少年工程师 Arduino 元宇宙

ARDUINO星图：四大星域 · 18 关星际探索地图

· 起源星（L0）：点灯与环境感知 —— 从板载灯开始，建立“输入–处理–输出”意识。
· 行动星（L1）：小车与运动控制 —— 车会动、会绕开障碍、会巡线。
· 感知星（L2）：多传感器融合 —— 看、听、感受温度和震动，做出复杂规则。
· 智慧星（L3）：小 AI 与算法启蒙 —— 语音指令、小策略、小项目收尾。

路线：L0 起源星 → L3 智慧星 关卡总数：18 关

工程师塔

起源星

L0 · 点亮世界

行动星

L1 · 小车与运动

感知星

L2 · 传感融合

智慧星

L3 · 小 AI

任务卡片列表 · 完整路线一目了然

L0 起源星 · 点灯与环境感知

从板载 LED 开始，建立“输入–处理–输出”的基本意识。

适龄：7–10 岁 预计总时长：6–8 小时 硬件：Arduino UNO / 兼容板 + 基础传感器包

等级 L0 ｜段位：工程学徒

关卡	任务	核心硬件	知识点	时长
L0-01进入	你好，小灯第一次：在仿真 + 真实板子上，让 13 号灯“一秒亮，一秒灭”。	板载 LED（PIN 13）	数字输出延时循环	30–40 分
L0-02进入	智能夜灯守护者光线暗到一定程度时，灯自动亮；天亮自动关。	光敏电阻 + LED	模拟输入阈值判断	40–60 分
L0-03进入	声音警报塔掌声 / 敲桌声达到一定强度时触发灯光警报。	声音传感器 + LED	模拟输入条件触发	40–60 分
L0-04进入	温度小管家温度过高亮红灯，过低亮蓝灯（或蜂鸣提醒）。	温度传感器 + LED / 蜂鸣器	多条件判断简单状态机	40–60 分
L0-05进入	节奏灯光秀设计一段固定节奏，让灯按节拍闪烁（可配音乐）。	多路 LED / RGB 灯	序列控制时间轴思维	40–60 分
L0-06进入	我自己的仪表板把光线 / 温度 / 声音通过串口打印，看实时数据变化。	多传感器 + 串口监视器	数据打印简单调试	60 分

L1 行动星 · 小车与运动控制

从“灯会变”升级到“世界会动”：电机、小车、舵机。

适龄：8–12 岁 预计总时长：8–10 小时 硬件：小车套件、电机驱动板、超声波等

等级 L1 ｜段位：行动工程师

关卡	任务	核心硬件	知识点	时长
L1-01	前进吧，小车学徒控制小车前进、后退、停止，理解左右轮与方向关系。	双电机驱动小车	PWM 控制速度与方向	40–60 分
L1-02	不会撞墙的车障碍物前自动刹车并转向，完成基本避障。	小车 + 超声波传感器	距离测量条件分支	60 分
L1-03	跟着黑线走小车沿地上的黑线巡线前进。	巡线传感器 + 小车	传感器阵列反馈控制	60–90 分
L1-04	红灯停，绿灯行模拟十字路口，小车遵守简化版交通规则。	RGB LED + 小车	有限状态机时序控制	60–90 分

L2 感知星 · 多传感器融合

让系统“看得见、听得到、感受到”，开始出现“策略”的影子。

适龄：9–12 岁 预计总时长：8–10 小时 硬件：IMU、多种环境传感器

等级 L2 ｜段位：感知工程师

关卡	任务	核心硬件	知识点	时长
L2-01	会“感觉”斜坡的小车借助加速度 / 陀螺仪感知上坡或下坡。	IMU 传感器 + 小车	传感器融合阈值与区间	60–90 分
L2-02	多条件守卫者 “太暗 + 太吵 + 人靠近”时才触发警报。	光敏 + 声音 + 人体红外	多条件逻辑组合规则	60–90 分
L2-03	简易数据记录仪持续采集并记录环境数据，观察一天中的变化。	多传感器 + 串口 / SD 卡	循环采样简单数据分析	60–90 分
L2-04	“心情灯”仪表盘用不同颜色 / 亮度综合显示环境状态。	RGB 灯 + 多传感器	映射思维状态设计	60–90 分

L3 智慧星 · 小 AI 与算法启蒙

在不调用大模型的前提下，用规则 / 简单算法让系统“像在思考”。

适龄：10–12 岁 预计总时长：8–12 小时 硬件：语音模块、显示屏、小车 / 机械臂

等级 L3 ｜段位：智慧工程师

关卡	任务	核心硬件	知识点	时长
L3-01	会听简单指令的小宠物固定几条语音指令，对应不同动作 / 表情。	语音模块 + LED / 舵机	有限指令集事件驱动	60–90 分
L3-02	简单策略小车根据“距离 + 光线 + 声音”等条件选择不同行驶策略。	小车 + 多传感器	规则策略优先级设计	60–90 分
L3-03	迷你推荐系统（规则版）根据几个输入条件，推荐“今天适合的模式”。	按钮 / 旋钮 + 显示屏	决策树雏形算法意识	60–90 分
L3-04	我的第一个“小系统”项目综合前面所有关卡，自选生活问题，完成一个完整小系统。	自选硬件组合	系统思维项目收尾	120 分

工程学徒（完成 L0）：能独立点灯、使用基础传感器，理解“输入–处理–输出”。
行动工程师（完成 L1）：能控制小车运动，写出基本避障 / 巡线逻辑。
感知工程师（完成 L2）：能组合多个传感器，设计自己的环境规则。
智慧工程师（完成 L3）：能用规则 / 简单算法搭出一个真正有用的小系统项目。

L0 · 开场动画：你好，Arduino 小板子

正式闯关前，先让孩子看完这一小段故事动画，对“Arduino / 智能硬件 / 编程 / AI”有一个整体印象。

从“一盏小夜灯”开始的工程故事

动画里的主角，是和孩子同龄的“小工程师”，在自己的房间里点亮第一盏由 Arduino 控制的小夜灯。通过对话和场景变化，把“传感器、灯、Arduino、小机器人、人工智能”等概念串在一起。

这一段不讲公式，不讲代码，只讲：为什么要学、能做什么、学完以后世界会变成什么样。

第一印象：Arduino 是一块“会思考的小板子”，能控制灯和各种小零件。
第二印象：智能硬件 = 脑袋 + 眼睛耳朵 + 手脚。
第三印象：编程是“给它排指令”，人工智能是“让它自己越学越聪明”。

适合对象：小学一二年级零基础时长约：3–4 分钟