第三届机器人国际教育研讨会（中国区）征文文集；用稳固、牢固这两个词；流程设计）如果这辆巴士是无人驾驶的智能汽车，形结；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；?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
第三届机器人国际教育研讨会（中国区）征文文集
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，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
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。
程序编写：
打开ROBOLAB选择导航者级别4
导航者级别4就是一个非常好的流程化设计的
环境，在这里可以随性地添加步骤。
八步的流程，在我们的ROBOLAB的软件中就显示为8个过程：
第一步，也就是流程的第一步，机器人巴士前进，时间可以根据场地条件来设定。
第二步，当机人巴士转弯90
度，转弯时，一个马达转动，一个马达停止，转弯所需要的时间视场地和机器人而定。
1、让学生分析机器人巴士的运动过程，引导学生自己分析出其工作流程。建立流程的概念。
2、通过机器人的测试，学生自己去寻找到两个
时间，逐步调整强化对流程中每一个步骤的了解。
3、当学生发现，这个四边形的流程中，后几步
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是在不断地重复前两步，这时候，可以向学生介绍循环的概念，这也是一种流程的优化。
4、如果学生有更多时间，已经对这个简单的流程有所认识了，可以给他们类似的、更加复杂的流程进行设计：
例如：多边形、五角星。
在本小节中还有一个重要的内容就是能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系，能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题。因此我们需要一个辅助软件——乐高CAD（如图3-2-13）。这个软件可以将设计思想快速地展现出来，主要有以下功能：仿真搭建、零件统计、自动绘图、生成效果图。这些功能具有一定的延续性，往往需要一步步完成才会有下一个功能。同时它还拥有四个方面的主要应用：进行辅助设计、解决缺少器材的问题、保留有价值的作品、为编写教材提供工具。可以说乐高CAD的运用是十分广泛的。在本课程中，学生主要的运用是前三项。
图3-2-13 MLCad主窗口视图
图3-2-14 MLCad编辑车模视图
3、系统与设计
在这个模块的学习中，不一定要将所有系统都一一罗列，中学物理主要以机械运动为主，我们可以结合学生熟悉的机械系统以及动力系统进行主要
的分析与评价。再结合当今社会十分重视的一个环
节——能源系统，可让学生了解技术是不断发展以及鲜明的时代性，增强对当代先进技术及其文化的理解，实现由感性认识到理性认识的飞跃。
首先，要让学生懂得系统的概念，我们可以举个最为简单的例子，手电筒可以称为一个简单的工作系统。手电筒最为简单的模型便是一个小电珠、一根长导线以及一个开关，我们利用乐高部件将这个系统更简单地表达出来，如图3-3-2(b)所示，乐高小电珠、触感就可以做到。我们用NXT充当电池功能，连接导线、小电珠以及触感，简单地编辑下程序，一个简易的手电筒就这样制作完成了，如图3-3-2（
待学生明白简单系统后，我们便可以让他们深入地了解更多的系统。在整个太阳系中，日、地、月就是我们的一个十分熟知的运动系统，那么我们是否可以也用乐高部件将这个系统表现出来呢？当然可以！首先，我们需要简单地了解公转自转，明白哪颗行星在自转的同时还围绕着哪颗星公转，当然，我们还需知道行星公转与自转的方向，接下来就是考验动手能力以及创造能力的时候了。
图3-3-3为日地月三个星球公转自转的模型。
平时生活中，我们常见的动力系统是什么？我想大部分的人都会回答汽车。的确，汽车已成为我们生活中不可缺少的交通工具。在流程与设计的模块中我们已经搭建了一个最为简单的NXT巴士机器人（图3-2-4），可以说这辆巴士机器人是个比较简单的动力系统。
能源危机是当今世界遇到的主要问题，节能已成为一个十分时尚的话题。我们还可以利用乐高组件中的太阳能电池板、电容、光感来制作一个简易的路灯。
4、控制与设计
在这个模块的教学中主要让学生知道控制的分类：手动控制、自动控制，熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。在上个模块中，我们所讨论的简易手电筒制作就是一个典型的手动控制系统，而太阳能节能路灯即是自动控制系统。学生很容易即可了解这些概念。在这个模块的学习中要让学生深刻了解到自动化工作的优越性，让学生对技术有更新更深刻的认识。图3-4-1为温控电风扇的模型，RCX内置的程序可让电风扇根据温度的变化改变电风扇的马力，当温度高于30度时，风扇高速旋转；当温度低于30度高于27
度时中速旋转；当温度低于27度时慢速旋转。程序如图3-4-3所示。图
3-4-2为又超声传感器控制的自动交通门。
（二）电子控件技术
电子控件技术主要分为一下几个主题：传感器、数字电路、电磁继电器、电子控件系统及其应用。乐高部件中标准传感器有角度位移传感器、光电传感器、温度传感器、触动传感器、声音传感器、CLI触动传感器、超声波传感器等等。它们也是机器人制作时不可缺少的组成部分。在给学生介绍传感器的时侯可以用这些传感器设计简易机器人，作为一种授课方式既形象又生动，使得学生对传感器的了解直接跨越到理性认识。
我们可以通过简单的乐高部件的搭建，配合ROBOLAB图形化编程即可制作出一个逻辑门电路，读者不妨自行构建一下。通过这些部件以及传感器制作出的机器人，就是一个简单的电子控件系统了，在整个系统中，有传感器，有触发，更有输出。因此，将乐高组件运用于电子技术选修课程并结合电子技术本身的特点进行教学将会给整个课程增添无穷的乐趣与惊喜。
（三）简易机器人制作
在前两个模块的课程介绍中，都有提到机器人制作。乐高教育平台最终的目的就是让学生制作出一个拥有个人特色的机器人出来，从中培养学生各个方面的能力。在这个平台的基础上制作机器人非
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常容易，学生只要简单了解单片机的知识，利用乐高部件构建出他们想要的模型，通过简单易学的图形化计算机编程软件ROBOLAB在计算机上编写程序，最后通过与计算机相连的红外发射器或数据线将程序下载到机器人的大脑——RCX或NXT中，这样学生们就可以设计出专属于自己的机器人。在技术与设计模块的介绍中，我们已经介绍了不少机器人制作的例子。在这个领域里没有尽头，还有许许多多的模型结构等待着我们去创造，许许多多的新颖好玩的方案等待着我们去设计与开发。希望学生在机器人制作的过程中成长，希望每个喜欢机器人制作的学生们通过进一步学习后可以为社会服务，奉献出自己的一份力量，更希望它可以成为每个喜欢这门课程的朋友们的终生玩伴。
四、利用乐高教育平台的优越性
首先其产品本身就具有很突出的特点，虽然乐高部件是以塑料为材料，但是它却具有稳定、耐磨、高韧性等特点，可长久地保持色彩鲜艳。其凸点就有很好的配合度，每个零件的公差精度小于5μm，保证了构件之间的联接牢固可靠。产品的种类齐全，可以通过不同年龄段，不同需要的玩家们使用。
普通高中通用技术课程中的简易机器人制作主要以单片机为主，但单片机对于普通的高中生而言是个从未接触过的领域。学生还需学习有关单片机方面的知识，加重了他们的课业负担，但利用乐高教育部件来教授简易机器人课程就与之截然不同。在整个活动过程中，学生们只需拥有初中物理学科电学部分知识就可以完成乐高平台下的机器人制作中的电路，它无需动用电烙铁、钳子等工具，比起制作复杂的集成电路而言相对容易了许多，同时也安全了许多。ROBOLAB图形化软件易学易懂，学生只需要掌握简单的循环、分支、套嵌、变量等编程基础，便可以轻松地进行编程，与枯燥无味的计算机语言相比可谓大相径庭，更增添了许多的乐趣。
杜威主张“从做中学”的理论，他重视学生的主动性、创造性。如今得到很多教育人的关注，而“做中学”也是乐高教育理念。学生在边学习机器人制作的同时他们会慢慢接触到很多还未学习到的知识，在这种带着疑问与好奇的情形下即可学习到很多课本以外知识。机器人教学以学生为主体，与以往“听中学”的教学方式有很大不同。老师在一旁并不是告诉学生一步步应该怎么做，而是让学生以小组的形式共同讨论来完成一个任务，当学生有困难时进行点拨，再让学生们自己完成。整个教学
没有教材，更没有任何的标准***，每节课后总会有个比赛，看哪组学生的作品的方案好，通过比赛不仅调动了每个同学的积极性与课堂气氛，还可让学生看看其他机器人的方案与结构，学习其他小组的优点再做改进。在这个过程中，不但培养学生的思考问题的能力、团体协作能力与沟通能力，还增强了学生解决问题的能力、创新意识及竞争意识。
五、机器人教学与其它学科的相互渗透
（一）生物
光感一直充当着RCX或NXT眼睛，帮助他们寻线、探路、辨明方面。在教学生***光感的同时可以和他们简单介绍一下眼睛的基本结构，从感性认识到理性认识。图5-1-1为光感的***方法。与此同时，在构建机器人的时候，有时还需构建手与脚的结构，都需要结合生物特点。图5-1-2
为乐高积木构建出了DNA分子结构模型。
（二）数学
学生利用ROBOLAB进行编程的时候，可以培养其逻辑思维能力。崔运生，浙江省余姚市实验学校教师，他利用乐高及ROBOLAB编程软件进行逻辑数学相关知识的教学研究，很好地解决了许多学生逻辑数学方面的不足。而逻辑数学方面的知识加强了，就可以更好地帮助学生对自己的机器人进行编程，做出他们满意的方案。
乐高CAD软件是一款计算机辅助设计软件。在乐高模型的设计与制作的过程中有时需使用到这些软件，它可以很快将设计者的构思显现出来，其三维的显示模式可以将乐高模型的方方面面一一体现。在设计的过程中，设计者需要一定的空间思维能力，因此在学习这个软件进行设计模型的同时，还可以提高学生的空间思维能力，这对学生学习立体几何将会有很大的帮助。如图3-2-14所示的MLCad编辑车
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