日期:演講人：XXX樂(lè)高搖擺船課件目錄CONTENT01課程概述02材料準(zhǔn)備03搭建流程04原理講解05教學(xué)活動(dòng)指導(dǎo)06總結(jié)與評(píng)估課程概述01教學(xué)目標(biāo)設(shè)定團(tuán)隊(duì)協(xié)作與問(wèn)題解決分組完成項(xiàng)目任務(wù)，鍛煉溝通與分工能力，在調(diào)試模型過(guò)程中培養(yǎng)系統(tǒng)性思維和故障排除技巧。理解物理與工程概念學(xué)習(xí)重心平衡、杠桿原理及齒輪傳動(dòng)等知識(shí)，分析搖擺船運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)特性，將抽象理論轉(zhuǎn)化為直觀實(shí)踐體驗(yàn)。培養(yǎng)動(dòng)手能力與創(chuàng)造力通過(guò)搭建樂(lè)高搖擺船模型，引導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)機(jī)械結(jié)構(gòu)原理，激發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維，提升空間想象力和手眼協(xié)調(diào)能力。學(xué)齡前兒童引入簡(jiǎn)單機(jī)械組件如齒輪和軸，要求獨(dú)立完成搖擺船底盤(pán)搭建，并觀察擺動(dòng)幅度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系。小學(xué)生（低年級(jí)）高年級(jí)學(xué)生及興趣班擴(kuò)展至復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如添加電機(jī)驅(qū)動(dòng)或編程控制模塊，適合有一定樂(lè)高機(jī)器人基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者。通過(guò)大顆粒樂(lè)高積木簡(jiǎn)化搭建步驟，側(cè)重色彩識(shí)別和基礎(chǔ)拼插技能訓(xùn)練，結(jié)合故事化教學(xué)激發(fā)興趣。適用群體描述課時(shí)安排計(jì)劃第一階段認(rèn)知與設(shè)計(jì)（1課時(shí)）：講解搖擺船工作原理，分發(fā)材料清單，指導(dǎo)學(xué)生繪制設(shè)計(jì)草圖并討論可行性方案。第二階段搭建與調(diào)試（2課時(shí)）：分步驟完成船體、搖擺機(jī)構(gòu)及裝飾部件組裝，測(cè)試不同配重對(duì)擺動(dòng)效果的影響并優(yōu)化結(jié)構(gòu)。第三階段展示與改進(jìn)（1課時(shí)）：各組演示作品功能，分析設(shè)計(jì)亮點(diǎn)與不足，提出改進(jìn)建議并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)形成報(bào)告。材料準(zhǔn)備02包含齒輪組、電機(jī)、電池盒等，確保搖擺船能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的機(jī)械擺動(dòng)效果。動(dòng)力與傳動(dòng)部件如船帆、護(hù)欄、人偶等，用于增強(qiáng)模型的外觀表現(xiàn)力和趣味性，提升學(xué)生的創(chuàng)作參與感。裝飾性零件01020304包括樂(lè)高底板、長(zhǎng)梁、短梁、連接銷(xiāo)等，用于構(gòu)建船體框架和搖擺機(jī)構(gòu)的核心支撐結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)組件如滑輪、繩索、鉸鏈等，可用于擴(kuò)展搖擺船的功能，例如模擬升降帆或可動(dòng)錨鏈等動(dòng)態(tài)效果。特殊功能件樂(lè)高零件清單輔助工具說(shuō)明樂(lè)高專(zhuān)用拆件器用于安全分離緊密拼接的樂(lè)高零件，避免用力過(guò)猛導(dǎo)致零件損壞或?qū)W生受傷。建議按類(lèi)型或功能將零件分裝，便于學(xué)生快速找到所需材料，提高課堂效率。用于檢查細(xì)小零件的拼接細(xì)節(jié)，確保關(guān)鍵傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的組裝精度。提供可視化參考，幫助學(xué)生理解搖擺船的結(jié)構(gòu)原理和組裝邏輯。零件分類(lèi)盒放大鏡或照明工具設(shè)計(jì)圖紙或數(shù)字建模軟件強(qiáng)調(diào)小型樂(lè)高零件不得放入口中，尤其針對(duì)低齡學(xué)生需全程監(jiān)督，避免誤吞風(fēng)險(xiǎn)。拆件器僅限用于分離樂(lè)高零件，禁止將其作為玩具揮舞或指向他人，防止意外劃傷。使用電機(jī)和電池盒時(shí)，需檢查線(xiàn)路連接是否牢固，避免短路或電池過(guò)熱引發(fā)安全隱患。確保工作臺(tái)面平整穩(wěn)定，避免模型組裝過(guò)程中因傾斜或晃動(dòng)導(dǎo)致零件散落或結(jié)構(gòu)坍塌。安全注意事項(xiàng)零件防吞咽警示工具規(guī)范使用電力安全操作環(huán)境要求搭建流程03基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組裝船體框架構(gòu)建使用大尺寸樂(lè)高底板作為船體基礎(chǔ)，通過(guò)互鎖結(jié)構(gòu)確保穩(wěn)定性，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝側(cè)板形成船船舷輪廓，底部預(yù)留空間用于后續(xù)機(jī)械組件嵌入。動(dòng)力艙隔離在船尾部分用透明積木構(gòu)建獨(dú)立動(dòng)力艙，內(nèi)部預(yù)裝電機(jī)固定槽和齒輪傳動(dòng)軸孔位，艙壁采用可拆卸設(shè)計(jì)便于檢修。甲板分層設(shè)計(jì)采用平板積木搭建雙層甲板結(jié)構(gòu)，上層為駕駛艙區(qū)域，下層為貨艙空間，層間通過(guò)立柱支撐并預(yù)留通道連接。搖擺機(jī)制安裝偏心輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將微型電機(jī)輸出軸連接偏心輪，通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)擺動(dòng)，使用3:1減速齒輪組降低轉(zhuǎn)速并提升扭矩輸出穩(wěn)定性。多關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿采用樂(lè)高Technic銷(xiāo)軸組件制作三段式傳動(dòng)桿，首段連接偏心輪，中段設(shè)置萬(wàn)向節(jié)緩沖震動(dòng)，末段與船體龍骨采用球頭連接確保擺動(dòng)自由度。配重平衡模塊在船底兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝可調(diào)節(jié)配重塊，通過(guò)增減積木數(shù)量精確校準(zhǔn)重心位置，消除擺動(dòng)過(guò)程中的側(cè)傾現(xiàn)象。桅桿頂部安裝旋轉(zhuǎn)雷達(dá)，使用透明扇形積木制作螺旋槳并連接獨(dú)立動(dòng)力組，船首加裝可升降錨鏈機(jī)構(gòu)增強(qiáng)場(chǎng)景真實(shí)感。裝飾與細(xì)節(jié)完善動(dòng)態(tài)航海元素駕駛艙內(nèi)嵌入LED發(fā)光磚塊，通過(guò)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)夜航模式自動(dòng)點(diǎn)亮，舷窗采用半透明磨砂積木營(yíng)造艙內(nèi)燈光效果。燈光交互系統(tǒng)所有活動(dòng)部件外覆防脫落格柵，尖銳部位加裝橡膠保護(hù)套，電機(jī)線(xiàn)路采用隱藏式走線(xiàn)通道確保兒童操作安全性。安全防護(hù)設(shè)計(jì)原理講解04擺動(dòng)周期與擺長(zhǎng)關(guān)系船體在水中擺動(dòng)時(shí)會(huì)受到流體阻力影響，形成阻尼振動(dòng)，需考慮船體形狀對(duì)阻力的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)以減少能量損耗。阻尼效應(yīng)分析共振現(xiàn)象防范當(dāng)外力頻率接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，需通過(guò)配重調(diào)整或結(jié)構(gòu)強(qiáng)化避免船體在特定頻率下振幅過(guò)大導(dǎo)致傾覆。根據(jù)單擺公式T=2π√(L/g)，擺動(dòng)周期與擺長(zhǎng)的平方根成正比，因此調(diào)整船體懸掛點(diǎn)高度可改變搖擺頻率，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同擺長(zhǎng)下的運(yùn)動(dòng)特性。搖擺力學(xué)原理重心平衡概念傾覆臨界角測(cè)試采用傾斜試驗(yàn)法測(cè)量船體最大恢復(fù)力矩，計(jì)算得出靜態(tài)穩(wěn)定角應(yīng)大于35度，滿(mǎn)足國(guó)際海事組織對(duì)小船穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)。03在船體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，內(nèi)部可移動(dòng)配重塊的慣性會(huì)產(chǎn)生力矩，需設(shè)計(jì)滑軌機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配重自動(dòng)補(bǔ)償，維持動(dòng)態(tài)平衡。02動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)重心位置計(jì)算通過(guò)三維建模軟件測(cè)算船體各部件質(zhì)量分布，確定整體重心坐標(biāo)，確保重心低于浮心以符合穩(wěn)定性要求。01動(dòng)力機(jī)制應(yīng)用采用漸開(kāi)線(xiàn)齒輪組實(shí)現(xiàn)扭矩放大，通過(guò)主發(fā)條儲(chǔ)存0.5J機(jī)械能，經(jīng)減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為持續(xù)30秒的擺動(dòng)動(dòng)力輸出。發(fā)條儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙擺板式波浪采集器，將垂直波浪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，效率可達(dá)25%，適合在模擬水域環(huán)境中使用。波浪能轉(zhuǎn)換裝置使用Arduino控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生精確擺動(dòng)，配合PID算法調(diào)節(jié)擺動(dòng)幅度，實(shí)現(xiàn)0.1°的角度控制精度。電磁驅(qū)動(dòng)方案教學(xué)活動(dòng)指導(dǎo)05教師引導(dǎo)方法情境導(dǎo)入與興趣激發(fā)通過(guò)展示搖擺船的動(dòng)態(tài)視頻或?qū)嵨锬Ｐ?，引?dǎo)學(xué)生觀察其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，提出“如何用樂(lè)高積木實(shí)現(xiàn)搖擺功能”的開(kāi)放式問(wèn)題，激發(fā)探究欲望。分階段任務(wù)拆解將搭建過(guò)程分解為船體結(jié)構(gòu)、搖擺機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)三個(gè)模塊，逐步講解齒輪傳動(dòng)、杠桿原理等機(jī)械知識(shí)，確保學(xué)生理解每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)邏輯。協(xié)作學(xué)習(xí)與差異化指導(dǎo)組織小組合作搭建，針對(duì)動(dòng)手能力較弱的學(xué)生提供個(gè)性化提示（如固定技巧），對(duì)能力較強(qiáng)的學(xué)生提出進(jìn)階挑戰(zhàn)（如增加平衡配重）?；A(chǔ)搭建階段使用樂(lè)高基礎(chǔ)積木構(gòu)建船體框架，重點(diǎn)確保底部平整且兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，為后續(xù)安裝搖擺機(jī)構(gòu)奠定穩(wěn)定性基礎(chǔ)。機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝在船體中心位置安裝齒輪組和曲柄連桿，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)試擺動(dòng)幅度，調(diào)整連桿長(zhǎng)度以?xún)?yōu)化擺動(dòng)效果。功能測(cè)試與優(yōu)化完成組裝后模擬水面環(huán)境測(cè)試搖擺效果，記錄擺動(dòng)頻率和穩(wěn)定性問(wèn)題，通過(guò)增減配重塊或加固連接點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。學(xué)生操作步驟問(wèn)題解答技巧常見(jiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題處理若船體搖擺時(shí)傾斜，指導(dǎo)學(xué)生檢查底座是否水平、齒輪咬合是否對(duì)齊；若擺動(dòng)卡頓，建議清理積木接縫處或潤(rùn)滑齒輪軸。原理性知識(shí)延伸鼓勵(lì)學(xué)生嘗試改裝為電動(dòng)搖擺船，討論電池盒安裝位置對(duì)重心的影響，或設(shè)計(jì)裝飾性船帆以增強(qiáng)美觀性。當(dāng)學(xué)生詢(xún)問(wèn)“為什么曲柄能帶動(dòng)船體搖擺”，可結(jié)合杠桿原理演示力矩變化，并類(lèi)比秋千運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。創(chuàng)意改進(jìn)引導(dǎo)總結(jié)與評(píng)估06學(xué)習(xí)成果回顧掌握基礎(chǔ)機(jī)械原理學(xué)生通過(guò)搭建搖擺船模型，理解杠桿、齒輪傳動(dòng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理，并能解釋其運(yùn)動(dòng)方式。02040301培養(yǎng)問(wèn)題解決思維面對(duì)船體平衡或動(dòng)力不足等問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)觀察、假設(shè)和實(shí)驗(yàn)調(diào)整，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案。提升動(dòng)手實(shí)踐能力在組裝過(guò)程中，學(xué)生鍛煉了精細(xì)動(dòng)作協(xié)調(diào)性，學(xué)會(huì)按步驟完成復(fù)雜模型的拼裝與調(diào)試。團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)增強(qiáng)小組合作模式下，學(xué)生學(xué)會(huì)分工配合、溝通想法，共同完成目標(biāo)任務(wù)的協(xié)調(diào)能力顯著提高。學(xué)生評(píng)估方式模型完成度評(píng)分小組互評(píng)反饋過(guò)程記錄分析開(kāi)放性問(wèn)答測(cè)試根據(jù)搖擺船的結(jié)構(gòu)完整性、功能實(shí)現(xiàn)度（如擺動(dòng)幅度、穩(wěn)定性）進(jìn)行分級(jí)打分，評(píng)估技術(shù)應(yīng)用水平。通過(guò)檢查學(xué)生的設(shè)計(jì)草圖、搭建日志或視頻記錄，考察其邏輯思維與問(wèn)題追蹤能力。組織學(xué)生圍繞協(xié)作效率、創(chuàng)意貢獻(xiàn)等維度進(jìn)行交叉評(píng)價(jià)，綜合反映團(tuán)隊(duì)參與度與社交技能。設(shè)置與機(jī)械原理相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題（如“如何增加搖擺速度”），通過(guò)口頭或書(shū)面回答檢驗(yàn)知識(shí)遷移能力。課后擴(kuò)展建議進(jìn)階結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)鼓勵(lì)學(xué)生嘗試為搖擺船添加馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或編程控制模塊，探索自動(dòng)化改造的可能性。01跨學(xué)科項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)合浮