清华大学出版社

《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》分7个单元，共26个案例，由浅入深地向读者展现了利用乐高9686科学与技术套装、EV3套装设计和制作机器人的完整流程。全书以单元和课的形式编排，围绕机器人的组成、结构、能源、传动、齿轮、智能和设计展开。案例涉及生活用品、交通工具、武器装备、智能控制等多个领域，从简单到复杂，循序渐进，典型而富有趣味。每个案例通过作品构思，帮助学生在作品与实际生活建立联系的基础上产生疑问，通过作品规划形成作品方案。在分析和实现的过程中层层推进，解决疑问，带领学生将一个有创意的想法通过分析、规划，形成方案，最后编写程序完成作品，使学生体验成功的乐趣。学习过程中注重培养学生对事物本质特征的认知，引导学生通过观察、测量、记录等活动探究各种原理，注重学生观察能力、探究意识、空间逻辑思维等创新意识和能力的培养。 《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》适合中小学生阅读使用，可以作为教材辅助校外机构及学校社团开展机器人教学活动，也可作为广大中小学教师和培训学校开展机器人教育的指导用书。

我们经常和各种各样的机器人“打交道”，留意周围，会发现机器人就在我们身边，小到智能手机、电视、空调等家用电器，大到智能汽车、机械臂、无人飞机等，机器人已经被应用于生活的各个领域。亲爱的读者，你是否已经准备好开始探索机器人的奇妙世界了？有没有想过自己动手设计和制作一个专属机器人？当你萌生这样的想法时，想必你一定对机器人领域的知识充满了好奇和渴望，这将成为你学习的重要动力。当你开始阅读这本书时，你的机器人探索之旅就开始了。 一、为什么参与机器人活动 近些年人工智能、机器人的热潮正在席卷全球，随着行业的变革，教育也在与时俱进。2017年7月国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，明确指出在中小学设置人工智能相关课程，有些省份将编程纳入高考科目和中考特招项目。机器人课程可以激发青少年学生的兴趣，让他们在动手的过程中接触并运用不同领域的知识，有利于养成主动学习的好习惯。学生在对机器人的了解过程中，学习编写简单的程序，提高分析问题和解决问题的能力。同时通过机器人竞赛等，让青少年在搭建机器人和编写程序的过程中培养、锻炼他们的动手能力、团队协作能力和创造力。 二、机器人课程学什么 机器人课程大致分两种，一种是各种拼搭入门，学习机械结构，可以选择乐高9686科学与技术套装作为器材。一般从小学低年级开始学习，通过拼搭零件学习结构，然后尝试改造、创造结构，这更像是“玩”，在快乐体验中学习、巩固知识。另一种是在机械结构的基础上学会编程控制，可以选择乐高EV3套装作为器材，一般从小学中高年级开始学习。另外，对于特别感兴趣的学生，可以参与各类机器人比赛，如国际奥林匹克机器人大赛、FLL工程挑战赛等，还可以参加全国青少年机器人技术等级考试。备赛、参赛的过程本身就是提升综合能力的一种方式。 三、为什么写这本书 近些年，机器人教育越来越受到家长、学生的青睐，网络上的相关资源也层出不穷。俗话说“磨刀不误砍柴工”。在学习之前，你是否清楚：应该选择什么样的器材？机器人学习如何才最有效？如何通过机器人活动培养学生的综合能力？参与《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》撰写的作者，十多年来一直从事机器人教育教学及竞赛活动的辅导，积累了丰富的经验。《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》作为机器人学习的指导书，旨在帮助读者在创造、构建机器人以及为自己的机器人编程的同时，体验科学探究的无穷魅力。 四、《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》选择的器材 目前教育机器人器材的种类、品牌有很多，《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》选择的是乐高9686 科学与技术套装和EV3 套装。乐高9686 科学与技术套装适合小学中、低年级，使用它可以搭一个天平、造一辆车、建一座桥，在体验“造物”的过程中，了解各种结构原理，探索其中的科学原理，培养动手搭建的能力，为进一步学习打好基础。EV3 套装适合小学高年级和初中学生，使用它可以实现精确行驶、运输货物和参与竞赛，体验围绕具体项目设计、制作、控制机器人解决问题的全过程，培养运用多学科知识解决实际问题的 能力。这两种器材涵盖了小学到初中各年龄段学生对机器人学习和探究的需求，并且网上有很多品牌的器材都能与之通用。《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》使用的编程软件是LEGO MINDSTORMSEV3 Education，它是一种图形化编程工具，非常直观和易于理解。 五、《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》特点 《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》以单元和课的形式编排，以项目式学习设计、组织活动，案例简单经典，项目中设计各种探究活动，各种结构、原理的介绍深入浅出，循序渐进。《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》的主要特点如下。 项目引领：围绕机器人的组成、结构、能源、传动、齿轮、智能和设计7 个方面，引导学生在解决问题的过程中学习。 案例经典：全书共26 个案例，内容涉及生活用品、交通工具、武器装备、智能控制等多个领域，从简单到复杂，循序渐进且趣味性十足。 学科融合：每个案例设计各种活动。第一，注重对事物本质特征的认知，如各种物体的结构组成、特点及应用；第二，通过观察、测量、记录等活动探究各种原理，如能量的来源、各种典型的运动机构及原理；第三，注重观察能力、探究意识、空间逻辑思维等创新意识和能力的培养。 体例创新：《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》的编写体例始终将学生的自主创新放在第一位，每个案例中会设计提出问题、思维导图、举一反三、头脑风暴等各种活动，引导学生主动思考、规划、设计，在“玩中学”、在“体验中学”、在“思考中学”。 六、《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》内容 《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》共分7 个单元，26 个案例。下面对各单元内容进行简单介绍。读者可能还不熟悉用到的一些术语，但是在阅读《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》后，你就会熟悉相关内容。 第1 单元：介绍生活中各种各样的机器人，揭开它们的神秘面纱，了解内部组成；尝试通过模仿、搭建、控制第1 个机器人，了解、熟悉9686 科学与技术套装和EV3套装的零件。 第2 ～ 5 单元：通过9686 科学与技术套装，掌握物体搭建的基本步骤和方法，了解齿轮、履带、皮带、连杆、凸轮和蜗轮等传动机构，探究物体结构中蕴藏的物理原理，探究风能、弹性势能、重力势能在解决问题中的具体运用。 第6、7 单元：使用EV3 套装为机器人装上“眼睛”“耳朵”等传感器，学会颜色、触碰、超声波传感器编程，让机器人看得见、听得清，让它变得更加聪明、智能；学会根据具体的项目要求，选择合适的电机、传感器和器材，设计、制作一个自己的机器人，并通过程序控制它完成任务，体验人工智能的无穷乐趣。 七、《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》读者对象这是一本机器人创客学习的指导书，希望让更多的大朋友和小朋友通过这本书打开探索机器人学习的大门。《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》适合如下人员阅读。 热爱创客的小朋友：《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》采用案例的方式，由浅入深，可以帮助小朋友学会如何 造物，以及根据自己的想法设计、制作、控制自己的机器人。 创客教育的老师：《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》选取的案例操作性强，难易程度适中，能够引导学生厘清设计作品所应该遵循的方法与过程，帮助他们了解在今后遇到问题时，应该从哪些方面进行思考、解决问题。 想让小朋友学习机器人的家长：《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》选择的案例贴近生活，操作方法写得也非常详尽，十分适合家长和孩子从身边的事物出发，一起学习，一起思考。 机器人辅导机构及学校、少年宫：《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》从入门到提高，共涉及26 个典型案例，每个案例内容完整、体系清晰、资源丰富，并且每个活动都有案例拓展，辅导机构可以直接用于常规课程的教学内容，并在此基础上进一步拓展课程。 八、《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》作者 参与《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》编写的作者有省级教研人员，全国、省级优质课竞赛获奖教师。他们十多年来一直从事机器人教育教学及竞赛活动的辅导，不仅积累了丰富的经验，而且都有较为丰富的计算机、创客图书编写经验。 《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》由方其桂担任主编，唐小华、贾波担任副主编。唐小华负责编写第1、3 单元，苏科负责编写第2、6 单元，赵何水负责编写第4 单元，鲍却寒负责编写第5 单元，贾波负责编写第7 单元。随书资源由方其桂整理制作。 虽然我们有着十多年撰写计算机图书的经验，并尽力认真构思、验证和反复审核修改，但仍难免有一些瑕疵。我们深知一本图书的好坏，需要广大读者去检验评说，在此我们衷心希望你对《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》提出宝贵的意见和建议。服务电子邮箱为[email protected]。 九、配套资源使用方法 《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》提供了每个案例的微课，扫描书中案例名称旁边的二维码，即可直接打开视频进行观看，或者推送到自己的邮箱中下载后进行观看。另外，《青少年乐高机器人制作趣味课堂(微课版)》提供教学课件和案例源文件，通过扫描右侧的二维码，然后将内容推送到自己的邮箱中，即可下载获取相应的资源（注意：请将这两个二维码下的压缩文件全部下载完毕，再进行解压，即可得到完整的文件内容）。 编　者

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