2026 年杭州市中小学科学与工程大赛的创意编程比赛正在火热征集中。该赛项线上申报通道从 6 月 15 日一直开放到 10 月 10 日，图形化编程设小学 I 组（1--3 年级）、小学 II 组（4--6 年级）和初中组，作品类型覆盖科学探索类、实用工具类、互动艺术类、互动游戏类 四大方向。今天我们就围绕「科学探索 + 实用工具」做一次真题式拆解，用图形化编程做一个既好玩又有科普意义的原创项目：校园雨水收集站。
一、赛事背景与项目目标
杭州市中小学科学与工程大赛的创意编程赛项鼓励「原创、贴近生活、跨学科融合」。评分维度通常包括：作品原创性、创意构思、用户体验、艺术审美与程序技术（运行稳定、结构清晰）。
项目目标（校园雨水收集站）
模拟校园里的雨水回收系统：下雨时天上飘落雨滴，落到集雨桶中让水量不断上涨；桶满则自动提醒「溢出」，并把收集到的雨水折算成「节水积分」。同时嵌入一个轻量的「节水小问答」，答对加分，积分可以「兑换虚拟绿植」，引导孩子理解雨水回收与节约用水。
这个项目天然覆盖了图形化编程的核心积木：列表、克隆体、变量、循环、条件、自制积木、广播，非常适合作为该赛项的参赛作品或练习题。
二、核心考点
| 考点 | 在本项目中的用途 |
|---|---|
| 列表 | 存放「节水问答」的题目库、正确答案库、已作答标记 |
| 克隆体 | 不断生成下落的雨滴，每个雨滴用私有变量记录下落速度 |
| 变量 | 水箱水量、节水积分、当前题号、倒计时 等全局状态 |
| 循环 | 主循环驱动整个场景；雨滴克隆体内部循环控制持续下落 |
| 条件 | 判断雨滴是否落到桶口、桶是否装满、问答是否答对、是否超时 |
| 自制积木 | 封装「画集雨桶」「生成一道题」「刷新积分」「结算」等重复动作 |
| 广播 | 解耦「开始下雨 / 桶满提醒 / 答对 / 答错 / 游戏结算」等事件 |
三、题目与项目拆解
3.1 场景与角色
- 背景：校园一角，地面有一个半透明的集雨桶。
- 角色 1（雨云）：在顶部左右缓慢移动，定时「下蛋」式生成雨滴克隆体。
- 角色 2（集雨桶）：显示当前水量进度，水量满时变色并广播提醒。
- 角色 3（问答面板）：弹出题目与选项，处理对错判定。
- 角色 4（绿植） ：用
节水积分兑换，兑换后长大一截，作为正向反馈。
3.2 变量与列表设计
建议新建以下全局变量：
水箱水量（0--100，单位「升」的示意值）节水积分（答对题或集满水时增加）当前题号（从 1 开始，答完自增）倒计时（每题限时，如 15 秒）
列表：
题目库：如「洗菜水可以用来浇花吗？」「雨水能直接喝吗？」等答案库：与题目一一对应的正确答案（如能/不能）已答：标记每题是否已作答，避免重复计分
3.3 雨滴下落（克隆体 + 循环 + 条件）
雨云角色的核心逻辑，用「当作为克隆体启动时」配合循环实现：
- 雨滴克隆体在随机 x 坐标、固定 y 顶部出现；
- 用私有变量
速度给每个雨滴不同的下落节奏； 重复执行：将 y 坐标减少速度；如果雨滴 y 坐标落到集雨桶口高度：将 水箱水量 增加 1→删除此克隆体；如果雨滴落到地面仍未进桶：删除此克隆体（避免无限堆积）。
小技巧：用「当作为克隆体启动时」而不是在主体里写下落，可以保证多滴雨同时下落且互不干扰。
3.4 水箱累加与溢出提醒（变量 + 广播）
集雨桶角色持续监听水量：
如果 水箱水量 > 100：将 水箱水量 设为 100→广播「桶满提醒」；- 收到「桶满提醒」后：桶身变红、弹出「雨水已满，快去浇绿植！」，并
将 节水积分 增加 5作为奖励； - 用
将 水箱水量 的 ... % 显示在 ...或画一个随水量升高的蓝色矩形，直观呈现水位。
3.5 节水小问答（列表 + 条件）
问答面板逻辑：
将 当前题号 设为 1；重复执行（直到 当前题号 > 题目库 的长度）：- 自制积木
出题：读取题目库[当前题号]显示在面板上，附「能 / 不能」两个按钮角色； - 等待玩家点击；点击后用
如果 回答 = 答案库[当前题号]判定：- 答对：
将 节水积分 增加 3→广播「答对」； - 答错：
广播「答错」；
- 答对：
将 已答[当前题号] 设为 1→将 当前题号 增加 1。
3.6 主流程串联（广播解耦）
用广播把各模块「解耦」，避免互相硬等：
- 绿旗开始 →
广播「开始下雨」（雨云启动生成克隆体）+广播「开始答题」（问答面板启动）； 水箱水量满 →广播「桶满提醒」（桶变色、加积分）；- 答题结束 →
广播「结算」（展示总积分、可兑换绿植数量）。
这样每个角色只关心自己收到的广播，后期加功能（如「天气切换」）不会牵一发而动全身。
四、积木拆解（关键片段示意）
下面用「伪积木」描述雨滴克隆体的下落与入桶判定，便于照着拖：
text
当作为克隆体启动时
将 [速度 v] 设为 (在 1 到 3 间随机选一个数)
重复执行
将 y 坐标 增加 (-1 × 速度 v)
如果 <(y 坐标) < (桶口高度)> 那么
将 [水箱水量] 增加 (1)
删除此克隆体
结束
如果 <(y 坐标) < (地面高度)> 那么
删除此克隆体
结束
结束问答判定可抽象为：
text
当接收到 [开始答题]
将 [当前题号] 设为 (1)
重复执行 直到 <(当前题号) > (题目库 的长度)>
出题 (当前题号)
等待 直到 <(已答[当前题号]) = (1)>
将 [当前题号] 增加 (1)
结束
广播 [结算]五、运行效果
- 画面顶部雨云来回飘，雨滴持续落入集雨桶，水位条稳步上升；
- 桶满时变红提示并奖励积分，避免「溢出浪费」的科普点；
- 侧边问答面板轮流出题，答对加分、答错给解析，节奏紧凑；
- 积分攒到阈值可「兑换绿植」，绿植长大带来成就感；
- 全程运行稳定、无卡死，符合赛项「程序技术」评分项中「运行流畅、结构清晰」的要求。
六、进阶挑战
想让作品在赛项里更出彩，可以再加这几层：
- 天气系统 ：用变量
天气切换「晴 / 小雨 / 暴雨」，暴雨时雨滴更密、水量涨得更快，锻炼「变量 + 条件」的组合运用。 - 多桶分区：教学楼、操场、花园各放一个集雨桶，用列表分别记录各区水量，练习「列表 + 遍历」。
- 数据可视化：把一周收集的雨水量存进列表，用柱状图角色画出「每周节水柱状图」，呼应科学探索类的「现实模拟」。
- 积分公式仿真：想提前估算一学期能省多少水？可以用下面这段小程序快速验算「每日集雨量 × 天数」的累计效果：
python
# 进阶：估算一学期校园雨水回收量（示意）
daily_water = 100 # 每天集满 100 升
days = 90 # 一学期约 90 个下雨天
total = daily_water * days
print(f"一学期可收集雨水约 {total} 升，约合 {total/1000:.1f} 吨")
# 若 1 吨水 ≈ 3 元，可省水费：
print(f"折算水费约 {total/1000*3:.1f} 元")把这段「计算思维」写进作品说明，能明显提升「创意构思」与「科学探索」两项得分。
七、小结与互动
今天我们拆解了「校园雨水收集站」：用克隆体 做雨滴、变量 管水量与积分、列表 存题库、循环 + 条件 驱动下落与判定、自制积木 封装重复动作、广播解耦各模块。整套积木结构清晰、贴近生活，正好命中杭州市中小学科学与工程大赛创意编程赛项「原创、实用、跨学科」的评审取向。
互动时间：如果你是参赛选手，会把这个项目做成「科学探索类」还是「互动游戏类」？你最想加哪个进阶功能？欢迎在评论区聊聊你的创意，也可以说说你所在的城市今年有哪些图形化编程比赛，我们一起避坑、一起冲奖！
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