机器人特工训练营 课程指南（上）/乐高机器人培训丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张海兵，徐茜茜 著

图书标签:

• 乐高机器人
• 机器人编程
• STEM教育
• 青少年科技
• 机器人特工
• 课程指南
• 乐高培训
• 机器人搭建
• 教育教学
• 编程入门

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302465683

版次：1

商品编码：12101993

包装：平装

丛书名： 乐高机器人培训丛书

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：87

字数：117000

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

◆ 独特、创新、跨学科的教学设计，增进孩子们的合作意识。
◆ 较强的趣味性、实践性和探索性，激发孩子们的学习兴趣。
◆ 综合运用的多学科知识，让孩子们不断获得新的体验和技能。

内容简介

本书循序渐进地讲解了乐高9686套装中各个零部件的名称、特点及使用方法，是教师指导学生学习机器人机械结构的参考指南。
本书的课程设计以小特工参加野外集训为主线，让学生在情境中通过建构结构模型来解决碰到的生活实际问题。课程内容的安排以阶梯式呈现，相对独立又不失衔接，从简单的基础结构开始（如：三角形结构、桁架结构），逐步延伸到杠杆、齿轮等简单机械，对于相关的重要知识点有明确的解释，其涉及的活动也符合学生的年龄特点。
本书涉及的机械知识点以供教师参考为主，教师宜根据学生的实际情况设计教学环节，激发学生的学习兴趣和探究机械结构的欲望，培养学生勇于探索和创新的品质。

作者简介

张海兵，负责浙江省台州市双语学校信息技术教学和学校信息化管理工作，兼校外教育机器人教育课程顾问。具有丰富的机器人教学和课程开发经验，精通乐高数字化建模；编著多套机器人教育课程书籍；曾获全国第三届中小学机器人课堂教学展评课一等奖，辅导学生多次参加省、市机器人大赛并获大奖；浙江省中小学教师机器人教育拓展性课程专项培训讲师，致力于机器人教育的普及，让更多的孩子受益。

目录

第1课 奇特的形状..........................................................................................1
第2课 望塔.................................................................................................8
第3课 桁架桥...............................................................................................15
第4课 斜拉桥...............................................................................................20
第5课 桌子...................................................................................................26
第6课 折叠椅...............................................................................................32
第7课 万向推车...........................................................................................37
第8课 不倒翁...............................................................................................42
第9课 跷跷板...............................................................................................48
第10课 天平.................................................................................................53
第11课 齿轮组合.........................................................................................58
第12课 陀螺.................................................................................................67
第13课 搅拌器.............................................................................................72
第14课 手钻.................................................................................................77
第15课 道闸.................................................................................................83

精彩书摘

　　15
　　第3课桁架桥
　　第3课
　　桁架桥
　　学习目标
　　科学：
　　●力。
　　●科学实验。
　　●桁架结构。
　　技术/工程：
　　●装配组件。
　　●工程设计。
　　●测试与评估。
　　数学：
　　●三角形的稳定性。
　　●将二维图建构成三维模型。
　　●预测与估算。
　　●对称。
　　●测试与记录。
　　艺术：
　　●美观结构设计。
　　●描绘。
　　●正确表述。
　　词汇：
　　●三角形的稳定性：只要三角形的三条边的长度确定，这个三角形的形状和大小就完全确定的性
　　质。三角形的稳定性使其不像四边形那样易变形，有稳固、坚定、耐压的特点。
　　●桁架：是指一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，它是由直杆组成的一般具有三角形
　　单元的平面或空间结构。
　　●承载：指承受支撑物体。
　　●对称：指图形相对两边的各部分，在大小、形状和排列上具有一一对应的关系。
　　●合作：个人与个人、群体与群体之间为达到共同目的，彼此相互配合的一种联合行动、方式。
　　机器人特工训练营——课程指南（上）
　　16
　　联系
　　特工训练营驻扎的地方有一条又长又宽的河流，而特工常常需要到河对岸进行训
　　练，怎么办呢？盖瑞马上想到了船，而盖瑞的妹妹却觉得应该造一座桥，这样以后即使
　　有车也可以很方便地通行。她还知道有一种桥的结构非常坚固，叫桁架桥。
　　建构
　　.桁架结构。
　　桁架是由一些用直杆组成的具有三角形单元的平面或空间结构。三角形结构具有稳
　　定性，桁架结构自然非常坚固。
　　.零件：轴连接器。
　　轴连接器（浅灰色），可以连接两根轴，需要将两根轴分别从连接器的两端插入，
　　从而得到更长的轴。
　　.搭建桁架桥（参考《机器人特工训练营——搭建指南（上）A》和《机器人特工
　　训练营——搭建指南（上）B》第3课）。
　　注意：（1）黑色的销数量不够，请用其他的销代替。
　　（2）A、B两位同学分别做一半桁架结构，最后将两者组合为一座桁架桥。
　　（3）桁架桥上面的轴为6M轴，下面的轴为8M轴。8M轴只有两个。可以利用轴
　　连接器将两根4M轴相连，或者将3M轴和5M轴相连，从而得到8M轴。
　　反思
　　.桁架桥的承载到底好不好呢？测试一下吧！
　　.将桁架桥放置在水平面上，分别将一包、两包、三包或四包A4纸放置在桁架桥
　　上，检验桁架桥是否承受得住？
　　试验注意事项：
　　●试验前请先进行预测，并在表格中“我的预测”这一列记录预测结果。能承受
　　的，请在其笑脸旁的括号内打.；不能承受的，请在其哭脸旁的括号内打.。
　　●放置重物时需将物品居中，轻拿轻放。
　　●一件物品放置稳妥后，过一段时间再增加物品（如10秒之后）。
　　●一位同学进行试验操作，另一位同学需要在表格中的“实际情况”这一列及时记录
　　试验结果。能承受的，在笑脸旁的括号内打.，不能承受的，在哭脸旁的括号内打.。
　　物品类别
　　我的预测
　　实际情况
　　1X
　　（）（）
　　（）（）
　　2X
　　（）（）
　　（）（）
　　3X
　　（）（）
　　（）（）
　　4X
　　（）（）
　　（）（）
　　●思考试验结果受哪些因素的影响。
　　延续
　　.你能为这座桁架桥设计桥墩吗？如何设计才牢固？
　　桥是一种架空的人造通道，由上部结构和下部结构两部分组成。上部结构包括桥身
　　和桥面，下部结构包括桥墩、桥台和地基。
　　……

前言/序言

　　在全面推行素质教育的大背景下，随着现代社会人工智能应用范围的日趋广泛，能够全面锻炼学生综合素质的机器人课程开始走进中小学，它凭借较强的趣味性、实践性、探索性和创新性，吸引了众多学生的参与，并极大地调动了学生的积极性，这也使其在越来越多的学校和校外机构中如火如荼地开展起来。然而，不论是学校教育、校外教育，还是家庭教育，都缺乏相应的规范教材，机器人教材的开发与规范迫在眉睫。
　　“乐高机器人培训丛书”专门针对小学低年级学生设计和开发，旨在为学生提供与他人合作的机会，使学生体会良好的合作需要有效的分工，培养和提升学生的团队合作意识。本套丛书采用乐高9686科学与技术教育套装为教具或学具，课程包括结构与力、简单机械、动力机械、能源转化等科技内容的45个活动案例，秉承“学中玩”的教学理念；采用STEAM跨学科创新教学法，综合运用科学、技术、工程、艺术、数学等多学科知识，使学生不断获得新的体验和技能；遵循4C教育理念，通过“联系—建构—反思—延续”的过程提高学生的学习兴趣，轻松实现创新型教学。
　　教师在组织教学时，可以安排学生两两合作，两人共用一套器材。课程活动内容分为A、B两部分，其中一部分课程内容是独立的，即两名同学共用一套器材，用不同的零部件搭建同一主题内容的不同模型；大部分课程内容是需要组合的，即同一模型的不同部分最终需要组合在一起才能成为一个完整的模型。书中提供的搭建步骤供教师及学生参考，模型为基础主题模型，建议学生在完成基础模型后对模型进行一定程度的探究，并进行有效的创新。
　　本套丛书包括“课程指南”“搭建指南”和“学生活动手册”，共12本。
　　（1）“课程指南”：分为上、中、下3册。
　　（2）“搭建指南”：分为上、中、下3册，每册分为A、Ｂ两个版本。
　　（3）“学生活动手册”：分为上、中、下3册。
　　本套丛书可作为中小学或校外机构的教学用书，也可作为学生的自学手册。
　　编者
　　2017年1月

《机器人特工训练营 课程指南（上）》是一本为青少年精心设计的乐高机器人入门读物。本书并非简单堆砌指令，而是旨在构建一个激发孩子创造力、逻辑思维和问题解决能力的完整学习体系。它将孩子们从对机器人的初步好奇，一步步引导至能够独立设计、搭建并编程简单机器人的“特工”水平。 本书的核心理念在于“玩中学，学中玩”。我们将乐高机器人教育的乐趣与科学严谨的学习方法相结合，让孩子们在搭建和编程的过程中，潜移默化地掌握机械结构、传感器原理、基础编程逻辑以及团队协作等重要能力。这不仅仅是一本教科书，更是一本激发孩子无限潜能的“特工手册”。 核心内容导览 《机器人特工训练营 课程指南（上）》共分为五个主要模块，每个模块都围绕着一个主题，层层递进，让学习过程既有趣又富有挑战性： 模块一：特工初探——认识你的机器人伙伴 什么是机器人？ 我们从最基础的概念入手，用生动有趣的语言解释机器人的定义、构成要素以及它们在现实生活中的应用，例如工业机器人、服务机器人、探索机器人等，激发孩子们对机器人世界的好奇心。 乐高机器人系统概览： 详细介绍乐高机器人教育套件（如EV3、Spike Prime等，可根据实际使用套件进行调整）的核心组件，包括： 智能积木（主控砖）： 讲解其作为机器人“大脑”的功能，包括处理器、内存、连接端口等。 电机： 介绍不同类型电机的原理、功能以及如何控制其转速和方向。 传感器： 重点讲解常用传感器的原理和应用，如： 触碰传感器： 如何感知碰撞和按压。 颜色传感器： 如何识别颜色、区分黑白线。 超声波传感器： 如何测量距离，感知障碍物。 陀螺仪传感器： 如何测量角度和旋转，实现精准转向。 连接线和乐高积木： 强调结构搭建的重要性，以及如何利用乐高积木构建稳定、功能性的机器人主体。 安全第一： 强调在搭建和使用过程中的安全注意事项，培养孩子们良好的操作习惯。 实操挑战： 设计一些简单的搭建任务，例如搭建一个能移动的基础平台，让孩子们初步体验乐高机器人的搭建乐趣，并熟悉各个组件的连接方式。 模块二：机械大师——构建机器人的骨骼与动力 结构的奥秘： 深入讲解机械传动的基础知识，包括： 齿轮组： 讲解不同齿轮组合（如增速、减速、改变方向）的原理和应用，并通过搭建实例演示。 连杆机构： 介绍如何利用连杆实现特定的运动，如模拟手臂的摆动。 轮子与履带： 分析不同驱动方式的优缺点，以及如何根据任务需求选择合适的传动方案。 梁与轴： 讲解如何利用这些结构组件构建坚固的机器人框架。 稳定与平衡： 引导孩子们思考如何设计稳定的结构，避免机器人倾倒，提升运动的平稳性。 力量的传递： 讲解电机输出的动力如何通过传动机构传递到执行部件（如轮子、机械臂），以及如何通过齿轮比调整输出的扭矩和速度。 实操项目： “赛车手”挑战： 设计一个能稳定前进、后退的乐高赛车，让孩子们理解直线运动的搭建技巧。 “爬坡王”挑战： 搭建一个能够克服一定坡度的机器人，训练孩子们对齿轮比和驱动力的理解。 “搬运工”挑战： 设计一个简单的机械臂，用于抓取和放置轻小物体的机器人，培养对连杆机构的初步认知。 模块三：智能之眼与感知——让机器人“看见”世界 传感器工作原理深度解析： 在模块一的基础上，更详细地讲解各种传感器的内在工作机制。 触碰传感器： 模拟开关的逻辑，理解“接触”和“释放”的状态。 颜色传感器： 深入讲解光的反射与吸收原理，如何通过分析反射光来识别颜色和亮度。 超声波传感器： 讲解声波的发射与反射，声波传播的时间差与距离的关系。 陀螺仪传感器： 讲解角速度和角度的测量原理，如何在程序中利用这些数据。 传感器融合： 介绍如何结合使用多个传感器，例如同时使用触碰传感器和超声波传感器来完成更复杂的避障任务。 数据采集与分析： 引导孩子们观察传感器输出的数据，理解数据的含义，并思考如何将这些数据转化为机器人的行动指令。 实操项目： “寻线大师”挑战： 搭建一个能够沿着黑线或白线行走的机器人，这是机器人导航的基础。 “避障先锋”挑战： 设计一个能够自主检测并绕开障碍物的机器人，充分运用超声波传感器。 “色彩识别员”挑战： 搭建一个能够根据颜色传感器识别不同颜色方块并进行分类的机器人。 模块四：编程逻辑——机器人的“大脑”指挥官 图形化编程入门： 介绍乐高机器人专用的图形化编程环境（如EV3软件、Scratch for Robotics、Python等，具体取决于套件），讲解其直观易懂的界面和操作方式。 基础编程指令： 运动指令： 控制电机转动、停止、转向、改变速度。 传感器指令： 读取传感器数值，并根据数值执行判断。 流程控制： 顺序结构： 指令按顺序执行。 循环结构： 重复执行指令，如“重复前进直到碰到障碍物”。 条件判断（If-Else）： 根据条件执行不同的指令，如“如果前方有障碍物，则转向”。 编程思维训练： 分解问题： 将复杂的任务分解成一系列简单的指令。 算法设计： 设计解决问题的步骤和逻辑。 调试与优化： 学习如何发现程序中的错误并进行修正。 实操项目： “遥控车”程序： 学习如何通过编程控制机器人按照预设路径移动。 “自动门”程序： 利用触碰传感器和电机，设计一个能够自动开关的“门”。 “躲猫猫”程序： 结合超声波传感器和运动指令，设计一个能够主动躲避“追逐者”的程序。 模块五：团队协作与创新——“特工”的进阶之路 小组合作的魅力： 强调在机器人项目中，团队成员之间的分工合作、有效沟通和共同解决问题的能力。 头脑风暴与创意激发： 鼓励孩子们在搭建和编程过程中，大胆设想，提出创新的解决方案。 项目式学习（PBL）： 引入一些小型综合项目，让孩子们将前几个模块学到的知识融会贯通，独立完成一个具有挑战性的任务。 问题解决策略： 引导孩子们遇到困难时不气馁，学会分析问题根源，寻求多种解决方法。 展示与分享： 鼓励孩子们展示自己的作品，并向同伴分享设计思路和学习心得，提升自信心和表达能力。 结业挑战： 设计一个综合性的“机器人特工任务”，例如模拟一次救援任务，要求机器人能够导航、避障、识别目标并执行特定动作，全面检验孩子们的学习成果。 本书特色 “特工”主题的沉浸式体验： 从封面设计到章节命名，都融入了“机器人特工”的概念，将学习过程游戏化，激发孩子的参与热情。 循序渐进的学习路径： 内容设计符合青少年的认知规律，从基础概念到复杂应用，层层递进，确保每个孩子都能跟得上。 丰富的图文并茂： 大量的高清图片、示意图和流程图，清晰地展示搭建步骤和编程逻辑，降低学习难度。 大量的实操项目： 每个模块都配有精心设计的实操项目，让孩子们在动手实践中巩固知识，体验成就感。 强调思维培养： 不仅仅教授技术，更注重培养孩子的逻辑思维、问题解决能力、创新精神和团队合作意识。 鼓励自主探索： 在引导的基础上，留给孩子们足够的空间去尝试、去犯错、去发现，从而培养自主学习的能力。 《机器人特工训练营 课程指南（上）》将为您的孩子打开一扇通往机器人世界的大门，让他们成为掌握未来科技的“小小特工”。本书将陪伴他们度过一段充满乐趣、知识和成长的旅程。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个周末的下午偶然发现这本书的，当时我正在寻找能够激发孩子对STEM领域兴趣的材料。这本书的内容深度把握得非常到位，它既没有过度简化而显得幼稚，也没有过于专业化而让新手望而却步。它成功地在趣味性和教育性之间找到了一个完美的平衡点。我试着按照书中的一些基础模块进行搭建，即便是成年人也会被其中蕴含的逻辑思维和工程美学所吸引。书中对于传感器和执行器的介绍部分尤为精彩，用一种拟人化的方式解释了它们的工作原理，让抽象的电子概念变得具体可感。这种循序渐进的教学法，无疑能有效培养学习者解决问题的能力和批判性思维，这远比单纯学会编程指令更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量简直令人赞叹。每一页都精心设计，图文并茂，使得复杂的概念变得异常清晰易懂。我尤其欣赏作者在讲解每一个搭建步骤时所采用的细节处理，那种精密的图解，即便是初学者也能轻松跟上节奏。很多技术书籍往往堆砌大量的文字，让人望而生畏，但这本指南显然在这方面下足了功夫，它更像是一本互动式的操作手册，引导你一步步走向成功。看着那些清晰的乐高零件组合图，我仿佛已经能听到搭建过程中零件咬合的清脆声响，那种亲手创造的成就感是其他任何方式都无法替代的。我非常看重这种注重实践的教学方式，毕竟，学习机器人技术，动手能力才是王道，而这本书显然深谙此道，为我的学习之路打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

从专业角度来看，这本书对于乐高机器人平台的特性掌握得非常透彻，它提供的代码示例简洁高效，充分利用了该平台的设计优势。很多我以前觉得很复杂的控制流程，通过这本书的讲解，变得条理清晰、逻辑严谨。我过去尝试过阅读一些网络上的教程，但信息零散，缺乏系统性，而这本书就像一个经验丰富的导师，将所有的知识点串联成一个完整的知识体系。特别是对于上册的内容，它似乎定下了整个“训练营”的基调，强调基础的搭建结构和基础的运动控制，这为后续更高级的学习打下了不可动摇的根基。我深信，只要能扎实地完成这本书上的所有内容，任何一个有志于机器人技术探索的人，都能迈出坚实的第一步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常有吸引力，色彩鲜明，充满了科技感。我迫不及待地想翻开它，看看里面究竟藏着哪些精彩的机器人世界。作为一名对机器人技术充满好奇的爱好者，我一直寻找一本既能让我入门，又能深入探索乐高机器人构建和编程的优秀教材。这本书的标题《机器人特工训练营 课程指南（上）》一下子就抓住了我的眼球，感觉就像是拿到了一份进入未来世界的秘密通行证。封面上的机器人形象设计得既可爱又充满力量感，让人联想到那些在科幻电影里出现的智能伙伴，充满了无限的可能性。我期待着这本书能带我进入一个充满挑战与乐趣的学习旅程，让我能够亲手搭建出属于自己的机器人，并赋予它们生命般的“思维”。希望这本书不仅仅是枯燥的理论讲解，而是能通过生动的案例和实践操作，让我真正掌握机器人背后的核心技术，成为一名合格的“特工”。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，给我带来了一种前所未有的沉浸式体验。它不仅仅是一本关于乐高积木的书，更像是一本关于创新和逻辑构建的哲学探讨。书中对于“机器人如何感知世界”的讨论，激发了我对人工智能和仿生学更深层次的思考。我特别喜欢其中穿插的那些“训练任务”——它们并非简单地要求你复制书上的模型，而是引导你去思考如何优化设计、如何解决突发的“故障”。这种开放式的挑战，极大地锻炼了我的应变能力。在搭建过程中，我遇到了几次困难，但每当我翻阅到书中的疑难解答部分时，总能找到清晰的思路和解决方案。这种即时反馈的学习环境，极大地增强了我的学习动力和自信心。

评分☆☆☆☆☆

很好的一本机器人的书，具有可操作性，能够实际

评分☆☆☆☆☆

孩子喜欢，做活动价格可以接受，配送也很快。

评分☆☆☆☆☆

孩子喜欢，做活动价格可以接受，配送也很快。

评分☆☆☆☆☆

据说写的很好，买来看看，学乐高用

评分☆☆☆☆☆

好书不多说，慢慢看

评分☆☆☆☆☆

机器人特工训练营 学生活动手册（上）/乐高机器人培训丛书

评分☆☆☆☆☆

京东服务值得信赖，商品质量好，送货速度快！

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孩子喜欢，做活动价格可以接受，配送也很快。

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好书不多说，慢慢看