机器人进课堂已不是什么新鲜事，可机器人课究竟应该怎么上？按照图纸拼装出一个模型，在设定好的编程模块下输入数值，拿着手柄像打游戏一样遥控就行了吗？

本期动手动脑，我们走进武汉三牛中美中学，跟着初三年级体验了一堂结合了物理课、工程制图课和3D打印课的STEM机器人课程。

参与学生：Molundo、Mia、Matilda、Atom、Chloe、Allen、Jack

指导老师：武汉三牛中美中学 物理工程老师

实践材料：Vex IQ零件、2x12直梁4根、2孔撑柱8根、1x1销钉若干、大中小齿轮各2个、橡胶轴若干

课程环节：设计零件、搭建、编程

课程内容——

热身：搭建齿轮和齿轮组模型，学习新知识点，回顾旧知识点

首先，老师通过SnapCAD软件绘制的齿轮图形，向同学们介绍齿轮的定义、分类以及齿轮组的性质。接着，老师布置一个任务作为热身，给出两个齿轮组模型图，要求同学们5分钟内搭建出成品。随后，老师带领同学们回顾物理课上讲解过的功率、扭矩、齿轮比等概念，计算齿轮模型的机械效益。

正题 ： 搭建完整机器人模型，观察机器人整体运动效率

一节课时间，七名同学被分成两组，每组需要将400多个零件组装成一个完整的机器人。“将400多个部件搭建起来，需要的是极大的耐心和细致，对逻辑和空间想象力，也有一定的要求。”指导老师说。

学生要能熟练掌握三视图的概念，将平面化的图纸在脑海中转化成三维空间结构。同时要理解，所有部件都是有序组织在一起，如果次序错了，结构就会发生根本性的变化。

搭建过程也有很多小技巧，老师说：“销钉很容易插错接口，要取出必须使用工具，例如一个直梁或者小起子，利用杠杆将其撬出来；轴套是橡胶件，插入轴承前，用掌心轻轻握住，过一会儿，接口会因为热胀冷缩而变宽，安装就容易些；橡皮筋除了能紧固一些部件，还常用来套在各种动力装置上增加摩擦力。”

原型机搭建好后，就可以通过编程让机器人动起来了，但光有编程，机器人也不能完美做到指定动作，要达到目的，还需要同学们运用到物理知识。

例如，使用原型机抓取和抬升物体的时候，要能感受其重心的位置和高度，如果整体重心超过了底盘，就容易翻车；每个电机是有额定功率的，在完成任务前，计算好所有环节所需要的最大功率、扭矩，以及允许范围内的作用力，才能实现工程目标。

【延伸阅读】

机器人理论和技术集合了机械工程学、计算机科学、控制理论与控制工程学、电子工程学等诸多学科，综合性极强、交叉度极高。三牛中美中学将机器人作为STEM课程载体，全面培养学生的团队协作能力、动手试错能力、英语交流能力以及独立思维能力等。

除了机器人课，三牛中美中学还开设了包含工程学原理、3D打印、C语言和JAVA等在内的丰富STEM课程，学生在中学阶段就能接触最前沿的科技发展，并有机会参加全球科学技术大赛。

STEM，科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)的英文首字母缩写。这一学科的建立，是将四门原本分散的学科进行糅合，形成的一个新的整体。