樂高機(jī)器人器材在通用技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用初探(編輯修改稿)
2025-07-04 12:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可以結(jié)合學(xué)生熟悉的機(jī)械系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)進(jìn)行主要的分析與評價(jià)。再結(jié)合當(dāng)今社會十分重視的一個(gè)環(huán)節(jié)——能源系統(tǒng)，可讓學(xué)生了解技術(shù)是不斷發(fā)展以及鮮明的時(shí)代性，增強(qiáng)對當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)及其文化的理解，實(shí)現(xiàn)由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的飛躍。首先，要讓學(xué)生懂得系統(tǒng)的概念，我們可以舉個(gè)最為簡單的例子，手電筒可以稱為一個(gè)簡單的工作系統(tǒng)。手電筒最為簡單的模型便是一個(gè)小電珠、一根長導(dǎo)線以及一個(gè)開關(guān)，我們利用樂高部件將這個(gè)系統(tǒng)更簡單地表達(dá)出來，如圖332(b)所示，樂高小電珠、觸感就可以做到。我們用NXT充當(dāng)電池功能，連接導(dǎo)線、小電珠以及觸感，簡單地編輯下程序，一個(gè)簡易的手電筒就這樣制作完成了，如圖332（c）所示。待學(xué)生明白簡單系統(tǒng)后，我們便可以讓他們深入地了解更多的系統(tǒng)。在整個(gè)太陽系中，日、地、月就是我們的一個(gè)十分熟知的運(yùn)動系統(tǒng)，那么我們是否可以也用樂高部件將這個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出來呢？當(dāng)然可以！首先，我們需要簡單地了解公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)，明白哪顆行星在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還圍繞著哪顆星公轉(zhuǎn)，當(dāng)然，我們還需知道行星公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的方向，接下來就是考驗(yàn)動手能力以及創(chuàng)造能力的時(shí)候了。圖333為日地月三個(gè)星球公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的模型。平時(shí)生活中，我們常見的動力系統(tǒng)是什么？我想大部分的人都會回答汽車。的確，汽車已成為我們生活中不可缺少的交通工具。在流程與設(shè)計(jì)的模塊中我們已經(jīng)搭建了一個(gè)最為簡單的NXT巴士機(jī)器人（圖324），可以說這輛巴士機(jī)器人是個(gè)比較簡單的動力系統(tǒng)。能源危機(jī)是當(dāng)今世界遇到的主要問題，節(jié)能已成為一個(gè)十分時(shí)尚的話題。我們還可以利用樂高組件中的太陽能電池板、電容、光感來制作一個(gè)簡易的路燈。控制與設(shè)計(jì)在這個(gè)模塊的教學(xué)中主要讓學(xué)生知道控制的分類：手動控制、自動控制，熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的工作過程。在上個(gè)模塊中，我們所討論的簡易手電筒制作就是一個(gè)典型的手動控制系統(tǒng)，而太陽能節(jié)能路燈即是自動控制系統(tǒng)。學(xué)生很容易即可了解這些概念。在這個(gè)模塊的學(xué)習(xí)中要讓學(xué)生深刻了解到自動化工作的優(yōu)越性，讓學(xué)生對技術(shù)有更新更深刻的認(rèn)識。圖341為溫控電風(fēng)扇的模型，RCX內(nèi)置的程序可讓電風(fēng)扇根據(jù)溫度的變化改變電風(fēng)扇的馬力，當(dāng)溫度高于30度時(shí)，風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度低于30度高于27度時(shí)中速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度低于27度時(shí)慢速旋轉(zhuǎn)。程序如圖343所示。圖342為又超聲傳感器控制的自動交通門。（二）電子控件技術(shù)電子控件技術(shù)主要分為一下幾個(gè)主題：傳感器、數(shù)字電路、電磁繼電器、電子控件系統(tǒng)及其應(yīng)用。樂高部件中標(biāo)準(zhǔn)傳感器有角度位移傳感器、光電傳感器、溫度傳感器、觸動傳感器、聲音傳感器、CLI觸動傳感器、超聲波傳感器等等。它們也是機(jī)器人制作時(shí)不可缺少的組成部分。在給學(xué)生介紹傳感器的時(shí)侯可以用這些傳感器設(shè)計(jì)簡易機(jī)器人，作為一種授課方式既形象又生動，使得學(xué)生對傳感器的了解直接跨越到理性認(rèn)識。我們可以通過簡單的樂高部件的搭建，配合ROBOLAB圖形化編程即可制作出一個(gè)邏輯門電路，讀者不妨自行構(gòu)建一下。通過這些部件以及傳感器制作出的機(jī)器人，就是一個(gè)簡單的電子控件系統(tǒng)了，在整個(gè)系統(tǒng)中，有傳感器，有觸發(fā)，更有輸出。因此，將樂高組件運(yùn)用于電子技術(shù)選修課程并結(jié)合電子技術(shù)本身的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)將會給整個(gè)課程增添無窮的樂趣與驚喜。（三）簡易機(jī)器人制作在前兩個(gè)模塊的課程介紹中，都有提到機(jī)器人制作。樂高教育平臺最終的目的就是讓學(xué)生制作出一個(gè)擁有個(gè)人特色的機(jī)器人出來，從中培養(yǎng)學(xué)生各個(gè)方面的能力。在這個(gè)平臺的基礎(chǔ)上制作機(jī)器人非常容易，學(xué)生只要簡單了解單片機(jī)的知識，利用樂高部件構(gòu)建出他們想要的模型，通過簡單易學(xué)的圖形化計(jì)算機(jī)編程軟件ROBOLAB在計(jì)
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