S5 动力机械进阶 · 备选入门铺垫系列 · 第8讲（B8）
打鼓机器人 —— 凸轮机构：圆周运动变往复敲击
授课教具：Lego 9686 动力机械套装 ｜ 课时：90分钟 ｜ 含电池盒+马达
一、课程基本信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 课程名称 | B8 打鼓机器人（备选入门课） |
| 所属阶段 | S5 官方课之前的入门铺垫系列，受众小学一二年级，从零熟悉9686零件与机械基础 |
| 课时 | 90分钟（必用电池盒+马达） |
| 教具 | Lego 9686 动力机械套装（约32件：椭圆凸轮×2/桃形凸轮×2/轴×2/齿轮/梁×8/销×6） |
| 铺垫序列位置 | 备选铺垫课，重点认识"圆周运动→往复运动"的转换机构（凸轮） |
| 核心任务 | 用凸轮推动鼓槌，马达转一下敲一下鼓；换桃形凸轮节奏变快 |
| 拓展方向 | 双凸轮交替打鼓（一根轴两个凸轮，各顶一根鼓槌） |
二、教学目标
1. 知识与技能：
- 认识凸轮，知道它能把马达的圆周运动变成"一下一下"的往复运动
- 理解凸轮形状决定节奏：椭圆凸轮一圈一下（慢），桃形凸轮凸起多（快）
- 能搭出会自己一下一下敲鼓的机器人
2. 过程与方法：
- 通过"马达只会转圈、敲鼓却要一下一下"的矛盾，引出凸轮
- 通过换椭圆/桃形凸轮对比节奏，建立"形状决定运动"的直观认识
3. 情感态度：
- 从打鼓、庙会锣鼓出发，感受机械节奏的乐趣
- 在调节奏、双鼓拓展中培养工程兴趣
三、时间安排总览
| 环节 | 时长 | 核心内容 |
|---|---|---|
| C1 联系 Connect | 15分钟 | 敲鼓视频/照片引入 → 转圈vs一下一下的矛盾 → 认识凸轮 |
| C2 建构 Construct | 50分钟 | 7步搭建：零件→底座支架→马达齿轮→凸轮鼓槌→放鼓→换桃形凸轮→测试 |
| C3 反思 Contemplate | 10分钟 | 复盘：凸轮作用、形状与节奏、动力路线 |
| C4 延续 Continue | 10分钟 | 生活迁移：缝纫机、八音盒；拓展双凸轮交替打鼓 |
| 1E 评价 Evaluation | 贯穿+课后 | 课堂观察 + 课后小测 + 复习页 |
四、C1 联系 Connect（15分钟）15 min
（一）看视频引入（5分钟）
| 序 | 教师引导话术 | 学生掌握点 |
|---|---|---|
| 1 | "小朋友们敲过鼓吗？鼓槌要一下一下敲才好听。今天我们做个机器人，让它自己敲鼓！"（播放打鼓机器人视频） | 观察鼓槌是一来一回起落的 |
| 2 | "可是马达只会一圈圈转，不会自己抬手。谁来帮它把'转圈'变成'一下一下敲'呢？" | 发现"转圈"和"一下一下"的矛盾 |
（二）认识秘密武器：凸轮（10分钟）
概念铺垫
拿出椭圆凸轮："这就是凸轮——一个边缘高低不平的轮子。它一转，凸起的地方就把上面的杆顶起来，凹下去的地方杆就落下去。一圈圈转，杆就一下一下起落，像敲鼓一样！"
拿出椭圆凸轮："这就是凸轮——一个边缘高低不平的轮子。它一转，凸起的地方就把上面的杆顶起来，凹下去的地方杆就落下去。一圈圈转，杆就一下一下起落，像敲鼓一样！"
引导话术：让学生用手当鼓槌，凸轮一转就抬手、落下，亲手感受"一下一下"。再拿出桃形凸轮："这个凸起多，顶的次数就多，节奏就快！"
五、C2 建构 Construct（50分钟）50 min
搭建目标
搭一个会自己一下一下敲鼓的机器人。顺序：底座支架 → 马达齿轮 → 凸轮鼓槌 → 放鼓测试。
Step 1：认识零件（5分钟）
把电池盒、马达、椭圆凸轮、桃形凸轮、齿轮、轴、梁、销分类。
操作要点：让学生比一比椭圆凸轮和桃形凸轮，说出"哪里不一样"（凸起多少）。
Step 2：搭底座和支架（8分钟）
底座要平，两边竖起支架，左边支架穿凸轮轴。
常见错误：支架立歪、底座不平，鼓槌敲不准。提醒对齐孔位。
Step 3：装马达和齿轮（8分钟）
马达转→下面小齿轮→上面大齿轮→凸轮轴跟着转。
Step 4：装凸轮和鼓槌（15分钟，重难点）
凸轮装在轴上；鼓槌是根小杠杆，一头架在柱子上（支点），一头坐在凸轮上，另一头垂小锤。
常见错误：①鼓槌没坐在凸轮上，空敲；②支点卡死，翘不起来。指导：用手转轴，看鼓槌能不能被顶起、落下。
关键结论：凸轮转一圈→顶起鼓槌→落下敲一下。
Step 5：放小鼓（7分钟）
把小鼓放在鼓槌小黄球下面，落下时正好敲到鼓面。
Step 6：换桃形凸轮调节奏（5分钟）
把椭圆凸轮换成桃形凸轮，凸起变多，敲鼓节奏变快。
对比：先椭圆（咚—咚），再桃形（咚咚咚咚），让学生说出快慢变化。
Step 7：总装测试（2分钟）
装电池开开关，看机器人是不是一下一下自己敲鼓。
六、C3 反思 Contemplate（10分钟）10 min
| 提问 | 参考答案 |
|---|---|
| 1、凸轮是干什么的？ | 把马达的转圈变成一下一下的上下往复运动（敲击）。 |
| 2、为什么换桃形凸轮节奏就变快？ | 桃形凸轮凸起多，一圈顶的次数多，鼓点就密、就快。 |
| 3、说一说动力怎么变成敲鼓的？ | 电池→马达转圈→齿轮→凸轮转圈→顶起鼓槌→落下敲鼓。 |
| 4、生活里哪里也是"转圈变一下一下"？ | 缝纫机针一上一下、八音盒滚筒拨齿。 |
七、C4 延续 Continue（10分钟）10 min
拓展任务：
- 双凸轮打鼓：同一根轴上装两个凸轮，错开位置各顶一根鼓槌，交替敲两面鼓
- 换不同形状的凸轮，听听节奏怎么变
- 想一想：机器人打鼓和小朋友打鼓，哪里像、哪里不一样？
引导学生："一个凸轮敲一面鼓，两个凸轮就能敲两面，像打架子鼓！"
八、1E 评价量规
| 维度 | ⭐ 待提升 | ⭐⭐ 良好 | ⭐⭐⭐ 优秀 |
|---|---|---|---|
| 知识理解 | 说不清凸轮作用 | 能说出凸轮把转圈变往复 | 能讲凸轮形状决定节奏 |
| 搭建能力 | 需全程协助 | 能跟步骤完成大部分 | 自主完成并能调试 |
| 工程思维 | 不敲就放弃 | 能检查鼓槌是否坐在凸轮上 | 能自己换凸轮调节奏 |
| 表达迁移 | 说不出生活例子 | 能举1个例子 | 能举缝纫机等并类比 |
九、课后反馈模板
课程主题：B8 打鼓机器人（备选入门课）
学习目标：
1、认识凸轮，把马达转圈变成一下一下的往复敲击
2、理解凸轮形状决定节奏：椭圆慢、桃形快
3、搭出会自己打鼓的机器人
课程内容：
1、从打鼓引入，发现"马达只会转圈、敲鼓要一下一下"的矛盾
2、用凸轮解决运动转换，搭出打鼓机器人
3、换桃形凸轮体验节奏变化，联系生活（缝纫机）
课后任务：
①回家给家长讲一遍"凸轮是怎么一下一下顶鼓槌的"
②敲桌子对比快慢，说说换凸轮会怎样改变节奏
③下节课带好9686教具