创首国际公司的VEX机器人作为全球教育机器人潮流的著名品牌,其产品、培训和竞赛在过去的十多年为包括我国在内的世界数以百万计的青少年带来了STEAM教育的极为有效的工具和手段。
《VEX机器人系列丛书:VEX IQ机器人创客教程》系统介绍了VEX IQ机器人的搭建、机器人编程等内容,每个主题从核心问题入手,通过对目标概要、动手体验、成果评估、思维训练和学习活动的详细介绍告诉读者如何设计机器人以及如何将机器人与学科课程相结合。
作为全球教育机器人潮流的,VEX机器人的产品、培训和竞赛在过去的十多年为包括我国在内的世界数以百万计的青少年带来了STEAM教育的极为有效的工具和手段。目前全世界参加VEX机器人比赛的队伍达到了16000多支,人数达到上百万,我国目前有上千支队伍参加各级比赛。
《VEX机器人系列丛书:VEX IQ机器人创客教程》系统介绍了VEX IQ机器人的搭建、机器人编程等内容,每个主题从核心问题入手,通过对目标概要、动手体验、成果评估、思维训练和学习活动的详细介绍告诉读者如何设计机器人以及如何将机器人与学科课程相结合。
《VEX机器人系列丛书:VEX IQ机器人创客教程》可以作为VEX机器人初学者的学习用书,也可以作为机器人教师与学生准备机器人比赛的参考用书,学校开展机器人教学的教材,比赛举办方培训教练员、裁判员的教材和中国创客教育认证教材。
覃祖军,副研究员,1999年获得北京师范大学发展与教育心理学博士学位,2009年完成教育信息技术学博士后研究工作顺利出站。现为北京教育网络和信息中心研究指导部主任。兼任“中国教育技术协会智慧学习工作委员会”秘书长、香港远程教育学会督导委员会副主席、“国际HOU组织”北京负责人、“IFIP国际信息处理联合会TC3”通讯委员等职务。长期从事教育信息化规划、教育教学课题研究指导、国际科教合作项目协调、竞赛项目组织实施等工作。目前主要研究创新思维发展规律及智慧学习技术。
丛书序
前 言
主题一 VEX IQ机器人建造
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、机器人的构件
1.主控器
2.传感器
3.执行器
二、机器人的语言
1.图形化编程语言
2.把图形化编程语言转换成 ROBOTC代码
三、搭建机器人
1.销、齿轮、滑轮和轮毂的搭建技巧
2.电机和连接件搭建技巧
3.机器人搭建的步骤
四、系统配置
1.VEXIQ系统固件更新
2.ROBOTC固件下载
五、无线配对设置
1.无线配对
2.两种图形化编程模式
3.常见故障与排除方法
主题二 程序编写
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、图形化程序编写
二、给实体机器人下载、运行程序
三、虚拟机器人
1.给虚拟 VEXIQ机器人下载、运行程序
2.虚拟世界控制按钮
主题三 机器人简单运动
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、前进、后退
二、机械臂控制
三、编程挑战
1.机器人视察挑战(Sensorbotchallenge)
2.基本运动挑战
四、转弯
1.原地转弯
2.直行和转弯
3.转弯挑战
主题四 机器人的传感器
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、编码器
二、碰触传感器
1.碰撞传感器
2.颜色触摸传感器
3.布尔逻辑运算
4.挑战
三、距离传感器
1.避障运动 1
2.避障运动 2
3.挑战
四、角速度传感器 /陀螺仪
1.粗略转弯
2.精确转弯
3.挑战
五、颜色传感器
1.红色检测
2.挑战
主题五 机器人编程
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、循环
二、Repeat循环
三、RepeatUntil循环
四、While结构程序
五、if判断结构
1.if-else结构
2.挑战
六、重复判断
1.障碍物检测
2.挑战
七、巡线
1.巡线编程
2.挑战
主题六 遥控机器人
核心问题
目标概要
动手体验
成果评估
思维训练
学习活动
一、远程控制
1.遥控器的值
2.电机控制
二、机械臂控制
三、操作协助
1.驾驶协助
2.自动抓取
主题七 搭建手册
一、机器人搭建手册
二、特殊搭建
附 录 VEX IQ极速过渡竞赛规则
本书系统介绍了VEXIQ机器人的搭建、机器人编程等内容,每个主题从核心问题入手,通过对目标概要、动手体验、成果评估、思维训练和学习活动的详细介绍告诉读者如何设计机器人以及如何将机器人与学科课程相结合。本书突出的特点就是在案例讲解中,注意培养学生的创新思维能力,如比较思维、发散思维、聚合思维、大数据思维、跨界思维和逆转思维等。
VEX机器人大赛又称VEX机器人世锦赛,级别有地方赛(如北京赛)、中国赛、亚洲公开赛和世界锦标赛,是一项旨在通过推广教育型机器人,拓展中小学生和大学生对科学、技术、工程和数学领域的兴趣,提高并促进青少年的团队合作精神、领导才能和解决问题的能力的多级别大赛。这一比赛所涉及的机器人不仅可用于比赛,同时也是学生学习机器人、进行科技创新活动的平台,可以让教师和学生了解并开展与STEAM有关的课程,从而更好地发挥他们的聪明才智。目前全世界参加VEX比赛的队伍达到了16000多支,人数达到上百万,仅北京市就有200多所学校组队参加此项比赛,所以VEX机器人市场需求量大。
作者根据多年关于机器人教学和比赛的经验,系统介绍了VEXIQ机器人的搭建、机器人编程等内容,告诉了读者如何设计机器人以及如何将机器人与学科课程相结合,介绍了作者在机器人教学中的探索。本书所使用的机器人是VEXIQ智能机器人套装,简单易学,能够搭建出复杂的机械结构;使用ROBOTCforVEXRoboticsGraphical软件,这是美国卡内基梅隆大学专为中小学生开发的一种简易的图形化编程软件。它通过像搭积木一样的方法,利用“控制”“动作”“函数”“外观”“声音”等模块中的积木,做出自己的算法或者人机交互,可以用它创造属于你自己的机器人及其运动行为。本书以授课的形式,通过大量的机器人实例和搭建配图,讲解机器人的机械结构搭建,详细介绍了机器人搭建的基本技术原理和应用,并且鼓励学生去想象和思考,从而建构出自己的机器人。同时特别注意在辅导学生动手学习的同时,发展学生的创新思维能力,并使其具备互联网思维的意识。
本书可以作为VEX机器人初学者的学习用书,也可以作为机器人教师与学生准备机器人比赛的参考用书,学校开展机器人教学的教材,比赛举办方培训教练员、裁判员的教材和创客教育的认证教材。
由于编写的资源内容来自多个方面,加上编者水平有限,书中难免存在疏漏和问题,恳请广大读者批评指正!
编者2017年3月于北京
丛书序近几年,新的一波工业浪潮随着机器人、人工智能和虚拟现实等高科技的突破性发展,在世界范围内大有汹涌澎湃之势。
为了促进制造业的发展和升级,应对世界的挑战,中国政府于2015年发布了一项宏大的十年规划《中国制造2025》,计划在2025年让中国迈入世界制造强国之列。
制造业的创新和崛起需要大批具有综合素质的优秀人才,而实践证明,教育机器人是帮助学生发展和提高综合素质的最佳平台!
作为引领全球教育机器人潮流的品牌,VEX机器人的产品、培训和竞赛在过去的十多年为包括中国在内的世界数以百万计的青少年带来了STEAM(Science科学、Technology技术、Engineering工程、Arts艺术、Mathematics数学)教育的极为有效的工具和手段。
随着机器人技术的不断演进,以及作为教学对象的新一代青少年对科技的认知度的整体提升,社会上对机器人教材的需求也越来越多、越来越高。在这样的大环境下,由覃祖军博士主编的“VEX机器人系列丛书”实在是恰逢其时!
综观这套丛书,本人感到作者对于VEX的两个产品系列(IQ和EDR)技术特点的理解与把握都十分精准到位。体例上,每篇以问题为起点,以目标为导向,结合动手体验和成果评估,整个流程遵循了青少年学习科技知识的认知规律。
这套丛书中最使人惊艳的特点是,作者把一系列与新科技思维相契合的思维训练,有机地与VEX教育机器人的教学相结合,书中列举的思维训练包括比较思维、发散思维、聚合思维、大数据相关性思维、穿戴扩展性思维、跨界思维和逆转思维等,使读者的眼界不再仅仅局限于技术技能的单纯学习,而且扩展到思维思考的综合训练。
技能的训练固然是基础,而思维的训练则是创造的根本。我可以预料,本书的读者们如果能通过这些思维训练掌握思维的一些方法,必将在今后的职业生涯中受益匪浅。为此,我想说:本书的读者们,你们有福了!
覃博士和本书的其他作者们,谢谢你们!
余河清创首国际公司副总裁兼创首贸易公司总裁2017年2月16日于美国得克萨斯州达拉斯市
我是一个对动手实践有着执念的“老玩家”,这次给我的侄子选礼物,特意挑了这套书。我花了一下午时间翻阅,发现它在技术细节的严谨性上做得非常到位,同时又兼顾了对新手的友好度。比如,在介绍机械传动时,它会用非常直观的图示来展示齿轮比对速度和扭矩的影响,这比我年轻时看那些厚厚的大学教材要容易理解多了。而且,它似乎非常注重材料的通用性和可获取性,很多设计方案都可以利用市面上常见的配件进行扩展,这为后续的创意延伸留下了巨大的空间。对于渴望深入研究的读者来说,它提供了足够的深度;对于初次接触的孩子们,它也提供了足够的广度。这本书的编写者显然对目标读者群体有着深刻的洞察力。
评分我是在给班里的科技兴趣小组选教材时接触到这套书的。说实话,一开始我还担心内容会不会太深奥,毕竟是针对小学生的机器人教程。结果大出我所料,它真的做到了寓教于乐的完美平衡。老师可以很轻松地根据书中的进度安排课程,每一个单元都有明确的学习目标和实践项目。最重要的是,它鼓励“试错”。书中没有那种“必须这样才能成功”的刻板说法,而是引导学生去思考:“如果我换一种方式搭建,结果会怎样?”这种探究精神的培养,远比单纯学会编程指令重要得多。我的学生们现在讨论问题时,经常会提到书里的某个案例,他们会主动去尝试不同的解决方案,这种主动学习的氛围,真是太棒了。
评分坦白讲,我原本对这种“教程”类书籍持保留态度,总觉得它们在趣味性和深度上难以兼顾。但《VEX IQ机器人创客教程》彻底颠覆了我的看法。它的叙事风格非常口语化,读起来一点都不枯燥,就像一个经验丰富的工程师在手把手地教你一样。书中对于一些编程逻辑的解释,简直是神来之笔,把条件判断、循环这些对于新手来说很绕的概念,用生活中的例子讲得清清楚楚。我个人觉得,这本书最大的价值在于它构建了一个完整的“项目制学习”的框架。读者不是在孤立地学习模块,而是在完成一个有始有终的项目,这极大地提升了学习的连贯性和内在驱动力。它教会的不仅仅是“怎么做”,更是“为什么这样做”。
评分这套书简直是给那些对编程和机器人技术充满好奇心的孩子量身定做的宝藏!我记得我女儿拿到第一本的时候,眼睛都亮了。书里的插图色彩鲜明,步骤讲解得非常细致,即便是对零基础的孩子来说,也能轻松上手。它不仅仅是教你怎么搭建一个机器人,更重要的是培养了孩子的逻辑思维和解决问题的能力。书中很多小挑战都很有趣,能让孩子在玩中学,在学中乐。我们家以前买过一些类似的教具,但很多都是干巴巴的说明书,看完就束之高阁了。但这套书不一样,它把复杂的概念拆解成一个个生动有趣的小任务,每完成一个,孩子都能获得巨大的成就感。而且,书中对很多基础的机械原理和电子元件都有简单的介绍,这为他们日后深入学习打下了坚实的基础。我特别欣赏作者的耐心,那种把复杂问题简单化的能力,真的非常了不起。
评分作为家长,我一直在寻找那种既能激发孩子兴趣,又能真正提升他们动手能力的课外读物,直到我发现了这个系列。这本书最让我印象深刻的是它的结构设计。它不是那种填鸭式的灌输,而是循序渐进地引导读者去探索。从最基础的搭建开始,逐步引入传感器、电机等核心组件的应用。我儿子以前对电子产品总是一知半解,但看了这本书后,他能自己说出不同部件的功能和作用。书中很多案例都非常贴近现实生活,比如用机器人完成简单的搬运任务,这让抽象的编程概念变得具体可感。而且,这本书的排版设计也很人性化,很多关键步骤都有放大图示,确保读者不会因为看错一个连接点而导致整个项目失败。这种细致入微的设计,真的体现了作者对初学者的尊重和理解。
评分物流很快,书不错,正品,以后常过来买书。
评分非常好的书,缺点是有点废话太多
评分跟他说%fhkefh
评分很好的乐高机器人延展开发书籍
评分可以
评分正版图书,不错
评分儿子学了几个学期,自己也很喜欢玩,呵呵
评分本书有用
评分书很不错,孩子很喜欢,很棒!
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