走近機器人

前言

　　近年來，隨著科技教育理念的更新，我國中小學生的科技活動發(fā)生了重要的變化。從內(nèi)容上看，日益從單純的知識和技能的傳授轉(zhuǎn)向?qū)茖W方法、科學精神和技術(shù)創(chuàng)新能力的關(guān)注；從形式上看，日益從傳授和訓練類活動轉(zhuǎn)向體驗和探索類的活動；從途徑上看，日益從課內(nèi)外、校內(nèi)外相互割裂的狀況轉(zhuǎn)向課內(nèi)外和校內(nèi)外相結(jié)合。這些轉(zhuǎn)變對全面提高我國青少年的科學素養(yǎng)，使他們盡快成長為適應知識社會需要的創(chuàng)新型人才具有重要的意義。然而，以上轉(zhuǎn)變的實現(xiàn)還受到科普和科技教育資源缺乏以及高水平師資力量短缺的制約。在資源方面，我國中小學校的科技活動長期采用“師傅帶徒弟”的經(jīng)驗主義模式，缺乏系統(tǒng)的學習內(nèi)容，也沒有規(guī)范的教學指導用書和配套的工具器材；在師資力量方面，我國還缺乏一支專業(yè)化的科技活動教師隊伍，絕大部分科學學科的教師只是關(guān)注知識的傳授和訓練，忽視科學方法和技術(shù)創(chuàng)造能力的培養(yǎng)?！　≈档眯牢康氖?，在一些辦學條件較好和辦學理念先進的學校中，在以科技教育為重點的校外科技教育機構(gòu)中，活躍著一批長期致力于組織和指導學生開展科技活動的科技輔導教師。他們是特定科技項目的“發(fā)燒友”，每個人都有令人嘆服的獨門絕活；他們是學生科技活動的“引路人”，每個人都有技藝超群的得意門生。為了更好地發(fā)揮這些科技輔導教師的作用，北京師范大學科學傳播與教育研究中心和北京市教育委員會體育美育處在科技教育新理念的指導下，組織北京市校外教育單位和中小學長期從事科技活動輔導的優(yōu)秀教師、相關(guān)領(lǐng)域的科學家、工程師和工藝師等，對當前中小學校開展的各種科技活動項目進行了細致的分析和梳理，編寫了這套《新科學探索叢書》?！　∵@是一套適用于中小學生開展科技活動的新型科普圖書，包括神秘的宇宙、航天圓夢、地球探秘、奇妙的生物、電子控制技術(shù)、創(chuàng)新設計、生活萬花筒、模型總動員等8個系列，每個系列將推出5～10個分冊。每個分冊約包含12～20個課題，可用于一個學期的中小學科技活動選修課教學。為滿足科技活動課教學的需要，每個課題都以教學設計的形式編寫，包括引言、閱讀與思考、實踐與思考、檢測與評估、資料與信息五個組成部分。

內(nèi)容概要

　　《走近機器人：發(fā)展篇》的內(nèi)容設計符合小學生的認知特點，由淺入深，從簡單的機械搭建，到結(jié)構(gòu)和機械的基礎(chǔ)知識，再到機器人的簡單制作，可作為小學生機器人學習的教學材料。《走近機器人：發(fā)展篇》的教學目標可分為三個維度?！　≈R技能　　了解機器人的基礎(chǔ)知識、產(chǎn)生背景，機器人研究和應用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。知道機器人的組成、工作原理及機器人傳感器的相關(guān)知識。通過實例了解什么是程序，并能在老師、同學的幫助下操作教學機器人，編寫簡單的程序控制機器人完成簡單的任務，如機器人行走、唱歌、避障等。了解機器人給人們的生活和生產(chǎn)帶來的變化和影響?！　⊥ㄟ^實際操作，體會機器人的工作原理。在動手操作中培養(yǎng)學生的觀察能力和綜合運用知識技能的能力，形成圖形化的思維過程。通過實踐活動，了解通信技術(shù)和傳感技術(shù)在其中的應用，掌握程序設計的基本方法?！　B(tài)度情感　　培養(yǎng)進一步了解和研究機器人的興趣。　　《走近機器人：發(fā)展篇》每單元分為“閱讀與思考”“實踐與思考…檢測與評估”“資料與信息”“提示與答案”五個部分。這五個部分可以很好地引導學習聯(lián)系實際，構(gòu)建知識體系，并在反思的基礎(chǔ)上加深理解，是一個科學的動手做的學習過程?！　　蹲呓鼨C器人：發(fā)展篇》的編寫單位是北京市西城區(qū)青少年科技館。西城區(qū)青少年科技館是北京市最早一家擁有區(qū)級學生機器人活動的校外機構(gòu)，該館每年舉辦的機器人創(chuàng)意競賽活動在全區(qū)青少年中具有廣范的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在西城區(qū)青少年科技館還在繼續(xù)與大學研究機構(gòu)合作制作和設計更新的適合各個年齡特點的機器人展品。　　為了使《走近機器人：發(fā)展篇》內(nèi)容更豐富、形式更活潑，書中采用了一些珍貴的圖片，由于種種原因，我們沒能與部分圖片的著作權(quán)人及時聯(lián)系上，懇請各位見書后能與我們聯(lián)系，我們將依照國家的有關(guān)規(guī)定及時付酬。在此也特別感謝各位對我們的理解和支持！

書籍目錄

第一單元　走進機器人世界第二單元　機器人的組成第三單元　大力鉗第四單元　伸縮器第五單元　快速旋轉(zhuǎn)第六單元　奇妙變速第七單元　靈活上升第八單元　省力搬運第九單元　快速滑行第十單元　迅速提升第十一單元　智能大巴第十二單元　智能旗桿第十三單元　機器貓第十四單元　機器蟲第十五單元　太空飛行器第十六單元　小丑表演第十七單元　神奇小畫家第十八單元　新手臂

章節(jié)摘錄

　　18世紀工業(yè)革命時期，人們對齒輪進行了大量的研究，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展。1733年法國數(shù)學家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數(shù)學家歐拉建議采用漸開線作為齒廓曲線。19世紀出現(xiàn)的滾齒機和插齒機，解決了大量生產(chǎn)高精度齒輪的問題。1900年，普福特為滾齒機裝上差動裝置，能在滾齒機上加工出斜齒輪，從此滾齒機滾切齒輪的技術(shù)得到普及，展成法加工齒輪占據(jù)壓倒性優(yōu)勢，漸開線齒輪成為應用最廣的齒輪?！　?899年，拉舍最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年，美國的懷爾德哈伯最先提出了圓弧齒廓的齒輪，1955年，蘇聯(lián)的諾維科夫?qū)A弧齒輪進行了深入的研究，圓弧齒輪得以應用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪易于制造，有待進一步改進?！　↓X輪一般由輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓組成。輪齒簡稱齒，是齒輪上每一個用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩個相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開線的發(fā)生線作純滾動的圓；分度圓是在端面內(nèi)計算齒輪幾何尺寸的基準圓?！　↓X輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等來分類。齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開線齒輪較容易制造，因此在現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開線齒輪占大多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應用較少。

編輯推薦

　　創(chuàng)新設計　　每個人都對機器人充滿著各式各樣的神奇幻想?！蹲呓鼨C器人：基礎(chǔ)篇》結(jié)合小學生的學習特點，融合理論學習與實踐操作的科學方法，講解機器人、機械的基礎(chǔ)知識，和大家一起進行簡單機器人的制作，并引導學生聯(lián)系、建構(gòu)知識網(wǎng)絡，促進反思思維的形成。你想親手制作一個人機器人嗎？趕快翻開這本機器人的入門教材吧！

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