2025-2026学年乐高机器人老师教案

2025-2026学年乐高机器人老师教案课题：XX科目：XX班级：XX年级课时：计划1课时教师：XX老师单位：XX一、课程基本信息1.课程名称：乐高机器人基础搭建与简单编程控制

2.教学年级和班级：五年级（1）班

3.授课时间：2025年9月15日星期一上午第二节

4.教学时数：1课时（45分钟）二、核心素养目标三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：五年级学生已通过课本学习掌握了乐高积木的基本搭建技巧，包括简单结构的组合和连接，以及初步的编程概念，如使用图形化编程工具执行基本指令和控制流程。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对机器人搭建和编程表现出浓厚兴趣，乐于动手实践。能力上，他们具备一定的空间想象力和逻辑推理能力，但编程经验有限。学习风格倾向于视觉和动觉学习，喜欢通过实际操作和小组协作获取知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在搭建过程中，可能遇到结构不稳定或零件连接不牢固的问题；编程时，可能难以理解逻辑流程或调试代码；团队合作中，可能出现沟通障碍或任务分配不均的情况。四、教学资源-软硬件资源：乐高机器人套件（WeDo2.0版）、笔记本电脑、编程软件（ScratchJr.）

-课程平台：学校课程管理系统

-信息化资源：教学视频库、在线教程资源

-教学手段：实物演示、小组合作学习、动手实践操作五、教学过程**环节一：情境导入，激发兴趣（5分钟）**

（教师手持带齿轮的乐高模型）同学们，今天我们要解决一个有趣的问题：如何让小车跑得更快？请观察这个模型，当你转动大齿轮时，小齿轮会怎样转动？请动手试试，并描述你的发现。（学生操作模型，观察齿轮转动方向和速度变化）

（教师引导）你们发现大齿轮转一圈，小齿轮转了几圈？这说明什么？对！齿轮可以改变速度，这就是今天我们要探究的核心——齿轮传动的奥秘。

**环节二：新知探究，原理讲解（10分钟）**

（教师展示课本P12齿轮传动示意图）请看课本图，齿轮传动有三种类型：定轴传动、周转传动和齿轮齿条传动。我们今天重点学习定轴传动。请用乐高搭建一个简单的齿轮组，要求两个齿轮相互啮合。（学生分组搭建）

（教师提问）你们搭建的齿轮组中，齿轮大小不同，转动速度会一样吗？请转动大齿轮，数数小齿轮转的圈数，记录数据。（学生操作并记录）

（教师总结）大齿轮齿数多，转速慢；小齿轮齿数少，转速快。它们的转速比等于齿数比的倒数，这就是齿轮传动的核心原理。

**环节三：任务驱动，实践应用（15分钟）**

（教师布置任务）现在请小组合作完成一个挑战：用齿轮传动设计一辆能变速的小车。要求：1.搭建车身结构；2.安装两组不同齿数的齿轮；3.通过编程实现低速和高速两种模式切换。（学生分组讨论方案）

（教师巡视指导）注意齿轮的啮合深度，避免卡顿；编程时用“如果…那么…”语句控制电机转速。遇到问题先组内讨论，解决不了举手示意。（学生动手搭建并编程）

**环节四：成果展示与评价（10分钟）**

（每组展示作品并演示）请小组代表说明你们的设计思路：如何实现变速？齿轮齿数比是多少？编程逻辑是怎样的？（学生展示）

（教师点评）A组用8齿和24齿齿轮，增速比3:1，编程简洁；B组增加了齿轮齿条传动，创新性强。请根据课本P15的评价标准，为其他小组打分。（学生互评）

**环节五：拓展延伸，深化理解（5分钟）**

（教师提问）生活中哪些地方用到齿轮传动？请结合课本P16的案例说明。（学生回答：自行车变速器、钟表等）

（教师总结）齿轮传动是机械的核心，通过改变齿数比实现速度和扭矩的调节。课后请观察家里的机械玩具，记录齿轮的应用，下节课分享。

**板书设计**

齿轮传动原理：

1.类型：定轴传动

2.特点：转速比=齿数比倒数

3.应用：变速小车、钟表

（教师边讲解边书写，学生同步记录）

**课堂小结**

今天我们通过搭建和编程，掌握了齿轮传动的原理和应用。重点理解了齿数比与转速的关系，并成功设计了变速小车。下节课我们将学习齿轮传动的扭矩变化，请提前预习课本P17-18内容。六、教学资源拓展1.拓展资源：

（1）齿轮传动类型深化：补充教材未详述的锥齿轮（改变传动方向）、蜗轮蜗杆（大减速比）、内齿轮（紧凑结构）等类型，结合课本P12图示说明其适用场景，如锥齿轮用于垂直传动，蜗轮蜗杆用于精密机械。

（2）齿轮比计算进阶：引入齿数比公式（主动轮齿数/从动轮齿数），通过课本P15案例延伸至复合齿轮组计算，如双级减速器的总传动比计算方法。

（3）扭矩与效率关系：补充齿轮传动中扭矩与转速的反比关系，结合课本P16"机械效率"概念，说明摩擦损耗对实际输出的影响。

（4）材料与工艺拓展：介绍不同材料（塑料/金属）齿轮的优缺点，对应课本P13"结构稳定性"知识点，分析3D打印齿轮与传统加工齿轮的性能差异。

（5）跨学科案例：关联数学中的比例知识（如齿轮转速比与分数运算），物理中的杠杆原理（齿轮齿相当于力臂），强化课本P14"机械原理"单元的学科融合。

2.拓展建议：

（1）基础巩固任务：

①用乐高复现课本P14的"齿轮增速装置"，测量不同齿数组合下的转速数据，填写教材P17表格并分析规律。

②搭建课本P15"齿轮齿条传动"模型，观察直线运动与旋转运动的转换，记录齿条位移与齿轮转圈数的关系。

（2）技术深化探索：

③设计一个包含两种齿轮传动的复合装置（如锥齿轮+直齿轮），解决课本P16"改变方向并减速"的工程问题，绘制结构示意图并标注传动比。

④模拟教材P18"机械臂"案例，通过齿轮组调整抓取力度，测试不同齿数比对扭矩的影响，记录数据并撰写实验报告。

（3）生活应用实践：

⑤拆解废旧钟表/玩具车，观察内部齿轮组结构，对照课本P19"生活中的齿轮"章节，标注齿轮类型并计算其传动比。

⑥设计一个"自动喂鸟器"装置，利用重力势能驱动齿轮组实现间歇投喂，结合课本P20"能量转换"原理进行优化。

（4）创新挑战项目：

⑦小组合作完成"变速小车"迭代设计，在课本P21"挑战任务"基础上增加齿轮换挡机构，通过编程实现三种速度模式切换。

⑧制作齿轮传动教具，用于低年级教学，标注关键参数（齿数/模数），配套使用说明并关联教材P22"知识迁移"要点。

（5）故障排除训练：

⑨搭建故意设置故障的齿轮模型（如偏心安装/齿间卡异物），参照课本P23"常见问题"诊断方法，记录排查过程及解决方案。

⑩测试不同润滑方式（干摩擦/润滑油）对齿轮传动效率的影响，对比教材P24"维护保养"中的理论数据，分析实际应用差异。七、教学反思与总结这节课围绕齿轮传动原理展开实践，整体教学效果不错。孩子们通过亲手搭建齿轮组，直观理解了齿数比与转速的关系，课本上的抽象概念变成了可触摸的机械结构。小组合作完成变速小车任务时，多数小组能灵活运用编程实现速度切换，但部分学生对复合齿轮组的计算还不够熟练，下节课需要增加针对性练习。

课堂管理方面，分组实践时出现个别学生争抢零件的情况，下次应提前明确分工规则。教学节奏上，原理讲解环节稍显仓促，未来可压缩导入时间，给足学生探究空间。欣慰的是，孩子们在展示环节主动分析设计思路，用课本知识解释现象，说明知识迁移能力在提升。

改进方向：一是增加故障排除训练，比如故意设置齿轮偏心安装问题，强化调试能力；二是引入更多生活案例，像自行车变速器，让机械原理与课本内容更紧密结合。整体上，学生既掌握了核心知识点，又培养了工程思维，后续需在创新应用上多下功夫。八、课堂小结，当堂检测本节课通过齿轮传动原理的探究，同学们掌握了定轴传动的核心规律：齿数比决定转速比（主动轮齿数/从动轮齿数），扭矩与转速成反比。我们结合课本P12-P15的图示与案例，通过搭建变速小车模型，验证了齿轮组改变速度的实际效果，并运用Scratch编程实现了高低速切换。在小组合作中，大家成功解决了齿轮啮合深度、结构稳定性等实际问题，强化了工程思维。

当堂检测：

1.**概念辨析**：课本P13中“齿轮齿条传动”与“定轴传动”的本质区别是什么？（提示：运动形式转换）

2.**计算应用**：若主动轮16齿，从动轮48齿，转速比是多少？大齿轮转1圈，小齿轮转几圈？（参考课本P15公式）

3.**故障诊断**：搭建的小车齿轮卡顿，可能原因有哪些？（结合课本P23“常见问题”分析）

4.**生活迁移**：自行车变速器中，换挡时实际改变了什么？（关联课本P19“齿轮应用”）

5.**编程实践**：用Scratch编写程序，使电机在“高转速”和“低转速”间切换（需包含条件判断语句）。

检测要点紧扣课本核心知识点，通过计算、诊断、迁移题检验学生对齿轮传动原理的理解深度，编程题则强化技术应用能力。课后请对照教材P17表格整理实验数据，为下节课“扭矩变化”学习做准备。课后作业1.计算题：根据课本P15的齿数比公式，计算给定齿轮的转速比。举例：主动轮齿数为20，从动轮齿数为60，求转速比。答案：转速比=主动轮齿数/从动轮齿数=20/60=1/3，即大齿轮转1圈，小齿轮转3圈。

2.应用题：结合课本P14的齿轮传动类型，设计一个乐高装置实现速度变化。举例：用直齿轮搭建一个增速装置，使小车速度提高。答案：使用小齿轮作为主动轮，大齿轮作为从动轮，实现增速比为1:3。

3.故障诊断题：依据课本P23的常见问题，分析齿轮卡顿的原因。举例：搭建的小车齿轮转动不顺畅，可能原因是什么？答案：齿轮啮合过紧、安装偏心或齿间有异