陀螺 - 教师备课手册

S6智能机器人基础 · 第1课(开学第一课)

课程概览

项目内容
课程名称陀螺
阶段S6智能机器人基础(第1课,开学第一课)
核心知识点机器人三组成、大中型电机区别、齿轮二次加速、电机三种运行模式
硬件连接中型电机→A口
课时90分钟
难度★★(入门课,首次接触EV3编程)

4C1E授课流程

1. Engage 联系(10-15分钟)导入

1
介绍新零件:EV3主控、中型电机、大型电机、各类齿轮
2
提问:"马路上的小汽车是机器人吗?"引出机器人概念
3
角色扮演:老师当机器人,学生发命令(开门、开窗、左转一点/很多)
引导学生发现:命令必须准确!为后面"端口要选对、功率大小要调好"埋伏笔。机器人三部分:传感器(眼睛耳朵)、主控(大脑)、执行机构(电机)。

2. Construct 建构(60-80分钟)搭建+编程

搭建部分:

1
固定主控和中型电机(10min):孔梁框架+摩擦销固定
2
齿轮二次加速(15min):40齿→8齿→40齿,两层长梁夹住
3
做陀螺(10min):大车轮+球形轴销,质量大惯性大

编程部分:

4
新建项目,认识EV3编程界面(10min)
5
认识电机运动模块,选端口A(5min)
6
尝试三种模式:有限制/无限制/停止,调速度(10min)
7
自由调试(30min):解决端口错误、速度不够等问题
常见问题:①端口选错(电机接A选了B)②限制圈数太少(刚动就停)③速度太慢(陀螺起不来)④齿轮咬合太紧或太松。

3. Contemplate 反思(5-10分钟)总结

4. Continue 延续(10-15分钟)拓展

知识点体系(素材库)

知识点讲解要点
机器人三部分传感器(感知)、主控(决策)、执行机构(执行)
机器人三原则阿西莫夫:不伤害人→服从命令→保护自己
中型电机转速快、力量小,适合需要高速的场合(陀螺)
大型电机转速慢、力量大,适合需要大力气的场合(推车)
齿轮加速(平齿组合)大齿轮带小齿轮=加速(小轮转得快);小齿轮带大齿轮=减速(大轮转得慢但有力)。口诀:大带小跑得快,小带大力气大。生活例子:自行车=大带小加速,雨刮器=小带大减速
二次加速连续两次大带小,40:8×40:8=25倍转速
电机三种模式有限制(圈/秒/度)、无限制(一直转)、停止
功率正负正数=正转(顺时针),负数=反转(逆时针)
端口选择电机接哪个口,程序里选哪个口(A/B/C/D)

拓展素材(给老师讲的)

机器人发展三代

机器人王国

日本是应用机器人最广泛的国家,自称"机器人王国"。

机器人三原则(阿西莫夫)

  1. 机器人不可伤害人
  2. 机器人必须服从人的命令(除非违反第一条)
  3. 机器人必须保护自己(除非违反前两条)
📺 课堂拓展视频推荐(B站):电影《我,机器人》讲解——机器人三大定律——阿西莫夫三定律最经典的电影演绎,结合电影剧情讲三定律,学生更容易理解。

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今天S6第1课《陀螺》结束啦!🎉

这是开学第一课,孩子完成了:

✅ 认识了EV3机器人主控和电机,理解了机器人三部分:传感器、主控(大脑)、执行机构

✅ 区分了中型电机(快但力小)和大型电机(慢但力大)

✅ 搭建了齿轮二次加速陀螺发射器(40齿→8齿→40齿,转速提升25倍!)

✅ 用大车轮做了陀螺,学习了电机三种运行模式(有限制/无限制/停止)

✅ 第一次写EV3程序:选端口、设功率、启动电机!

孩子第一次接触图形化编程,动手能力和理解都很棒!回家可以和孩子聊聊:生活中还有哪些地方用到了齿轮加速?(自行车、打蛋器、手摇钻……)