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武汉三牛中美中学媒体报道 | 高大上的机器人课应该这样上!

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  机器人进课堂已不是什么新鲜事,可机器人课究竟应该怎么上?按照图纸拼装出一个模型,在设定好的编程模块下输入数值,拿着手柄像打游戏一样遥控就行了吗?

  本期动手动脑,我们走进武汉三牛中美中学,跟着初三年级体验了一堂结合了物理课、工程制图课和3D打印课的STEM机器人课程。

  参与学生:Molundo、Mia、Matilda、Atom、Chloe、Allen、Jack指导老师:武汉三牛中美中学 物理工程老师实践材料:Vex IQ零件、2x12直梁4根、2孔撑柱8根、1x1销钉若干、大中小齿轮各2个、橡胶轴若干课程环节:设计零件、搭建、编程课程内容——

  热身:搭建齿轮和齿轮组模型,学习新知识点,回顾旧知识点首先,老师通过SnapCAD软件绘制的齿轮图形,向同学们介绍齿轮的定义、分类以及齿轮组的性质。接着,老师布置一个任务作为热身,给出两个齿轮组模型图,要求同学们5分钟内搭建出成品。随后,老师带领同学们回顾物理课上讲解过的功率、扭矩、齿轮比等概念,计算齿轮模型的机械效益。

  正题 : 搭建完整机器人模型,观察机器人整体运动效率一节课时间,七名同学被分成两组,每组需要将400多个零件组装成一个完整的机器人。“将400多个部件搭建起来,需要的是极大的耐心和细致,对逻辑和空间想象力,也有一定的要求。”指导老师说。

  学生要能熟练掌握三视图的概念,将平面化的图纸在脑海中转化成三维空间结构。同时要理解,所有部件都是有序组织在一起,如果次序错了,结构就会发生根本性的变化。

  搭建过程也有很多小技巧,老师说:“销钉很容易插错接口,要取出必须使用工具,例如一个直梁或者小起子,利用杠杆将其撬出来;轴套是橡胶件,插入轴承前,用掌心轻轻握住,过一会儿,接口会因为热胀冷缩而变宽,安装就容易些;橡皮筋除了能紧固一些部件,还常用来套在各种动力装置上增加摩擦力。”

  原型机搭建好后,就可以通过编程让机器人动起来了,但光有编程,机器人也不能完美做到指定动作,要达到目的,还需要同学们运用到物理知识。

  例如,使用原型机抓取和抬升物体的时候,要能感受其重心的位置和高度,如果整体重心超过了底盘,就容易翻车;每个电机是有额定功率的,在完成任务前,计算好所有环节所需要的最大功率、扭矩,以及允许范围内的作用力,才能实现工程目标。

  【延伸阅读】

  机器人理论和技术集合了机械工程学、计算机科学、控制理论与控制工程学、电子工程学等诸多学科,综合性极强、交叉度极高。三牛中美中学将机器人作为STEM课程载体,全面培养学生的团队协作能力、动手试错能力、英语交流能力以及独立思维能力等。

  除了机器人课,三牛中美中学还开设了包含工程学原理、3D打印、C语言和JAVA等在内的丰富STEM课程,学生在中学阶段就能接触最前沿的科技发展,并有机会参加全球科学技术大赛。

  STEM,科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)的英文首字母缩写。这一学科的建立,是将四门原本分散的学科进行糅合,形成的一个新的整体。

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