智启未来

[3-9年级] 交互式编程与智能创造课程体系

核心收获:点亮未来技能树

核心技术:

Mixly基础、LED、按钮、蜂鸣器、光敏电阻

课程目标:

激发兴趣、掌握Mixly基本操作、认识常用电子元件、完成简单互动项目

核心项目 (约30-40课时):

  • 交通信号灯模拟, 电子生日蜡烛, 声光报警器, 互动小游戏, 光控小夜灯, 电子琴, [可选] 闪烁星星灯, [可选] 按钮控制音乐盒

编程知识点:

  • 掌握 Mixly基础操作、数字输出/输入、延时、顺序结构、简单循环、简单条件判断 (`if`)。
  • 了解 变量概念、简单数学运算、随机数、注释。

核心技术:

温度、光敏、超声波、土壤湿度传感器、数据处理

课程目标:

掌握常用传感器原理和应用、理解数据采集与处理、设计制作智能设备

核心项目 (约40-48课时):

  • 智能台灯, 温度报警器, 简易倒车雷达, 自动浇花系统, 智能风扇, 简易气象站, [可选] 声控灯, [可选] 火焰报警器

编程知识点:

  • 掌握 模拟输入 (`analogRead`)、`if-else` 条件判断、循环结构 (`for`, `while`)、常用传感器模块使用。
  • 了解 阈值判断、简单数据处理(比较大小)、函数/自定义积木、逻辑运算(与、或、非)。

核心技术:

LCD显示、电机控制、蓝牙通信、红外遥控

课程目标:

掌握常用输出元件控制、了解基本通信交互、体验基础算法、设计制作创意项目

核心项目 (约40-60课时):

  • LCD屏幕显示控制, 动态表情显示器, 直流电机调速, 舵机控制, 蓝牙遥控小车基础, 红外遥控设备, 密码锁, [可选] 智能小车-简单避障

编程知识点:

  • 掌握 PWM输出 (`analogWrite`)、LCD基本显示 (I2C)、字符串简单操作、数组(定义、访问)、舵机库使用、蓝牙模块(串口透传)使用。
  • 初步了解 排序概念(如演示冒泡排序)、数据组织方式(列表/数组应用)、串口通信 (`Serial`)。

核心技术:

项目设计流程、多传感器应用、简单无线通信

课程目标:

掌握项目设计基本流程、设计实现小型智能系统、体验简单无线交互

核心项目 (约50-60课时):

  • 项目设计流程学习与实践, 多功能环境监测站 (基础版), 智能垃圾桶, 智能窗帘, 基于红外/蓝牙的简单智能家居控制模型, [可选] 科技竞赛项目选题与规划

编程知识点:

  • 掌握 项目设计流程、多传感器数据结合(简单逻辑判断)、函数(自定义积木)的复用。
  • 初步了解 数据简单存储(模拟存储,或SD卡 可选)。
  • 概念介绍 / 可选 WiFi/ESP8266模块、物联网平台。

核心技术:

C++编程基础、Arduino硬件、电子电路、传感器复刻

课程目标:

掌握C++基础语法与Arduino编程、熟悉电子元件、用C++复现简单硬件控制

核心项目 (约50-60课时):

  • C++语法入门与Arduino环境, 复刻Mixly项目, 多功能时钟(LCD), 温湿度监控(串口), 简易声光控制系统

编程知识点:

  • 掌握 C++ 基础语法、Arduino核心函数、`Serial`串口输出、函数定义与调用、数组基础。
  • 了解 类与对象(通过库使用)、常用库函数(`Wire`, `SPI` 概念, `LiquidCrystal`等)。指针概念初步引入或推迟。

核心技术:

通信协议(UART, I2C, SPI)、WiFi基础、MQTT协议应用、云平台交互

课程目标:

掌握基础通信协议应用、体验物联网数据传输与平台交互、设计实现简单物联网应用

核心项目 (约56-64课时):

  • 传感器网络(I2C), WiFi连接与数据发送(HTTP), MQTT设备间通信, 连接公有云平台, 智能灌溉系统(网络版), [可选] 蓝牙BLE应用基础

编程知识点:

  • 掌握 `Wire` (I2C) 库、`SPI` 库(概念与基础应用)、`SoftwareSerial`、WiFi库基本使用、MQTT库基本使用。
  • 初步了解 通信协议概念(TCP/IP、HTTP)、JSON数据格式及简单解析、云平台API调用方式、中断。
  • 概念介绍 / 可选 Socket编程、深入网络编程、多任务处理。

核心技术:

项目综合应用、简单AI模型应用、传感器融合初步、人机交互

课程目标:

综合运用所学知识完成项目、体验AI模型在嵌入式端的简单应用、提升项目设计与实现能力

核心项目 (约50-60课时):

  • 核心: 智能家居控制中心 (16)
  • 可选项目 (选一或多): 智能小车Pro (16), 基于 TF Lite Micro 的简单应用 (使用预训练模型) (14), 环境监测与数据可视化 (14)
  • 项目深化: [可选, 需额外时间] 科技竞赛项目

编程知识点:

  • 掌握 项目综合应用能力、调试复杂程序的能力。
  • 初步了解/体验 TensorFlow Lite Micro 应用(调用预训练模型)、简单传感器数据融合。
  • 概念介绍 机器学习基础、机器人学基础、ROS [未来方向]、卡尔曼滤波 [高级方法]。
  • 可选/复杂 更复杂的人机交互设计(如GUI库)。

教学理念与特色

  • 项目驱动 PjBL: 以真实、有趣的项目贯穿始终,在“做”中学,激发内在驱动力。
  • 能力递进: 科学设计学习路径,难度螺旋上升,从模仿到创造,步步为营。
  • 差异化教学: 关注个体差异,提供分层任务、弹性目标与丰富资源,因材施教。
  • 资源支持: 提供在线教程、代码库、调试指南等,扫清学习障碍。
  • 鼓励创新: 营造开放、包容的氛围,鼓励学生大胆尝试、不怕犯错、乐于分享。