飞兔STEM：用无人机、智能鱼缸和AI模型，开启三年级科学探索之旅！
AI STEM+ROBOT
2025年 3 月 4 日（蛇年二月初五）
开场白：
大家好，欢迎来到飞兔STEM！今天，我们将带大家走进美国PLTW（项目引领未来）三年级的7个知识点，看看飞兔STEM如何通过创新的项目设计，让三年级学生在动手实践中学习科学知识。我们准备了三大主题：无人机、智能鱼缸和AI模型训练，每个项目都充满趣味和挑战，快来一起看看吧！
第一部分：无人机探索
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飞行科学：模拟空投救援
学生们将设计、搭建和编程四轴无人机，模拟向灾区空投救援物资。通过调整无人机参数和编程控制，他们不仅学习飞行原理，还培养了社会责任感和团队协作精神。 -
力学应用：营救被困动物
利用配备传感器的无人机，学生们模拟营救被困动物。通过编程控制无人机的姿态和吊运机构，他们深入理解力学原理，并提升解决复杂问题的能力。 -
编程思维：火灾救援任务
学生们设计和编程无人机，模拟执行火灾救援任务。通过学习控制结构（如循环、条件），他们编写程序实现无人机自动导航、精准喷水灭火和安全返航，提升编程思维和问题解决能力。
第二部分：智能鱼缸实验
4. 生态系统研究：观察鱼的生命周期
学生们搭建智能鱼缸系统，利用传感器和云平台实时监测和控制鱼缸环境。通过观察鱼的生命周期和行为，他们研究生态系统的平衡和生物多样性，培养科学观察能力和生态保护意识。
- 环境变化模拟：鱼类生存实验
利用智能鱼缸系统，学生们模拟环境变化对鱼类生存的影响。通过控制水质参数和引入环境因素，他们观察和记录鱼的反应，分析数据并提出环境保护建议，培养科学研究能力。
第三部分：AI模型训练
6. 遗传学探索：虚拟宠物设计
学生们利用Google Teachable Machine，创建AI模型识别小狗的性状特征，并设计虚拟宠物。通过模拟遗传变异和环境适应，他们深入理解遗传学原理，探索生物多样性的重要性。
- 天气预测：防灾意识提升
学生们利用Crawl4AI爬取天气数据，并使用Google Teachable Machine训练AI模型，预测天气变化和潜在灾害。通过分析预测结果，他们设计应对方案，并制作公共宣传材料，提高社区的防灾意识。
结尾：
通过无人机、智能鱼缸和AI模型训练，飞兔STEM为三年级学生打造了一个充满创意和实践的科学学习平台。每个项目不仅帮助学生掌握知识点，还培养了他们的动手能力、编程思维和社会责任感。如果你也对这些项目感兴趣，欢迎关注飞兔STEM，和我们一起探索科学的无限可能！
结束语：
感谢大家的观看，我们下期再见！别忘了点赞、分享和订阅哦！
| 序号 | 名称 | 知识点 | STEM项目 | 编程平台 | 设计细节 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 稳定性与运动：飞行科学 | 飞行中的力，空气动力学，飞行原理 | 设计、搭建和编程四轴无人机，模拟向灾区空投救援物资 | Pixhawk飞控，ArduPilot | 优化飞行路径和物资投放精度，培养社会责任感和团队协作精神 |
| 2 | 稳定性与运动：力和相互作用 | 简单机械，平衡力和不平衡力，力学原理 | 利用四轴无人机模拟营救被困动物 | Pixhawk飞控，ArduPilot | 编程控制无人机姿态和吊运机构，实现安全、稳定的动物转移 |
| 3 | 编程模式 | 控制结构（事件、循环、条件），计算思维 | 设计和编程无人机，模拟执行火灾救援任务 | Pixhawk飞控，ArduPilot | 编写程序实现无人机自动导航、精准喷水灭火和安全返航 |
| 4 | 性状变异 | 遗传性状，环境适应性，显性和隐性等位基因 | 利用Google Teachable Machine识别小狗性状，设计虚拟宠物 | Google Teachable Machine | 模拟遗传变异和环境适应，深入理解遗传学原理和生物多样性 |
| 5 | 天气：因素与危害 | 降水、温度、风等天气因素，天气灾害 | 利用Crawl4AI爬取天气数据，训练AI模型预测天气变化和潜在灾害 | Crawl4AI，Google Teachable Machine | 设计应对方案，制作公共宣传材料，提高社区防灾意识 |
| 6 | 生命周期与生存 | 动物生命周期，蜜蜂与开花植物的关系，群体生活的优势 | 搭建智能鱼缸系统，监测和控制鱼缸环境 | Raspberry Pi | 观察鱼的生命周期和行为，研究生态系统的平衡和生物多样性 |
| 7 | 环境变化 | 地球栖息地，化石揭示的生物和栖息地变化，环境变化对生物的影响 | 利用智能鱼缸系统模拟环境变化对鱼类生存的影响 | Raspberry Pi | 控制水质参数和引入环境因素，观察和记录鱼的反应，提出环境保护建议 |
稳定性与运动：飞行科学
- 在这个模块中，学生学习飞行中涉及的各种力。
- 他们设计、建造和测试一个实验模型滑翔机，以了解空气和其他力如何影响其飞行。
- 学生与安吉丽娜、米洛和苏西一起探索航空学，并受到角色们利用技能帮助有需要的人的愿望的启发。
- 学生将设计过程应用于解决向必须空运物资并从飞机上空投到地面的地区运送援助的问题。
stem项目：学生团队将设计、搭建和编程四轴无人机，模拟向灾区空投救援物资。他们将学习飞行原理，通过调整无人机参数和编程控制，优化飞行路径和物资投放精度。此项目不仅锻炼学生的动手能力和编程技巧，还培养他们的社会责任感和团队协作精神。Pixhawk飞控+ArduPilot+传感器：IMU、气压计、GPS模块、力传感器、摄像头。
稳定性与运动：力和相互作用
- 学生探索简单的机械，如轮轴、杠杆、斜面等。
- 他们研究平衡力和不平衡力对物体运动的影响。
- 安吉丽娜、米洛和苏西去动物园实地考察，面临如何营救一只被困老虎的设计问题。
- 然后，学生运用他们的力学知识，设计一种在整个过程中安全地营救大型动物园动物的方法。
stem项目：学生团队将利用配备传感器的四轴无人机，模拟营救被困动物。他们将学习力学原理，通过编程控制无人机的姿态和吊运机构，实现安全、稳定的动物转移。此项目强调力学知识的应用，培养学生解决复杂问题的能力和安全意识。
编程模式
- 学生探索控制结构，如事件、循环和条件。
- 这些结构指定程序中指令的执行顺序。
- 从无需计算机的活动开始，逐步过渡到在设备上使用基于块的语言进行编程，学生学习如何以计算方式思考程序。
- 在设计问题中，安吉丽娜、米洛和苏西面临着使用计算机编程编写具有不同结局的故事的挑战。
- 结合他们的写作和编程技能，学生在设备上开发具有多个情节的互动故事。
stem项目：学生团队将设计和编程无人机，模拟执行火灾救援任务。他们将学习编程控制结构，编写程序实现无人机自动导航、精准喷水灭火和安全返航。此项目旨在提升学生的编程思维和问题解决能力，同时增强他们对无人机实际应用的了解。
性状变异
- 一窝小狗引起了安吉丽娜、米洛和苏西的兴趣。
- 角色们想知道小狗的性状如何帮助它们适应环境。
- 学生调查遗传的遗传性状与受环境影响的性状之间的差异。
- 学生学习显性和隐性等位基因，因为他们探索后代可能表达与父母不同性状的现象。
- 利用设计过程，学生设计两种虚构的亲本动物的后代，这些后代能够在特定环境中生存。
- 他们使用数据来支持从父母传给后代的遗传性状。
stem项目：学生团队将利用Google Teachable Machine，创建AI模型识别小狗的性状特征，并设计虚拟宠物，模拟遗传变异和环境适应。通过收集和分析数据，学生将深入理解遗传学原理，并探索生物多样性在适应环境中的作用。
天气：因素与危害
- 学生探索、收集和分类与影响天气的三个因素相关的数据：降水、温度和风。
- 他们对比天气和气候，并在描述中使用这三个因素。
- 学生探索不同类型的天气灾害，包括他们所在地区的灾害。
- 他们设计一种解决方案，以减少天气相关危害的影响。
stem项目：学生团队将利用Crawl4AI爬取天气数据，并使用Google Teachable Machine训练AI模型，预测天气变化和潜在灾害。通过分析预测结果，学生将设计应对方案，并制作公共宣传材料，提高社区的防灾意识。
生命周期与生存
- 学生被介绍到生命周期。
- 学生比较和对比不同的动物生命周期，以识别共同特征和特定差异。
- 学生在研究蜜蜂的生命周期时，加深对生命周期的理解。
- 他们了解到工蜂与开花植物之间存在重要的关系，这种关系将它们的生命周期联系起来。
- 他们调查群体生活是否使蜜蜂更容易或更不容易受到危害。
- 然后，学生设计一个促进蜜蜂生存的蜜蜂栖息地。
- 他们创建一个公共服务宣传活动，分享他们的设计，以提高人们对蜜蜂重要性的认识。
stem项目：学生团队将搭建智能鱼缸系统，利用传感器和云平台，实时监测和控制鱼缸环境。通过观察鱼的生命周期和行为，学生将研究生态系统的平衡和生物多样性。此项目旨在培养学生的科学观察能力和生态保护意识。
环境变化
- 学生了解地球的栖息地以及这些栖息地如何支持生命。
- 学生检查化石，并调查化石揭示了生物和栖息地如何随着时间的推移适应和变化的。
- 学生识别导致环境变化的因素，并模拟变化对生物的影响。
- 然后，他们深入了解自己栖息地中环境变化的具体例子。
- 学生使用设计过程来探索由环境变化引起的一个问题，并制定行动计划以减少或阻止未来的破坏。
stem项目：学生团队将利用智能鱼缸系统，模拟环境变化对鱼类生存的影响。通过控制水质参数和引入环境因素，学生将观察和记录鱼的反应，分析数据并提出环境保护建议。此项目强调实验探究和数据分析，培养学生的科学研究能力和环保意识。