魔方小课堂
很多小朋友都很喜欢玩魔方 也通过各种方式都学会了魔方，都是根据现有的公式和方法来学习，王老师一直建议小朋友不仅仅学会魔方，还要知道背后的原理和思路，正所谓 知其然，也要知其所以然，一步一步教你拼六面魔方，今天我们来看看魔方六面还原中蕴含的那些数学原理，
一 魔方结构
魔方的构成 三阶魔方是由 3×3×3-1=26 个小方块组成的立方体，有 6 个面（还原之后每个面颜色相同，共 6 种颜色），每个面有 9 个 小面，共 54 个小面。26 个小方块包括 6 个中心块（仅一个可见 面）、12 个棱块（两个可见面）、 8 个角块（三个可见面）
二 魔方中的数学
一 魔方中的排列组合
由排列组合中的乘法和加法原理可知，三阶魔方共有 8！×38×12！×212 3×2×2 种状态。除去被轴固定的 6 个中心块外，剩 余 20 个小块， 8 个角块放在 8 个角位置，全排列为 8！，每个 角块的三种颜色因为方向的不同又有 3 种方法，因此共有 8！× 38 种排列；同理，12 个棱块共有 12！×212 种排列。
但是魔方还原 过程中，保持其他小块不动时，不可以单独改变一个角块的朝 向，不可以单独改变一个棱块的朝向，也不可以单独交换一对 棱块或一对角块的位置，因此需要除去 3×2×2。由此可见，要凭 运气把一个颜色斑驳的魔方还原成同面同色几乎是不可能的。
二 魔方的对称性
三 魔方群
魔方的转动是指将魔方某个面上的所有块顺时针（面对该面）旋转 90°。相应的，若是逆时针旋转则称为逆转动。为了记录下转乱、复原的过程，习惯上采用由 David Singmaster 发明的符号来书写。以英文 Up（上）、Down（下）、Front （前）、Back（后）、Left（左）、Right（右）的第一个字母分别表示魔 方的上、下、前、后、左、右六个面的转动；用小写字母 u、 d、 f、 b、 l、 r 表示各面及相应的中心块；用 xy 来表示位于 x 面 y 位置的 棱块小面，如 uf 表示 u（上）面 f（前）位置的小面；用 xyz 表示位 于 x 面 yz 位置的角块小面，如 ufr 表示位于示 u（上）面 fr（前 右）位置的小面。
在对魔方任意一个面进行转动的时候，该面所在层的中心 块不会改变，其余 20 个小面的位置随之发生改变，这样的转动 可以用一系列小面的置换来表示：U=（ulb ubr urf ufl ）（ub ur uf ul）（bul rub fur luf）（bu ru fu lu）（bru rfu flu lbu） D=（dbl dlf dfr drb）（db dl df dr）（bld lfd frd rbd）（bd ld fd rd）（bdr ldb fdl rdf） F=（flu fur frd fdl）（fu fr fd fl）（ufl rfu dfr lfd）（uf rf df lf ）（urf rdf dlf luf） B=（bul bld bdr bru）（bu bl bd br）（ulb ldb drb rub）（ub lb db rb）（ubr lbu dbl rbd） L=（luf lfd ldb lbu）（lu lf ld lb）（ufl fdl dbl bul）（ul fl dl bl）（ulb flu dlf bld） R=（rfu rub rbd rdf）（ru rb rd rf）（urf bru drb frd）（ur br dr fr）（ubr bdr dfr fur）
魔方拼6面最简单方法就是依据口诀：第一步、做一个白十字；第二步、第一层公式：右顺、上顺、右逆、上顺、右顺、上顺、上顺、右逆；第三步、第二层公式：右顺、上顺、右顺、上顺、右逆、上逆、右逆、上逆。
设 G= U， D， F， B， L， R 是魔方所有转动生成的集合，可以 证明该集合以合成作为运算构成一个群，称为魔方群。它是上 述一系列小面的置换作为生成元的一个循环群。G 中的元素代表了所有置换的情形，魔方变换的所有状态 都能够找到与之相应的元素，魔方从还原状态经过一系列变化 再次还原，实现了一次循环，实际也是 G 中的元素经过周期性 的操作能够实现的，从中可以看到魔方还原与循环群的共性。
当初厄尔诺·鲁比克教授发明魔方，就是将其作为帮助学生增强空间思维能力的教学工具。
经过观察、分析，我们不仅可 以找到魔方中蕴涵的数学知识，也看到了魔方中的教学因素：
通过魔方的外观展示和结构剖析帮助学生建立立体模型的概 念，增强空间观念
通过魔方还原有助于学生深刻感受置换、循环，理解群论的相关概念
将每个面都用字母代表 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)下面是图示：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。
从外观一个简单的立体图形，到还原 过程中的各类变换 有助于学生逻辑思维能力的学习和提升
魔方用自己的方式在讲述着数学，实践着 数学
王老师经过几年的课程教学，有一套完整的魔方课程体系，既包括零基础要学习的魔方课程，又有提速的课程，又是一对一的学习，可以针对孩子的特点有针对性的上课，还可以长期学习，为孩子培养一个终身受益的兴趣爱好。
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（备注）这里逆是指逆时针，顺指顺指针。魔方又分为上下左右前后，所以会出现以上情况。首先找到中心是绿色的，然后以这个绿色为中心，把他四周的那四个绿色棱块找出来，最后拼成一个绿色十字。要想拼成这绿十字，也得是从。
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