魔方社团活动设计

1、市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题魔方简介课时数2教学目标使学生了解魔方，对其产生兴趣，和学习的欲望。学与教活动设计一、简介：魔方，也称鲁比克方块，台湾称为魔术方块,香港称为扭计骰，英文名字是：rubiks cube。三阶魔方是由富于弹性的硬塑料制成的6面正方体。核心是一个轴，并由26个小正方体组成。包括中心方块有6个，固定不动，只有一面有颜色。边角方块（角块）有8个(3面有色)可转动。边缘方块（棱块）12个(2面有色）亦可转动。此外除三阶魔方外还有二阶、四阶至十三阶，近代新发明的魔方越来越多，它们造型不尽相同，但都是趣味无穷。玩具在出售时，小立方体

2、的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色。当大立方体的某一面平动旋转时，其相邻的各面单一颜色便被破坏，而组成新图案立方体，再转再变化，形成每一面都由不同颜色的小方块拼成。据专家估计三阶魔方所有可能的图案构成约为4.31019。玩法是将打乱的立方体通过转动尽快恢复成六面成单一颜色。二、魔方的类别二阶、三阶、四阶、五阶、六阶、七阶、异型魔方、镜面魔方、sq魔方三、三阶魔方结构三阶魔方核心是一个轴，并由26个小正方体组成。包括中心方块6个，固定不动，只一面有颜色。边角方块8个(3面有色)（角块）可转动。边缘方块12个(2面有色)（棱块）亦可转动。魔方总的变化数为43，252，003，274，489，

3、856，000。或者约等于4.3x1019。如果一秒可以转3下魔方，不计重复，需要转4542亿年，才可以转出魔方所有的变化，这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍。四、观看视频速拧视频、比赛视频、单手还原、盲拧等市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题魔方的结构课时数2教学目标掌握魔方结构，理解魔方的移动方式，为后期学习魔方打基础学与教活动设计魔方的结构三阶魔方，即最常见的魔方。是匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺鲁比克教授在1974年发明的。魔方共6色6面，其中有6个中心块、12个棱块和8个角块。一个标准的魔方，中心块正确的顺序是： 黄色、对面是白色；（有的魔

4、方不是白色，而是黑色）红色、对面是橙色； 蓝色、对面是绿色。这6个中心块的位置是永远不变的，例如黄色对面永远是白色。以自己为视角，能看到的是上面、前面和右边。图1图2 魔方六面展开图接下来我们将每个面都用字母代表，这样今后如果用公式的话便于书写和记忆。 图3通常我们初学者只用到：顶u、左l、右r、前f和底d这五个面。破解魔方功略里会用字母来说明要转动的1层或1面，以及方向：例如：r(代表右面顺时针转90度)，r(代表右面逆时针转90度)，r2(代表右面顺时针转2次90度)图4、字母代表的意义最后要说明的是：每面的名称是相对的，例如f是前面，就是手拿魔方时面向自己的一面，若把魔方旋转到另一面，那

5、么就有新的一面成为前面。 市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题十字小花课时数2教学目标学会对齐底面十字小花学与教活动设计1、我们知道，白色中心块的对面永远是黄色。首先，找到黄色中心块，使它一直向上。图5、顶层中心块始终为黄色（下面中心块为白色）2、找到中间层有白色的棱块（标准位置1，如图6），右边r顺时针旋转（90），一步就使它变成图7形状。图6、“对小花”第一种情况：标准位置1图7、“对小花”标准位置1，右边旋转后的结果3、找到中间层有白色的棱块（标准位置2，如图8），前面f逆时针旋转（90），使他变成图9形状。图8、“对小花”第二种情况：标准位置2

6、图9、“对小花”标准位置2，前边旋转后的结果4、找到中间层有白色的棱块（在第一层的侧面或第三层的侧面，如图10），把白色棱块所在的侧面旋转90，使他变成图11形状。然后按照标准情况1或标准情况2，再转一次白色就达到顶层。图10、“对小花”第三种情况图11、“对小花”第三种情况，前边旋转90后的结果5、找到中间层有白色的棱块（第四种情况，如图12），白色棱块旋转180，使他变成图13形状。图12、“对小花”第四种情况，白色在底层图13、“对小花”第四种情况，前边旋转180后的结果6、注意事项：想旋转的时候，顶层已经有白色棱块，如果按照以上四种情况旋转，会把顶层的白色棱块转走了，那么首先旋转顶层，

7、使目标位置变成没有用的其他颜色棱块，再按正常旋转。图14、注意事项：目标位置已经有“有用的白色棱块”图15、先旋转顶层，使“有用的白色棱块”让开，目标位置变成一个无用的棱块（再逆时针旋转，使有用的白色棱块上到顶层）图16、再逆时针旋转前面，使有用的白色棱块上到顶层图17、对好的黄色小花最终效果图（下面为白色，侧面的颜色不用理会,目前可以为不同颜色）市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题底面十字课时数2教学目标学会对底面十字学与教活动设计对十字不但要把中心块为白色，四个棱块也为白色；而且需要四个侧面的棱块颜色和四个侧面的中心块颜色一致。1、对好了小花，随便

8、找第一个白色棱块，看它还有一面是什么颜色，例如红色。把它旋转到红色中心块一个面。图18、对好黄色小花后，例如找到白色棱块的另一面为红色，旋转第一层，使白色、红色棱块与红色中心块对齐。2、图18的顶面顺时针旋转（公式：u），旋转后变成图19.图19、图18顶层旋转后，红色棱块和红色中心块对齐了3、图19的前面棱块和中心块变成两个相连的红色，旋转180（公式：f2），变成了图20.图20、白色的棱块向下了，同时侧面的两个颜色都为红色。4、同理，旋转顶面（这时候一定只旋转顶面，不要同时旋转其它面），依次找到上面其余的白色棱块，使它们棱块侧面颜色与侧面的中心块颜色一致，再旋转180，使白色棱块朝下，并

9、且侧面的棱块颜色和侧面的中心块颜色一致，变成如图21.图21、下面为白色的十字，顶层还是黄色5、把整个魔法翻转180，就看见一个白色的十字，如图22.注意：现在我们把上面的白色小花叫做第一层。图22、已经对好十字的最终效果图市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题底角归位课时数2教学目标学会底角归位学与教活动设计1、白色小花对好以后，白色小花在第一层，首先找一找第三层的侧面，看有没有白色的角块，如果找到后，观察这个白色角块的其余两个面的颜色，旋转底层，使这个“白红绿”角块转到红色和绿色中心块相邻的下方（这个是必须的），如图23，白红绿角块中白色在前面，这叫

10、对第一层的标准位置1。图23、对第一层的标准位置12、旋转白色角块所在的侧面，使上面的目标位置移到第三层来接应“白红绿”角块，如图24.图24、开车来接孩子（顺时针旋转前面，）3、旋转底层，使“白红绿”角块达到目标位置（孩子上车），如图25.图25、孩子上车（逆时针旋转底层）4、旋转侧面，使白色棱块和白红绿角块归位（孩子进班级）图26、孩子进班级（前面逆时针旋转）5、上面是对第一层的标准位置1，白色角块移动到目标位置的下方时，白色对着前面，利用开车来、孩子上车、孩子进班级 （公式：f df）。如果白色对着右边，叫做标准位置2，同样，也是用开车来、孩子上车、孩子进班级这三个步骤就能把白色角块转到

11、第一层了(公式：rd r)。6、对第一层的第三种情况：当没有找不到标准情况1和标准情况2以后，有可能发现白色角块在第一层侧面，属于第三种情况，如图27 。图27、对第一层的第三种情况：白色角块在第一层侧面市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题底角归位（2）课时数2教学目标学会底角归位学与教活动设计7、我们只要把白色角块转成属于前两种标准情况就会继续了，分三步走：第一步先旋转白色角块所在的侧面，使它下到第三层，如图28，第二步再把这个白色角块转到第三层的其它地方，如图29，第三步把白色棱块转回去，这样白色角块就到了第三层的标准情况了，如图30。注意：第二步

12、把白色角块转到其它地方时，要使它不影响白色棱块回去，也就是说白色棱块回去时，不要带动刚才的白色角块，确保它还在第三层）图28、先把白色角块转到第三层图29、把白色角块转走，且不影响棱块回去图30、白色棱块回家，就成标准情况了8、对第一层的第四种情况：白色角块在第一层右边，转法与第三种情况类似，公式：rd r9、对第一层的第五种情况：白色角块在第一层上边，但是其余颜色不对，也是先把它转到第三层，变成标准情况。9、对第一层的第五种情况：白色角块在第三层的下方。图31、对第一层第五种情况：白色角块在第三层的下方用三步，把第五种情况变成标准情况1或2：第一步：顺时针旋转前面，把第三层下方的白色角块转到

13、左面第三层的侧面；第二步：顺时针旋转底层，把第三层的白色角块转到不影响前面白色棱块归位的位置（也就是白色棱块归位时，不要把白色角块带到不是第三层）；第三步：逆时针旋转前面，使白色棱块归位。公式：f d f对第一层总结：在标准位置1或2，通过“送孩子上学”，三步就能转到目标位置；如果是第3、第4或第5种情况，就先用三步转成标准位置，再用三步转到目标位置。如图32，是对好第一层的魔方，注意四个侧面都有一个与中心块颜色相同的“t”字型。图32、对好第一层的魔方市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题中棱归位课时数2教学目标学会中棱归位学与教活动设计第一层对好之后

14、，把魔方翻过了，以前的第一层变成底层，以前的第三层变成新的顶层。如图把魔方从图32变成图33 。图33、白色一层朝下，黄色中心块变成新的第一层1、我们现在准备把第二层的四个棱块对齐，首先在第一层的四个棱块中找，如果有棱块的两个颜色不是黄色，则它一定属于第二层的，如图34 。图34、在顶层找到了一个第二层的棱块我们看图34中这个“红绿”棱块，侧面是红色的，顶面顺时针旋转90，使侧面的红色和前面的倒过来红t字在一条直线上，如图35，这是对第二层的标准情况1。图35、对第二层的标准情况1我们用一个故事来记忆，非常容易：远切回回，接孩子放学。图36、远：顺时针旋转顶层，使红绿色块远离目标位置图37、切

15、：顺时针旋转右边，用底面白色切开刚才三个红色的一条直线图38、回：逆时针旋转顶层，使远离的红绿棱块回来图39、回：逆时针旋转右边，使白绿棱块回来图40、接孩子放学1：孩子到校门口，逆时针旋转顶层图41、接孩子放学2：家长开车到校门口，逆时针旋转前面图42、接孩子放学3：孩子上车，顺时针旋转顶面图43、接孩子放学4：开车回家，顺时针旋转前面“远切回回，接孩子放学”的标准情况1的公式为：u r ur,ufu f ，其中，远切回回和接孩子放学这八个步骤，前四个和后四个成照镜子形态。这个可以用故事记，不用记公式，多做几遍就熟练了。市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学

16、期主题中棱归位（2）课时数2教学目标学会中棱归位学与教活动设计2、如果我们在第一层找到属于第二层的棱块，是按照如图44的位置摆放的，则属于标准情况2 。标准情况2和标准情况1属于照镜子类似的，还是用“远切回回，接孩子放学”来转到第二层，只不过公式不同，手法相反。图44、对第二层的标准情况2，公式：ufu f,u r ur图45、对第二层的两种情况总结3、对第二层的第三种情况：虽然已经在目标位置，但是颜色错了。相当于占了别人的位子，这个你不用管它，当正确的棱块来了，就把它顶掉了，它就会自动跑到顶层，如图46 。图46、对第二层的第三种情况：第二层棱块错了，但是第一层的红绿棱块运用口诀“远切回回，

17、接孩子放学”转到目标位置的时候，它自动跑到顶层。4、对第二层的第四种情况：虽然目标棱块已经在目标位置，但是颜色朝向错了，如图47 。这种情况没有其他颜色的棱块来顶它，怎么办呢？我们用上面的某个含有黄色的棱块来顶它（运用一次“远切回回，接孩子放学”），它就被顶到顶层了，这时就变成标准情况了，再用一次“远切回回，接孩子放学”就ok了。图47、对第二层的第四种情况：两次口诀通过以上几种情况，就能把第二层的四个棱块全部对齐，如图48所示。图48、已结对好第二层的魔方（只差顶层没对好了）市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题顶面十字课时数2教学目标学会顶面十字学与

18、教活动设计新的顶层中心块肯定是黄色，而它周围的四个棱块不一定是黄色，我们这一步骤就是把新顶层对十字。对好第二层后，新顶层有可能有四种情况，如图49 ：图49、新顶层十字的四种情况我们只运用一个公式：rufu f r，就可以把前三种情况变成第四种顶层新十字了。1、新顶层十字的第一种情况：只有中间一个黄点（另外，四个角块的位置，暂时不要管它是否是黄色）。公式：rufu f r（右逆、顶逆、前逆、顶回、前回、右回）r：右边逆时针旋转（不注明度数，表示旋转90）u：顶层逆时针旋转f：前面逆时针旋转u ：顶层顺时针旋转（顶层先回来）f ：前面顺时针旋转（前面第二个回来） r ：右边顺时针旋转（右边最后回

19、来）2、新顶层十字的第二种情况：顶层中心块和两个棱块形成一条线，如图50 。图50、新顶层十字的第二种情况：一条直线（“一”字型）顶层的三个黄色块成一条直线，必须按照图50摆放，黄色“一”字和右边平行，再一次使用公式：rufu f r即可。3、新顶层十字的第三种情况：顶层中心块和两个棱块形成一个小拐弯，如图51 。图51、新顶层十字的第三种情况：小拐弯顶层的三个黄色块成一个小拐弯，必须按照图51摆放，（小拐弯对着左后方），再一次使用公式：rufu f r即可，这样就形成了新顶层十字了。4、新顶层十字的第四种情况：顶端四个黄色棱块和一个黄色中心块形成一个十字（不用看角块，很幸运，不用转了，已经是

20、新顶层十字了，如图52 。图51、新顶层十字的第四种情况：新顶层十字市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题顶角归位课时数2教学目标学会顶角归位学与教活动设计当顶层对好新十字后，九个黄色块一共有七种情况：1、“调整顶层角色块朝向”第一种情况：小鱼1，如图52图52、“调整顶层角色块朝向”第一种情况：小鱼1首先注意上面的六个黄色块，它向一条小鱼（鱼头朝左后方）；然后看第一层侧面的三个黄色块，左前方有一个，右边有一个、后边有一个，这三个好像把左前方的逆时针旋转90就到右边了，再逆时针旋转90就到后面了，这种情况就叫小鱼1 。另外我们要记住这条小鱼的摆放朝向：小

21、鱼的头是朝我们左后方的，鱼尾巴向我们。我们要记住一个公式：rur uru2 ra、 r：右边逆时针旋转b、 u：上面逆时针旋转c、 r ：右边顺时针旋转回去d、 u：上面逆时针再旋转e、 r：右边再逆时针旋转f、 u2 ：上面再逆时针旋转两次g、 r ：右边再顺时针旋转回去通过以上一个公式的七步（只和右边与上面这两个面有关系，右边每次上去再回来，上面最终绕上面旋转一周），就可以把顶层的颜色全部变成黄色，第五步完成。2、“调整顶层角色块朝向”第二种情况：小鱼2，如图53图53、“调整顶层角色块朝向”第二种情况：小鱼2首先看上面六个黄色块，和第一种情况一样，像一个小鱼，然后看第一层侧面三个黄色块，

22、发现和第一种情况像照镜子一样，三个黄色依次顺时针旋转90重合。我们把这种情况叫小鱼2 （注意鱼头还是朝左后方）。小鱼2的转法和小鱼1的转法也像照镜子一样（只和前面与上面两个面有关）。公式：f u fu f u2 f（f前顺 u顶顺 f前逆u顶顺 f前顺 u2顶顺两次 f前顺）3、“调整顶层角色块朝向”：第三、四、五种情况：图54：“调整顶层角色块朝向”：第三种情况图55：“调整顶层角色块朝向”：第四种情况图56：“调整顶层角色块朝向”：第五种情况这三种情况，顶面都有7个黄色块，第一层侧面有2个黄色块，注意：首先我们一定要把侧面黄色的色块放在小鱼的鱼头方向，并且侧面黄色要向后方。其次用小鱼1的公

23、式一次，发现变成了小鱼1。最后再继续用小鱼1公式，直到变成黄色全部向上。4、“调整顶层角色块朝向”：第六、七种情况：图57：“调整顶层角色块朝向”：第六种情况图58：“调整顶层角色块朝向”：第七种情况这两种情况，顶面都有5个黄色块，第一层侧面有4个黄色块，注意：首先我们一定要把侧面黄色的色块放在小鱼的鱼头方向，并且侧面黄色要向左方。其次用小鱼1的公式一次，发现变成了小鱼1。最后再继续用小鱼1公式，直到变成黄色全部向上。小结：要把黄色全部转到向上（侧面不用考虑），只要记住两个公式小鱼1和小鱼2 。第一、第二两种标准情况，就用一次小鱼公式就行了；后五种情况，记住“二后四左”口诀（即：侧面有2个黄色

24、，则小鱼头方向侧面的黄色朝后；侧面有4个黄色，则小鱼头方向的侧面的黄色朝左。），再用几次小鱼1公式就好了。第五步对好之后，如图59 。图59、新顶层黄色全部朝上市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题顶角归位（2）课时数2教学目标学会顶角归位学与教活动设计调整顶层角色块顺序：即每个角都对齐了，但棱块不一定对齐。 对好第五步之后，可能出现三种情况：1、“调整顶层角色块顺序”第一种情况：只有一个两角同色的边，（其余三个面都没有两角同色的边）这种概率占三分之二，这又有两种情况（不过都一样），如图60和图61 。图60、第一种情况：有一个两角同色的边（都是红色，中

25、间不是）图61、第一种情况：有一个两角同色的边（都是红色，中间也是）上面两幅图，都是第一种情况，也就是本步骤只关心角色块，不关心棱块。首先把这个两角同色的边放在后面（即，把图60或图61的魔方整体转180再拿在手上，如图62 ：图62、把图60的魔方两角红色的放在后面运用公式：lflb2 l f lb2 l2l ：左边逆时针f ：前面逆时针l ：左边逆时针b2 ：后面180l ：左边顺时针f ：前面顺时针l ：左边逆时针b2 ：后面180l2 ：左边180这个公式要牢记，好像每隔一个都与左边有关。运用了上述公式后，转一转顶层，使角色块和对应的中心块对应，你会发现，顶层的角色块已经对好了。2、“

26、调整顶层角色块顺序”第二种情况：一个两角同色的边都没有，这种概率占六分之一。那么我们还是用第一种情况的公式两遍：第一遍做过之后，转一转顶层，发现变成第一种情况了，再做一次第一种情况的公式，顶层的角色块对好了。3、“调整顶层角色块顺序”第三种情况：转一转顶层，发现很幸运，不要用公式了，直接好了，这种情况占六分之一，如图63 。图63、角色块全部对好市十五小特色课程（ 奇幻魔方 ）社团活动设计2018-2019学年第一学期主题顶棱归位课时数2教学目标学会顶棱归位学与教活动设计对好第六步之后，可能出现四种情况：1、“调整顶层棱色块顺序”第一种情况：有一条边已经对好，只差三个棱块要调整顺序，并且这三个棱块如果呈逆时针交换一下顺序，魔方就全部对好了，如图64。图64、第一种情况：有一条边对好，其余三个棱块需要逆时针交换首先把已经对好的一条边对着前面（把图6