“学会学习”包含着一系列与掌握知识有关的能力：阅读能力、书写能力、观察周围世界现象的能力、思考能力、用语言表达自己的思想的能力。当然，一般发展是学习和教育的一个极其重要的因素，但是起着同样重要作用的还有那些基本知识，如果不识记和牢固地保持这些基本知识，那就不可能有一般发展，因为所谓一般发展，就是要不断地去掌握知识，而要做到这一点，则必须学会学习。7至11岁的儿童的大脑正处于迅猛发育的过程中。......
2023-12-03
魔方基本知识，培养技巧和交流
【摘要】：在动手还原魔方之前，让我们先来了解魔方的基本知识。虽然你可能并不熟悉英文，但我们还是建议你学习一下这些符号。因为熟练掌握这套英文符号对你学习魔方的还原方法很有好处，还能方便你和其他小朋友相互交流。在学习了本书的还原方法之后，如果你有兴趣继续学习三阶魔方的其他还原方法和其他种类的魔方，完全可以在掌握这套符号的基础上自学。
★小朋友们，你们的魔方熟悉得怎么样了呢？在动手还原魔方之前，让我们先来了解魔方的基本知识。
既然你已经亲手转动过魔方了，那么应该已经对魔方的结构有了一些认识。下面是几个重要概念：
1.面
上一章已经说过，魔方有6个面。一个还原好的魔方每个面都有相同的颜色，如图2.1所示。
2层
这是魔方可以转动的最小单位。你一定已经发现，你手中的魔方从上往下、从前往后、从左往右数都有3层，因此我们才叫它“三阶魔方”。位于魔方两边的层叫作外层，而位于中间的则叫作中层。我们来看一下这9个层（图2.2-图2.10）。
图2.1：魔方的6个面
图2.2：上层（U）
图2.3：上下之间的中层（E）
图2.4：下层（D）
图2.5：前层（F）
图2.6：前后之间的中层（S）
图2.7：后层（B）
图2.8：左层（L）
图2.9：左右之间的中层（M）
图2.10：右层（R）
上一章已经提到，本书中的魔方插图全部根据标准配色绘制。此外，我们还会使用其他几种魔方表面没有的颜色来方便你理解。在这9张图中出现了灰色，它表示某一阶段魔方表面对我们来说无关紧要的部分，比如在图2.2中我们要表现魔方的上层，就将上层之外的部分全都涂成灰色。后面我们还将用到紫色，浅蓝色等颜色。
3.块
这是构成魔方的基本单位。魔方共有26个块，这些块又可分为中心块、棱块和角块3种不同类型。
4.中心块
图2.11：中心块
顾名思义，就是位于魔方每个面中心的块（图2.11），它的表面只有一张贴纸，而且中心块之间的相对位置永远不会改变。在一个标准配色的魔方表面，黄色中心块永远与白色中心块相对，而当白色中心块朝上、绿色中心块朝前时，朝向右侧的永远都是红色中心块，就像图2.11所展现的这样。实际上，在魔方的内部，这6个中心块是彼此连在一起的。你可以在你的魔方上找到这些中心块，试试随意转动魔方，看看能不能改变它们的相对位置。
5.棱块
位于魔方每条棱中间的块，每个棱块都紧挨着两个中心块，且每个棱块表面都有两张不同颜色的贴纸。魔方一共有12个棱块，你可以自己动手数一数（图2.12）。
6.角块
位于魔方角上的块，魔方一共有8个角块，每个角块都紧挨着3个棱块，且每个角块表面都有3张不同颜色的贴纸（图2.13）。
7.一个块只能与同种类的块交换位置
中心块永远位于某个面的中心，角块永远位于魔方的某个角上，而棱块则永远位于两个中心块之间。角块只能和角块换位，棱块只能和棱块换位。无论我们怎么转动魔方，也无法让一个角块跑到棱块的位置上。你可以动手尝试一下。
图2.12：棱块
图2.13：角块
8.角块、棱块与中心块的关系
由于中心块是相对固定的，因此中心块的颜色就决定了某一面的颜色，角块和棱块的正确位置也是由中心块的位置决定的。要想还原魔方，就要根据每个面中心块的颜色，将拥有相同颜色的棱块和角块移动到特定的位置上。
例如，对白绿棱块来说，我们还原的目的是将它移动到白色和绿色中心块之间的那个位置，且让这个棱块的白色贴纸紧挨着白色中心块、绿色贴纸紧挨着绿色中心块（图2.14）。
而对于白绿红角块来说，当它位于白绿红3个面交界的位置，且3张贴纸分别与相同颜色的中心块位于同一个面上，这个角块就已经还原了（图2.15）。
图2.14：还原后的白绿棱块
图2.15：还原后的白绿红角块
图2.16：位置正确但贴纸朝向错误的白绿棱块
图2.17：位置正确但贴纸朝向错误的白绿红角块
如果一个棱块或角块处在正确的位置，不同颜色贴纸的朝向却是错误的，就仍然没有还原（图2.16-图2.17）。
当所有的角块和棱块都处于正确的位置和正确的方向时，整个魔方就被还原了。
9.符号
你一定已经发现了，在前面图2.2-图2.10的每一条注释后面都有一个英文字母，它们就是魔方的符号。
魔方的每一层都可以转动，为了描述和记录魔方的转动过程，人们发明了符号。这些字母就是目前全世界通行的魔方符号。虽然你可能并不熟悉英文，但我们还是建议你学习一下这些符号。有的魔方书使用自创的中文符号，但本书并不打算这样做。因为熟练掌握这套英文符号对你学习魔方的还原方法很有好处，还能方便你和其他小朋友（以及大朋友）相互交流。在学习了本书的还原方法之后，如果你有兴趣继续学习三阶魔方的其他还原方法和其他种类的魔方，完全可以在掌握这套符号的基础上自学。
让我们看一下这9个层分别对应的字母，它们分别是9个英文单词的第一个字母，首先是6个外层：
上——U（Up） 下——D（Down）
前——F（Front） 后——B（Back）
左——L（Left） 右——R（Right）
然后是3个中层：
上（U）下（D）之间的中层——E（Equator）
前（F）后（B）之间的中层——S（Standing）
左（L）右（R）之间的中层——M（Middle）
此外还有双层。有时候我们需要让魔方的一个外层和与它相邻的中层一起转动，因此就需要用一个字母来描述这两个层，方法是用表示那个外层的大写字母所对应的小写字母（图2.18-图2.23）：
上（U）+中（E）=u 下（D）+中（E）=d
前（F）+中（S）=f 后（B）+中（S）=b
左（L）+中（M）=l 右（R）+中（M）=r(www.chuimin.cn)
图2.18：u
图2.19：d
图2.20：f
图2.21：b
图2.22：1
图2.23：r
图2.24
最后，有时候我们还需要对魔方进行整体转。这时我们不再需要区分魔方的每个层，而是用3个字母表示魔方的3个不同方向。这里使用的是xyz这3个小写字母。它其实来自于数学中的空间直角坐标系，等你上了中学就会学到这方面的知识（图2.24）。
10.描述魔方的转动方式
有了以上这些字母，我们又该如何来描述魔方的转动方式呢？
你一定已经发现了，对魔方的任意一层来说，如果我们朝同一方向连转4步就回到了一开始的状态。由于旋转一周是360度，因此每转一步正好是90度。于是，魔方任意一层转动的方式就可分成4种：顺时针转90度、逆时针转90度、顺时针转180度以及逆时针转180度。
我们先看6个外层。所谓顺时针转90度，就是当这个外层正对着我们的时候顺时针转动一步。
同样道理，对于外层来说，逆时针转90度，就是当这个外层正对着我们的时候逆时针转动一步。
需要注意的是，判断外层的旋转方向是顺时针还是逆时针，一定要在这个外层正对着我们的时候。正常状态下，一个魔方只有F层是正对我们的。当我们对U层进行判断时，就需要想象我们正从上往下观察魔方。同样道理，当我们对D层进行判断时，就需要想象我们正从下往上观察魔方。
顺时针转180度和逆时针转180度的道理也是一样，分别是顺时针和逆时针转两步。实际上这两种转动方式的结果是相同的，区别仅仅在于转动过程的不同，小朋友们可以尝试一下。
双层转的顺时针方向和它的外层相同。
对于魔方的3个中层来说，由于它们夹在两个外层的中间，从哪边观察都没有区别，必须人为规定它们朝哪个方向转动是顺时针。我们规定E的顺时针方向和U相同，S的顺时针方向和F相同，而M的顺时针方向和L相同。
对于整体转，我们规定x的顺时针方向与R相同，y的顺时针方向与U相同，而z的顺时针方向与F相同。
当我们记录魔方的转动过程时，如果是顺时针转90度，就直接写下所转的那一层的字母，比如U层顺时针转90度，就直接用字母U来表示。
如果是逆时针转90度，就在字母后面加上一个符号“'”。比如R层逆时针转90度，就写成R'。
如果是转180度，此时顺时针转和逆时针转效果是一样的，就在字母后面加一个数字2。比如F层转180度，就写成F2。
有了以上这些符号，我们就可以描述魔方的所有转动方式了。它们所对应的示意图列在本章最后的附录中。在这些图中，我们不再使用魔方表面具体的颜色来描绘每个层，而是统一使用紫色。还要注意图中的箭头，转90度用白色单箭头来表示，而转180度用的是黄色双箭头（见本章附录）。
11.描述块和位置
有了符号，我们不仅可以用它来描述魔方的每个层，还可以用它描述魔方的每个块。例如UF棱块就是指处在U层和F层交界处的那个棱块，而UFR角块指的是处在U层、F层和R层交界处的那个角块。
除此之外，还可以用符号来描述位置，比如说，要把一个棱块移动到UF位置，指的是将一个目前在其他位置上的棱块移动到U层和F层交界处的那个位置上。
例如，图2.25中的UR棱块是黄绿棱块，此时只需顺时针转动U层，便可将它移动到用紫色显示的UF位置上。
图2.25
12.公式
在魔方的还原过程中，我们要不断地让魔方从某个状态转换为另一个特定的状态，这一过程是通过一系列转动的组合来实现的。由于我们可以用符号来表示魔方每一步的转动，当我们把一系列转动过程依次用符号写下来，就成为公式。
例如公式2-1共有4步，做这个公式的时候我们就需要依次完成这4个动作（图2.26-图2.29）。
公式2-1：RUR'U'
图2.26：R
图2.27：U
图2.28：R'
在一些公式中，某几个动作会重复出现，为了更方便地表示它们，我们会将这个重复的部分用括号括起来，后面写上重复的次数。例如公式2-2就要把括号中的部分（即公式2-1）重复做三次
图2.29：U'
公式2-2：（RUR'U'）3
=RUR'U'+RUR'U'+RUR'U'
=RUR'U'RUR'U'RUR'U'
13.转动手法
学会了符号和公式，下面我们教你一些基本的转动手法。
刚拿到魔方的小朋友可能会很自然地用整只手抓住魔方的某一层，手掌贴在魔方表面转动它，这其实是一种十分笨拙的转动手法。要想灵巧地转动魔方，就要养成用手指拨动魔方的习惯。
先看一下在转动魔方之前，我们该如何用双手拿着魔方（图2.30）：
这个动作的要领是，将左手大拇指按在魔方前面的中心块上，左手中指按在背面的中心块上，前后夹住魔方。双手的其他手指轻轻搭在魔方的表面。有时候我们也会像图2.31这样用右手的两根手指夹住魔方，动作与图2.30正好左右对称。
为了养成好的习惯，你可以再练习一下图2.32和图2.33这两个动作：只用一只手的大拇指和中指夹住魔方，其他3根手指悬空。
接下来就是具体的转动手法，当然，这一章的内容可能已经让你眼花缭乱了。在本书后面的教程部分，我们会尽量减少魔方的转动方式，方便你掌握。这里只列出本书中将要出现的转动手法。
图2.30
图2.31
图2.32
图2.33
图2.34
图2.35
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