家长与教师指南

第 1 周：什么样的东西才算机器人？

课时长度：60 至 75 分钟

学习目的

学生要弄明白，到底是什么让一样东西成为机器人，而不只是一台机器。他们会知道，机器人先感知世界，再决定要做什么，然后行动，这就是「输入、处理、输出」的循环；而正是程序让它能自己一遍遍地把活儿干下去。他们还要考察身边真实的设备，把其中一件当作机器人系统画出来，并设计一台自己的实用机器人。

预期的学生成果

这一周结束时，学生将能够：

说清楚什么样的东西算机器人，而不只是一台简单的机器
描述某个真实设备中「输入、处理、输出」的循环
说明控制器作为机器人「大脑」的作用
找出一台机器人身上的传感器和执行器
分清自主系统和遥控系统
为一项有用的任务设计一套机器人系统
画出一台实用机器人，并标注它的输入、处理和输出

建议的节奏

About 60 至 75 分钟. Adjust to your group - these are guides, not limits.

步骤	重点	分钟
什么让机器人成为机器人	感知、决定、行动，以及输入、处理、输出的循环。	15 min
「是不是机器人」考察	用「感知、决定、行动」给真实设备分类。	15 min
机器人系统图	画出一件设备的输入、处理、输出和各个部件。	15 min
「实用机器人」设计挑战	画一台帮手机器人，并标注它的各个部件。	15 min
知识检测	关于机器人、部件和循环的五道题。	8 min
反思	写一写机器与机器人的区别，以及你想要什么样的帮手。	7 min

开始之前

场地布置

准备三四件日常设备，从明显只是机器的，到明显就是机器人的都有。
打印「机器人系统图」活动纸，每人或每组一份。
如果用套件，先充好电并预先载入一个简单的传感器行为；如果用模拟器，在每台设备上先打开它。

提前准备

自己先做一遍「是不是机器人」的分类，这样才能引导那些拿不准的例子。
准备好扫地机器人或自动门的例子，作为大家熟悉的自主系统。

材料

三四件日常设备，用来考察（玩具、手机、手电筒、扫地机器人等）(套件, 模拟器, 不插电)
「机器人系统图」活动纸（可打印）(套件, 模拟器, 不插电)
画草图用的铅笔和纸(套件, 模拟器, 不插电)
一套可编程机器人套件（如果有的话）(套件)
带浏览器的电脑或平板(模拟器)
回收纸箱、马克笔和手工材料，用来做机器人模型可选(不插电)

安全

caution让手指、头发和宽松的衣服远离套件机器人上转动的轮子和齿轮。(套件)
caution不要打开或拆解真的家用电器；通过观察它们怎么工作来研究。(不插电)
info使用模拟器时如果眼睛累了，就短暂地离开屏幕休息一下。(模拟器)

完整安全须知

Review these once with your group. They apply across the whole course; the notes above are what matters most this week.

Batteries and circuits套件

Use only appropriate low-voltage educational equipment - no wall outlets and no household batteries wired by hand.
Never connect a battery's two terminals directly to each other.
Stop right away if a motor, wire, or battery becomes hot, and tell an adult.
Disconnect the power before changing wheels, motors, or other mechanical parts.

Motors and gears套件

Keep fingers, hair, jewelry, sleeves, and loose clothing away from moving gears and wheels.
Do not force a stalled motor that has stopped turning - switch it off and find out why.
Make sure moving parts are secured before you run a test.

Moving robots

Test on the floor, not on a table where the robot could drive off an edge.
Keep robots away from stairs, roads, water, pets, and people's feet.
Use a clear, open test area.
Always include a safe-stop behavior so the robot halts when the job is done or something is in the way.

Tools and materials套件, 不插电

Ask an adult for help with cutting or any sharp tools.
Use safe classroom materials - no sharp, toxic, or breakable items.
Never launch or swing an attachment toward a person.

怎样组织这节课

1.先讲「感知、决定、行动」的判断标准和输入、处理、输出的循环，再把设备拿出来。
2.开展「是不是机器人」考察，追问学生为每一个位置说明理由。
3.带着全班一起做一张机器人系统图，然后让学生两人一组画第二件设备。
4.以「实用机器人」草图和知识检测收尾。

常见误解

「只要是电子的就是机器人」：手电筒是电子的，可它不会作决定。
「只要会动就是机器人」：上发条的玩具会动，但它既不感知也不决定。
把传感器和执行器搞混：一个负责测量，一个负责行动。

可以问的问题

这件设备怎么知道该动手了？
如果我们把它的传感器拿掉，会发生什么？
这里作决定的是人，还是这件设备？

课堂与分组的调整

降低难度

用设备图片卡全班一起分类，不必画出完整的循环。

提高难度

让学生画一件既能自主又能遥控的设备，并说明它在什么情况下分别属于哪一种。

小组与全班

In pairs or small groups, give each student a role that rotates - driver (builds or types), navigator (reads the plan), and recorder (fills the worksheet) - so everyone participates. For a whole-class demo, run one shared robot or simulator on the board, have students predict together, then let groups repeat it on their own path. Groups can also mix paths: one builds on the kit while another checks the same idea in the simulator or unplugged, then they compare results.

有器材与无器材说明

Every activity this week runs three ways - all three teach the same core idea, so pick whichever fits your room. No specific product is required.

套件

三四件日常设备，用来考察（玩具、手机、手电筒、扫地机器人等）
「机器人系统图」活动纸（可打印）
画草图用的铅笔和纸
一套可编程机器人套件（如果有的话）

模拟器

三四件日常设备，用来考察（玩具、手机、手电筒、扫地机器人等）
「机器人系统图」活动纸（可打印）
画草图用的铅笔和纸
带浏览器的电脑或平板

不插电

三四件日常设备，用来考察（玩具、手机、手电筒、扫地机器人等）
「机器人系统图」活动纸（可打印）
画草图用的铅笔和纸
回收纸箱、马克笔和手工材料，用来做机器人模型

疑难排查

这一周活动中常见的问题，以及可以试试的办法。

机器人只会直着往前开，从来不作反应套件Try: 载入一个会用到传感器的行为（比如遇墙停车），让学生看到它作决定的样子。
看不出模拟器里的机器人在感知什么模拟器Try: 指出模拟器中传感器的读数，并把它和机器人的动作对应起来。
看起来样样都「只是机器」不插电Try: 问一问：哪件设备不用人插手就会改变自己的做法？那就是它会感知、会决定的线索。
分不清传感器和执行器套件Try: 传感器负责测量，执行器负责动作。问一问：哪个部件让东西动起来？
处理那一栏是空的模拟器Try: 把规则写成「如果传感器说 X，就做 Y」。
搞不清控制器是哪个不插电Try: 它就是那个藏起来的「大脑」：收到传感器的消息，再吩咐执行器动起来。
这台机器人没有传感器套件Try: 问一句：它怎么知道该动手了？传感器就该放在那个位置。
想法太大了，画不下来模拟器Try: 把它缩小到机器人在一小片网格上完成的一件事。
模型上没有能动的部件不插电Try: 加一片小翻板、一个轮子或一条手臂，用来代表执行器。

知识检测参考答案

这里的答案只给成人看；学生活动纸上是不显示答案的。

1. 判断这是哪一类系统。
正确答案：一台遥控机器
原因：每一步动作都是人用手柄决定的，所以它是遥控的，不是自主机器人。
2. 下面哪些是执行器？把符合的都选出来。
正确答案：带动轮子转的电机; 会发出声音的蜂鸣器; 机器人点亮的一盏灯
原因：执行器就是负责行动的部件：电机、蜂鸣器和灯。传感器只负责测量，所以不是执行器。
3. 什么样的东西才算机器人，而不只是机器？
正确答案：它能自己感知、决定和行动
原因：机器人会感知世界、决定要做什么、然后行动，而且这一切都是它按照程序自己完成的。
4. 在输入、处理、输出的循环里，「处理」指的是哪一步？
正确答案：控制器决定拿这个输入怎么办
原因：处理就是「思考」的那一步：控制器接过输入，决定要产生什么输出。
5. 机器人身上哪个部件是执行器？
正确答案：带动轮子转的电机
原因：执行器就是负责行动的部件：电机、轮子、机械爪、蜂鸣器和灯。
6. 一台扫地机器人没人操控就把房间打扫干净了。这属于哪一类系统：
正确答案：自主
原因：自主系统靠自己的程序和传感器作决定，不需要有人操控。
7. 机器人为什么需要程序？
正确答案：这样它才能自己一遍遍地把同一件活儿干得一模一样
原因：程序就是控制器要遵循的那份指令清单，有了它，机器人才能自己重复完成一件活儿。