乐高积木教学课件

乐高积木教学课件玩转创意与科学的积木世界第一章乐高积木的魅力与基础认知乐高积木的历史与发展乐高（LEGO）源于丹麦语leg godt，意为玩得好1932年，木匠奥利·柯克·克里斯蒂安森（Ole KirkChristiansen）在丹麦比隆创立了这个品牌，最初制作木制玩具1949年，乐高推出了可互锁的塑料积木，奠定了现代乐高的基础1958年，现代乐高积木的专利设计确立，其精确的咬合系统使得积木可以稳固连接又便于拆卸如今，乐高已从简单的积木玩具发展成为STEM教育的重要工具，全球累计销售超过6000亿颗积木其产品线不断扩展，包括机械、电子和编程系列，满足不同年龄段和教育需求乐高积木的基本构造与分类标准积木系列机械套装系列电子模块系列基础积木砖块、板件、特殊形状构件等，包含齿轮、轴、连接件等机械元素，用于包含电机、传感器和编程接口，用于机器用于创意搭建和基础教学适合培养空间教授物理和工程原理这些套装能让学生人和自动化教学结合编程软件，培养学想象力和创造力，是乐高教育的基础理解力学、动力传递等科学概念生的计算思维和问题解决能力无限可能，从一颗积木开始第二章机械原理与动力系统入门简单机械的四大基础杠杆原理滑轮系统杠杆是最基本的简单机械之一，由支点、力点和作用点组成滑轮可以改变力的方向并提供机械优势生活实例跷跷板、开瓶器、剪刀生活实例旗杆、窗帘、起重机乐高模拟使用长条积木和轴作为支点，创建不同类型的杠杆系乐高模拟使用乐高轮子和绳索创建定滑轮和动滑轮系统，比较统，演示力臂与力的关系提升同样重物所需的力齿轮传动轮轴系统齿轮能传递旋转运动并改变速度、方向和力矩轮与轴的组合可以增加机械优势生活实例自行车、时钟、搅拌机生活实例门把手、方向盘、水龙头乐高模拟使用不同尺寸的齿轮创建传动系统，观察速度变化和方向转换简单动力机械入门课程介绍乐高9686套装应用乐高教育9686简单动力机械套装专为教授机械原理而设计，包含48节结构化课程•基础机械原理探索（16节）•简单机械组合应用（16节）•动力传输与能量转换（16节）教师支持资源包括•详细的教师备注与课程计划•学生学习卡片与评估工具•解决方案指南与扩展活动建议机械的心脏，动力的传递第三章创客课程包与设计思维培养小学阶段创客课程包乐高9689套装应用乐高教育9689创意积木套装针对小学阶段学生设计，包含12个创客教学模块•创意启蒙（基础造型与结构稳定性）•设计思维入门（明确问题与头脑风暴）•原型设计与测试（反复迭代改进）•功能结构搭建（满足实际需求）学生自评体系设计围绕以下维度•创新程度解决方案的独特性•功能实现作品是否满足设计要求•结构稳定性作品的牢固程度•协作表现团队合作与沟通能力典型任务示例设计一座能承受特定重量的桥梁，要求结构稳定且材料使用最少学生需要应用力学原理并通过反复测试优化设计，培养工程思维和解决问题的能力中学阶段创客课程包乐高9686套装深度应用设计挑战定义概念设计与规划基于实际问题，确定明确的设计目标和约束条件例如设计一个应用物理学和工程学原理，绘制草图并进行初步设计学生需要考能自动分类不同颜色积木的装置虑机械结构、动力来源和传动方式原型构建与测试优化与改进使用乐高9686套装中的齿轮、轮轴和连接件构建功能原型，并进行基于测试结果进行设计迭代，优化机械效率和稳定性，解决发现的初步测试，找出设计中的问题问题，提高作品的整体性能协作与创新，成就未来工程师第四章高级机械与工程设计探索简单动力机械高级阶段课程乐高教育高级机械课程包含28节深度探索课，适合已掌握基础机械原理的中高年级学生•复杂齿轮系统（差速器、蜗杆传动）•凸轮与连杆机构（往复运动转换）•液压与气动系统基础•自动控制与反馈机制课程将机械设计与力学原理紧密结合，学生需要•计算力矩、速度比和机械效率•分析结构强度与稳定性•优化设计以提高性能典型项目制作机械手臂与传动系统可再生能源与气动力学活动包太阳能应用风能利用气动力学应用使用乐高太阳能板收集光能并转换为电能，驱设计并测试不同叶片形状和数量的风力涡轮使用乐高气动套件构建使用压缩空气的机械系动不同的机械装置学生通过实验了解能量转机，测量发电效率学生可以探索如何优化设统，如气动起重机或压力控制装置学生学习换效率和太阳能应用的可能性计以提高能量捕获率气压、力和运动的关系绿色能源，乐高助力未来第五章乐高机器人基础介绍EV3乐高系统概览EV3传感器系统软件环境基础编程示例•触摸传感器检测碰撞和按压•图形化编程界面，适合编程初学者•Hello World让机器人前进30厘米并发出声音•陀螺仪传感器测量角度和旋转速度•支持Windows和macOS系统•基本动作编程直行、转弯、抓取•颜色传感器识别颜色和光线强度•可从乐高教育官网免费下载•传感器响应根据颜色传感器读数改•超声波传感器测量距离和探测障碍•包含教学资源和示例程序变行为物•简单循环与条件判断的应用机器人课程设计思路EV3结合机械搭建与编程控制EV3机器人课程强调硬件与软件的结合，培养学生的综合能力•机械结构设计（稳定性、功能性）•传感器选择与布置（数据采集）•算法设计与编程实现（逻辑思维）•测试与优化（工程思维）典型项目颜色分拣机器人学生需要设计并编程一个能够识别不同颜色积木并分类的机器人该项目涉及•颜色传感器的使用与校准•抓取机构的设计与控制•编写条件判断程序进行决策•优化分拣效率和准确性机械与智能的完美结合第六章教学设计与课堂实施策略教师备课资源与教学支持010203乐高教育官网资源中心教师备注与学生学习卡课堂管理建议官网（education.lego.com）提供完整的课程每个乐高教育套装都配有乐高教育提供实用的课堂管理策略包下载，包括•教师备注包含教学目标、所需时间、教•分组合作推荐2-3人一组，明确分工•详细的教学计划与活动设计学步骤和评估方法•材料管理使用分类盒整理零件，建立清•学生工作表与评估工具•学生学习卡提供搭建指导和挑战任务点制度•配套演示视频与技术支持•扩展活动建议满足不同程度学生的学习•时间管理任务分解，设置明确的时间节需求点教师可以根据需要下载并调整这些资源，适应本地课程要求课堂活动设计与学生动手实践任务驱动式学习案例分享清华大学工业设计乐高课程乐高教学最有效的方式是围绕具体任务或问题设计活动•明确的挑战目标（如设计一座能承重1公斤的桥）•清晰的约束条件（材料限制、时间限制）•开放性问题，允许多种解决方案•与现实世界的联系，增强相关性设计挑战与竞赛激励竞赛是激发学生积极性的有效方式•班级内小型比赛（如搭建最高的塔）•跨班级或校际比赛（如FLL机器人挑战赛）•设置多个奖项类别，增加获奖机会•强调团队合作与创新思维的重要性清华大学工业设计系利用乐高作为快速原型工具，帮助学生实现从概念到实物的转化在为期两周的集中课程中，学生需要•分析用户需求，定义设计问题•使用乐高快速构建功能原型•进行用户测试并收集反馈•基于反馈进行多轮迭代优化动手实践，激发无限创造力第七章乐高积木教学的未来趋势数字化与虚拟现实结合增强现实AR辅助乐高教学乐高已开始将AR技术融入教学体验•乐高AR Studio应用通过平板电脑或智能手机为实体乐高模型添加虚拟元素•隐藏任务与交互式故事学生可以在AR环境中接收任务并解决问题•三维搭建指导实时显示下一步搭建步骤，降低学习难度•动态模拟展示乐高机械模型的内部运作原理在线协作平台与远程教学数字化工具使乐高教学突破地域限制•虚拟积木搭建环境学生可以在线共同创建模型•远程协作项目不同学校的学生可以共同完成挑战任务•云端保存与分享记录学生进度并促进成果展示•全球教师社区分享教学资源与最佳实践与机器人教育的融合AI智能积木的发展人工智能教育平台乐高正在开发更智能的积木元素，集成微型传感乐高正将AI教育融入其机器人平台器和处理器•视觉识别训练机器人识别物体和场景•可编程积木内置微控制器，无需外部控制•语音交互通过语音命令控制机器人器•机器学习模块学生可训练简单的AI模型•智能连接积木间可自动识别并建立通信这使学生能够直观理解AI原理，并探索其实际应•传感功能集成多种传感器，实现环境感知用这些智能积木将使更简单的构建也能实现复杂功能，降低编程入门门槛未来技能培养乐高AI与机器人教育旨在培养未来工作所需关键能力•计算思维分解问题并设计算法解决方案•数据素养收集、分析和解释数据•系统思维理解复杂系统的组成和交互•创新设计将技术与创意结合解决实际问题乐高教育的全球影响力与案例全球乐高教育项目学生创新作品与竞赛获奖展示丹麦LEGO House乐高之家不仅是游客中心，也是教育实验室，展示乐高教育最新理念和技术美国MIT乐高实验室与麻省理工学院合作，研发创新教育工具和方法，如Scratch编程语言乐高基金会通过Learning throughPlay计划，已在全球超过20个国家实施教育项目，特别关注欠发达地区FIRST LEGOLeague全球规模最大的青少年机器人竞赛，每年吸引来自80多个国家的超过30万名学生参与全球各地的学生通过乐高创造了令人惊叹的作品•日本学生团队设计的地震检测与预警系统，获2022年FLL创新奖•巴西团队开发的垃圾分类机器人，解决当地环境问题•德国学生创建的智能农业灌溉系统，提高水资源利用效率•中国学生设计的智能导盲辅助装置，获2023年乐高创新挑战赛金奖结语用乐高积木搭建梦想的桥梁乐高积木已经超越了玩具的范畴，成为连接科学与艺术、理论与实践的重要教育工具通过本课件的学习，我们看到乐高如何•将抽象的科学概念转化为可触摸、可操作的具体模型•培养学生的空间思维、逻辑推理和创造性解决问题的能力•创造一个安全、有趣的环境，让学生敢于尝试、勇于创新•为未来STEM人才的培养奠定坚实基础作为教育工作者，我们的使命是引导学生发现乐高积木中蕴含的无限可能，帮助他们从搭建积木的过程中获得知识、技能和自信，为面对未来的挑战做好准备让我们一起，用积木构建美好未来！。