LEGO是一家丹麦的玩具公司，由五彩的塑料积木、齿轮、迷你小人和各种不同其他零件，组成各种模型物件。

Lego 教育部成立于1980年，以“做中学、玩中学”为理念，以培养创造力为目标，开发了其独特的4C教学模式：联系——建构——反思——延续。

LEGO Digital Designer（简称LDD）是由乐高公司提供的免费软件。透过这个软件使用者就可以在计算机里拼装积木，完成后还可以变成说明书，引导使用者让实体积木组合起来。LDD 目前支持一般的 DESIGNbyMe 积木，也支援 CREATOR 与 Mindstorms 系列。

Lego美国官网           http://www.lego.com/en-us/

Lego中国官网           http://www.lego.com/zh-cn/

Lego工程                  http://www.legoengineering.com/

Lego serious play     http://www.seriousplay.com/

Legoland                  http://www.legoland.com/

Lego赛事网              http://www.firstlegoleague.org.cn/

MIT media lab           http://www.media.mit.edu/sponsorship/getting-value/collaborations/wedo

教案1--通用技术.doc

通用技术·必修二

《控制系统方案的初步设计》教学案例

——活用LEGO机器人辅助教学

林碧春

福建省莆田第一中学

1 教材分析与设计

本节课是通用技术（地质出版社）必修2《技术与设计2》第四章第五节的内容。这一节的目标是让学生体验控制系统设计的实际过程，并以三个实例：（1）声控灯、自动门控制系统的开环设计；（2）指南车自动控制系统的闭环设计展开教学，但是学校通用技术实验室多是一些钳工、木工等工具，这些工具用于本章教学发挥不了多大作用，但以上三个例子用我校现有的12套LEGO机器人配件实践教学，正所谓是工欲善其事，必先利其器，用机器人辅助教学可以起到事半功倍的效果，有利于教学处于轻松、直观的情境下顺利进行，本节是以学生为主体的课堂教学，亲自的参与、切身的体会，有利于学生对本章节的理解和掌握。

课时3节。

2 学情分析

1、通过本章已学过的内容，调查了解学生学习情况如下：学生反映所学内容基本能掌握，但提及自己是否想过尝试设计、制作控制系统时，少部分同学直言不会做，但大部分同学表示不喜欢在教室上通用技术学科课，希望有机会到实验室操作实践。

2、对于机器人，同学们早有耳闻。现在同学们能够亲自体验机器人更是兴奋不已，激发同学们的好奇心和动手做的欲望，开展机器人辅助通用技术教学，学生们非常乐意投入其中。

3 活动目标

3.1 知识技能目标：

通过互动操作让学生在实践过程中，领悟知识，提高技能：

1、控制系统设计所经历的几个阶段和每个阶段的各种任务

2、画出系统方框图，形成初步设计方案

3、能设计制作一个控制方法，尝试用机器人搭建模型，并进行模拟控制和调试。

3.2 过程与方法：

通过在控制系统方案的设计、制作过程中，创设情景，发挥学生自主学习的积极性，让学生在做中学，学中做。经历思维、实践过程，让学生在实践中提高分析问题、解决问题的能力，锻炼学生的逻辑思维能力和动手操作能力。

3.3 情感、态度和价值观：

通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。体会团队合作的精神和使用技术的责任感、使命感。体验科学探究的过程，激发学生对科学的求知欲和探究科学的勇气。培养勇于实践、勇于思考、勇于创新的精神和素质。

4 活动重点

控制系统设计的一般思路，并通过三个学习任务，学生在合作学习的基础上，自行设计，共同分析问题、解决问题。

5 活动难点

运用机械知识，拼装、搭建机器人模型，体会开环系统与闭环系统的设计与区别以及适用场合。

6 活动器材

LEGO套装、ROBOLAB软件、计算机

7 活动课程设计

活动过程中，4～5人为一组，采用合作式学习的教学方式，以问题为先导，任务驱动为动力，让学生自己发现、自己探索。

8 教学策略设计

本节从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂教学效果，设计如下：

1、使用LEGO机器人配件，指导搭建声控灯、自动门控制系统的开环模型，指南车自动闭环控制模型，从而引入课题。通过自主活动，引导研究一些贴近学生生活实际和典型的案例，使学生了解，尝试自主设计实验的活动过程。

2、引导学生进行“问题式学习”，通过尝试——发现，探索——研究的过程来掌握本节课的知识，在老师的帮助下，把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、改造，亲身体会，体验成就感！

3、创设情境，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。

9 实施教学

（1）乐高机器人简介

LEGO机器人以积木式搭建为主，ROBOLAB编程以图形化界面呈现。通过电脑编程，可以依靠程序完成一定操作或移动的机械装置，它可以有视觉、触觉等感觉功能，有识别和自主行动的功能。搭建机器人的主要零件有：微控制器、动力（马达）、传感器、齿轮及一些积木块。

乐高机器人易用、易于接受，机器人的制做都是徒手进行的，不需要借助其他任何工具。这一点使它非常容易被学生们接受，学生活动时可以很轻松的上手。学生们用它来实现一个设计可以只用很短的时间，这对于一节课45分钟来说是很有利的，学生在更改设计时从拆到装也可以在很短时间完成，这使学生们很快就可以看到他们的设计成果，对他们自己的设想能在很短时间得到反馈，这对学生的学习来说是很重要的。同时也在很大程度上减轻了教师教学的负担。

编程方面ROBOLAB图形化的编程软件，学生们只用十分钟可以很轻松的上手。ROBOLAB可以使机器人“活起来”，并且对学生图形化的思维方式也是一种训练，使学生更关注程序中的逻辑关系。

（2）用LEGO机器人辅助通用技术课堂教学

电脑机器人——通用技术课堂教学的“助推器”，它的亮相对通用技术课堂教学无疑是巨大的冲击、无穷的震撼；它的加盟对教学研究确信是推波助澜、不同凡响。

LEGO机器人适用于通用技术学科《技术与设计一》、《技术与设计二》每一章节的辅助教学工具。

最近几年，许多中学把电脑机器人活动引入到通用技术课堂教学当中，许多教师都在不断探索如何进行电脑机器人辅助通用技术教学，才能使这种跨学科、高操作性、极具挑战的内容，真正适合通用技术课程整合、综合创新活动的需要，提高学生的动手能力、协作能力和创造能力，使他们在积极的学习兴趣中不断探索和研究，实现自己的新创意、新设想、新设计。

（3）实践环节

有了前面的探究，这个环节显得水到渠成。同学们已经初步具备了控制系统设计的能力，是一位准设计师了。现在机器人就在大家的面前，同学们，你们将怎么做？

这一环节的设计在于创设一个情境，激发学生的探究欲望，提供一个机会，发挥学生的想象力和创造力，引导学生主动探究。

实践一：声控灯控制系统

开环控制，被控对象是声控灯，输入是有声音/否，输出是灯亮/否，干扰因素是外界声源和电源电压的波动等。绘制系统框图和机器人模型和编程如下图：

实践二：自动门控制系统

开环控制，被控对象是门，输入是有人否，输出是门开/关。绘制系统框图和机器人模型和编程如下图：

乐高课件--《小小机械工程师》教学参考.pdf