Урок «Сортировочная станция» по LEGO SPIKE Prime: кейс-зачёт раздела «Автоматизация»

Курс: «Инженерное бюро ПРАЙМ», занятие 29 из 36
Раздел: Отдел автоматизации: системы с обратной связью
Возраст: 5–7 класс
Длительность: 2 академических часа: теория 0 ч, практика 2 ч
Набор: LEGO Education SPIKE Prime (45678)
Тип занятия: занятие обобщения и промежуточной аттестации

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

Комбинат переработки заказывает сортировочную станцию: 15 предметов трёх цветов вперемешку раскладываются по трём лоткам. Не меньше 13 верных из 15, полный цикл — не дольше 3 минут, при заклинивании станция останавливается и подаёт сигнал.

Чему научатся дети

объединять конструкцию, датчики и алгоритм в автоматическую систему
обнаруживать заклинивание
считать долю брака и производительность
калибровать датчик цвета перед приёмкой

Что понадобится

набор SPIKE Prime — один на пару
15 объектов трёх цветов
три приёмных лотка
секундомер
протокол приёмки
инженерный дневник, разворот 29

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. Сортировочная станция — самостоятельная разработка. Разрешено использовать любые узлы разделов 2–5.

Программа. Полный цикл: подача → распознавание → направление в лоток → возврат в исходное; контроль заклинивания по времени операции.

Как устроен зачёт

Новая теория не даётся. На доске — карта раздела: релейный и пропорциональный регуляторы, параллельные потоки, приоритеты, работа схвата.
Обязательна калибровка датчика цвета перед приёмкой.
Педагог фиксирует время каждой пары для итогового рейтинга.

Испытание

Гипотеза: «Доля верных сортировок не будет снижаться от прогона к прогону: станция работает устойчиво, а не случайно». Серия — 3 испытания. В протокол записывают: прогон №; верных из 15; время цикла, с; отказы и их причина.

Вопросы на повторение

Как станция поймёт, что предмет застрял?
Например, по энкодеру: мотор получил команду, а вал не поворачивается. Или по времени: предмет не дошёл до датчика за положенный срок.

13 из 15 — это сколько?
Около 87 %. Значит, допустимо не больше двух ошибок.

Зачем калибровать датчик цвета перед приёмкой?
Показания зависят от освещения. Без калибровки растёт число ошибок сортировки.

Инженерный вызов

Для тех, кто справился быстрее: добейтесь 15 из 15 в трёх прогонах подряд. Устойчивость важнее рекорда в одном прогоне.

Линия поддержки: сортирует два цвета из 10 предметов; контроль заклинивания реализует по подсказке-вопросу педагога.
Базовая линия: выполняет заказ полностью, проводит 3 прогона, ведёт протокол.
Линия вызова: выполняет вызов; добавляет счётчик по каждому лотку и вывод статистики в конце цикла.

Итог урока

Выводы пара формулирует по трём прогонам: точность сортировки, время цикла и поведение при заклинивании.

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 автоматизации»: Движение по линии · Пропорциональный регулятор · Объезд препятствий · Манипуляторы · Python в SPIKE.

{{title}}