樂高電動(dòng)課程介紹演講人：日期:01課程概述02核心內(nèi)容模塊03教學(xué)設(shè)計(jì)與方法04學(xué)習(xí)目標(biāo)與受益05實(shí)施與工具支持06成果展示與展望目錄CATALOGUE課程概述01PART背景與發(fā)展歷程全球教育合作網(wǎng)絡(luò)與麻省理工學(xué)院、卡耐基梅隆大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作研發(fā)課程內(nèi)容，覆蓋全球超過10萬所學(xué)校，形成標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)體系與賽事生態(tài)（如FLL競(jìng)賽）。技術(shù)迭代與課程升級(jí)從早期簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)到引入LEGOMindstorms可編程機(jī)器人，再到當(dāng)前SPIKEPrime智能硬件，課程持續(xù)融合傳感器、電機(jī)和可視化編程工具，適應(yīng)數(shù)字化教育趨勢(shì)。樂高教育理念的起源樂高電動(dòng)課程源于樂高集團(tuán)“LearningthroughPlay”的教育理念，自1980年代起逐步整合科技與積木搭建，結(jié)合STEM教育框架，發(fā)展為全球領(lǐng)先的動(dòng)手學(xué)習(xí)項(xiàng)目。通過大顆粒積木和簡(jiǎn)單動(dòng)力組件培養(yǎng)空間認(rèn)知與基礎(chǔ)機(jī)械原理，如齒輪傳動(dòng)、杠桿作用，課程以故事化任務(wù)驅(qū)動(dòng)興趣。適用年齡段與定位學(xué)齡前啟蒙階段（4-6歲）引入WeDo2.0套裝，結(jié)合拖拽式編程控制模型運(yùn)動(dòng)，側(cè)重邏輯思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，主題涵蓋交通工具、生態(tài)保護(hù)等現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。小學(xué)低年級(jí)（7-9歲）采用SPIKEPrime或EV3機(jī)器人套裝，完成復(fù)雜項(xiàng)目如自動(dòng)化工廠、智能家居系統(tǒng)，融合Python進(jìn)階編程與數(shù)據(jù)反饋分析。小學(xué)高年級(jí)至中學(xué)（10歲以上）核心特色亮點(diǎn)跨學(xué)科整合能力01課程設(shè)計(jì)覆蓋物理、工程、數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)，例如通過搭建投石機(jī)理解拋物線軌跡，或編程機(jī)器人完成迷宮導(dǎo)航學(xué)習(xí)算法優(yōu)化。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)（PBL）模式02每節(jié)課設(shè)定開放式挑戰(zhàn)任務(wù)（如設(shè)計(jì)節(jié)能建筑），學(xué)生需經(jīng)歷調(diào)研、原型制作、測(cè)試迭代全流程，培養(yǎng)系統(tǒng)性解決問題能力。硬件與軟件協(xié)同生態(tài)03樂高提供適配不同年齡段的編程平臺(tái)（Scratch-based或MicroPython），并支持實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)采集與可視化分析，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)思維?？蓴U(kuò)展性與賽事銜接04課程內(nèi)容與FIRSTLEGOLeague等國(guó)際賽事對(duì)標(biāo)，學(xué)生可基于課堂項(xiàng)目深化創(chuàng)新，參與全球競(jìng)技展示成果。核心內(nèi)容模塊02PART電動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)講解01.電機(jī)與傳動(dòng)原理深入解析直流電機(jī)的工作原理，包括扭矩、轉(zhuǎn)速與齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配關(guān)系，通過實(shí)物演示讓學(xué)生理解能量轉(zhuǎn)換與機(jī)械效率的關(guān)聯(lián)性。02.傳感器功能與應(yīng)用詳細(xì)介紹觸碰傳感器、顏色傳感器、超聲波傳感器的信號(hào)采集機(jī)制，結(jié)合實(shí)例說明其在自動(dòng)化控制中的觸發(fā)邏輯與反饋?zhàn)饔谩?3.電路安全規(guī)范強(qiáng)調(diào)電路搭建中的絕緣保護(hù)、電流負(fù)載限制等安全知識(shí)，通過模擬短路實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握故障排查技巧。創(chuàng)意搭建項(xiàng)目設(shè)計(jì)指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)可變速的傳送帶系統(tǒng)或仿生機(jī)械臂，重點(diǎn)講解連桿機(jī)構(gòu)、凸輪結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性與裝配精度控制方法。挑戰(zhàn)學(xué)生將電動(dòng)模塊與氣動(dòng)元件結(jié)合，例如設(shè)計(jì)具備升降功能的抓取機(jī)器人，培養(yǎng)跨系統(tǒng)整合能力與空間布局思維。以"智能停車場(chǎng)"為例，要求學(xué)生在基礎(chǔ)模型上增加車牌識(shí)別、自動(dòng)閘機(jī)等擴(kuò)展功能，強(qiáng)化需求分析與迭代改進(jìn)意識(shí)。動(dòng)態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu)開發(fā)多模塊協(xié)同方案場(chǎng)景化功能優(yōu)化事件驅(qū)動(dòng)編程訓(xùn)練設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，教授變量定義、閾值比較及數(shù)據(jù)可視化技巧，培養(yǎng)數(shù)值分析與邏輯運(yùn)算能力。數(shù)據(jù)流處理實(shí)踐多線程控制實(shí)驗(yàn)以"雙電機(jī)同步控制系統(tǒng)"為例，講解并行任務(wù)調(diào)度、信號(hào)同步等高級(jí)編程概念，提升復(fù)雜問題拆解能力。通過編寫"聲控小車"程序，讓學(xué)生掌握條件判斷語句與中斷響應(yīng)的嵌套使用，理解實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)設(shè)定規(guī)則。編程邏輯練習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)與方法03PART互動(dòng)式學(xué)習(xí)活動(dòng)角色扮演與情景模擬設(shè)計(jì)特定場(chǎng)景（如救援任務(wù)或交通系統(tǒng)），學(xué)生需通過編程控制電動(dòng)模型完成目標(biāo)，增強(qiáng)沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。實(shí)時(shí)反饋與調(diào)整教師通過觀察學(xué)生操作過程，提供即時(shí)指導(dǎo)，幫助學(xué)生優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)或程序邏輯，提升問題解決效率。小組協(xié)作搭建任務(wù)通過分組合作完成樂高電動(dòng)模型搭建，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)溝通與分工能力，鼓勵(lì)學(xué)生分享創(chuàng)意并解決實(shí)際問題。030201循序漸進(jìn)教學(xué)步驟復(fù)雜功能拓展引導(dǎo)學(xué)生組合傳感器（如超聲波、顏色傳感器），設(shè)計(jì)自動(dòng)化響應(yīng)系統(tǒng)，逐步提升項(xiàng)目復(fù)雜度與創(chuàng)新性。電路與編程入門介紹電池盒、電機(jī)等電子元件的連接方法，結(jié)合圖形化編程工具（如LEGOSPIKE），實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)控制?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)認(rèn)知階段從樂高積木的物理連接方式入手，講解齒輪、杠桿等機(jī)械原理，為后續(xù)電動(dòng)組件集成奠定基礎(chǔ)。安全規(guī)范與工具使用指導(dǎo)學(xué)生在模型搭建后逐項(xiàng)測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)向、傳感器靈敏度等參數(shù)，通過日志記錄定位故障點(diǎn)。分步調(diào)試技巧成果展示與優(yōu)化組織學(xué)生演示作品功能，分析設(shè)計(jì)亮點(diǎn)與不足，提出迭代方案（如減輕重量或優(yōu)化能耗）。明確電動(dòng)組件安裝注意事項(xiàng)（如避免短路），教授螺絲刀、線纜管理等工具的正確操作方法。實(shí)踐操作指南學(xué)習(xí)目標(biāo)與受益04PART技能培養(yǎng)重點(diǎn)分組完成復(fù)雜項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生需分工合作、交流想法，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和表達(dá)能力。團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力在模型調(diào)試過程中，學(xué)生需分析故障原因并優(yōu)化設(shè)計(jì)，鍛煉系統(tǒng)性思維和抗挫折能力。問題解決與調(diào)試技巧學(xué)習(xí)使用圖形化編程工具控制電機(jī)、傳感器等模塊，培養(yǎng)條件判斷、循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件驅(qū)動(dòng)的編程邏輯能力。編程邏輯與算法思維通過搭建樂高電動(dòng)模型，學(xué)生掌握齒輪傳動(dòng)、杠桿原理、滑輪系統(tǒng)等基礎(chǔ)機(jī)械結(jié)構(gòu)知識(shí)，提升動(dòng)手實(shí)踐能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)與工程原理開放式主題挑戰(zhàn)跨學(xué)科知識(shí)整合提供無固定答案的設(shè)計(jì)任務(wù)（如“設(shè)計(jì)自動(dòng)運(yùn)輸裝置”），鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活場(chǎng)景提出創(chuàng)新解決方案。引導(dǎo)學(xué)生將物理、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識(shí)融入模型設(shè)計(jì)，例如計(jì)算齒輪比或平衡結(jié)構(gòu)美感與功能性。創(chuàng)新思維激發(fā)原型迭代與優(yōu)化通過“設(shè)計(jì)-測(cè)試-改進(jìn)”循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)優(yōu)化作品的意識(shí)，理解創(chuàng)新是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。創(chuàng)意展示與反饋組織作品展示會(huì)，讓學(xué)生闡述設(shè)計(jì)理念并接受同伴評(píng)價(jià)，激發(fā)批判性思維和靈感碰撞。STEM教育融合科學(xué)探究能力通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電機(jī)功率與負(fù)載的關(guān)系、傳感器靈敏度等科學(xué)問題，培養(yǎng)數(shù)據(jù)記錄與分析能力。技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐學(xué)習(xí)使用樂高EV3或SPIKEPrime等硬件，掌握電路連接、信號(hào)傳輸?shù)然A(chǔ)電子技術(shù)知識(shí)。工程流程體驗(yàn)從需求分析、設(shè)計(jì)草圖到成品測(cè)試，完整模擬工程項(xiàng)目生命周期，強(qiáng)化系統(tǒng)性工程思維。數(shù)學(xué)建模應(yīng)用在搭建過程中運(yùn)用幾何測(cè)量、比例換算和變量控制等數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)際結(jié)構(gòu)問題。實(shí)施與工具支持05PART所需材料清單樂高電動(dòng)核心套裝包含電機(jī)、傳感器、齒輪組及專用積木件，支持搭建動(dòng)態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu)，需確保組件兼容性與完整性。配備平板或計(jì)算機(jī)，安裝樂高官方編程軟件，用于編寫邏輯指令并實(shí)現(xiàn)模型自動(dòng)化控制。提供特殊結(jié)構(gòu)件（如履帶、萬向輪）和創(chuàng)意裝飾件，豐富模型功能性與美觀度，激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)靈感。含防靜電墊、小型螺絲刀及收納盒，保障操作安全性與材料管理效率。編程控制設(shè)備擴(kuò)展配件包安全工具套裝涵蓋基礎(chǔ)機(jī)械原理到高級(jí)編程案例的詳細(xì)教案，附帶教學(xué)目標(biāo)、課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)常見搭建錯(cuò)誤和程序調(diào)試問題提供圖解解決方案，幫助教師快速響應(yīng)學(xué)生技術(shù)難題。通過觀察記錄表與項(xiàng)目評(píng)分模板，量化學(xué)生在邏輯思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等維度的表現(xiàn)。提供全球教育者案例分享平臺(tái)，支持課程優(yōu)化建議與跨區(qū)域教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流。教師輔助資源分階教學(xué)指南故障排查手冊(cè)學(xué)生能力評(píng)估表在線教師社區(qū)內(nèi)置虛擬搭建庫與力學(xué)模擬功能，允許學(xué)生預(yù)演結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性后再進(jìn)行實(shí)體組裝。三維建模輔助系統(tǒng)支持班級(jí)作品存檔、版本回溯及協(xié)作編輯，便于教師跟蹤學(xué)習(xí)進(jìn)度與成果匯總。云端項(xiàng)目管理系統(tǒng)01020304基于拖拽式指令塊設(shè)計(jì)，適配不同年齡段學(xué)生，支持實(shí)時(shí)模擬測(cè)試與傳感器數(shù)據(jù)可視化反饋。圖形化編程工具通過賬號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電腦端編程與移動(dòng)端控制的無縫銜接，提升課堂操作流暢度?？缙脚_(tái)數(shù)據(jù)同步軟件平臺(tái)應(yīng)用成果展示與展望06PART典型案例分析智能搬運(yùn)機(jī)器人項(xiàng)目學(xué)生通過樂高電動(dòng)套件搭建的智能搬運(yùn)機(jī)器人，能夠識(shí)別不同顏色積木并分類搬運(yùn)至指定區(qū)域，展示了傳感器技術(shù)與機(jī)械結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合。自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì)該項(xiàng)目利用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知，結(jié)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成復(fù)雜地形下的自主導(dǎo)航，體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)物理原理和編程邏輯的深入理解?？删幊虣C(jī)械臂開發(fā)學(xué)生團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的六自由度機(jī)械臂具備抓取、旋轉(zhuǎn)、升降等功能，通過圖形化編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)作序列控制，展現(xiàn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)建能力。學(xué)生作品展示02

03

聲控智能家居模型01

創(chuàng)意交通信號(hào)系統(tǒng)通過語音識(shí)別技術(shù)控制的樂高智能家居系統(tǒng)，包含自動(dòng)窗簾、溫控風(fēng)扇和照明設(shè)備，展現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活場(chǎng)景中的創(chuàng)新應(yīng)用。模塊化清潔機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)理念的清潔裝置，能自主規(guī)劃清掃路徑并識(shí)別障礙物，其創(chuàng)新的清掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得省級(jí)青少年科技創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)。該作品模擬真實(shí)城市交通燈控制，集成壓力傳感和無線通信模塊，可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈時(shí)序，體現(xiàn)工程思維在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用。未來拓展方向人工智能技術(shù)融合計(jì)劃引入機(jī)器學(xué)習(xí)算法，使樂高機(jī)器人具備圖像識(shí)別和自主決策