上海3岁男孩
STEM科技启蒙与能力培养
完整规划

材料清单

实施步骤（5步）

1. 第1步：制作车身底盘（约10分钟） 将A4卡纸对折后剪出长方形底盘（约15cm×8cm），让孩子用彩笔或贴纸装饰车身。底盘需留两个孔洞用于穿车轴（家长可用剪刀预剪，孩子负责粘贴装饰）。底盘的材料选择以卡纸为宜，既便于儿童裁剪粘贴，又能在后续实验中快速调整。
2. 第2步：安装车轴与车轮（约10分钟） 将铁钉穿过底盘两侧预留的孔洞作为车轴。车轮可用切段的吸管套在车轴上减少摩擦，或直接用多余卡纸剪成圆形粘在铁钉两端。此步骤的核心目标是让车轮能够自由转动，家长需协助检查车轴是否水平。
3. 第3步：固定驱动磁铁（约5分钟） 将一根条形磁铁用双面胶固定在车身前端正中央，确保磁铁N极（或S极）朝向车头方向。这是后续实现磁力驱动的关键——车身上的磁铁将与手持磁铁产生相互作用力。
4. 第4步：磁力驱动测试（约10分钟） 将小车放在平整桌面上。家长手持另一根磁铁，从桌面下方靠近小车。引导孩子观察：当手持磁铁与车身磁铁”同极相对”时，小车被推开向前滑动；“异极相对”时，小车被吸住不动。让孩子反复尝试两种情景，体验”推”和”拉”的区别。
5. 第5步：创意挑战（约10分钟） 设置一条简单的”赛道”（用胶带在地板上贴出直线），让孩子尝试仅通过桌面下方磁铁的移动，驱动小车沿赛道前进。此环节将前两步的感性认知转化为目标导向的操作，培养初步的问题解决能力。

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实施步骤（5步）

1. 第1步：设计电路路径（约10分钟） 让孩子在卡纸上画一幅简单的画（如房子、星星、花朵），并标出想让灯”亮起来”的位置。此步骤将电路设计与艺术创作融合，增加儿童的参与感和期待值。
2. 第2步：铺设导电胶带（约15分钟） 沿设计路径贴导电铜箔胶带，形成”电源→LED→回到电源”的闭合回路。导电胶带需贴两层确保良好导通：先贴一层作为”电线”，在LED和电池的位置再贴一层加固。转弯处将胶带剪断后换向贴，避免褶皱影响导电性。
3. 第3步：安装LED（约5分钟） 将LED灯珠的两只引脚分别压在胶带回路的两个端点上，用透明胶带固定。确保长脚（正极）接触连接到电池正极（标有”+“的一面）的胶带，短脚（负极）接触连接到电池负极的胶带。
4. 第4步：连接电源并测试（约5分钟） 将纽扣电池放置在胶带回路的两个端点之间，用手指轻压。若LED点亮，说明电路通路；若不亮，检查LED引脚与胶带是否充分接触，以及正负极是否接反。电池正极（有”+“标记的一面）朝上放置。
5. 第5步：用透明胶带固定全电路（约5分钟） 确认电路正常工作后，用透明胶带覆盖所有裸露的铜箔和连接点，既绝缘保护又固定结构。最终作品可挂在墙上作为一盏”会发光的画”。

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实施步骤（6步）

1. 第1步：制作机械臂结构（约30分钟） 用硬纸板裁剪出三个部件：底座（10cm×10cm）、主臂（15cm×3cm）、前臂（10cm×3cm）。在底座和主臂的连接处、主臂和前臂的连接处各钻一个小孔（直径约3mm），用于穿入舵机舵盘轴。若使用亚克力板，需家长协助切割。对于5-6岁儿童，使用硬纸板更加安全且易于操作。
2. 第2步：安装底座舵机（约15分钟） 将第一个SG90舵机固定在底座上，舵盘朝上。将主臂的一端用热熔胶或螺丝固定在舵盘上。当舵机旋转时，主臂随之左右摆动。此舵机控制机械臂的”基座旋转”自由度。
3. 第3步：安装主臂和前臂舵机（约20分钟） 在主机臂的中段固定第二个舵机，舵盘连接前臂，控制”升降”动作。在前臂末端固定第三个舵机，舵盘连接小夹子（夹爪），控制”抓取/松开”动作。三个舵机分别实现：基座旋转、主臂升降、夹爪开合。
4. 第4步：连接电路（约15分钟） 将三个舵机的信号线（黄色或白色）分别连接到Arduino的数字引脚D9、D10、D11；红色线（正极）连接到5V；棕色线（负极）连接到GND。三个电位器分别连接到模拟引脚A0、A1、A2，作为手动控制输入。杜邦线的连接需家长辅助确认颜色对应正确。
5. 第5步：上传控制程序（约15分钟，家长操作） 在电脑上安装Mixly图形化编程软件，拖拽模块编写如下逻辑：读取电位器值（0-1023）→映射为舵机角度（0-180度）→输出到对应舵机。Mixly界面类似Scratch，将代码块拖拽拼接即可，无需手写代码。上传程序后，孩子即可通过旋转三个旋钮控制机械臂的三个关节。
6. 第6步：测试与校准（约20分钟） 让孩子尝试用机械臂夹起桌上不同大小和重量的物体（如乒乓球、积木块、铅笔）。观察哪些物体能成功夹起、哪些会滑落，讨论”夹爪开合幅度”与”物体重量/大小”的关系。调整程序中的角度映射范围，使机械臂运动范围与实际结构匹配。

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实施步骤（5步）

1. 第1步：组装小车底盘（约20分钟） 将两个直流减速电机安装到底盘两侧，固定好车轮。将万向轮安装在底盘前方（或后方）作为第三个支撑点。Arduino和L298N驱动模块用铜柱固定在底盘上层，电池盒安装在底层保持重心稳定。
2. 第2步：连接电机驱动模块（约15分钟） 将左电机的两根线连接到L298N的OUT1/OUT2端口，右电机连接到OUT3/OUT4端口。L298N的IN1-IN4分别连接Arduino的D4-D7数字引脚，ENA和ENB连接D3和D5（PWM调速引脚）。L298N的电源输入端连接电池盒（6V），GND与Arduino共地。
3. 第3步：安装循迹传感器（约15分钟） 将3路TCRT5000传感器模组固定在小车底盘前方，距离地面约1-2cm。传感器的三根线（VCC/GND/OUT）分别连接到Arduino的5V/GND/A0-A2模拟引脚。传感器上的指示灯会在检测到黑线时亮起，便于调试时观察。
4. 第4步：编写循迹程序（约20分钟，家长协助） 在Mixly中编写如下逻辑： - 读取三个传感器的值（高电平=检测到黑线，低电平=未检测到） - 如果中间传感器检测到黑线→左右电机同速前进 - 如果左侧传感器检测到黑线→左轮减速/右轮加速→小车左转 - 如果右侧传感器检测到黑线→右轮减速/左轮加速→小车右转 - 如果均未检测到→小车后退寻找轨道第5步：制作测试轨道（约15分钟） 用黑色绝缘胶带在白色地板或卡纸上贴出轨道。轨道宽度建议2-3cm，包含直线段、缓弯和直角弯。初学者先用简单闭合椭圆轨道测试，熟练后再增加复杂弯道。
5. 第6步：调试与优化（约30分钟） 将小车放在轨道上，打开电源观察行驶轨迹。常见问题包括：速度过快导致脱轨（降低PWM占空比）、传感器高度不当导致检测不稳定（调整离地距离1-2cm）、弯道处反应不及时（增加传感器前瞻距离）。通过反复调试，让孩子理解”程序需要不断调整才能完美工作”。

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实施步骤（5步）

1. 第1步：故事创意策划（约20分钟） 和孩子一起讨论要编一个什么故事。建议选择简单的场景，例如：“小猫去公园玩，遇到了一只蝴蝶，它们一起跳舞。”确定三个要素：主角（小猫）、场景（公园）、互动（遇到蝴蝶后发生的对话或动作）。在纸上画出故事的分镜草图（开始→发展→结局）。
2. 第2步：创建角色与背景（约15分钟） 在Scratch中，删除默认的小猫角色，从角色库中选择故事需要的角色，或用绘图编辑器自己画。从背景库中选择”公园”类背景，或上传自己画的背景。让孩子为角色命名，调整角色大小和初始位置。
3. 第3步：编写对话与动作（约30分钟） 使用以下积木块组合编写故事脚本： - “事件”类：当绿旗被点击 - “外观”类：说”你好！“2秒、下一个造型 -”运动”类：移动10步、转向、 glide滑行到x,y - “控制”类：等待1秒、重复执行2次
4. 第4步：添加互动元素（约20分钟） 让故事”活”起来——添加用户可参与的互动： - 当点击角色时，角色说一段话或播放声音 - 当按下空格键时，切换背景（如从白天变夜晚） - 当角色碰到另一个角色时，触发特定动作（使用”如果…那么”条件积木）
5. 第5步：测试与分享（约15分钟） 点击绿旗运行完整故事，检查是否有角色动作不协调、对话顺序混乱等问题。修复bug后，将项目保存到Scratch账号中。若注册账号，还可将作品分享到Scratch社区，让全球的小朋友看到并点赞。这一分享环节能有效提升孩子的成就感和持续学习动力。

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实施步骤（7步）

1. 第一步：电路原理讲解（30分钟）。向孩子展示LM35传感器外观，解释其三根引脚的功能（VCC接5V、GND接地、VOUT接模拟引脚）。使用万用表测量不同温度下的输出电压，让孩子用手捏住传感器观察电压变化，建立”温度→电压→数字值”的直觉对应。
2. 第二步：传感器连接（40分钟）。将LM35的VCC引脚连接Arduino 5V，GND连接GND，VOUT连接A0模拟输入口。编写测试代码读取analogRead(A0)的值，通过串口监视器观察数值变化。关键代码逻辑：sensorValue = analogRead(A0); temperature = sensorValue * 5.0 / 1024 * 100; 将0-1023的模拟读数转换为摄氏度。
3. 第三步：电机驱动板连接（40分钟）。连接L293D电机驱动板：IN1→D7、IN2→D6、ENA→D9（PWM调速）。将直流电机接在驱动板的OUT1/OUT2端子。通过编写测试代码验证电机正转/停止功能，确认硬件连接正确 。
4. 第四步：编写温控逻辑（60分钟）。核心程序逻辑：在loop()中每秒读取一次温度，如果温度>28°C则启动风扇（digitalWrite(IN1, HIGH)），否则停止风扇。引导孩子思考”为什么选28度”——让孩子自己设定阈值，培养工程决策意识。
5. 第五步：加入PWM调速功能（40分钟）。进阶功能：不简单的开/关，而是根据温度高低实现三档风速——25-28°C低速、28-30°C中速、>30°C高速。使用analogWrite(ENA, speed)控制PWM占空比（0-255），让孩子理解”模拟输出”的概念。
6. 第六步：添加LCD显示（可选，60分钟）。如购买了LCD1602显示屏，通过I2C接口连接，实时显示当前温度和风扇状态。代码中使用lcd.print()输出温度值，增加项目的完整度和可视化效果 。
7. 第七步：测试与优化（40分钟）。用热吹风或冰块改变传感器温度，观察风扇启停是否符合预期。记录不同温度下的风扇状态，绘制”温度-风速”对应表，让孩子体验系统调试的完整过程。

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实施步骤（7步）

1. 第一步：底盘组装与电机测试（60分钟）。按照说明书组装4轮小车底盘，安装TT减速电机和万向轮。将L298N电机驱动板连接到Arduino：IN1→D4、IN2→D5、IN3→D6、IN4→D7、ENA→D9、ENB→D10。编写测试代码让小车前进/后退/左转/右转各2秒，确认底盘机械结构和电机驱动正常 。
2. 第二步：超声波传感器原理讲解（30分钟）。向孩子解释蝙蝠利用超声波定位的原理。HC-SR04的工作机制：Trig引脚发送10微秒的高电平脉冲→传感器发射8个40kHz超声波脉冲→Echo引脚输出高电平，持续时间等于声波往返时间。用公式distance = duration * 0.034 / 2计算距离（单位：厘米）。
3. 第三步：传感器与舵机安装（60分钟）。将SG90舵机固定在小车前方底盘上，使用热熔胶或扎带制作简易支架。将HC-SR04传感器安装在舵机的舵盘上，使传感器可以左右转动扫描。连接电路：Trig→D12、Echo→D11、舵机信号线→D3 。
4. 第四步：编写测距与扫描功能（60分钟）。编写超声波测距函数getDistance()，返回前方距离值。编写舵机扫描函数scan(int angle)，使舵机依次转向0度（左）、90度（正前）、180度（右），分别测量三个方向的距离。这一”三点扫描”策略是避障算法的核心——小车不仅知道前方有障碍，还能判断哪一侧更开阔。
5. 第五步：编写避障决策逻辑（60分钟）。核心程序逻辑：直行→前方距离<20cm→舵机分别扫描左/右→比较两侧距离→转向更远的方向→继续前进。代码结构如下：
6. 第六步：参数调试与行为优化（60分钟）。调整避障阈值（15-30cm范围测试不同数值）、转弯持续时间、舵机扫描角度。让孩子观察不同参数下小车的行为差异——阈值太小容易撞墙，太大则在走廊中频繁转向。引导孩子找到”既安全又流畅”的最佳参数组合 。
7. 第七步：赛道挑战与创意改造（60分钟）。搭建简易迷宫（可用书本、纸盒做墙），测试小车能否成功穿越。鼓励孩子进行创意改造：增加蜂鸣器在检测到障碍时发出警告声、添加LED指示灯显示不同行驶状态、制作3D打印的个性化外壳。

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实施步骤（8步）

1. 第一步：复习底盘与电机控制（40分钟）。复用课题七的小车底盘，检查电机连接和驱动板接线。编写测试代码确认小车能正常前进/后退/左转/右转，并可通过PWM实现调速。若底盘损坏，重新组装一套。
2. 第二步：蓝牙通信原理讲解（40分钟）。用生活化的比喻向孩子解释蓝牙通信：手机是”指挥官”，蓝牙模块是”传令兵”，Arduino是”执行者”。讲解UART通信的TXD（发送）和RXD（接收）引脚——注意TXD要接RX、RXD要接TX，形成”交叉连接”。演示手机蓝牙设置中的配对过程，让孩子理解”主设备（手机）搜索→从设备（HC-06）响应→配对成功→建立连接”的完整流程 。
3. 第三步：蓝牙模块连接与AT指令配置（60分钟）。将HC-06连接到Arduino：VCC→5V、GND→GND、TXD→RX（D0）、RXD→TX（D1）。通过串口监视器发送AT指令修改蓝牙名称和密码（可选）。编写简单的echo测试代码：Arduino收到什么字符就通过串口发回什么字符，验证蓝牙通信链路通畅 。
4. 第四步：设计通信协议（50分钟）。与孩子共同设计一套简单的”遥控指令协议”——例如用单个大写字母代表方向：’F’前进、’B’后退、’L’左转、’R’右转、’S’停止。让孩子在纸上画出”手机按键→发送字符→Arduino接收→执行动作”的流程图，培养协议设计思维 。
5. 第五步：编写核心遥控代码（75分钟）。在loop()中持续检查Serial.available()，读取蓝牙发来的字符，通过switch-case结构解析指令并控制电机。核心代码逻辑：
6. 第六步：手机APP配置与测试（40分钟）。在手机安装蓝牙串口APP（推荐”Bluetooth SPP”或”蓝牙串口助手”，均免费）。打开APP搜索并配对HC-06（默认密码1234或0000），进入控制界面发送测试字符，观察小车是否正确响应。若手机端无法发送字符，检查APP权限设置是否允许蓝牙访问 。
7. 第七步：速度控制升级（50分钟）。扩展通信协议支持速度档位——例如’1’-’5’设置五档速度，用变量speed存储当前速度值，在方向控制函数中使用analogWrite(ENA, speed)实现动态调速。引导孩子思考：为什么需要不同的速度？“高速直线+低速转弯”的组合是否更安全？
8. 第八步：蓝牙+避障融合（可选，75分钟）。将课题七的超声波避障代码与本课题的蓝牙遥控代码整合，实现两种模式的切换：通过蓝牙发送’A’进入自动避障模式，发送’M’进入手动遥控模式。这一功能扩展体现了”多模式状态机”的编程思想，是迈向复杂系统编程的重要一步。

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实施步骤（8步）

1. 第一步：ESP32开发环境配置（60分钟）。在Arduino IDE中安装ESP32开发板支持包（通过”开发板管理器”添加URL），选择”ESP32 Dev Module”作为目标板。编写测试代码连接家中WiFi，通过串口打印IP地址，确认网络连接正常。向孩子解释ESP32与普通Arduino的区别——它自带WiFi和蓝牙，可以直接连接互联网 。
2. 第二步：ASR-PRO语音识别模块配置（75分钟）。使用天问ASR-PRO的图形化配置工具（官方免费软件）设置唤醒词和指令词。例如：唤醒词”小助手”，指令词”讲个笑话”/“今天天气”/“回答我的问题”。将配置烧录到ASR-PRO模块中。连接ASR-PRO到ESP32的串口2（GPIO16/RX2、GPIO17/TX2），编写代码接收识别结果。孩子说出唤醒词，观察串口监视器中输出的指令编号 。
3. 第三步：OLED显示屏连接（40分钟）。通过I2C接口连接OLED（SCL→GPIO22、SDA→GPIO21），安装U8g2库。编写代码在OLED上显示设备状态信息——WiFi连接状态、唤醒提示、当前模式。这一显示屏不仅增强项目的”科技感”，更重要的是提供可视化的调试信息。
4. 第四步：大模型API调用测试（75分钟）。家长在讯飞开放平台（xinghuo.xfyun.cn）或百度智能云注册账号，获取免费额度的API Key和Secret。帮助孩子理解”API就是程序之间的对话接口”——我们的设备向AI服务器发送问题，服务器返回答案。使用ESP32的HTTPClient库编写测试代码，向大模型API发送”你好”并解析返回的JSON数据，在串口打印AI的回答。
5. 第五步：语音→AI→显示的完整链路（75分钟）。整合前三步的功能：孩子说”小助手”→ASR-PRO识别唤醒→孩子说问题→ASR-PRO识别为”回答我的问题”指令→ESP32通过API向大模型发送问题→大模型返回答案→ESP32解析答案→OLED显示文字回答。这是整个项目的核心链路，需要反复调试每个环节的衔接。
6. 第六步：语音输出功能（60分钟）。连接PAM8403功放模块和喇叭，使用ESP32的音频库（如ESP8266Audio或ESP32-TTS）将文字答案转换为语音输出。考虑到TTS（文字转语音）对ESP32的资源消耗较大，也可采用预录音频方案——将常见回答预先录制为MP3文件存储在TF卡中，根据回答内容播放对应音频 。
7. 第七步：功能扩展与场景定制（75分钟）。与孩子一起设计3-5个专属的对话场景——“讲故事模式”“百科问答模式”“学习计划提醒”“天气查询”等。每个场景对应不同的API调用策略（调用不同的大模型技能或使用本地预置回答）。让孩子编写场景切换逻辑，培养”产品设计师”思维。
8. 第八步：外壳制作与系统联调（60分钟）。使用亚克力板切割或3D打印制作设备外壳，将所有模块安装固定。进行完整的系统测试：语音唤醒→问题输入→AI处理→语音回答→状态显示。调整麦克风灵敏度、喇叭音量、响应延迟等参数，优化用户体验。

伦理教育核心内容

• 本课题涉及AI大模型的实际调用，是开展AI伦理教育的最佳切入点。教育部《中小学生成式人工智能使用指南（2025年版）》明确要求：小学高年级侧重理解和应用人工智能技术，同时培养AI伦理意识 。家长应在本课题实施过程中系统融入以下伦理教育内容：
• AI局限性认知：让孩子亲身体验AI”犯错”的场景——提出一个AI无法回答或回答错误的问题（例如询问最新的体育赛事结果或涉及个人隐私的问题），引导孩子讨论”AI为什么会犯错”“AI的回答是否总是正确的”。教育部指南强调，教师（家长）应组织批判性思维训练，分析AI生成内容的逻辑缺陷和价值倾向 。
• 隐私保护意识：在注册API账号和使用AI服务的过程中，向孩子解释以下规则——不在对话中透露真实姓名、家庭住址、学校名称等个人信息；不将家人的照片或视频上传到AI平台；API Key相当于”家门钥匙”，不能分享给他人。教育部指南明确严禁师生在使用生成式AI工具时输入个人身份信息等敏感数据 。
• AI不是作业代劳工具：明确告知孩子，这个AI助手是”学习伙伴”而非”作业代写员”。教育部指南明确禁止学生直接复制AI生成内容作为作业或考试答案 。可以设计一个场景：当孩子让AI帮忙写作文时，AI的回答应该是”我可以帮你列提纲和给建议，但作文需要你自己完成”。
• 学生”五避免”教育：将教育部指南中的”五避免”转化为孩子能理解的语言 ：

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实施步骤（10步）

1. 第一步：系统架构设计与材料清点（90分钟）。与孩子一起绘制瓦力机器人的”系统架构图”——中心是Arduino主控，四周连接运动系统（L298P+4个TT电机）、感知系统（超声波+红外+光敏）、交互系统（ASR-PRO+喇叭+OLED）、头部系统（PCA9685+6个舵机）。清点所有材料并分类摆放，建立”物料管理”意识。让孩子理解：复杂项目的第一步不是动手，而是规划和设计。
2. 第二步：3D结构件制作与底盘组装（120分钟）。从Thingiverse下载瓦力机器人的开源3D模型（搜索”WALL-E robot”，选择适合TT电机和SG90舵机的版本），使用Tinkercad根据实际材料尺寸进行必要调整。将STL文件发送至淘宝3D打印服务商（约¥50-80）或学校/社区的3D打印机打印。在等待打印期间，先用亚克力板制作临时底盘，安装4个TT电机和履带轮组，测试差速转向功能 。
3. 第三步：Arduino+PCA9685+电机驱动综合接线（120分钟）。这是整个项目最复杂的硬件环节。接线方案：Arduino通过I2C（SDA→A4、SCL→A5）连接PCA9685扩展板，PCA9685的PWM输出分别连接6个舵机；Arduino的数字引脚（D4-D7、D9-D10）连接L298P驱动4个TT电机；超声波Trig→D12、Echo→D11；两个红外传感器→D2、D3；光敏传感器→A0。使用扎带和铜柱分层布线，保持电路整洁。每接完一个模块就编写测试代码验证，避免全部接完后再统一调试的困难。
4. 第四步：多舵机控制系统编程（120分钟）。编写舵机控制层代码：头部云台（2个舵机）实现水平和俯仰扫描，手臂（2个舵机）实现张开/闭合动作，眼睛舵机控制眼部转动，铲斗舵机控制前端收集器升降。使用PCA9685库设置每个舵机的初始位置和运动范围。编写headScan()、armMove(int pos)、eyeLook(int angle)等函数，形成清晰的舵机控制API层 。
5. 第五步：运动控制系统编程（90分钟）。编写运动控制层代码：利用L298P驱动4个TT电机实现履带式差速运动——前进/后退/左转/右转/原地旋转。进阶功能：使用PWM实现平滑加减速，避免电机启动瞬间的大电流冲击。添加”软启动”逻辑——速度从0逐步增加到目标值，让机器人运动更加平稳自然。
6. 第六步：多传感器数据采集与融合（120分钟）。编写传感器采集层代码：超声波负责前方主障碍物检测（距离测量），两个红外传感器分别负责左右侧和后方盲区检测，光敏传感器负责判断环境光线强度（可用于自动开关LED眼睛）。核心算法——getEnvironmentState()函数综合三路传感器数据，返回前方/左侧/右侧/光线四个维度的环境状态，为决策层提供输入 。
7. 第七步：自主行为决策系统编程（120分钟）。编写决策层代码——状态机（State Machine）实现多种行为模式的切换：
8. 第八步：语音交互系统集成（120分钟）。将课题九的ASR-PRO语音交互代码集成到瓦力机器人中。由于Arduino只有一个硬件串口（已被USB占用），需要使用SoftwareSerial库将ASR-PRO连接到软串口（如D8/RX、D9/TX，注意与电机引脚不冲突）。语音指令映射到行为状态——“瓦力”→唤醒、“巡逻”→切换到PATROL状态、“停下”→切换到IDLE状态、“打招呼”→切换到INTERACT状态。
9. 第九步：树莓派AI升级（可选，180分钟）。如果预算允许，添加树莓派Zero 2 W作为”大脑”，负责AI语音对话和视觉识别。树莓派通过USB或UART与Arduino通信，形成”树莓派决策+Arduino执行”的双层架构。树莓派运行Python代码，调用大模型API实现更自然的对话，同时可用摄像头进行物体识别（OpenCV+MobileNet）。这一架构与当前前沿的具身智能机器人（如松灵CobotSKit）的技术路线一致 。
10. 第十步：系统联调、参数优化与作品展示（150分钟）。将所有子系统整合，进行端到端的系统测试。优化关键参数：避障阈值、舵机运动速度、电机PWM占空比、状态切换延迟等。编写项目说明书，记录设计思路、功能清单、操作指南。拍摄演示视频，为参加科创竞赛准备展示材料。

知识准备（综合前置）

• 硬件基础：能独立完成Arduino与多种传感器的连接和调试，熟悉面包板和大功率电路的搭建，理解I2C总线和多设备地址配置
• 编程基础：掌握Arduino C/C++的中级语法（结构体、数组、函数指针），能编写500行以上的模块化代码，理解状态机编程思想
• AI应用基础：完成课题九的学习，能独立完成语音唤醒→指令识别→API调用→语音回答的完整链路
• 机械基础：了解3D打印的基本流程（建模→切片→打印），能使用Tinkercad进行基础3D建模，理解齿轮传动和连杆机构的基本原理
• 项目经验：已完成课题六至九中的至少三个项目，具备系统调试和问题排查的实战经验

CSP-J/S 与 GESP 衔接

机器人竞赛矩阵

VEX 完整路径

VEX 123(4岁+) → VEX GO(5-9岁) → VEX IQ(8-14岁) → VEX VRC(11-18岁)。VEX IQ每队2-3人，MIT录取明确希望学生有VEX经验，美国293所大学提供奖学金。上海选拔赛通常8月启动。

FIRST 系列

FLL Discover(4-6岁) → FLL Explore(6-10岁) → FLL Challenge(9-16岁)。MakeX Starter(6-16岁)联盟赛制。

推荐路径

3岁起点：5-6岁FLL Discover→8-9岁VEX IQ→10-12岁WRC白名单全国总决赛。

三档预算明细

三档预算明细

三档预算明细

三档预算明细

三档预算明细

五大领域学习资源表