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乐高机器人器材在通用技术课程教学中的应用初探.doc
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乐高机器人器材在通用技术课程教学中的应用初探.doc
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乐高机器人器材在通用技术课程教学中的应用初探
一、普通高中通用技术课程及教学实践中的困境
技术是人类文明的有机组成部分,也是经济发展和社会进步的重要推动力。技术素养是当代青少年的必
须具备的基本素养,技术课程也是高中新课程中普通高中学生的必修课。普通高中通用技术课程以提高学生
的技术素养、促进学生全面而又富有个性的发展为基本目标,着力发展学生以技术的设计与应用为基础的技
术实践能力,努力培养学生的创新精神、创业意识和一定的人生规划能力,是一门立足实践、注重创造、高
度综合、科学与人文融合的课程。
通用技术的学科教育涉及多门学科教育,分为必修和选修两部分。
必修课程为技术与设计 1 和 2,是全体高中生必学且必须达到的最低技术素养水平,并为学生学习后续
的选修课提供了必备的基础。我们通过图 2-1(a)和图 2-1(b)可以清楚地了解到这两个必修模块的主题
组成。
图 2-1(a)
图 2-1(b)
选修课程是在必修课程的基础上,针对不同地区、不同学校的条件,为满足学生的不同兴趣和不同发展
需要而开设的课程。
1
共有 7 个模块:电子控制技术、建筑及其设计、简易机器人制作、现代农业技术、家
政与生活技术、服装及其设计、汽车驾驶与保养。
这些课程拓展了学生的素质教育基础,有助于进一步提高学生的技术素养,培养学生学习兴趣。
三、乐高机器人产品的特点及在通用技术课程教学的优势
目前,乐高教育平台最为系统和经典的应用主要有四方面,同时也是四门通用技术教育系列:分别是技术
与设计 1 和 2、电子控制技术以及简易机器人制作。
(一)技术与设计
在教学过程中,我们可以将技术与设计 1 的思想融入技术与设计 2 的课程中,使得两门必修课程可以交
叉渗透,免去了技术与设计 1 纯理论教学的乏味,使得教学的成果更为显著。我们可以将整个教学过程分为
构建前、构建模型和构建后三个主要部分。设计前可以分为发现与明确问题、制定设计方案两个部分。构建
后又可分方案优化、产品使用说明或是产品的构建思想以及产品评价。这样即可将两个课程的内容有机地结
合起来。下面我就技术与设计 2 的课程设置结合案例来讲述一下乐高平台下必修课教学。
按课程设置分为:
1、结构与设计
从我们坐的凳子到我们吃饭、放物品的桌子,从我们居住的房子到我们出行乘坐的交通工具,可以说我
们的生活处处包含着结构。在这个部分的教学中,我们可以联系学生熟悉的事物,从最简单的结构开始构建。
让他们了解技术、运用技术、认识结构与设计的魅力以及构建结构的乐趣。图3-1-1(a)是最为简单的桌子
结构。图3-1-1(b)是斜拉桥结构。图3-1-1(c)是桁架塔机构。图3-1-1(d)为房梁框架结构。
图3-1-1(a) 图3-1-1(b) 图3-1-1(c) 图3-1-1(d)
在这四组图形中,每组图形的上图是我们生活中
常见的结构,而下图就是利用乐高零件构建的结构。
在我们利用这些零件构建结构的时候,通常会用稳固、
牢固这两个词。我们可以通过上图的这个模型结构发
现,这四个机构有两个共同的特点,运用了层叠连接
的方式和三角形结构,这些都可以使结构起到稳固和
牢固的作用。图3-1-2(a)为三角形结构,用乐高的梁形成一个三角形,其形状是不会改变的。图3-1-2(b)
为层叠连接结构,使用更多的板来连接,可以对材料强度起到加固作用。通过这些结构构建的学习,学生就
可了解结构是如何承受应力,通过反复的构建测试他们更会发现影响结构的强度和稳定性的因素具体的几个
方面,等等。
图3-1-2(a)
图3-1-2(b)
2、流程与设计
在这个模块的学习中,我们首先要让学生了解流程的含义及其对生产、生活的意义。通过分析某些流程
设计的案例,画出流程框图,说明它们的设计特点。例如:煮一道菜的流程、家用电器工作流程、小区巴士
运作的流程、ATM 机取款的流程等等。
案例 1 认识流程——小区巴士运作
教学目标:
• 通过一个机器人巴士的行驶,理解流程的概念。
• 通过机器人的运动方式的设计,初步理解流程的设计。
• 通过图形化编程的方法,初步学会简单系统设计的基本方法。
任务描述:
一辆巴士,要经过四个站台,完成一个完整的线路行驶,四个站台呈正方形格局。如图 3-2-1 所示。
结合巴士运动方式,想一想,这辆巴士的工作流程是怎么样的?(图 3-2-2 为巴士工作的流程设计)如
果这辆巴士是无人驾驶的智能汽车,你是否可以按照巴士的工作流程简单的设计一个简单系统呢?
设计参考:
这里需要学生制作乐高机器人,并利用 ROBOLAB 进行程序编写,从而学习流程的初步设计。由于本节机
器人的搭建不是我们的主要目的,所以尽可能简化地要求学生设计并搭建出机器人。运用两个马达,连接
在 NXT 主体上,插上轮子便可以让“机器人巴士”移动(如图 3-2-4 所示)。同时我们也构建出 RCX 机
器人巴士(如图 3-2-5 所示),也可以达到相同的效果。这样一来打开 ROBOLAB2.9 就完全可以给这两个
机器人编辑程序。
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