J09
机器人游戏设计师：设计一个新关卡
初中 · 7–9 年级 · 10 课时 × 40–45 分钟
核心问题：怎样把“家里难扫”的抱怨，变成一个有规则、可测试、别人愿意挑战的机器人关卡？
🎮 趣味玩法：设计游戏关卡「给机器人出难题」：每组设计一个清洁关卡与规则，交给别组挑战，按可玩性与难度评分。
项目目标
- 能通过访谈与观察提炼用户需求
- 能把需求转成关卡规则、可测量指标与胜负条件
- 能完成原型、试玩、迭代、成本核算与答辩
- 能根据试玩数据判断关卡是否“好玩且可完成”
领域落点
AI：按需选择感知能力，而不是堆传感器
硬件：综合套件、结构材料、传感器包
算法：需求分解、方案权衡、测试设计
10 课时大纲
2 + 6 + 2| 课次 | 课题 / 驱动问题 | 关键知识点 | 学生任务 | 产出 |
|---|---|---|---|---|
| L01 | 接单：家里哪里最难扫 家里哪里最难扫？ | 访谈与观察；痛点排序；场景描述 | 访谈 2 位家人/同学，记录 5 个清洁痛点，用“频率×痛苦度”矩阵排序。 | 需求清单 |
| L02 | 需求变规则：“扫得干净”怎样量化？ “扫得干净”怎样量化？ | 指标：覆盖率/残留/时间/噪声；验收标准；约束条件 | 把 3 个核心需求转成可测指标，写出目标值与测试方法。 | 指标卡 |
| L03 | 关卡构思与选型 有哪些做法？选哪个？ | 头脑风暴；决策矩阵；成本/难度/效果权衡 | 提出 3 套方案，用决策矩阵打分，说明最终选择及放弃理由。 | 方案决策矩阵 |
| L04 | 障碍与传感器布置 传感器装在哪里最有效？ | 视野与盲区；安装高度/角度；结构强度 | 画出正视图与俯视图，标出传感器位置与覆盖范围，做纸板模型验证。 | 布置图 + 模型 |
| L05 | 关卡程序框架 怎样让程序好改、好查错？ | 模块划分；主循环与状态；日志与调试 | 画出程序流程图，划分感知/决策/执行三个模块，定义模块间接口。 | 程序框架图 |
| L06 | 做原型：从图纸到能跑 从图纸到能跑的原型 | 装配顺序；走线与固定；快速迭代 | 按图装配原型，完成首次通电测试，记录装配问题与修改。 | 可运行原型 |
| L07 | 试玩与数据 怎样证明方案有效？ | 测试用例；重复试验；数据记录表 | 设计 5 个测试用例（角落/毛发/门槛/低电/噪声），每个重复 3 次并记录数据。 | 测试报告 |
| L08 | 迭代：只改一个变量 只改一个变量 | 控制变量法；瓶颈识别；版本对比 | 针对最大短板做一次单变量改进，前后对比数据并说明是否达到目标。 | 迭代记录 |
| L09 | 成本与可制造性 做得出，还要买得起 | BOM 清单；成本核算；可维护性 | 列出 BOM 与单价，计算整机成本，提出 20% 降本方案且不影响核心指标。 | BOM + 降本方案 |
| L10 | 关卡发布会：用证据说服别人 用证据说服别人 | 答辩结构；数据可视化；问答应对 | 8 分钟答辩：需求—方案—原型—数据—成本—改进，接受评委提问。 | 答辩 PPT + 评审表 |
说明：本页是教程副本（大纲级），不是完整课件。完整课件、教案、学案、代码与仿真场景按学校进度单独导出。