機(jī)器人進(jìn)課堂已不是什么新鮮事，可機(jī)器人課究竟應(yīng)該怎么上?按照?qǐng)D紙拼裝出一個(gè)模型，在設(shè)定好的編程模塊下輸入數(shù)值，拿著手柄像打游戲一樣遙控就行了嗎?

　　本期動(dòng)手動(dòng)腦，我們走進(jìn)武漢三牛中美中學(xué)，跟著初三年級(jí)體驗(yàn)了一堂結(jié)合了物理課、工程制圖課和3D打印課的STEM機(jī)器人課程。

　　參與學(xué)生：Molundo、Mia、Matilda、Atom、Chloe、Allen、Jack指導(dǎo)老師：武漢三牛中美中學(xué) 物理工程老師實(shí)踐材料：Vex IQ零件、2x12直梁4根、2孔撐柱8根、1x1銷(xiāo)釘若干、大中小齒輪各2個(gè)、橡膠軸若干課程環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)零件、搭建、編程課程內(nèi)容——

　　熱身：搭建齒輪和齒輪組模型，學(xué)習(xí)新知識(shí)點(diǎn)，回顧舊知識(shí)點(diǎn)首先，老師通過(guò)SnapCAD軟件繪制的齒輪圖形，向同學(xué)們介紹齒輪的定義、分類(lèi)以及齒輪組的性質(zhì)。接著，老師布置一個(gè)任務(wù)作為熱身，給出兩個(gè)齒輪組模型圖，要求同學(xué)們5分鐘內(nèi)搭建出成品。隨后，老師帶領(lǐng)同學(xué)們回顧物理課上講解過(guò)的功率、扭矩、齒輪比等概念，計(jì)算齒輪模型的機(jī)械效益。

　　正題 ： 搭建完整機(jī)器人模型，觀察機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)效率一節(jié)課時(shí)間，七名同學(xué)被分成兩組，每組需要將400多個(gè)零件組裝成一個(gè)完整的機(jī)器人。“將400多個(gè)部件搭建起來(lái)，需要的是極大的耐心和細(xì)致，對(duì)邏輯和空間想象力，也有一定的要求。”指導(dǎo)老師說(shuō)。

　　學(xué)生要能熟練掌握三視圖的概念，將平面化的圖紙?jiān)谀X海中轉(zhuǎn)化成三維空間結(jié)構(gòu)。同時(shí)要理解，所有部件都是有序組織在一起，如果次序錯(cuò)了，結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生根本性的變化。

　　搭建過(guò)程也有很多小技巧，老師說(shuō)：“銷(xiāo)釘很容易插錯(cuò)接口，要取出必須使用工具，例如一個(gè)直梁或者小起子，利用杠桿將其撬出來(lái);軸套是橡膠件，插入軸承前，用掌心輕輕握住，過(guò)一會(huì)兒，接口會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s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(lái)套在各種動(dòng)力裝置上增加摩擦力。”

　　原型機(jī)搭建好后，就可以通過(guò)編程讓機(jī)器人動(dòng)起來(lái)了，但光有編程，機(jī)器人也不能完美做到指定動(dòng)作，要達(dá)到目的，還需要同學(xué)們運(yùn)用到物理知識(shí)。

　　例如，使用原型機(jī)抓取和抬升物體的時(shí)候，要能感受其重心的位置和高度，如果整體重心超過(guò)了底盤(pán)，就容易翻車(chē);每個(gè)電機(jī)是有額定功率的，在完成任務(wù)前，計(jì)算好所有環(huán)節(jié)所需要的較大功率、扭矩，以及允許范圍內(nèi)的作用力，才能實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)。

　　【延伸閱讀】

　　機(jī)器人理論和技術(shù)集合了機(jī)械工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制理論與控制工程學(xué)、電子工程學(xué)等諸多學(xué)科，綜合性極強(qiáng)、交叉度極高。三牛中美中學(xué)將機(jī)器人作為STEM課程載體，全面培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、動(dòng)手試錯(cuò)能力、英語(yǔ)交流能力以及獨(dú)立思維能力等。

　　除了機(jī)器人課，三牛中美中學(xué)還開(kāi)設(shè)了包含工程學(xué)原理、3D打印、C語(yǔ)言和JAVA等在內(nèi)的豐富STEM課程，學(xué)生在中學(xué)階段就能接觸較前沿的科技發(fā)展，并有機(jī)會(huì)參加全球科學(xué)技術(shù)大賽。

　　STEM，科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)的英文首字母縮寫(xiě)。這一學(xué)科的建立，是將四門(mén)原本分散的學(xué)科進(jìn)行糅合，形成的一個(gè)新的整體。