arduino寻迹小车在小学信息技术课中的融合应用

当编程“跑”起来：用Arduino寻迹小车点燃小学课堂的创造力

你有没有见过这样的场景？
一群小学生围在一张画着黑线的白纸上，眼睛紧盯着一辆小小的四轮车。它没有遥控器，也不靠人推动，却能自己沿着弯弯曲曲的黑线稳稳前行——左转、右拐、过直角，甚至在脱轨瞬间自动回正。教室里爆发出一阵欢呼：“老师！我们的小车成功了！”

这不是科幻电影，而是越来越多出现在小学信息技术课中的真实画面。而这辆“聪明”的小车，正是由一块叫Arduino的开发板、几个红外传感器和一个电机驱动模块组装而成的——我们常说的“Arduino寻迹小车”。

这不仅仅是一次手工课或科技节展示，它是新时代基础教育转型的一个缩影：从“打字+办公软件”走向“动手+动脑”，从被动接受知识转向主动解决问题。

为什么是Arduino？因为它让每个孩子都能当“工程师”

过去的信息技术课，常常停留在Word排版、PPT制作或者Scratch拖拽积木上。这些当然重要，但孩子们很快就会问：“学这个有什么用？”

而当他们亲手把一堆零件拼成一辆会自己走路的小车时，答案变得无比清晰——我写的代码，真的能让世界动起来。

这其中的核心，就是Arduino Uno R3。这块巴掌大的蓝色电路板，搭载了ATmega328P微控制器，有14个数字引脚、6个模拟输入口，还能通过USB轻松烧录程序。最关键的是：它的编程语言基于C/C++，却又做了极简封装，连小学生也能看懂。

比如这段控制逻辑：

void loop() { int leftSensor = digitalRead(2); int rightSensor = digitalRead(3); if (leftSensor == LOW && rightSensor == LOW) { // 都在线上 → 直行 analogWrite(9, 200); analogWrite(10, 200); } else if (leftSensor == HIGH && rightSensor == LOW) { // 左边偏了 → 右转 analogWrite(9, 100); analogWrite(10, 200); } ... }

你看得懂吗？几乎不用解释：
- “如果左边没检测到黑线，就减慢左轮速度”——这就是最朴素的条件判断；
- “持续循环检查”——对应loop()函数；
- “调速用analogWrite”——其实就是PWM信号控制快慢。

短短十几行代码，就把“感知→决策→执行”的自动化思维完整呈现出来。学生不再只是背语法，而是在解决一个看得见的问题。

小小传感器，藏着大科学：原来光也能“说话”

要让小车知道“我在哪”，就得靠“眼睛”。在寻迹小车上，这双“眼睛”就是红外循迹传感器（常用型号TCRT5000）。

它其实很简单：一边发射红外光，一边接收反射回来的信号。不同颜色对光的反射率不一样：
- 黑线吸光强 → 反射弱 → 接收端认为“没看到东西” → 输出高电平；
- 白纸反光强 → 接收管导通 → 输出低电平。

于是，两个传感器分别装在车底左右两侧，就像人的两只脚踩在线上。只要有一边“悬空”（即脱离黑线），系统就知道该往哪边调整方向。

别小看这个原理，背后涉及的是初中物理才会学到的光反射特性，但现在，五年级的孩子就能通过调节传感器上的电位器来“校准灵敏度”，理解什么叫“环境适应性”。

我曾见过一个小组反复调试半小时只为让小车顺利通过一段阴影区域。最后他们得出结论：“灯太斜了，得换个位置。”——这不就是工程实践中典型的“变量控制”思维吗？

而且这类模块成本极低，单个不到5元，适合全班配备。安装也简单，螺丝一拧或双面胶一贴即可。

但要注意几点实用技巧：
- 安装高度控制在2~5mm之间，太高不灵敏，太低容易蹭地；
- 避免阳光直射或强烈顶灯干扰，最好在均匀照明的室内使用；
- 每换一张纸或场地，都要重新调阈值——没有一劳永逸的设置。

动力从哪来？L298N：给Arduino插上“肌肉”

Arduino虽然聪明，但它“力气太小”——I/O口只能输出几毫安电流，根本带不动电机。这时候就需要一位“大力士”登场：L298N电机驱动模块。

你可以把它想象成一个“信号放大器”：Arduino负责发号施令（比如“前进！”“左转！”），而L298N则真正去拉动电机运转。

它的核心技术是“H桥电路”——四个电子开关组合成桥形结构，通过不同的通断方式，可以让电机正转、反转、刹车或滑行。更重要的是，它支持PWM调速，意味着我们可以精细控制车轮转得多快。

典型接线如下：
| Arduino 引脚 | L298N 控制端 | 功能 |
|-------------|--------------|------|
| 9 | ENA | 左轮速度（PWM） |
| 5, 6 | IN1, IN2 | 左轮方向 |
| 10 | ENB | 右轮速度（PWM） |
| 7, 8 | IN3, IN4 | 右轮方向 |

配合以下函数，就可以实现基本运动抽象：

void forward() { digitalWrite(LEFT_IN1, HIGH); digitalWrite(LEFT_IN2, LOW); analogWrite(LEFT_ENA, 200); digitalWrite(RIGHT_IN3, HIGH); digitalWrite(RIGHT_IN4, LOW); analogWrite(RIGHT_ENB, 200); } void turnRight() { analogWrite(LEFT_ENA, 200); // 左轮快 digitalWrite(RIGHT_IN3, LOW); digitalWrite(RIGHT_IN4, HIGH); // 右轮倒转 analogWrite(RIGHT_ENB, 100); }

这种“封装动作”的方式，不仅让主逻辑更清晰，也在潜移默化中教会学生函数复用与行为抽象的思想——这是编程进阶的关键一步。

此外，L298N还具备过热保护、电源隔离等安全设计，非常适合教学场景使用。