乐高机器人实验室建设方案

乐高教育探究实验室配置方案

及课程介绍

一、乐高教育的理念

多年来，中国的教育界一直以加强学生素质教育为核心，探索和实践着教育改革的方向和途径。全国基础教育工作会议的召开，对全面推进素质教育提出了十分明确的要求，课程教材改革在推进素质教育、培养21世纪技能的重要作用已经成为全国上下的共识。

我们引入了以乐高教育为主的教育解决方案，它是长期以来与世界各国教育界密切合作，不断探究和开发出最先进的教育方案，并在25年的教学实践中获得成功应用，受到世界各国教育界的广泛接受和推崇。乐高教育在世界各地教育界的应用中已逐步形成了自身的、符合这些教育理念的可持续发展的优秀平台。

我们提供的教育解决方案确保学生获得快乐和有效的学习。教师在教学过程中将“指导”和“建构”的理念相互结合，这将帮助教师在学生以团队为单位来共同解决问题的课堂上，扮演顾问型的指导者，而不是灌输者。

二、乐高教育的应用

随着素质教育的推进和新课程新教材的改革，在各个学科的教学中对学生动手操作、动手实验的要求越来越多，因此除了常见的物理实验室、化学实验室、生物实验室，各个学校还建立了很多新课程的实验室，例如科学（自然）实验室、信息技术实验室、劳技实验室、通用技术实验室、探究实验室。

这些新课程的实验室由于建设时间较短，并没有形成统一的标准，实验室的设备配置区别很大。乐高教育平台可以很好的在这些课程上使用，而且如果在这些实验室里都有乐高设备，那么教师在教学的时候，学生在学习的时候就会非常的方便。

乐高探究实验室所涉及课程包含有：机械基础，动力机械，机械工程，机器人等。

三、机器人教育的目的

学生借助乐高机器人的平台，在老师的知道下，开展丰富多彩的机器人活动，

通过活动提高学生对科技活动及知识的兴趣，培养学生动手能力、创新能力；

提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；充分体会“做中学，玩中学”的无穷乐趣。建立机器人活动室，不仅满足课堂教学的需求，还能开展第二课堂活动，建立科技兴趣小组，丰富学生的课外活动，还可以参加到全国青少年机器人竞赛和全国电脑制作大赛中去。满足学生的同事也能给科技老师不断发现新的问题提供自身的发展的机会，参加到全国的比赛及交流中提高教师自身的素质。

（1）、通过创新实验室学习，对中小学生进行计算机编程、工程设计、动手制作与技术构建等知识的教学，培养他们动脑动手和独立思考、解决问题的技能，不断发展青少年的观察力、想象力和创新能力。

（2）、通过创新实验室活动，不断丰富完善学校创新科技教育内涵；同时也在创新这个更广阔的平台上，提升学校的教育品质和规模，形成良好的社会效益。（3）、通过创新实验室活动，组建各类科技代表队，参加省级、国家级乃至国际中小学生机器人竞赛活动；同时还参与相关的国内外交流学习活动，开拓学生视野。

（4）、在开展创新实验室培训活动的同时，也面向在校科技教师进行相关业务培训，不断提高科技辅导教师的理论水平和实践能力。

（5）、在开展创新实验室培训活动的基础上，不断推出最新的教学内容、手段和器材，开发具有学校特色的校本课程。

四、（一）乐高探究实验室器材配置方案

1.配置清单

该实验室配置按照每个班级20人进行配置,而且比较适合小学各年级的学生学习。目的是为了让学生了解现代的机械工程，以及机器人原理等，并且对学生在学习工程技术和机器人系统来说也可以得到一种提高。所以此方案能够满足不同阶段在科技学习和创新学习上的需要，不仅可以满足学生在机器人课程和技术课

程上的学习，还可以让学生参加关于乐高的一系列的国内赛和国际赛等。

2.乐高产品和课程介绍

1）NXT蓝牙机器人套装

适合2-3个学生为一组搭建和编程设计机器人方案。共431个组件的套装中包括一个NXT可编程的微型电脑，一块可充电的锂电池（使用9833稳压电源进行充电），三个伺服电机，二个触动传感器，一个光电传感器，一个超声波传感器，一个声音传感器，三个灯以及足够课堂教学所需的乐高积木。另外还有3根连接RCX传感器或马达的转换线，1根USB 导线，以及分类盒和搭建手册

推荐课程：NXT入门课程（16课时），纳米医生课程（24课时），NXT创意课

程（16课时）

总课时数：56课时

2）蓝牙机器人配件库

配件库套装含672个组件，提供更多的梁、轴、连接件及多种特殊组件，如起重机钓钩、钓轮等。蓝色中型乐高储物盒，配有分类盘。建议配合蓝牙机器人套装使用。

推荐课程：NXT创意课程（16课时）、机械工程课程（16课时）

总课时数：32课时

3）《科学与技术》标准套装

科学与技术探究课程实验套装介绍

《科学与技术》

基于乐高教育的《科学与技术》课程的解决方案包括了结构与力、简单机械、动力机械、能源转化等相关内容，其中包括了30个左右的活动案例，在每一个活动里，我们向活动小组成员提出了挑战任务，给他们能够创造出自己解决方案的工具，学生们亲自动手制作与日常生活密切相关的模型，通过这种方法，初步建立对相关基础知识、原理的认识与理解，让学生真正体验到实践成功后的喜悦和兴奋。通过解决问题的过程延伸到培养他们的创造力、合作能力、交流能力和获取新知识的能力等。

为了教师能够顺利地开展教学、我们还为老师配备了教师教学用书及活动演示光盘，供老师们教学参考所用。

科学与技术套装分为基础和标准两种，配备一本活动用书和一本搭建手册，还给教师的教学参考、视频光盘一套。

4）wedo 套装

WeDo 套装是学生可以在电脑上直接编程和连线控制机器人的一款简单入门的新套装。套装包括了150多个积木组件，1个马达，1个运动传感器、1个位移传感器和1个乐高USB Hub 。配合2009580教学光盘中的12个趣味活动，让

学生轻松理解机器人控制原理

为了培养学生的动手能力、创新能力、合作精神，以及解决问题的能力。还可以使用其中的设备，制作各种各样的机器人，让学生参加各类机器人大赛，给学生更多的学习和锻炼的机会。

3. 竞赛项目介绍 标准套装（ST2401）

数量 综合技术组件（含马达、电池箱、 WeDo 电子元件）

1箱 学生活动案例集

一套（45个案例） 搭建手册

1本 可完成的活动案例有

结构与力

7个以上 不同形状的梯子、不同形状的桥、桁架桥、美丽的塔、方 便的桌子、折叠椅、不倒翁等。 简单机械 8个以上 跷跷板、钓鱼杆、工具夹子、天平称、转向小车、齿轮组

合、陀螺、道闸等。

动力机械 20个以上 风扇、搅拌器、手钻、雨刮器、旋转木马、省力的绞盘、

起重机等（使用马达控制的和 WeDo 软件自带12个控制

案例）。

能量转化 10个以上

滑坡车、飞轮车、碰撞小车、陆地快艇、风能车、橡皮筋

动力小车、投石车、电动车、F1赛车、步行者等。

在目前国内国际众多的机器人竞赛中，适合中小学生参加，并且使用乐高平台也比较容易参与的有以下这些：

1)中国青少年机器人大赛

该项赛事由中国科协主办，从2001年至今已经连续举办了九届了，是国内规模最大，项目最多的一项赛事。大多数省市需要进行选拔。

推荐项目：FLL工程挑战、机器人创意、基本技能

网址：

2)全国中小学生电脑制作活动

该项赛事由教育部指导，中央电化教育馆等单位主办，从2000年至今已经连续举办了十届了。目前大多数省市都通过选拔赛推选队伍。

推荐项目：FLL工程挑战

网址：

3)WRO国际奥林匹克机器人大赛

2003年11月，由中国、日本、韩国和新加坡等国家发起并成立了WRO国际奥林匹克机器人竞赛委员会，希望通过主办一年一度的WRO国际奥林匹克机器人竞赛活动，为国际青少年机器人爱好者提供一个共同的学习平台，现有22个成员国。WRO世界机器人奥林匹克竞赛分别于2004新加坡、2005年泰国曼谷、2006年中国南宁、2007中国台北、2008年日本横滨成功举办过五届，成为了每年一度的世界青少年科技文化交流盛会。第六届WRO世界机器人奥林匹克竞赛于2009年11月在韩国举行。参赛队伍需要先参加每年8月的中国选拔赛，获得优胜的队伍可以代表中国参加国际赛。

推荐项目：常规赛、创意赛

网址：

4)FLL国际锦标赛

FLL是FIRST机构与乐高集团组成的一个联盟组织。由发明家Dean Kamen 创立的FIRST机构(For Inspiration and Recognition of Science and

Technology) 目的是激发青少年对科学与技术的兴趣。FIRST LEGO? League 是1998年由FIRST机构和LEGO集团组建的一个针对9-14岁孩子的国际比赛项目。该项赛事每年9月公布赛事内容，次年4～5月在美国和欧洲各举办一次国际赛。每年2月的FLL华东、华北、华南选拔赛会选拔队伍参加这两项国际赛事。

推荐项目：FLL工程挑战赛（机器人表演、技术答辩、论文答辩、团队展示）网址：

5)国际青少年机器人世界杯比赛（RoboCup Junior, RCJ）

国际青少年机器人世界杯比赛（RoboCup Junior, RCJ）是国际机器人世界杯比赛（RoboCup）的重要组成部分。目标是通过组织机器人比赛，来推动世界范围内的机器人研究和教育。RoboCup的教育和普及理念主要是通过RCJ活动来实现的。目前，RCJ虽然是RoboCup的组成部分，但是组织管理相对独立。RCJ国际理事会是最高管理机构，负责相关的一切技术问题，管理问题，以及世界范围内的推广和普及。今天，RCJ国际理事会已经在全世界超过30个国家建立了相应的分支机构，并由这些分支结构代表RCJ国际理事会在各自国家开展RCJ相关活动。

推荐项目：机器人救援、机器人舞蹈

网址：

五、小学乐高实验室装修与师资要求

乐高实验室是一个具有特殊价值的实验室，为了能够更好发挥它的功能与作用，在实验室的装修与布置上，推荐参考以下内容：

1.教室硬件要求

如下图所示，教室的中间是12张可以移动的实验桌，教学时采用3人一组进行教学，每3人一张实验桌，实验桌可以根据教学需要两两组合，或者4张组合在一起。为了调动小学生的学习兴趣，教室装修的时候应该多使用一些色彩，使学生进入教室后更加的轻松和愉悦，能够更好的调动他们的思维。

教室的两侧是电脑，按照一组一台进行配置。讲台后面是一个大尺寸的投影屏幕。讲台两侧及教室后部可以放置一些储物柜，用于存放教学设备，和展示学生的作品。在教室两侧的墙壁上还可以张贴一些海报，介绍乐高教育的价值，或者一些在创新教育和机器人教育上的名人。

乐高实验室效果图

2.活动区域（教室）

如下图所示，在教学和比赛训练的时候会可能需要使用到很多的场地和赛台，

如果把这些设备放置在教学区域中，会对正常的教续和活动造成一定的影响，而且不便于管理，因此建议在教室中隔出一块活动区域，当然如果能够有另外一间教室作为活动区域那么效果会更好。

投影屏幕

实验桌

电脑桌

储物柜

以下是我们所设计的另外两幅乐高实验室效果图：

3.教师要求

学校在建立乐高创新实验室的时候，需要考虑到教师的人选，通常选择年轻的男教师，在学科上选择科学（自然）、劳技、计算机、信息等学科的教师。如果从每个年级中选择一部分学生组成创意班学习，那么就是6个班级，每个班级一周一节课就是6节课。因此要安排好教师的其他课时，建议不超过6节，一

共是12节。因为还有很多的机器人竞赛，需要占用大量的时间和精力。

六、部分客户

南京十三中贵阳一中南京29中上海市西中学

北京陈经伦学校北京六十三中江苏扬州新华中学江苏云亭中学

上海七宝中学北京理工附小CCC Rotary Secondary

School, Hong Kong

北京育英学校