēng)?攪拌機(jī)第四十頁，共63頁。數(shù)據(jù)(shùjù)采集儀器(yíqì)面版設(shè)計(jì)G語言(yǔyán)單擺第四十一頁，共63頁。角度物理量在ROBOLAB軟件中數(shù)據(jù)處理后得到自己(zìjǐ)想要的物理量數(shù)據(jù)ROBOLAB軟件中提供各種你所需要的計(jì)算(jìsuàn)工具第四十二頁，共63頁。第四十三頁，共63頁。第四十四頁，共63頁。OHCO2CO2H2OCH3O化學(xué)(huàxué)教學(xué)拓展C6H12O6第四十五頁，共63頁。C6H12O6+C6H12O6——H2O+C12H22O11第四十六頁，共63頁。各種生物(shēngwù)、化學(xué)分子模式第四十七頁，共63頁。樂高NXT機(jī)器人在中學(xué)物理、化學(xué)、生物(shēngwù)教學(xué)方面的一些應(yīng)用第四十八頁，共63頁。各地已建成的示范性樂高機(jī)器人學(xué)校(xuéxiào)北京理工附小(fùxiǎo)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室第四十九頁，共63頁。第五十頁，共63頁。授課(shòukè)效果鋼制講臺(tái)耐久實(shí)用可實(shí)物(shíwù)、電腦切換可外接筆記本銀幕升降+音箱控制黑板(hēibǎn)+投影我們將來的樂高機(jī)器人課堂第五十一頁，共63頁?？茖W(xué)與技術(shù)(jìshù)、WEDO幼兒機(jī)器人課程結(jié)構(gòu)與力7個(gè)以上不同形狀的梯子、不同形狀的橋、桁架橋、美麗的塔、方便的桌子、折疊椅、不倒翁等。簡單機(jī)械8個(gè)以上蹺蹺板、釣魚桿、工具夾子、天平稱、轉(zhuǎn)向小車、齒輪組合、陀螺、道閘等。動(dòng)力機(jī)械20個(gè)以上風(fēng)扇、攪拌器、手鉆、雨刮器、旋轉(zhuǎn)木馬、省力的絞盤、起重機(jī)等（使用馬達(dá)控制的和

WeDo軟件自帶12個(gè)控制案例）。能量轉(zhuǎn)化10個(gè)以上滑坡車、飛輪車、碰撞小車、陸地快艇、風(fēng)能車、橡皮筋動(dòng)力小車、投石車、電動(dòng)車、F1賽車、步行者等。第五十二頁，共63頁?？茖W(xué)與技術(shù)(jìshù)課程（概覽）第五十三頁，共63頁。我們將開設(shè)以下(yǐxià)班級(jí)與相應(yīng)的課程中級(jí)班（20課時(shí)，不少于50個(gè)活動(dòng)案例）樂高NXT機(jī)器人課程與科學(xué)技術(shù)課程初級(jí)班（20課時(shí)，不少于14個(gè)活動(dòng)案例）樂高WEDO幼兒教育機(jī)器人課程以上共兩個(gè)班（每班18人，2~3人一組）小班教學(xué)，9人可開課(kāikè)，采用無網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法第五十四頁，共63頁。招收(zhāoshōu)對(duì)象小學(xué)三年級(jí)到中學(xué)(zhōngxué)九年級(jí)的同學(xué)培訓(xùn)(péixùn)時(shí)間寒暑假（分上下旬各一次培訓(xùn)）平時(shí)周末（每周六晚或周日下午）收費(fèi)參考每課時(shí)15~20元（外地收費(fèi)30~80元一課時(shí)）第五十五頁，共63頁。文摘(wénzhāi)隨著人工智能技術(shù)(jìshù)的迅猛發(fā)展，全世界范圍內(nèi)掀起了一股智能機(jī)器人競賽的熱潮。近幾年，我國尤其是南方先進(jìn)省份機(jī)器人競賽非常盛行，許多大學(xué)院校，中小學(xué)都開始利用機(jī)器人競賽活動(dòng)來促進(jìn)信息技術(shù)(jìshù)教育及培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手制作的能力，比賽使至今許多人認(rèn)為可望不可及的機(jī)器人世界走向我們的生活，同時(shí)對(duì)培養(yǎng)信息時(shí)代所需要的人才起到了非常重要的作用。人們已逐步認(rèn)識(shí)到，在信息技術(shù)(jìshù)教育中滲透機(jī)器人學(xué)科知識(shí)與機(jī)器人應(yīng)用前景方面的教育已勢(shì)在必行。有專家預(yù)測(cè)，21世紀(jì)中期，人類社會(huì)將全面進(jìn)入以智能機(jī)器人為代表的智能時(shí)代。如同上世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)課程剛進(jìn)入中小學(xué)一樣，機(jī)器人課程也將以必修課、必選課、選修課以及課外科技活動(dòng)等多種形態(tài)共存一段時(shí)期。展望未來，機(jī)器人全面進(jìn)入中小學(xué)課堂將成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。第五十六頁，共63頁。文摘(wénzhāi)機(jī)器人學(xué)科教育走進(jìn)課堂的必要性專家指出：機(jī)器人不是一門學(xué)科，而是一個(gè)學(xué)科技術(shù)群。機(jī)器人的核心是智能技術(shù)，其外延則涵蓋了機(jī)械、電子、通訊、控制等多個(gè)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。我們根據(jù)基礎(chǔ)教育(jīchǔjiàoyù)的教育目標(biāo)和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，選取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，使青少年學(xué)習(xí)一點(diǎn)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力。機(jī)器人學(xué)科教育走進(jìn)課堂，絕不意味著要在中小學(xué)開設(shè)一門“機(jī)器人學(xué)”的新學(xué)科，或者單獨(dú)設(shè)立的機(jī)器人課程。目前，許多學(xué)校的做法是將機(jī)器人的知識(shí)與技能，以知識(shí)更新的方式納入已經(jīng)開設(shè)的《信息技術(shù)》、《通用技術(shù)》、《綜合實(shí)踐》等課程，更多的學(xué)校是以課外活動(dòng)和各種興趣班、培訓(xùn)班的模式開展機(jī)器人教學(xué)，在不增加學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的情況下，取得了較好的效果。第五十七頁，共63頁。愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”。樂高機(jī)器人將先進(jìn)的教育理念與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合，通過“做、玩中學(xué)”提高學(xué)生興趣，培養(yǎng)與人合作的精神，極大拓展動(dòng)手實(shí)踐、交流能力和創(chuàng)新意識(shí)。中國的孩子普遍缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，如果您的孩子厭學(xué)、孤僻、迷戀網(wǎng)游，不妨讓孩子加入我們的樂高小團(tuán)隊(duì)，他能引導(dǎo)孩子克服交流和學(xué)習(xí)障礙，通過科學(xué)探究體驗(yàn)成長和快樂，并形成科學(xué)思想和正確的情感和價(jià)值觀，具有一定的社會(huì)責(zé)任感，從而端正自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)(mùbiāo)和樹立遠(yuǎn)大理想。第五十八頁，共63頁。錢學(xué)森談科技創(chuàng)新人才(réncái)的培養(yǎng)問題今天我們辦學(xué)，一定要有加州理工學(xué)院的那種科技創(chuàng)新精神，培養(yǎng)會(huì)動(dòng)腦筋、具有非凡創(chuàng)造能力的人才。我回國這么多年，感到中國還沒有一所這樣的學(xué)校，都是些一般的，別人說過的才說，沒說過的就不敢說，這樣是培養(yǎng)不出頂尖帥才的。我們國家應(yīng)該解決這個(gè)問題。你是不是真正的創(chuàng)新，就看是不是敢于研究別人沒有研究過的科學(xué)前沿問題，而不是別人已經(jīng)說過的東西我們知道，沒有說過的東西，我們就不知道。所謂優(yōu)秀學(xué)生就是(jiùshì)要有創(chuàng)新。沒有創(chuàng)新，死記硬背，考試成績?cè)俸靡膊皇莾?yōu)秀學(xué)生。

溫總理看望(kàn