小鸟方格——面向编程思维启蒙的人工智能科普研学教具11
发表时间：2026-03-01 22:24 一、教具定位与核心理念本面向编程思维启蒙的人工智能科普研学教具由北京拼创盒子科技有限公司研发运营，聚焦青少年编程思维启蒙、人工智能技术科普传播、跨学科实践能力培养核心目标，融合编程逻辑、机械原理、数学空间、科普常识等跨学科领域知识，面向5-12岁幼儿园、小学生群体，秉持**“有限创造无限”**的核心理念，以“让孩子们学会在现实生活中学会化繁为简的解决复杂问题”为指导方向，通过“实物教具+主题场景+任务驱动+科普融合”的沉浸式、体验式使用方式，将抽象编程指令转化为实物操作，让使用者低门槛掌握编程思维核心能力，同步吸收多元科普知识，塑造逻辑推理、空间想象、路线规划与创新思维能力，为人工智能科普教育、青少年科技素养培育筑牢基础。 教具申报负责人詹德勇深耕工业设计与科普科技教育领域，任职于北京拼创盒子科技有限公司总经理，大专学历工业设计专业，拥有设计师职称，是光滑龙腾“中国设计青年百人榜”获得者、北京西城区“大都工匠”，拥有22年产品设计与生产经验、近7年科普科技教育深耕经验。作为核心负责人将工业设计逻辑思维与美学理念融入教育产品，打造“科普课程研发+教具设计”一体化解决方案，主导研发多款科普研学教具并拥有自主专利，为多个研学基地、中国科技馆等提供科普内容与产品设计服务，累计服务研学学生超5万人；其主导的研学项目成果获中央政治局常委蔡奇领导的点赞和鼓励，凭借专业的产品设计、科普资源整合与项目运营能力，为教具研发、落地与推广提供全方位支撑。
二、专业化研学教具体系：立足编程思维启蒙，多维赋能（一）资源依托，专业支撑教具以北京拼创盒子科技有限公司的工业设计研发实力、自主专利技术为核心支撑，充分利用公司与全国近二十家研学基地的合作实践资源、与湖南工商大学、廊坊师范学院的战略合作研发资源，以及关工委、科技馆、少年宫等科普阵地资源，由公司组建的“产品策划+创意设计+结构设计+科普教学”专业团队提供技术支持与使用指导，是工业设计与科普教育融合成果转化为普惠性科普教育资源的典型示范载体，为教具提供专业的编程科普资源、沉浸式主题场景与全方位服务支撑。 教具以编程思维启蒙为核心，打破传统编程教育“屏幕化、抽象化”的局限，构建“小鸟方格教具硬件+主题化场景地图+实物指令码+线上线下双轨模式”的多元教具矩阵，依托全国科普研学合作资源实现全地域适配，教具单场承载100人，适配1-2小时的研学活动需求，贴合5-12岁青少年的认知特点与研学基地、科普场馆、中小学、幼儿园的使用需求，为全国青少年提供高标准、强互动的编程思维科普研学教具平台。 （二）精品内容，体系设计教具打造**“任务理解—指令操作—路线规划—逻辑推理—科普吸收”**的一站式核心使用脉络，构建“教具认知-指令搭配-任务闯关-科普学习-能力提升”的五步使用流程、多专业师资团队全程教学指导、分年龄段精准匹配难度的完整体系，形成覆盖编程思维培养、多元科普知识学习、实物动手操作等多领域的系统化教具内容体系，教具与科普主题层层融合、逻辑严密，实现从动手实操到思维培养、科技素养培育的全方位升华。
以原创设计的“小鸟方格”编程思维任务套件为核心教具，包含编程盒子、P2机器人、任务地图、指令码等核心组件，为专利产品。机器人内置超声波测距、光感应、声控等模块，皮肤可根据主题场景定制；实物指令码采用“阵列式”位置感应技术与“可翻转识别”专利设计，无需供电且一码二用。教具采用天然椴木板材料，通过榫卯与紧固结合的连接方式打造，弱电供电可反复充电，让使用者通过实物指令码搭配、机器人操控完成任务，为编程思维学习与科普知识吸收奠定实物操作基础，培养动手实践与逻辑思考的习惯。
打造适配5-12岁青少年的主题化场景地图，覆盖消防救灾、传统文化、航空航天、垃圾分类、动物保护等多元科普领域，地图与编程思维任务深度融合，使用者在完成机器人路线规划、指令搭配等编程任务的同时，同步学习对应主题的科普知识。地图可根据科普需求定制开发，例如与应急管理部天津消防研究所合作开发火灾逃生科普资源包，实现编程思维培养与科普知识传播的双重落地，降低科普学习的门槛。
配备专属实物指令码，作为编程思维实操的核心道具，通过“阵列式”位置感应技术实现无屏幕实物化指令操作，无需供电即可完成机器人操控。指令码依托递归式设计，在有限通道下可组合出数千种玩法，使用者根据任务地图的闯关要求，自主搭配指令码规划机器人行动路线，在实操中锻炼观察记忆、空间想象、逻辑推理能力，让编程思维教育从“屏幕虚拟”变为“实物实操”。
搭建教具配套的“线上+线下”双轨推广与使用模式，线下依托研学基地、科普场馆、中小学等阵地，开展现场教具实操、任务闯关、科普研学等活动；线上拓展科普覆盖面，提供教具使用指导、科普知识延伸、线上任务挑战等内容。双轨模式与教具、主题地图形成深度联动，实现“实操-学习-拓展-应用”的完整闭环，让使用者在多元场景中深化编程思维应用，提升科技素养。 三、核心优势：科学、创新、安全、经济、互动体验性（一）科学性的内容构建，全流程贴合青少年认知规律教具以工业设计原理、编程思维逻辑为支撑、以科学教育规律为导向，构建系统化、专业化的编程思维科普教具内容体系，确保全程贴合5-12岁青少年的认知发展与科技素养培育需求。资源层面依托自主专利技术与工业设计研发实力，教具核心组件的技术原理经专业设计团队反复打磨，所有教具与科普主题地图均基于真实的编程逻辑与科普知识设计打造，保障内容的准确性、专业性与科学性；内容层面围绕编程思维启蒙核心设计教具硬件、主题科普地图、实物指令码三大类内容，将抽象的编程指令转化为具象的实物操作，将复杂的科普知识融入趣味任务闯关，符合5-12岁青少年的认知特点；教育层面紧扣青少年科技素养培育要求，实现“实物操作—思维培养—科普吸收”的层层递进，贴合编程思维科普研学教育的核心要求。 （二）创新性的模式打造，突破传统编程教育局限教具以创新为核心，从形式创新、设计创新、模式创新三方面打破传统编程教育“屏幕化、抽象化、单一化”的局限，构建沉浸式、探究式的编程思维科普教具体系。形式创新上，打破传统编程教育的屏幕操作模式，首创无屏幕·实物化指令的编程思维培养形式，让青少年脱离电子屏幕，通过实物教具实操掌握编程核心逻辑；设计创新上，采用递归式设计与“可翻转识别”专利设计，指令码可组合出数千种玩法，机器人支持多模块智能互动与主题皮肤定制，实现“有限创造无限”的设计理念；模式创新上，打造“编程思维+科普主题”的融合教育模式，将消防、航天、垃圾分类等科普知识深度融入编程任务，同时采用“线上+线下”双轨模式，实现科普覆盖面与实操体验感的双重提升，让学生从被动学习变为主动探索。 （三）全方位的安全保障，筑牢教具使用全程安全防线教具以“安全第一、细节管控、全场景防护”为原则，建立**“材料安全—结构安全—操作安全”**的全流程安全保障体系，全方位保障5-12岁青少年的人身安全与使用体验。材料安全上，教具外壳采用天然椴木板材料，无异味、无有害物质，从根本上消除材质安全隐患；结构安全上，采用榫卯与紧固结合的连接方式，结构稳固不易损坏，同时兼顾快速定制的特性；操作安全上，采用弱电供电方式且可反复充电使用，低碳节能无触电风险，实物指令码无尖锐边角、无需供电，所有操作环节简单易懂，适合青少年集体操作或分组实操，在充分保障互动体验的同时，为所有使用者提供一个绝对可靠、安心的教具使用环境。 （四）可持续的经济模式，实现社会效益与经济效益双赢教具在坚守编程思维科普普惠教育价值的基础上，依托公司工业设计优势与专业运营能力，构建“教具+科普+研学+定制开发”的融合发展模式，实现社会效益与经济效益的良性循环。资源利用上，通过将工业设计与科普教育融合成果转化为科普研学教具，实现设计价值的科普化再生，以标准化的教具生产与科普内容输出模式降低边际成本，累计服务青少年超5000名，合作关工委、清华大学水木营、华录集团等多家单位，创造巨大的社会效益；运营模式上，教具采用售卖和租赁两种业务模式，满足研学基地、科普场馆、中小学等不同主体的市场需求，同时“阵列式”位置感应技术与“可翻转识别”专利设计大幅降低产品生产与使用成本，提升指令码使用率，性价比高；价值转化上，教具已销往北京、天津、江西、湖南、浙江等地区，年度销量有望突破1000套，同时依托教具的科普属性，开展主题定制开发、科普课程配套等相关业务，形成产业链条，成为可持续发展项目，实现了社会效益与经济效益的协同发展。 （五）高参与的互动体验设计，让使用者从被动接受变为主动探索教具以使用者为中心，秉持“趣味化、实操化、任务驱动”的设计理念，通过多维度动手操作、主题化任务闯关打造高参与度的使用体验，让青少年深度参与编程思维科学探索过程，实现从“听编程知识”到“做编程实践”的转变。实操体验上，设置指令码搭配、机器人操控、任务地图闯关等多类动手操作环节，让使用者在实操中深化对编程思维与科普知识的理解，将抽象的编程逻辑转化为“看得见、摸得着、能操作”的鲜活体验，大幅提升课堂与研学参与度；主题化互动上，教具配备多元科普主题地图，使用者在完成编程任务的同时解锁科普知识，通过“闯关式”任务设计提升学习趣味性，更容易激发探索兴趣；成果获得感上，使用者可通过完成不同主题的任务地图闯关，掌握对应的编程思维能力与科普知识，在实操中感受化繁为简解决问题的成就感，同时激发对人工智能与编程技术的浓厚兴趣与求知欲。 四、成果斐然：社会效益与科普效益双丰收（一）研发成效亮眼，成为编程思维科普研学优质教具品牌本教具体系是北京拼创盒子科技有限公司打造的核心编程思维科普研学教具品牌，依托原创设计与自主专利打造，已形成完善的“小鸟方格教具硬件+主题化科普场景地图+实物指令码+线上线下双轨模式”编程思维科普教具体系，成为编程思维启蒙科普研学领域具有特色的优质教具品牌。教具凭借创新设计与优质体验，在2024年创新中国大赛中荣获北京市三等奖，已与中国关心下一代工作委员会公益文化中心、清华大学水木营、中关村科技园区西城园工作委员会、华录集团、北京育英学校等多家单位建立合作联系，以该教具为核心的科普活动超百场，全国有超5000名青少年体验使用，成为编程思维科普研学教育的优质样板。 （二）社会效益显著，赋能青少年素养培育与编程科普发展
（三）团队优势突出，打造编程思维科普研学教具专业运营典范教具研发运营团队由北京拼创盒子科技有限公司核心人员组成，构建了“产品策划+创意设计+外观设计+结构设计+科普教学+市场运营”的完整体系，学历、年龄、专业结构合理，师资配置与教具研发运营各环节高度契合，为教具体系的持续发展提供了坚实的团队支撑。
五、典型案例：小鸟方格教具赋能沉浸式编程思维科普研学之旅依托北京拼创盒子科技有限公司打造的编程思维科普研学教具体系，打造了“编程思维+传统文化”“编程思维+垃圾分类”“编程思维+航空航天”等沉浸式编程思维科普研学活动，成为“教具实操+任务闯关+科普融合”的科普研学经典案例，实现科普效益与社会效益的双重双赢。 案例一：华夏之光青少年科技教育研学营编程思维科普活动本研学活动由中国关心下一代工作委员会公益文化中心举办，依托小鸟方格编程思维任务套件，为来自全国十几个省市的青少年提供编程思维教具与中国传统文化科普地图，开展沉浸式编程思维科普研学活动。 活动中，青少年首先认识小鸟方格教具的核心组件与使用方法，学习实物指令码的基础搭配逻辑；随后以中国传统文化为主题，通过指令码搭配规划机器人行动路线，完成传统文化主题地图的闯关任务，在实操中锻炼编程思维，同步吸收传统文化科普知识；最后开展人工智能竞技活动，以小组为单位进行任务闯关比拼，提升团队协作与问题解决能力。全程以教具为核心，让青少年在趣味闯关中接触编程思维，在传统文化场景中感受科技与文化的融合。 本次研学活动圆满完成科普与竞技双重任务，让全国各地区的青少年体验到无屏幕实物化编程的乐趣，实现了编程思维科普的全国性辐射，成为小鸟方格教具赋能青少年科技素养培育的优秀案例。 案例二：北京育英学校科技节编程思维科普活动本研学活动依托小鸟方格编程思维任务套件，为北京育英学校全校学生提供教具与垃圾分类科普地图，在校园科技节中开展“编程思维+垃圾分类”的科普体验活动，打造适合小学生的编程思维科普研学场景。 活动中，学生在科普老师的指导下，学习小鸟方格教具的基本操作，通过实物指令码搭配操控机器人；随后结合垃圾分类科普主题，在垃圾分类任务地图中完成机器人闯关任务，在规划路线、搭配指令的过程中，系统学习垃圾分类的科普知识；最后以班级为单位开展闯关打卡活动，让每位学生都能参与教具实操，感受编程思维与科普融合的乐趣。 本次研学活动助力校园科技节顺利开展，让全校学生体验到编程思维科普的新方式，将垃圾分类科普与编程思维培养有机结合，实现了“科技节+科普+编程”的多重融合，获得学校与学生的高度认可。 案例三：西城园公众开放日航空航天主题编程科普活动本研学活动由中关村科技园区西城园工作委员会、西城区科学技术协会等主办，依托小鸟方格编程思维任务套件，为阜成门外第一小学等学校的小学生提供教具与航空航天科普地图，开展“科技科普两翼齐飞”编程思维科普体验活动。 活动中，小学生们分组操作小鸟方格教具，在科普老师的引导下学习指令码搭配与机器人路线规划的核心逻辑；随后以航空航天为主题，完成航空航天任务地图的闯关任务，在实操中锻炼逻辑推理与空间想象能力，同步学习航空航天领域的基础科普知识；最后进行成果展示，分享自己的指令码搭配思路与闯关技巧，提升表达与思维能力。 本次研学活动让小学生们在公众开放日中体验到全新的编程科普方式，激发了对航空航天与编程技术的探索兴趣，成为科普场馆与中小学联动开展编程思维科普的优质样板。 案例四：天津市津南区妇联“生肖传说”科普活动本研学活动与天津市津南区妇联深度合作，依托小鸟方格编程思维任务套件，开展“生肖传说”传统文化科普活动，将编程思维培养与中国生肖传统文化深度融合。 活动中，孩子们使用小鸟方格教具与生肖主题科普地图，一边学习生肖传统文化科普知识，一边通过实物指令码搭配操控机器人完成生肖主题任务闯关；以“闯关式”体验让孩子们在操控机器人的过程中，潜移默化记住传统文化知识，同时感受人工智能与编程思维的魅力。 本次研学活动将编程科普与传统文化科普有机结合，打造了趣味化的科普体验场景，让孩子们在玩中学、学中思，成为编程思维科普与传统文化传播融合的优秀案例。 六、教具愿景本面向编程思维启蒙的人工智能科普研学教具体系将持续深耕编程思维科普教育领域，以“有限创造无限，让科技知识可触可感”为核心目标，不断整合工业设计与科普教育研发资源，完善5-12岁青少年分年龄段教具与科普主题体系，升级小鸟方格教具的智能模块与主题场景地图，优化“材料安全—结构安全—操作安全”的全流程安全保障机制；进一步深化“教具实操-任务闯关-科普融合-思维培养”的教具使用模式，挖掘编程思维科普的特色IP，丰富教具品类与互动形式，引入更多消防救灾、校园安全、自然探索等科普主题，开发更多定制化科普资源包，提升教具体系的科学性、趣味性与实践性。 教具体系致力于打造立足北京、辐射全国、特色鲜明的国家级编程思维科普研学教具品牌，让更多5-12岁青少年脱离电子屏幕，感受编程思维与人工智能技术的魅力、领略科技与科普融合的发展成就，掌握编程思维核心能力与多元科普知识；同时以小鸟方格教具为载体，持续推动编程思维知识科普普惠化，促进社会科技氛围营造，预计进一步扩大与全国研学基地、科普场馆、中小学的合作范围，实现服务青少年数与合作单位数的持续增长，为国家青少年科技素养培育、科普研学旅游产业发展与编程思维科普事业贡献力量。 联系方式申报负责人：詹德勇 联系电话：13366901030 电子邮箱：Leadhh@126.com 通信地址：北京西城区德胜街道设计之都大厦2层212# 申报单位：北京拼创盒子科技有限公司 研学教具核心资源依托：小鸟方格编程思维任务套件自主专利、“阵列式”位置感应技术、“可翻转识别”专利设计，与湖南工商大学、廊坊师范学院的战略合作研发资源，“产品策划+创意设计+科普教学”专业团队，全国近二十家研学基地合作实践资源 |
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