Урок «Умный турникет» по LEGO SPIKE Prime: кейс-зачёт раздела «Сенсорика»

Курс: «Инженерное бюро ПРАЙМ», занятие 16 из 36
Раздел: Отдел сенсорики: как робот воспринимает мир
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

Технопарк заказывает турникет: он открывается по пропуску нужного цвета, не закрывается, пока человек в проходе, и показывает состояние без слов. Главное — если посетитель застрял, турникет обязан открыться и подать сигнал.

Чему научатся дети

подбирать датчик под каждое требование заказа
объединять датчики цвета, расстояния и силы в одной системе
предусматривать нештатные ситуации
калибровать датчики перед приёмкой

Что понадобится

набор SPIKE Prime — один на пару
набор «пропусков» (цветные карточки, в том числе поддельного цвета)
макет посетителя
протокол приёмки
инженерный дневник, разворот 16

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. Турникет со створкой на среднем моторе. Разработка полностью самостоятельная, инструкции не выдаются.

Программа. Конечный автомат: ожидание → проверка пропуска → открытие → ожидание прохода → закрытие; отдельная ветвь аварийного открытия по датчику силы.

Как устроен зачёт

Новая теория не даётся. На доске — сводная карта раздела: три датчика, их физические принципы, рабочие диапазоны и типичные отказы.
Педагог напоминает, что калибровка датчика цвета обязательна перед приёмкой.
Разрешено пользоваться инженерным дневником.

Испытание

Гипотеза: «Три датчика, подобранные под требования заказа, обеспечат корректное поведение турникета во всех шести сценариях, включая нештатный». Серия — 6 испытаний. В протокол записывают: сценарий испытания; ожидаемое поведение; фактическое поведение; зачёт (да/нет).

Вопросы на повторение

Как понять, сколько датчиков нужно?
Составить таблицу «требование → датчик». Например, цвет пропуска распознаёт датчик цвета, человека в проходе — датчик расстояния, сжатие — датчик силы.

Какое требование описывает нештатную ситуацию?
Застрявший посетитель. Турникет должен её обнаружить и перейти в безопасное состояние — открыться.

Зачем калибровать датчик цвета перед приёмкой?
Показания зависят от освещения: без калибровки турникет может не узнать свой пропуск или пропустить чужой.

Инженерный вызов

Для тех, кто справился быстрее: добавьте защиту от подделки: пропуск похожего оттенка турникет должен отклонить. Докажите испытанием.

Линия поддержки: реализует два требования из четырёх (пропуск и индикация), аварийная ветвь — по подсказке-вопросу педагога.
Базовая линия: реализует все четыре требования, проходит 6 сценариев испытаний.
Линия вызова: выполняет вызов с защитой от подделки либо добавляет счётчик посетителей.

Итог урока

Выводы пара формулирует по протоколу приёмки: какие требования выполнены и как турникет ведёт себя в нештатной ситуации.

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 · Интерфейс робота.

{{title}}