追光花盆
外出旅游时植物无人照料,能不能让花盆自己寻找阳光?学生用光敏元件检测光照方向,带动转台朝向光照充足的一侧。展示时他们主动指出:阴天或建筑遮挡会让装置找不到阳光。
老师追问:并非所有植物都适合持续追光。花盆能转动,说明控制方案实现了;怎样转动才适合植物生长,还要回到使用需求中寻找依据——从实现一个功能,延伸到判断功能是否真正合适。
一个想法要走多远,才能成为一件真正回应生活需要的作品? 五天时间,编程、电子、传感器与机构设计,在动手实践中连成一条 完整的工程路径。
一个想法最初可能来自一次观察,也可能来自生活中的一点不便。孩子发现了问题,提出自己的设想,然后开始寻找材料、学习编程、尝试搭建。随着作品逐渐成形,他们也会遇到原先没有想到的困难:结构与预想不符,程序没有带来期望的动作,单独能够运行的部件,组合起来却需要重新调整。
我们希望,孩子的创意能够拥有这样一段被认真对待的时间。在老师指导和同伴协作中,将想法说清楚,将方案做出来,再依据实际运行的结果继续改进。
课程从基础操作展开,逐步进入需要学生自主判断的小组项目。学习编程,是为了让装置按照设计要求运行;认识传感器,是为了获取判断所需要的数据;学习机构设计,则是为了让预期的动作在真实材料中实现。
通过典型工程案例认识设计过程,讨论生活中的工程系统,学习如何表达设计构想;认识 Arduino 套件,搭建开发环境并运行示例程序。
学习常量、变量、运算符和基本流程控制语句,通过灯光控制、按键输入等练习,理解代码与硬件动作之间的关系。
学习传感器数据读取、超声波测距及相关控制方法,认识电机、舵机和结构件,在装配中理解感知、控制与执行如何配合。
围绕生活中的真实问题提出方案,结合所给材料进行功能和结构设计,通过小组分工完成搭建、编程与测试,并根据结果调整作品。
整理设计方案与制作过程,演示作品功能,说明遇到的问题、修改依据和仍需改进的部分,在交流中进一步审视自己的设计。
从典型工程案例理解设计过程,把模糊的构想表达成可以讨论的方案;搭好开发环境,跑通第一段程序。
变量、运算符、流程控制——每一行代码都对应一个看得见摸得着的硬件动作。
传感器读数进入程序判断,电机与舵机带出真实动作,理解三者如何配合成一套系统。
围绕生活里的问题提出方案,完成搭建、编程与测试,并根据运行结果调整作品。
演示作品功能,说明遇到的问题、修改依据和仍需改进的部分——把作品和过程一起讲清楚。
2026 上海交大冬令营,太原市志达中学校的同学们已经走过一遍这条路:听教授讲座、第一次跑通程序、被学长学姐带着调试,最后把自己做的机械臂小车带上答辩台。
新一期营,我们继续面向太原市志达中学校招生。下面的每一张照片,都是你们熟悉的校服和面孔——他们能做到的,你也可以。
五组学生、五件作品、五种不同的工程判断。左右滑动,翻看他们的项目档案——
外出旅游时植物无人照料,能不能让花盆自己寻找阳光?学生用光敏元件检测光照方向,带动转台朝向光照充足的一侧。展示时他们主动指出:阴天或建筑遮挡会让装置找不到阳光。
老师追问:并非所有植物都适合持续追光。花盆能转动,说明控制方案实现了;怎样转动才适合植物生长,还要回到使用需求中寻找依据——从实现一个功能,延伸到判断功能是否真正合适。
把机械臂装上移动底盘:超声波测距调整车速,靠近物体后停车,机械臂执行扫取。制作中接连遇到机械臂过长、动力不足、孔位不匹配、传感器数据不稳定等问题。
机械臂的结构影响底盘运行,传感器读数要进入程序判断,停车位置又关系后续取物——工程思维有了具体内容:沿部件间的关系查找原因,再判断修改是否带来改善。
用三个舵机搭建机械臂实现夹取搬运,同时主动简化结构、减轻重量。调试中两侧电机转向不一致、程序无法编译、遥控延迟、抓取不准等问题相继出现。
为作品做减法也是设计判断:完善不能只靠增加部件,有时需要简化设计。老师建议更名“多功能移动机器人”——如何向别人清楚说明自己设计了什么,本身也是工程表达。
关注独居老人的生活:结合不同位置的传感器信息判断老人是否出现异常状态,通过报警发出提醒,并将避障移动纳入装置方案。
先确定需要帮助的人,再思考技术能承担什么——但关心使用者只是起点:异常状态能否被可靠识别仍需测试。这是学生的陪护装置探索,而非成熟的安全监护产品。
让机械臂夹持喷水口完成浇灌:水路与电路分开布置防止短路,蓝牙模块实现网页端无线控制,程序调节机械臂位置——学生还尝试了借助 AI 辅助编写控制程序。
把“帮助植物浇水”的愿望,落实为机械臂位置、线路安排和操作控制等具体细节。AI 辅助之上更重要的是:能否理解程序与动作的关系,并在真实装置上验证效果。
把模糊的感觉变成精确的数据,这就是工程的方式。
“太近了”“需要转动”等描述,最终要转化为装置能读取的信息和程序能执行的条件——学生开始注意到生活感受与工程表达之间的差别。
分开设计,协同运行,这就是复杂系统的逻辑。
小组可以分别完成编程和装配,但最终要让各部分共同运行——发现一个环节的调整会怎样影响其他部分。
第一方案被否就上第二方案,预留备选才是工程思维。
当想法遇到材料、结构或条件的限制,设计仍然可以继续——创意成为一个可以推敲和修改的方案,而不只是最初的念头。
这些反馈没有把学习描述为一次顺利完成的操作。学生记住了困难如何被处理,也记住了同伴怎样参与其中——新一期希望提供的,正是这种有具体任务、需要共同讨论,也能够看见修改结果的学习经历。
五天课程的成果,将围绕小组设计方案、工程原型、控制程序和展示材料展开。学生需要说明作品回应了什么问题,展示已实现的功能,并交代测试中发现的不足与下一步的改进方向。
闭营仪式上,三位同学作为代表走上台,把五天的所学所感讲给大家听。以下是他们发言里的原话,和这些原话背后的故事。
错的就是错的,正确的就是正确的——但这一次,我亲眼看到了从错到对的整个过程。
赵同学说,学校里的选择题、填空题交上去,错了就是错了,没有“调”的过程。而这五天里,程序报错、装置不动,错误和正确都摆在眼前,一遍遍调试之后作品真的动了起来——“这个从失败到胜利的过程,是我最大的收获。”
光在云端、在电脑上是打不出来的,得下场一遍一遍试错、反复调试。
来营地之前,浦同学一直认为具身智能不是通往 AGI 的必经之路——虚拟的云端载体不需要传感器。五天后他改了主意:舵机角度、重心变化、故障与稳定性,这些问题只有亲手去做才能发现。“具身智能不只是 AI 的附加功能,与物理世界直接交互的实体载体,必不可少。”
这辆机械臂小车,是我们小组三天努力的成果——它完成的那一刻,我们知道努力没有白费。
陈同学所在的小组没有照搬老师的装置,而是看着材料自己设计,在参考方案之上加入了自己的调试与改进。答辩台上,他们把三天里走过的弯路、做过的取舍讲清楚——那件能拿在手里展示的作品,是对“从头开始”最好的回答。
“愿你们保持对科学的热爱,以梦为马,不负韶华。大鹏一日同风起,扶摇直上九万里。”
“这不是探索的终点,而是大家科技路上的全新起点。”