模型机械手改进

模型机械手改进

【案例导读】

在《科学与技术》教材五年级下中有《自制机械手》和《机器人世界》的内容，学生非常感兴趣，于是我们开展了以模型机械手改进为主题的STEM 活动，将前后内容贯通、有机结合，让学生在设计制作活动中掌握STEM 学习模式，形成项目工程意识和乐于创新的意识。

恰好当时上海市青少年科技创新大赛有一个项目是运水机器人，模型机械手改进的成果正好符合比赛要求，可谓是一举多得。

【学习流程】

【学习目标】

科学（S ）

1. 知道机械手是一种简单机器人。

技术（T ） 1. 能将气压传动与机械手组合，制作运水机器人。

工程（E ）

1. 在制作运水机器人的过程中不断改进优化制作方案。

数学（M ）

运水机器人设计制作比赛 1、自制模型机械手

2、了解机器人，知道机械手是一种

简单的机器人。 设计制作运水机器人 改进完善运水机器人

1.会利用“杠杆平衡条件”计算并设计机械手的起重臂。

【适用年级】

小学五年级

【案例过程】

※引出问题和确定需求

1.五年级学生自制机械手的活动

2.提出运水机器人设计制作比赛。

※调查研究与学习支持

在学生掌握了自制机械手的技能后，进行了解机器人的活动。

活动一：调查了解机器人

1.了解机器人，搜集图片与资料。

2.知道机械手是简单的机器人。

3.找出适合做送水机器人的机械手外形。

※分析观点与建立模型

在调查了解的基础上，进行运水机器人的设计与制作。

活动一：确定任务要求

1.明确要求：运水机器人要求用机械手将纸杯从起点运送至终点。

活动二：尝试运水机械手的设计制作

1.制作放大版的模型机械手，进行运水测试。

2.在运水测试中遇到什么问题，如何解决？

※测试优化与与解决问题

按比赛要求改进和测试运水机器人。

活动一：改进机器人

1.了解规则：运水机器人动作时不能让水杯底部着地，力臂需能将机械手抬升，到终点时又要把水杯放置于桌面。

2.探究：如何在做后一个动作时保持前一个动作？

3.研究气压传动，发现大针筒传动小针筒能省力。

4.计算力臂长度：利用杠杆平衡原理进行设计。

5.用气压传动方式优化原有连杆传动模式。

活动二：组合装置

1.将机械手、力臂与底座组合，完成运水机器人的制作。

【收获感悟】

1.结合教材内容融合 STEM理念进行活动设计

教师在设计STEM活动时，可充分利用教材中的资源，将它们进行优化组合。本案例针对学生喜欢动手制作的特点，为他们设计一个主题比赛活动，在活动过程中，学生不仅对五年级教材中的机械手，连杆，机器人等知识有了深刻的认识，而且还将以前学过的气压传动，杠杆原理等知识成功地融合在一起，提高了学生的学习效率。

2.STEM活动能更好地提升学生的科学素养

在结合课本教材内容的学习中，学生制作了作品，但学生的学习体验具有局限性。STEM 模式有趣味性，实验性，延伸性，在此过程中，学生作为创作者不断地重新评估自己的目标，探索新的途径并推测新的各种可能性。他们在此过程中不断尝试新的想法，做出调整并改进，然后根据各种新的可能性进行试验，如此反反复复。在本案例中，学生就不断调整机械手的制作，采用不同的设计进行试验，从连杆传动到气压传动，从分开设计到组合成型，最终成功地完成了作品。

学生在活动过程中体验了一个设计制作的完整过程，提高了发现问题解决问题的能力,乐于和他人合作与共享，整个这些对学生来说都是非常珍贵的经验，既培养了他们严谨的科学态度，也在潜移默化中提升了学生的科学素养。