一、課程定位與目標(biāo)設(shè)定：為何要帶小學(xué)生做機(jī)器人？演講人CONTENTS課程定位與目標(biāo)設(shè)定：為何要帶小學(xué)生做機(jī)器人？教學(xué)準(zhǔn)備：從材料選擇到環(huán)境創(chuàng)設(shè)的細(xì)節(jié)把控教學(xué)實(shí)施：從設(shè)計(jì)到制作的全流程指導(dǎo)拓展延伸：從課堂到生活的科技啟蒙總結(jié)：讓機(jī)器人制作成為點(diǎn)亮科學(xué)夢(mèng)想的火種目錄2025小學(xué)科學(xué)簡(jiǎn)單機(jī)器人的制作課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終堅(jiān)信：最好的科學(xué)啟蒙，是讓孩子在動(dòng)手實(shí)踐中觸摸科學(xué)的溫度。2025年的今天，當(dāng)"人工智能"成為日常話題，引導(dǎo)小學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)器人制作感知科技魅力，既是落實(shí)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中"技術(shù)與工程"領(lǐng)域要求的重要載體，更是培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的有效路徑。接下來(lái)，我將結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐，系統(tǒng)梳理"簡(jiǎn)單機(jī)器人制作"的完整教學(xué)框架。01課程定位與目標(biāo)設(shè)定：為何要帶小學(xué)生做機(jī)器人？1課程價(jià)值的雙重維度從學(xué)科育人角度看，簡(jiǎn)單機(jī)器人制作是"科學(xué)探究"與"工程實(shí)踐"的深度融合?！墩n標(biāo)》明確指出，小學(xué)階段需引導(dǎo)學(xué)生"通過(guò)設(shè)計(jì)、制作和改進(jìn)簡(jiǎn)單的技術(shù)與工程項(xiàng)目，培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新意識(shí)"。機(jī)器人制作恰好涵蓋了問(wèn)題分析（需求）、方案設(shè)計(jì)（圖紙）、材料選擇（硬件）、程序編寫（軟件）、測(cè)試優(yōu)化（迭代）等完整的工程流程，能系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維、動(dòng)手能力與協(xié)作意識(shí)。從學(xué)生發(fā)展視角看，這是連接抽象知識(shí)與具象世界的橋梁。我曾觀察到，當(dāng)學(xué)生用光敏傳感器制作"自動(dòng)調(diào)光小夜燈"時(shí)，他們會(huì)主動(dòng)追問(wèn)"為什么光線暗了LED會(huì)亮"，進(jìn)而自發(fā)復(fù)習(xí)"電路"與"光的強(qiáng)弱"相關(guān)知識(shí)；當(dāng)機(jī)器人因程序錯(cuò)誤無(wú)法避障時(shí)，他們會(huì)分組討論"是傳感器位置不對(duì)，還是代碼邏輯有問(wèn)題"，這種主動(dòng)探究的狀態(tài)，遠(yuǎn)比課堂上的單向講授更有價(jià)值。2教學(xué)目標(biāo)的分層設(shè)計(jì)1基于小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)（7-12歲，具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過(guò)渡），我們將目標(biāo)分為三個(gè)層級(jí)：2基礎(chǔ)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)機(jī)器人的基本組成（控制模塊、執(zhí)行模塊、傳感模塊），能安全使用常用工具（如螺絲刀、熱熔膠槍），完成2-3種簡(jiǎn)單機(jī)器人（如避障小車、聲控臺(tái)燈）的組裝。3核心目標(biāo)：理解"輸入-處理-輸出"的信息處理流程，掌握?qǐng)D形化編程（如mBlock）的基礎(chǔ)操作，能通過(guò)測(cè)試調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。4拓展目標(biāo)：激發(fā)對(duì)科技的興趣，培養(yǎng)"發(fā)現(xiàn)問(wèn)題-解決問(wèn)題"的工程思維，體會(huì)科技與生活的聯(lián)系（如用機(jī)器人完成"家庭垃圾分類小助手"創(chuàng)意設(shè)計(jì)）。02教學(xué)準(zhǔn)備：從材料選擇到環(huán)境創(chuàng)設(shè)的細(xì)節(jié)把控1工具與材料的安全適配小學(xué)生的動(dòng)手能力有限，工具選擇需遵循"安全優(yōu)先、操作簡(jiǎn)單"原則。經(jīng)多年實(shí)踐，推薦以下工具包：基礎(chǔ)工具：兒童安全螺絲刀（十字/一字，塑料手柄防觸電）、尖嘴鉗（前端鈍化）、剪刀（圓頭）、50℃低溫?zé)崛勰z槍（需教師全程指導(dǎo)）。電子元件：Arduinonano（體積小、接口清晰）、舵機(jī)（9g微型舵機(jī)，扭矩適中）、直流電機(jī)（3V-6V，配套減速箱防過(guò)熱）、傳感器（紅外避障模塊、聲音傳感器、光敏電阻模塊，均為數(shù)字/模擬信號(hào)輸出，便于編程）。結(jié)構(gòu)材料：3D打印件（推薦圓角設(shè)計(jì)的機(jī)器人底盤、支架）、亞克力板（厚度2mm，輕便易切割）、吸管/冰棒棍（用于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)搭建，降低成本）。特別提醒：電子元件需提前測(cè)試，避免因接觸不良影響教學(xué)進(jìn)度；熱熔膠槍需教師統(tǒng)一保管，使用時(shí)強(qiáng)調(diào)"三不"——不觸碰槍頭、不隨意噴射、不用膠水滴在同學(xué)身上。2教學(xué)環(huán)境的情境營(yíng)造為激發(fā)興趣，我們將教室布置為"機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室"：墻面張貼學(xué)生往期作品照片（如"會(huì)打招呼的機(jī)器人"、"自動(dòng)澆花器"），展示區(qū)擺放不同功能的機(jī)器人實(shí)物（避障、循跡、抓?。?，黑板繪制"機(jī)器人組成思維導(dǎo)圖"。課前播放3分鐘《機(jī)器人總動(dòng)員》片段，提問(wèn)："瓦力為什么能撿垃圾？它有哪些'器官'？"自然引出"傳感器（眼睛）-控制板（大腦）-電機(jī)（手腳）"的核心結(jié)構(gòu)。03教學(xué)實(shí)施：從設(shè)計(jì)到制作的全流程指導(dǎo)1項(xiàng)目導(dǎo)入：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)下的需求分析"真實(shí)問(wèn)題"是最好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。我通常會(huì)以生活場(chǎng)景切入："最近教室走廊的聲控?zé)艨偛涣?，我們能不能做一個(gè)更靈敏的'智能小燈'？"或"校園花壇需要定時(shí)澆水，如何用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)？"引導(dǎo)學(xué)生分組討論，明確機(jī)器人的核心功能（如"檢測(cè)聲音→控制燈光"或"檢測(cè)土壤濕度→啟動(dòng)水泵"）。這一環(huán)節(jié)需重點(diǎn)培養(yǎng)"需求拆解"能力。例如設(shè)計(jì)"避障機(jī)器人"時(shí)，我會(huì)追問(wèn)："機(jī)器人需要'看到'障礙物——用什么傳感器？檢測(cè)到障礙物后要'停下'還是'轉(zhuǎn)彎'？轉(zhuǎn)彎需要幾個(gè)電機(jī)配合？"通過(guò)連環(huán)提問(wèn)，幫助學(xué)生將模糊需求轉(zhuǎn)化為具體的功能模塊（輸入：紅外傳感器信號(hào)；處理：控制板判斷距離；輸出：電機(jī)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)）。2方案設(shè)計(jì)：從草圖到流程圖的可視化表達(dá)工程思維的培養(yǎng)，始于"先設(shè)計(jì)后制作"的習(xí)慣。我要求每組繪制兩張圖：結(jié)構(gòu)草圖：用鉛筆在A4紙上畫出機(jī)器人的外觀（底盤尺寸、傳感器位置、電機(jī)安裝方式），標(biāo)注關(guān)鍵尺寸（如"底盤長(zhǎng)15cm，傳感器距地面5cm"）。曾有學(xué)生因未標(biāo)注傳感器高度，導(dǎo)致機(jī)器人檢測(cè)不到低障礙物，這讓他們深刻理解了"設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)決定成敗"。程序流程圖：用簡(jiǎn)單符號(hào)（→表示流程，□表示判斷）畫出"檢測(cè)→處理→執(zhí)行"的邏輯。例如聲控機(jī)器人的流程：聲音傳感器檢測(cè)到聲音→控制板判斷是否超過(guò)閾值→是則LED亮，否則保持熄滅。這一步能幫助學(xué)生理清編程邏輯，減少后期調(diào)試的盲目性。3制作實(shí)施：硬件組裝與編程控制的雙軌推進(jìn)3.1硬件組裝：分模塊分步操作硬件組裝需遵循"先固定結(jié)構(gòu)，再連接電路"的順序。以"避障小車"為例：1.結(jié)構(gòu)搭建：用3D打印底盤固定電機(jī)（2個(gè)直流電機(jī)+1個(gè)萬(wàn)向輪），用熱熔膠將紅外傳感器粘在車頭（角度前傾15，避免誤檢測(cè)地面）。2.電路連接：電機(jī)接L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板（VCC接電池盒，OUT接電機(jī)正負(fù)極），傳感器VCC接5V、GND接GND、信號(hào)端接數(shù)字引腳2。控制板（Arduino）通過(guò)USB線連接電腦供電。3.安全檢查：重點(diǎn)檢查導(dǎo)線是否松動(dòng)、電機(jī)正負(fù)極是否接反（可先單獨(dú)通電測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)向）、傳感器是否遮擋（用手測(cè)試能否觸發(fā)信號(hào)）。3制作實(shí)施：硬件組裝與編程控制的雙軌推進(jìn)3.2編程控制：圖形化編程的趣味入門考慮到小學(xué)生的抽象思維能力，我們選用mBlock軟件（基于Scratch的Arduino編程平臺(tái)），通過(guò)拖拽積木塊完成代碼編寫。以"避障程序"為例：基礎(chǔ)版：當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到障礙物（信號(hào)為L(zhǎng)OW），執(zhí)行"停止→延時(shí)1秒→左轉(zhuǎn)"；否則執(zhí)行"前進(jìn)"。升級(jí)版：加入"距離判斷"（通過(guò)傳感器高電平持續(xù)時(shí)間計(jì)算距離），實(shí)現(xiàn)"10cm內(nèi)減速，5cm內(nèi)急停"。編程教學(xué)中，我會(huì)采用"示范+糾錯(cuò)"模式：先演示基礎(chǔ)代碼，讓學(xué)生模仿編寫；再故意展示錯(cuò)誤代碼（如"未設(shè)置延時(shí)導(dǎo)致電機(jī)抖動(dòng)"），引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象（機(jī)器人抽搐），自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（缺少等待模塊）。這種"試錯(cuò)-修正"的過(guò)程，比直接講授更能加深理解。4測(cè)試優(yōu)化：迭代思維的實(shí)踐養(yǎng)成"一次成功"不是目標(biāo)，"在失敗中改進(jìn)"才是關(guān)鍵。測(cè)試環(huán)節(jié)我會(huì)發(fā)放《機(jī)器人測(cè)試記錄表》，要求記錄：現(xiàn)象：機(jī)器人不啟動(dòng)/亂轉(zhuǎn)向/無(wú)感應(yīng)推測(cè)原因：電池沒(méi)電/傳感器角度偏/代碼順序錯(cuò)誤改進(jìn)措施：更換電池/調(diào)整傳感器角度/交換"前進(jìn)"與"檢測(cè)"模塊順序記得有一組學(xué)生制作的"聲控機(jī)器人"總在安靜時(shí)亮燈，通過(guò)逐步排查（用萬(wàn)用表測(cè)傳感器輸出值、檢查代碼閾值設(shè)置），最終發(fā)現(xiàn)是傳感器靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕未擰緊，導(dǎo)致誤觸發(fā)。這次經(jīng)歷讓他們明白："科學(xué)探究需要耐心，每個(gè)細(xì)節(jié)都可能影響結(jié)果。"04拓展延伸：從課堂到生活的科技啟蒙1跨學(xué)科融合的創(chuàng)意挑戰(zhàn)為深化理解，我們?cè)O(shè)計(jì)了"學(xué)科聯(lián)動(dòng)任務(wù)"：A科學(xué)+藝術(shù)：制作"音樂(lè)節(jié)拍機(jī)器人"（用聲音傳感器檢測(cè)節(jié)拍，控制舵機(jī)打鼓），結(jié)合音樂(lè)課的節(jié)奏知識(shí)。B科學(xué)+數(shù)學(xué)：編寫"走正方形機(jī)器人"程序（計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速與時(shí)間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)向），應(yīng)用周長(zhǎng)計(jì)算與角度知識(shí)。C科學(xué)+語(yǔ)文：為機(jī)器人設(shè)計(jì)"自我介紹"（如"我是垃圾分類小助手，能識(shí)別塑料和紙張"），鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力。D2生活化項(xiàng)目的持續(xù)探索課堂結(jié)束不是終點(diǎn)，而是興趣的起點(diǎn)。我們鼓勵(lì)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決生活問(wèn)題，例如：為行動(dòng)不便的長(zhǎng)輩制作"語(yǔ)音控制窗簾機(jī)器人"（用語(yǔ)音模塊控制舵機(jī)拉窗簾）。為家庭綠植設(shè)計(jì)"自動(dòng)澆花機(jī)器人"（用土壤濕度傳感器控制微型水泵）。在社區(qū)開(kāi)展"機(jī)器人環(huán)保小衛(wèi)士"活動(dòng)（用機(jī)械臂機(jī)器人撿拾綠化帶垃圾）。去年，有位學(xué)生用廢棄的玩具車改造了"快遞分揀機(jī)器人"，雖然功能簡(jiǎn)單（僅能區(qū)分大小包裹），但家長(zhǎng)反饋："孩子現(xiàn)在會(huì)主動(dòng)觀察生活問(wèn)題，這比考100分更珍貴。"05總結(jié)：讓機(jī)器人制作成為點(diǎn)亮科學(xué)夢(mèng)想的火種總結(jié)：讓機(jī)器人制作成為點(diǎn)亮科學(xué)夢(mèng)想的火種回顧整個(gè)教學(xué)過(guò)程，簡(jiǎn)單機(jī)器人制作的核心價(jià)值，遠(yuǎn)不止于教會(huì)學(xué)生組裝幾個(gè)零件、編寫幾段代碼。它是一把鑰匙，打開(kāi)了"工程實(shí)踐"的大門；是一面鏡子，映照出"發(fā)現(xiàn)問(wèn)題-解決問(wèn)題"的科學(xué)思維；更是一顆種子，在孩子們心中埋下"科技服務(wù)生活"的信念。2025年的小學(xué)科學(xué)課堂，需要更多這樣的"動(dòng)手課"——