乐高课堂|探究机械臂最佳节能序列
今天，就让孩子们使用简单动力机械套装（9686）和气动力补充包（9641），探究如何为机械臂确定一个最节能的序列，并从中学习数学知识，进一步了解面积、气体在压强作用下的特性、摩擦力、科学调查等概念。
探究如何为机械臂确定最节能的序列
学科：数学
年级：6 – 8年级
时长：45 - 90 分钟
级别：高级
模型：简单动力机械套装（9686）和气动力补充包（9641）
简单动力机械套装（9686）
气动力补充包（9641）
一个有趣且充满挑战的课堂环境，可以帮助学生培养解决问题、沟通想法和团队合作等多项技能。学生们一开始对相关知识了解可能不多，老师需要指导他们循序渐进地完成项目。
乐高教育解决方案 - 学习系统
我们的学习方法以“4C”（联系新体验、建构创意、进行反思、拓展提高）架构为基础构建，让学生能够在掌握知识和培养理解力的过程中体验实践和探索的乐趣。
联系阶段
机器臂一般用于捡拾、移动和放置物体。通常它们是做一些难度较大或重复性的作业，并且需要快速、高效地完成。
（图中ABB机械手臂在打桌球）
Tips：要实现最大效率，需要提前决定捡拾和放置指令序列。
建构阶段
首先，让孩子们搭建好机械臂，并确认以下两点：
-
泵没有漏气。
-
所有移动部件都可以自由移动。
小提示：可以使用气压计检测是否有漏气。
最后，将机器臂旋转到停止档位：转到最右侧，举起机器臂，打开夹持器，排空储气罐。
小提示：排空储气罐最简单的方法，就是拔下连接储气罐和阀门的管子。
反思阶段
让孩子思考以下问题：
最节能的捡拾和放置顺序是什么？
首先让孩子们设计出一个预想中捡起和放置纸片时最节能的冲程顺序，并记录在学习卡上。
注意：这个顺序必须从停止档位开始，每次至少使用全部六个动作，然后返回停止档位。
接着，让孩子测试他的冲程指令序列，并在每个冲程后记录压强损失。从大约36PSI（或 2.5bar压强）开始，在学习卡和坐标纸上记录测试结果。
注意：进行多次测试，确保测试结果一致。
接着，让孩子改变冲程指令序列，再次测试。新的冲程指令序列效率更高还是更低？让孩子多尝试几次，找到更为节能的冲程指令序列。
主要术语：面积、气缸、抓具、杠杆、压力计、质量、压力、泵、阀门
提出如下问题，帮助学生对他们的研究进行回顾：
-
夹持器是哪种类型的杠杆？
-
如何解释压强图上显示的数据？
拓展阶段
孩子们操作机器人的熟练度如何？
一起来试试吧！
让孩子尝试在三十秒内操作机器人将纸片从一个指定区域捡起并放入另一个指定区域，多次尝试并记录结果。
多次练习后，孩子们的速度和准确度是不是有了提高呢？
通过本课程，孩子们能够进一步探究力、运动、测量和能量等概念，并思考自己观察到的现象、讨论观察结果、根据证据得出结论，像真正的科学家和工程师一样进行沟通和交流。
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