在线课堂 | 青少年生态环境知识传播活动STEM课堂——百变星君机器人
发布日期:2021-12-28 15:22:08   阅读数:373


       2021年上海市青少年生态环境知识传播活动之STEM课堂——百变星君机器人和大家见面啦!该课程是上海青少年科学社自主研发的STEM系列科学课程之一,联合复旦大学、上海交通大学等双一流高校,市科协所属各学会、协会、研究会专家,及上海市各知名中小学一线教师自主研发,旨在让学生在自主实验中探索科学世界,在动手中掌握科技知识。

       获得知识竞答奖品的同学们,使用你们的套件来动手吧。没有参与竞答的同学,也可以寻找身边的材料,一起来搭建百变机器人。


情景引入


干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾,我们每天都会产生多少垃圾呢?

  据统计,上海年产900万吨生活垃圾,平均每天2.47万吨!“一年900万吨垃圾”是什么概念?按每天2.47万吨的垃圾产生量计算,14.25天即可堆出一座重量相当的金茂大厦,37.4天即可堆出一座上海中心大厦。按照人均计算,每天一位上海人就会产生1公斤垃圾,相当于每天5个苹果的重量!

  我们每个人每天都会制造这么多垃圾,那生活中的垃圾能否变废为宝呢?可以做出一个机器人吗?

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头脑风暴

  什么是机器人?你见过生活中都有哪些类型的机器人?

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  从功能上来说,机器人具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。

  生活中常见的机器人有商业接待、医院导诊、展馆导览等服务机器人;家庭陪伴、养老照护、儿童教育等陪伴机器人;物流运送、医院消毒、传菜巡逻等专业机器人。

  机器人有哪些结构?机器人通过什么方式来实现驱动的呢?机器人驱动时能量怎么转换?机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。机器人的驱动装置包括电动机和发电机。

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  你知道电动机是怎么工作的吗?

  电动机里有磁铁、线圈和转子,磁铁本身产生磁场,通电线圈在磁铁的磁场中受力转动,带动转子旋转,转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。

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电动机原理示意图


  现在你已经知道怎么让机器人动起来了,那么接下来可以利用生活中的废品,制作一款可爱的百变星君机器人吗?



动手实践

  试一试你是否学会让电机正常运行了?电机能反转吗?如何让它向相反的方向转动?

  非常不错,你的电机正常运行,那么你希望百变星君机器人是什么样子?有什么功能?给出这些材料,设计制作属于你的机器人吧!


  制作步骤参考:

(1)连接电池和发动机,安装车轮,完成驱动装置

(2)将车轴穿入木块的小孔,完成从动轮装置

(3)连接驱动装置和从动轮装置

(4)为机器人安装身体,装饰你的机器人吧!

  制作完成机器人以后,让大家一起看看你的机器人吧!你的机器人是设计稿中的机器人吗?说说你用了哪些材料,实现了什么功能? 

学生机器人作品展示




创新探究


  你的机器人运行得平稳吗?想一想,通过这次实验,你还想进行哪些探究呢?机器人的结构稳定性与哪些因素有关?电机转速与什么有关?变废为宝相关的课题还可以怎么做?等等......

  以“变废为宝”的探究为例,思考:哪些废弃物品还可以继续改造呢?请给出你的设计方案吧!尝试用你的方案开展实验,并且观察现象,得出你的结论。



发散思维


  “变废品为机器人”的实验做完了并不意味课程要结束了,同学们可以尝试创作自己的项目,接下来我们一起发散思维,看看由机器人和变废为宝你能想到哪些课题?如果是你,你会做什么课题呢?快开动你的脑筋吧!(以下课题仅供参考)

        也希望下面的两个案例可以激发你的思维,想一想,这些同学是如何确定研究课题的?他在研究课题时做了什么?是怎样完成自己的课题研究的?我们一起来看看并学习他们的经验方法吧。

  除了“变废为宝”,想必你也学习到了机器人的相关知识,如果是你,你想制造具有什么功能的机器人?为什么想制造这个机器人?制作机器人又需要考虑哪些因素呢?一起来学习这位同学的想法和经验吧!



科学种子绿色行动——上海市青少年生态环境知识传播活动 


  自2020年起,为贯彻落实《上海市生态环境局 上海市科学技术协会战略合作框架协议》的相关精神,在市生态环境局和市科协的指导下,上海科学教育中心、上海青少年科学社(上海科学种子青少年科技创新服务中心)共同打造了科学种子绿色行动——上海市青少年生态环境知识传播活动。活动以提高青少年在生态环境领域科技实践探究和创新创造能力为目标,通过建立实践基地、开展科学种子绿色行动以及赛事支持等,打造上海市专业青少年生态环境知识传播系列活动品牌。目前,已经建立了6家青少年生态创新基地,开展了多场生态探究主题活动。