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武漢三牛中美中學媒體報道 | 高大上的機器人課應該這樣上!

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  機器人進課堂已不是什么新鮮事,可機器人課究竟應該怎么上?按照圖紙拼裝出一個模型,在設定好的編程模塊下輸入數值,拿著手柄像打游戲一樣遙控就行了嗎?

  本期動手動腦,我們走進武漢三牛中美中學,跟著初三年級體驗了一堂結合了物理課、工程制圖課和3D打印課的STEM機器人課程。

  參與學生:Molundo、Mia、Matilda、Atom、Chloe、Allen、Jack指導老師:武漢三牛中美中學 物理工程老師實踐材料:Vex IQ零件、2x12直梁4根、2孔撐柱8根、1x1銷釘若干、大中小齒輪各2個、橡膠軸若干課程環節:設計零件、搭建、編程課程內容——

  熱身:搭建齒輪和齒輪組模型,學習新知識點,回顧舊知識點首先,老師通過SnapCAD軟件繪制的齒輪圖形,向同學們介紹齒輪的定義、分類以及齒輪組的性質。接著,老師布置一個任務作為熱身,給出兩個齒輪組模型圖,要求同學們5分鐘內搭建出成品。隨后,老師帶領同學們回顧物理課上講解過的功率、扭矩、齒輪比等概念,計算齒輪模型的機械效益。

  正題 : 搭建完整機器人模型,觀察機器人整體運動效率一節課時間,七名同學被分成兩組,每組需要將400多個零件組裝成一個完整的機器人。“將400多個部件搭建起來,需要的是極大的耐心和細致,對邏輯和空間想象力,也有一定的要求。”指導老師說。

  學生要能熟練掌握三視圖的概念,將平面化的圖紙在腦海中轉化成三維空間結構。同時要理解,所有部件都是有序組織在一起,如果次序錯了,結構就會發生根本性的變化。

  搭建過程也有很多小技巧,老師說:“銷釘很容易插錯接口,要取出必須使用工具,例如一個直梁或者小起子,利用杠桿將其撬出來;軸套是橡膠件,插入軸承前,用掌心輕輕握住,過一會兒,接口會因為熱脹冷縮而變寬,安裝就容易些;橡皮筋除了能緊固一些部件,還常用來套在各種動力裝置上增加摩擦力。”

  原型機搭建好后,就可以通過編程讓機器人動起來了,但光有編程,機器人也不能完美做到指定動作,要達到目的,還需要同學們運用到物理知識。

  例如,使用原型機抓取和抬升物體的時候,要能感受其重心的位置和高度,如果整體重心超過了底盤,就容易翻車;每個電機是有額定功率的,在完成任務前,計算好所有環節所需要的最大功率、扭矩,以及允許范圍內的作用力,才能實現工程目標。

  【延伸閱讀】

  機器人理論和技術集合了機械工程學、計算機科學、控制理論與控制工程學、電子工程學等諸多學科,綜合性極強、交叉度極高。三牛中美中學將機器人作為STEM課程載體,全面培養學生的團隊協作能力、動手試錯能力、英語交流能力以及獨立思維能力等。

  除了機器人課,三牛中美中學還開設了包含工程學原理、3D打印、C語言和JAVA等在內的豐富STEM課程,學生在中學階段就能接觸最前沿的科技發展,并有機會參加全球科學技術大賽。

  STEM,科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、數學(Mathematics)的英文首字母縮寫。這一學科的建立,是將四門原本分散的學科進行糅合,形成的一個新的整體。

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