Урок «Интерфейс робота» по LEGO SPIKE Prime: матрица, звук и кнопки хаба

Курс: «Инженерное бюро ПРАЙМ», занятие 15 из 36
Раздел: Отдел сенсорики: как робот воспринимает мир
Возраст: 5–7 класс
Длительность: 2 академических часа: теория 0,5 ч, практика 1,5 ч
Набор: LEGO Education SPIKE Prime (45678)
Тип занятия: занятие открытия новых знаний

Это сокращённый конспект. Полный — с ходом урока по минутам, вопросами педагога, протоколом испытаний и критериями приёмки — в программе «Инженерное бюро ПРАЙМ» для SPIKE Prime: 36 занятий, 72 часа.

Задача от заказчика

Библиотека заказывает робота-помощника для читального зала. Инструкцию посетители читать не будут, поэтому робот без слов показывает четыре состояния: жду задания, еду, приехал, неисправность. Звук — только для ошибки.

Чему научатся дети

выводить пиктограммы и анимацию на матрицу хаба
использовать кнопки хаба как события
проектировать сигналы, понятные без инструкции
проверять интерфейс на людях, а не на себе

Что понадобится

набор SPIKE Prime — один на пару
миллиметровая бумага 5×5 для эскизов пиктограмм
модель с занятия 12 или 14
карточки с ролями «пользователь»
инженерный дневник, разворот 15

План занятия

Заказ от «заказчика» — 5 мин
Инженерный совет: гипотезы — 7 мин
Техническая справка — 8 мин
Сборка — 20 мин
Программирование — 15 мин
Перерыв — 10 мин
Испытание по протоколу — 15 мин
Инженерный вызов — 10 мин
Приёмка и рефлексия — 7 мин
Разборка и уборка — 3 мин

Сборка. Доработка модели с занятия 14: установка хаба матрицей к пользователю, защита кнопок от случайного нажатия. Режим: самостоятельно.

Программа. Конечный автомат из четырёх состояний с переходами по кнопкам и событиям; для каждого состояния — своя пиктограмма; звук только в состоянии «ошибка».

Что рассказать на теории

Матрица 5×5 позволяет выводить пиктограммы, буквы и анимацию; яркость каждого пикселя регулируется.
Динамик хаба воспроизводит звуки и ноты; громкость задаётся программно.
Кнопки хаба (левая, правая, центральная) генерируют события — программа может на них реагировать.
Принцип различимости: разные состояния должны отличаться не только деталью, но и общим силуэтом — иначе пользователь их спутает.
Принцип обязательной обратной связи: на каждое действие пользователя система отвечает в течение 0,5 с, иначе он нажмёт ещё раз.

Испытание

Гипотеза: «Пиктограмму состояния незнакомый человек угадает без подсказки более чем в половине случаев». Серия — 4 испытания. В протокол записывают: состояние; пиктограмма (эскиз); угадали из 6 испытуемых; доля верных, %.

Вопросы на повторение

Как показать «я сломался», чтобы понял любой?
Сделать пиктограмму, которая отличается от остальных общим силуэтом, а не мелкой деталью. И включать звук только для ошибки.

Зачем пользователю знать, что робот «едет»?
Чтобы он видел: команда принята, нажимать ещё раз не нужно.

Как быстро система должна ответить на нажатие?
Примерно за полсекунды. Если реакции нет дольше, человек нажмёт снова.

Инженерный вызов

Для тех, кто справился быстрее: добавьте пятое состояние — «низкий заряд» — так, чтобы оно не спуталось ни с одним из четырёх. Проверьте на других парах.

Линия поддержки: рисует и программирует две пиктограммы (жду / еду), тестирует их на одной паре.
Базовая линия: реализует все четыре состояния, проводит тест на 6 испытуемых, считает долю верных ответов.
Линия вызова: выполняет вызов; перерабатывает худшую пиктограмму и доказывает повторным тестом, что стало лучше.

Итог урока

Понятность интерфейса — измеримое свойство: пиктограммы с низкой долей угадывания подлежат переработке, а не объяснению пользователю.

Что в полном комплекте

Программа ДООП «Инженерное бюро ПРАЙМ» (DOCX и PDF, 135 страниц): паспорт, учебный план, результаты по ФГОС, аттестация и 36 конспектов занятий
Инженерный дневник ученика (75 страниц, 36 разворотов): заказ, гипотеза, протокол испытаний, вывод, самооценка
Альбом эталонных узлов (12 узлов) и 12 кинематических схем в PNG

Другие занятия раздела «Отдел сенсорики»: Датчик расстояния · Датчик цвета · Датчик силы · Гироскоп хаба · Энкодеры моторов · Умный турникет.

{{title}}