乐高机器人动力机械III

PPoowweerrMMaacchhiinneeIIIIIIJohnsonZhang前言：PowerMachineIII动力机械III《乐高设计与技术活动系列》包含动力机械、结构与力、能源世界三大部分。各部分又按照探索、研究、解决问题来划分级别。孩子们在活动中通过动手，循序渐进地理解相关知识，并能够将这些知识与现实生活联系在一起。《动力机械III——解决问题》，是动力机械探索和研究部分的一个综合运用，在每次活动中，以情景问题的形式展开，引导孩子们运用知识与技术以及他们的想象力，寻找最合理的解决问题的方法，培养孩子们解决问题的能力。在解决问题的过程中，通过让孩子们一起交流讨论，培养他们的团队合作的意识。活动分为杠杆、轮轴、滑轮、齿轮四个单元。在每个单元活动中，引导孩子们寻找解决问题的主要方法，同事让孩子们意识到解决问题的方法的多种多样，更加深了他们对知识的理解，对技术的运用。设计与技术系列:Designandtechnology†动力机械IPowerMachineI†结构与力Structure&Force†能源基础Ie-LABIII†动力机械IIPowerMachineII†能源基础IIe-LABII†动力机械IIIPowerMachineIII†能源基础IIIe-LABIII解决问题Solvetheproblem杠杆轮轴齿轮滑轮活动目录活动名称活动目标知识点打鼓杠杆、力、负载、节奏方便的垃圾箱复合式杠杆、移动距离、力新颖的健身器回复力、压力、杠杆升降机形状、四边形、升高教室的黑板摇摆、复合式杠杆、面积鱼杆利用杠杆来解决问题支点、扭力、速度婴儿车三角形、结构、负载F1比赛速度、造型、扭力探险车造型、测量、速度、力量往上推啊！绞盘、力量、摩擦自行车加速、传动、结构JEEP利用轮轴来解决问题传动、结构、速度电风扇速度、摆动、园林工作摩擦、力量、游乐场的空地转动、速度、搅拌在一起速度、造型、钻孔机力量、速度、造型救援行动利用齿轮来解决问题一个动力源、多种运动卷起幕布滑轮、移动、方向卷纸机滑轮、切合、传输车库门移动、方向、负载集装箱装卸力量、移动、高度集装箱卡车速度、力量、传动城市观光利用滑轮来解决问题滑轮、重心、移动教学过程联系：引导孩子们自己去联系，引导他们的思维兴趣进入活动。建构：初步的常识。Design:培养孩子们先设计后思考的习惯，设计是为更好地搭建，同时也是培养孩子们后面的反思做准备。Building:搭建方法是丰富多彩的,没有一个正确答案。不要低估孩子们的想象力！反思：对初步建构所出现的问题思考，进一步改进。延续给每个学生足够的符合其各自能力的挑战，所以在每个活动中孩子们都会找到适合自己的那个挑战.就象摘苹果一样,让孩子摘到适合自己高度的的那个苹果.教学准备：活动器材：9645活动使用9645作为活动器材，这套器材是乐高教育部的有悠久历史的经典套装。是笔者的最爱！200多块组件，包括各种齿轮、马达、能建造上百件与日常生活有关联的工业机械系统模型，是法国“动手做”课程的指定教学工具之一。组件套装(9649):如果在活动中出现零件缺失或部分活动需要更多的零件,9645中的零件不能满足孩子们的需要,组件套装中的零件足够是老师可以使用.活动手册:活动手册没个孩子人手一本,活动手册更多的是孩子们的成长手册,每个活动的进步都呈现在上面.教学过场中,活动手册也提供了孩子们设计的提示和设计的环境.也是孩子们回家继续延续的参考.气动力配件：为孩子们解决问题的方法提供了更多的解决途径。为孩子们准备了更高的能力与技能的挑战。关于这本教参：教参如果有任何问题，联系人：章森[e-mail]《动力机械III》活动由24个活动内容组成，由浅入深。每个活动内容为1小时，所以进行完所有活动需要24小时。活动的年龄对象为9岁以上，需要一定的乐高搭建基础与设计与技术的知识与技能准备.这本教学参是提供给上《动力机械III》活动的老师的。只是活动的说明，不是教案。老师在教参的基础上拓展出自己上课的风格和方法,作为教参,里面的每个活动都力争给老师们足够的资源.打鼓学习目标:设计和制作一个用来敲打低音鼓的机械装置。应用杠杆原理来解决问题。利用杠杆改变运动的方向以及从较远处施力。所需材料:SPM9645，词汇:杠杆，力，负载，低音鼓锤大卫需要一个打鼓用的脚踏板，用它来打低音鼓。在各自不同的架子鼓组合中，总有一个鼓是一定会有的，就是放在地上的那个大鼓——低音鼓。因为在所有的音乐演奏中低音是必定要有的。低音鼓是放在地上的，那么如何才可以去用鼓棒去敲打呢？想必大家都猜到了，用脚！就好像汽车上的油门和刹车一样。Design设计并制作一个打鼓用的脚踏板：9用脚踩踏板就可以打鼓。9每打一下鼓，踏板便恢复到原位。9使用起来简单、方便。9性能可靠。Building：参考解决方案1：鼓锤：用两个轮胎。也是负载。滑轮可以很方便地驱动低音鼓棒。参考搭建方案2：脚踏板：象汽车撒车和油门一样。脚踩下去就会驱动鼓锤而敲打鼓面，从而发出声音。相皮筋它有拉力，可以在脚收回以后，鼓棒也跟着收回。连接件将两根轴垂直连接在一起。鼓锤：用轮胎。有重力，是负载。连接件将两根梁可以活动地连接在一起。块：可以将板和轴垂直地连接在一起。参考解决方法3：脚踏板：象汽车撒车和油门一样。脚踩下去就会产生力的作用，驱动鼓锤而敲打鼓面，从而发出声音。相皮筋它有拉力，可以在脚收回以后，鼓棒也跟着收回。鼓棒小气杆来驱动鼓棒气泵打气力压下，从而驱动鼓棒使用相皮筋增加弹力更象是脚踏板！气管的连接气阀利用四边形的特点来驱动鼓棒！1．你的模型中最重要的部分是什么？踏板。鼓锤（敲鼓），以及可以把它拉回来的相皮筋。2．你可以指出你模型上有哪些杠杆吗？并且你可以指出哪里是支点和负载吗？（注意：支点是一个位置不变的点。杠杆会围绕它转动。）3.要低音鼓棒能够在脚踩的时候敲向鼓面，在脚收回的时候，鼓棒可以同时收回。你用什么办法呢？用相皮筋,因为它有张力.(选择合适的,有三种相皮筋,长短不一,所以张力也不一样)。也让学生不断常识,选择合适的连接位置。鼓棒很明显就是一根杠杆。鼓锤就是它的负载。脚踏板也是一根杠杆。鼓棒的支点在轴的位置脚踏板的支点也在轴的位置相皮筋的来去张力方向踩下去收脚1．做一个鼓面，用你做好的低音鼓棒敲打，看能否敲打出低音来？可以全班一起来演奏。2．真正的鼓面只是一面皮，那么如果鼓锤很重的话会把鼓面敲破。怎么办？把鼓槌加长，并且加一个固定装置，以免不小心打了鼓。3．你可以帮琳达设计一套可以自动打鼓的鼓棒吗？而且可以打得非常有节奏!鼓棒的支点力鼓锤离开力的距离越远就越敲打向鼓面的力越小脚踏板的支点脚踩下去的力的位置和方向脚离开踏板的支点越近，鼓锤的力也就越小方便的垃圾箱！学习目标:设计并制作一个垃圾桶。会运用（复合式）杠杆的相关原理来解决实际问题。对空间感有一定的理解。所需材料:SPM9645，纸词汇:杠杆、支点、垃圾桶、空间托米在倒垃圾的时候感觉非常不方便，最好有个可以用脚一踩就打开盖子的垃圾桶。你能帮帮他吗？Design：设计并搭建一个垃圾箱。9用脚一踩，垃圾桶的盖子就会自动打开。9脚一放，盖子就会自动关上。9垃圾桶的结构要稳固，不易随便移动。（只画出内部的传动机构）Building：脚踏板盖子可以用积木搭出垃圾桶的结构框架，外面用纸来包起来。如果使用气动力的话，可以使用气沗作为脚踩的地方，讲气动力开关作为放下盖子的开关。脚踏板和盖子本身的传动都是杠杆。是一套复合式的杠杆，每根杠杆都有其支点。重积木是用来稳定重心的，因为手按下去，可能会对重心产生一定影响。橡皮筋加在盖子上，是为了使盖子抬起来的之后再放下，有一个回复力，可以速度地下降盖好。注意盖子这个杠杆传动时候的支点的位置，想要抬起来轻松些，就要让那根轴离开支点位置远一些。1．如何使垃圾桶的盖子打开速度更快些？（1）调整两根杠杆的支点位置，特别是盖子上的力要离开盖子的支点位置远一些。（2）脚踩的力量再大些。2．你的垃圾桶能否装的垃圾更多些？结构做得更大些，注意“标准结构”的位置。让孩子们对立体的结构空间有一定的认识。标准结构加在哪里会对这个正立方体起到稳固的作用。Challenge:如果你的垃圾箱放在学校的走廊里，被罐子放满了，盖子也盖不住了，你有什么好办法吗？方法是很开放的，但是如果孩子们能够想到节约空间的解决方法是最佳的------粉碎！新颖的健身器！学习目标:设计并制作一个健身器。会运用杠杆的相关原理来解决实际问题。对杠杆的省力和费力可以非常好地运用,对健身器有一定的了解.所需材料:SPM9645，词汇:杠杆、支点、省力，费力,健身器杰克经常去健身房去健身，但是他发现健身房里的健身器材不够吸引人，你可以为他设计出可以锻炼手臂力量的健身器材吗？Design设计并搭建一台锻炼手臂力量的健身器：9可以同时锻炼左右两个手臂。9可以让手臂大幅度运动。9可以有效地锻炼手臂力量。Building：首先要有个可以给健身者非常稳固地坐在那里进行锻炼的地方。比如：坐着进行锻炼。注意椅子的结构坚固，靠背是需要树立的，所以需要标准结构的支撑。1．如何来使用你的健身器材来锻炼呢？在健身器旁边树立块使用说明！让孩子们简单地街上，描述锻炼使用方法！也可以象写说明一样，写下来！锻炼手臂，就是要让手臂费力。也就是要利用费力的杠杆来使手臂费力。也就是力要离开支点的位置。使用橡皮筋来增加回复力！（也可以给锻炼的时候增加阻力）让锻炼者用力处尽量地离开支点位置。垂直用力要使橡筋有足够的回复力就是需要将它一端固定，另外一端和“拉力”处连接在一起，手拉的时候，橡筋伸长，回复力也同时增加。使用说明……………………………………………………………………….2.你还知道哪些新颖一些的健身器?可以让孩子们说出它们都分别使用哪些原理来进行锻炼,哪些是使用杠杆的?比如:跑步机是使用滑轮原理.Challenge:健身房里面的健身器材有许多，而且锻炼身体不同的部位。设计并搭建一部可以锻炼手臂和小腿的健身器。比如：划船器。升降机！学习目标:设计并制作一架起重机。会运用杠杆的相关原理来解决实际问题。掌握产生直线运动方向的方法。所需材料:SPM9645，词汇:杠杆，推，直线运动，升降机Design设计并搭建一架可以自动升降的平台.9可以升起和降下.9平台要能始终保持水平.9结构要坚固!查理在仓库里面取货物，但是仓库的货架很高很宽，他够不到，很危险，你有什么好办法帮帮他吗？你用什么办法来使你的升降机变得十分地牢固呢？（在你的图中表示出来）Building：要产生上升和下降的动作，可以利用杠杆产生的四边形形状容易改变的特点。要推动四边形的形状的改变，可以利用齿条（直线运动与旋转运动之间的转换）原理是相似的，但也要同时要注意结构上的坚固，所以可以利用一个可以改变的三角形的方法。注意：顶端不能够固定死，否则就是个三角形，三角形是固定不动的。利用滚动的轮子使三角形的形状可以随时改变。“气杆”是可以灵活地伸缩的，所以可以直接利用气杆来推！1．你的装置结构坚固吗？结构要坚固，检查一下结构上有无三角形。2．如何来控制上升和下降的？省力吗？因为是杠杆，所以一定要有一个推的动作！Challenge:查理用升降机把货物运下来以后发现很重,根本搬不动。你有什么好办法可以帮助他把这货物运走吗？运走之后你能方便地放下来吗？起重升降机是常见的工业上的工具，也是直线运动。除了可以利用齿条外，还可以利用滑轮（注意调整好重心）。教室的黑板！学习目标:设计并制作一个自动黑板擦。会运用杠杆的相关原理来解决实际问题。掌握一个动力产生两个动作的方法。所需材料:SPM9645，词汇:杠杆、一个动力源二个动作，黑板擦同学们发现教师在上课的时候总是要浪费时间和力气去擦黑板,你有什么好办法,可以帮老师一下,让老师轻松点吗?Design：讨论：新式黑板擦可以放在哪个位置擦起来最佳？设计并搭建一个可以自动擦黑板的机器.9至少有两个手臂在擦黑板.9能够尽量地擦得干净些.你的动力黑板擦可以帮助老师擦黑板的面积有多少?(在设计图中表示出来)可能有两个位置是可以利用的：黑