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亲子工程实验室 / MISSION 06

把一条路线,变成清楚的指令。Robot Mission · 机器人任务

不用电脑,也能设计程序。排出指令,让小探测车到达目标,再找到并修正路线中的问题。

5–6 岁左右 · 成人陪同2 次 × 25–30 分钟每组 1 位孩子 + 1 位成人

01 / LESSON BRIEF孩子要解决什么问题?

“怎样让只听指令的探测车,避开障碍到达样本格?”

今天的任务故事 · 可直接朗读

探测车已经到达任务区,控制员却不能用手把它直接送到目标。我们要先把路线说清楚,再请机器人一条一条执行。机器人不会猜“你大概想去那里”。如果路线不对,控制中心要找出从哪一条开始出问题,改好后从起点重新试。

开场约 3 分钟。先听孩子的想法,再出示材料;视频可选,入口在末尾“相关资料”。

完成课程,孩子将尝试

  • 区分前进一步和原地转向。
  • 排列一段短指令,按顺序执行到目标。
  • 找到首次出错的位置,修改程序并从相同起点重测。

任务成功条件

从规定起点、朝向开始,按指令依次执行,不越界、不进障碍格,最后停在目标格;两次均按同一规则验证。

带课节奏

第一次:故事与提出问题 5 分钟,设想与计划 5 分钟,制作约 10–15 分钟,测试 A 约 5–10 分钟。第二次:回看记录 3 分钟,改进与测试 B 约 12–20 分钟,分享与讨论 5–10 分钟。孩子累了可在任一步停下,保留模型和记录,下次接着做。

孩子负责选择、操作、观察和表达;成人负责危险或精细步骤、保持测试条件和代写。不会写字、画图或计时不影响参与。小组带课时先由成人统一演示安全操作,每个孩子轮流做一次决定。

给成人:用简单语言讲清原理

程序是一组按顺序执行的明确指令。“前进”取决于机器人自己的朝向;右转是原地转 90 度,不同时前进。调试就是找出并修正程序中的问题。真实探测车的控制和自主导航更复杂;本课用桌面游戏体验明确指令和验证。

02 / GET READY备好材料,再留一点探索空间。

一组材料清单

  • 本页 3 × 3 方格地图或手画地图,每格建议 8–10 厘米。
  • 一块大积木或纸车,上面画明显向前箭头,作为机器人。
  • 指令卡:前进 6 张、右转 3 张、左转 3 张、停止 2 张;成人可照下方图样手画。
  • 一张障碍卡、一张目标卡、笔;无需电脑或购买机器人。

课前准备 · 成人约 10–15 分钟

  1. 成人先独自走一遍下方答案,确认转向与前进规则。
  2. 基础任务只用同一行三个格子:从左边朝右,目标放最右;先试“前进、前进、停止”。
  3. 孩子理解后再用完整地图:起点左下、面朝上,障碍中央,目标右上。卡片自左向右依次执行。

安全边界

优先桌面小车,不遮住孩子眼睛。真人版只在空地慢走,移走绊脚物,不上台阶;成人随时可喊停,安全优先于执行指令。小道具不得入口,不让孩子独自用剪刀裁卡。

03 / ENGINEERING DESIGN七步完成,一次真正的改进。

测试 A → 找到一个问题 → 改成 B → 同样条件再测 → 分享证据。需要时回到计划;C 为可选。

1

ASK · 提出问题

约 5 分钟

“机器人会猜我们心里想去哪里吗?”

孩子任务与成人支持

孩子指出目标和岩石格。

观察点

任务与限制是否明白。

2

IMAGINE · 设想方案

约 3 分钟

“从这里去目标,有哪一条路能绕开岩石?”

孩子任务与成人支持

孩子用手指画一条路线。

观察点

允许一条路线,不要求最短。

3

PLAN · 制订计划

约 2–5 分钟

“把这条路拆成一步一步,先做什么?”

孩子任务与成人支持

孩子摆卡,成人记录 A。

观察点

卡片顺序能否表达路线。

4

CREATE · 动手制作

约 10–15 分钟

“这张是转身,还是走一格?”

孩子任务与成人支持

孩子布置地图和车头,成人示范动作。

观察点

理解朝向与位移的区别。

具体制作/布置方法

  1. 打印下方地图和卡片,或画九个等大方格。把中央格标“岩石”,右上格标“目标”,左下格标“起点 ↑”。
  2. 在纸车上画箭头;车头始终与箭头一致。把它放左下格,箭头朝地图上方。
  3. 先示范:前进=沿车头方向移动一格;右转=原地顺时针转四分之一圈;左转=原地逆时针转四分之一圈;停止=结束程序。
  4. 孩子在地图旁从左到右排一串卡片。成人只在孩子需要时帮排,不提前替他改错。将卡片顺序抄入 A 记录。
  5. 成人当执行员,孩子逐张指卡:每读一张只做规定动作。不补步骤,不替孩子猜目的;走到障碍或边界前停下,圈出那一张。
  6. 执行结束后,把小车重新放回起点、箭头朝上,才进行下一轮。可先用简化一行版建立信心。

桌面任务地图

表中上方就是地图北边。小车从左下角出发,车头朝上;任何时候,“前进”都沿小车自己的车头方向。

左上上中目标 ◎
左中岩石 ×右中
起点 ↑下中右下

指令卡 · 剪下或手画

下方备有 6 张前进、3 张右转、3 张左转、2 张停止。箭头“↑”表示沿车头前进,不固定为纸面上方。

↑ 前进一格
↑ 前进一格
↑ 前进一格
↑ 前进一格
↑ 前进一格
↑ 前进一格
↱ 原地右转
↱ 原地右转
↱ 原地右转
↰ 原地左转
↰ 原地左转
↰ 原地左转
■ 停止
■ 停止
给成人:一条可行路线与排错练习

完整地图一条可行路线:前进 → 前进 → 右转 → 前进 → 前进 → 停止。经过左中、左上、上中,到达右上;转向不移动。

排错练习 A:前进 → 右转 → 前进 → 前进 → 停止。第 3 条会进入中央岩石格,此处停止。可在第一次前进后补一张“前进”,得到上方可行路线。让孩子先找,不直接公布答案。

简化版用任意一行三格,不放障碍:左端朝右 → 前进 → 前进 → 停止。基础版成功后再换完整地图,分别记录,不能直接比较两种难度。

5

TEST · 测试验证

约 5–10 分钟

“机器人在哪张卡后走错了?请指那一张。”

孩子任务与成人支持

成人执行,孩子逐条核对并记录。

观察点

定位第一次错误而非只看终点。

测试规则

同一地图、起点、朝向和指令 A,执行两次。遇障碍或越界立即停止,记第一次不能执行的指令序号;提前停止或卡片用完但未到目标也记下。改成 B 后再复位测试两次。A 如果已经成功,可用下方排错任务练习发现问题,单独标为“排错练习”,不假装 A 失败。

去测试记录填写 A → 第一次课可在这里结束。

6

IMPROVE · 改进设计

约 12–20 分钟

“改哪一张最有可能解决刚才的问题?”

孩子任务与成人支持

孩子修改成 B,再从相同起点执行。

观察点

是否复位、是否遵守同一规则。

从证据开始改

找到首次偏离计划的位置,只先改那一张或补上一张,形成 B;若一次改动不够,再检查下一处并记录为新的 B 修订,重新测两次。初始朝向不清不是孩子程序错,应先恢复约定。解释“我们修了哪条,为什么”比更短的路线重要。

填写 B,并比较两版结果 →

7

SHARE · 分享发现

约 5–10 分钟

“把你的程序交给另一个控制员,他能照着走吗?”

孩子任务与成人支持

孩子讲解一条规则和一处修正。

观察点

指令是否清楚到可以交接。

遇到问题时:先诊断,再改动

右转时同时向前走

暂停,在一格里练习只转不走;这属于规则澄清,不计程序测试成绩。

执行员偷偷帮助绕路

重新按原卡片执行。让机器人严格守规则,孩子才看得到程序问题。

第二次结果不一样

检查是否忘记把朝向复位,或读卡漏了;同程序同规则应得到相同路径。

04 / TEST LOG把观察留下来。

孩子可以口述或指认,成人代写。页面不自动保存,关闭或刷新前请下载记录。也可打印后手写。

测试到达/未到达首次问题指令序号停在哪格/当时朝向
A 第 1 次
A 第 2 次
B 第 1 次
B 第 2 次
打印后可画:我的模型/路线/发现的问题

05 / REFLECT & EXTEND把完成作品,变成学会思考。

讨论问题 · 选 1–2 个即可

  • 同样一张“前进”,为什么小车有时向上、有时向右?
  • 为什么改好后要回到起点,不能从出错处接着猜?
  • 如果别人按我们的卡片走错了,是卡片问题,还是执行规则不清?

今天看哪些成长?

用“在支持下尝试/能自己完成/暂未观察到”记录,不打总分,不按作品漂亮程度或一次成功评价。

  • 区分前进一步和原地转向。 成人观察孩子的指认或解释。
  • 排列一段短指令,按顺序执行到目标。 允许成人完成精细部分。
  • 找到首次出错的位置,修改程序并从相同起点重测。 允许结果没有改善,但要忠实描述。

下一次可以继续探索

  • 换目标格或障碍位置,作为新任务重新计划,不修改原记录。
  • 两位孩子交换控制员和执行员角色,用同一程序验证;成功后才尝试减少多余转向。

本课结束时,孩子只需分享一个发现。拍模型即可留念;更完整的图纸、多方案比较和数字测量都可等兴趣与能力成熟后再加入。

06 / REFERENCES相关资料

官方依据与本课改编

NASA / JPL · NASA’s BEST Programming Activities

NASA 官方资源页提供 K–2、3–5、6–8 三个版本,介绍用同学扮演机器人、规划路线并编程完成模拟任务。K–2 指南中活动名为 Prepare for a Mission。官方索引页没有单列本课时长。

本课改编:本课依据官方索引页的任务与角色机制,自编桌面 3 × 3 地图、四类指令卡、障碍规则、答案和排错练习。没有逐页核验整本 K–2 PDF,不将地图、指令或课时冒充 NASA 原教案。故事与话术、成功条件和两次重测均为本课程设计。

本页为独立整理的中文课程,非 NASA 官方译本、认证或联合课程。主文目标为可观察行为的重写;任务故事、七步组织、具体课时、教师话术、评价和记录表均为适龄设计,不是 NASA 原话。资料核对日期:2026-09-17。完成的是资料核对与内容、页面检查,尚未进行家庭或课堂实测,成人课前需用实际材料试做。

进一步阅读

  • NASA’s BEST K–2 Activity Guide:官方资源页所列原始指南入口。本次核对了索引页,PDF 下载未成功;保留入口供进一步研读,不声称核验其全部内容。

配套影像与观看提示

本课使用上方可朗读任务故事即可开场;未列入未经核验或不匹配幼儿任务的视频。官方机器人资源索引未提供可直接对应本课地图任务的幼儿叙事视频。