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技术工具指引

依据大赛官网《赛事指南》「技术工具使用与规范」整理,覆盖物理测量、数据编程、仿真、硬件、数据分析五大类工具。学会使用这些工具,是完成赛项探究与建模的基本功。

📦 物理测量类

Phyphox、Tracker、电子计时器、测力计

📦 数据与编程类

Python(Matplotlib/Pandas)、Excel、图形化编程工具

📦 仿真类

NetLogo(多主体建模)、Algodoo(物理仿真)

📦 硬件类

Arduino / Micro:bit 套件、开源传感器、3D 打印工具

📦 数据分析类

ImageJ(图像处理)、TeachableMachine(AI 模型训练)

🔧 Phyphox(手机物理工坊)

<p><b>是什么:</b>把手机变成物理实验工具箱的免费App,利用手机内置加速度计、陀螺仪、磁力计、光传感器、麦克风等完成力学、声学、光学等测量。</p><p><b>怎么上手:</b>手机应用商店搜索"Phyphox"免费安装;打开实验模板即可实时看到传感器数据曲线;支持手机与电脑扫码联动远程采集。</p><p><b>适用赛项:</b>A(PT项目)、B5(小学科学实验探索)等物理测量场景。</p>
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🔧 Tracker(视频分析)

<p><b>是什么:</b>开源免费的物理视频跟踪与建模软件,逐帧跟踪物体运动轨迹,自动生成位置-时间图像并支持理论曲线拟合对比。</p><p><b>怎么上手:</b>官网免费下载(需Java环境);导入实验视频→标记跟踪点→自动生成轨迹数据→与理论模型对比。</p><p><b>适用赛项:</b>A(PT项目)、B1/B2(数字化探究)、H(工程实践)等运动学测量。</p>
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🔧 Python(Matplotlib/Pandas)

<p><b>是什么:</b>通用编程语言,科学计算生态成熟:Pandas处理表格数据、Matplotlib绘制图表,是数据分析和科学建模最常用的工具。</p><p><b>怎么上手:</b>官网下载安装,或使用在线环境(如本地安装+VS Code);先用Pandas读取实验数据,再用Matplotlib画出散点图与拟合曲线。</p><p><b>适用赛项:</b>D(强化学习)、E3/E4/E5(编程建模)、C(系统科学)等数据分析场景。</p>
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🔧 Excel(数据分析)

<p><b>是什么:</b>电子表格软件,支持数据整理、公式计算、图表绘制与统计分析,是实验数据处理的基础工具。</p><p><b>怎么上手:</b>将实验数据录入表格→用函数计算均值、标准差→插入图表呈现规律;可搭配高级数据分析插件。</p><p><b>适用赛项:</b>B(基础科学探究)、C(系统科学)等数据解读场景。</p>
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🔧 图形化编程工具(Scratch等)

<p><b>是什么:</b>拖拽积木式编程工具,无需英文代码即可实现逻辑控制、动画与简单建模,适合低年级学生入门计算思维。</p><p><b>怎么上手:</b>Scratch官网可直接在线使用或下载桌面版;从"角色移动+条件判断"积木开始,逐步搭建互动作品。</p><p><b>适用赛项:</b>E2(图形化编程建模)、C5(逻辑思维建模)、E1(扣叮数字场景)等。</p>
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🔧 NetLogo(多主体建模)

<p><b>是什么:</b>开源的多主体建模环境,用简单脚本模拟"个体行为→群体涌现"现象(如羊群、交通流、传染病传播、城市发展),是系统科学研究的经典工具。</p><p><b>怎么上手:</b>官网免费下载;内置模型库(Models Library)可直接运行学习;修改参数观察宏观模式变化。</p><p><b>适用赛项:</b>C1-C4(系统科学专项)、B3/B4(地理科学探究建模)。</p>
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🔧 Algodoo(物理仿真)

<p><b>是什么:</b>2D物理沙盘仿真软件,用画图方式搭建力学、光学、流体等物理场景,直观观察物理规律,适合探究性实验的仿真验证。</p><p><b>怎么上手:</b>官网下载安装;画几何体→设置材质与重力→运行仿真,观察运动与相互作用。</p><p><b>适用赛项:</b>A(PT项目)物理建模的仿真预研、B(基础科学探究)等。</p>
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🔧 Arduino(开源硬件)

<p><b>是什么:</b>开源电子原型平台,通过编程控制传感器与执行器(LED、电机、舵机等),是开源硬件建模与智能装置制作的基础套件。</p><p><b>怎么上手:</b>官网下载Arduino IDE;用面包板连接传感器与开发板→编写控制程序→上传运行。</p><p><b>适用赛项:</b>F(开源硬件建模)、H(工程实践)、I2/I3(智控与对抗机器人)。</p>
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🔧 Micro:bit(微型可编程计算机)

<p><b>是什么:</b>面向青少年的微型可编程计算机,板载LED点阵、按钮、加速度计、磁力计等,支持图形化与Python编程,适合硬件入门。</p><p><b>怎么上手:</b>官网MakeCode编辑器在线编程;USB连接或蓝牙下载程序;配合扩展板连接外部传感器。</p><p><b>适用赛项:</b>F(开源硬件建模)、G(具身智能建模)、E(编程建模)等。</p>
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🔧 ImageJ(图像处理分析)

<p><b>是什么:</b>开源的图像处理与分析软件,可做像素测量、颗粒计数、轨迹分析、图像增强等科学图像处理,是实验图像数据化的重要工具。</p><p><b>怎么上手:</b>官网免费下载(推荐Fiji发行版);打开图片→设置比例尺→选择测量区域→导出数据。</p><p><b>适用赛项:</b>B(基础科学探究)、C(系统科学)等图像类数据采集场景。</p>
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🔧 TeachableMachine(AI模型训练)

<p><b>是什么:</b>谷歌推出的零代码机器学习训练工具,上传图片、声音或姿势样本即可训练分类模型,适合AI素养启蒙与简单智能应用。</p><p><b>怎么上手:</b>浏览器访问官网→新建项目→录制/上传样本→训练模型→导出或嵌入网页使用。</p><p><b>适用赛项:</b>G(具身智能建模)、D(强化学习入门)、E(AI应用创作)等。</p>
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