Транзисторный забег: для преподавателей

Что это такое

В основной игре ученик собирает схему из вентилей и проверяет её таблицей истинности. В забеге тот же концепт встречается второй раз, но в другом формате: ученик водит инженера по живой макетной плате и вручную доводит сигнал от источника до двери. Провод под сигналом светится, вентиль стоит на чипе с символом на корпусе — схему видно глазами и ногами, а не только на холсте редактора.

Подуровни покрывают 33 темы из 47: от провода и элемента НЕ до счётчика команд, дешифратора и Verilog-мотивов. Тексты, работа с файлами и железо остаются в основной игре — забег не заменяет курс, а идёт с ним параллельно.

Битовые пазлы

Кроме бега и прыжков на уровнях стоят пазлы, где действие совершается с отдельным битом. Они решаются одной клавишей E на месте, без реакции и счёта на время: темп выбирает ученик. Именно эти пазлы переносят логику курса из редактора в руки.

• Сундук с кодовым замком. Замок — трёхбитный счётчик от 0 до 7: каждое нажатие E увеличивает значение на 1, а три лампы над сундуком показывают текущие биты (потухшая — 0, горящая — 1). Код подсказывают монеты над полкой; совпадение открывает сундук. Пазл заставляет прочитать двоичное число с трёх ламп и понять, что 7 — это 111. Каждый третий сундук уровня особый: он выдаёт деталь арсенала в обход квиза.
• Ячейка RAM. На уровнях про память встречаются ячейки с адресом (этаж, колонка): при включённом входе DATA нажатие E записывает бит, и ячейка подсвечивается. Смерть очищает записанное — ученик на собственном опыте узнаёт, что такое энергозависимая память: пока схема не хранит бит осознанно, он теряется.
• Такт и защёлка. На уровнях про D-триггер и регистр есть зоны такта: нажатие E в зоне защёлкивает бит полосы, на которой стоит инженер, и значение больше не меняется до следующего такта. «Меняется только по такту» ученик сначала чувствует телом, а потом собирает триггер в редакторе.
• Конденсатор. Нажатие E заряжает конденсатор, разряд бежит по проводу и питает индикаторы схемы. Не заряженный конденсатор — просто деталь; заряженный — источник импульса, а разряд по проводу бьёт током, поэтому маршрут разряда приходится планировать.

Для урока это готовые микрозадания: до сборки схемы попросите ученика предсказать, какие лампы загорятся на счётчике при значении 5, а после — почему записанный в ячейку бит пропал после падения в яму.

На уровнях расставлены таблички «Музея на плате»: нажатие E открывает карточку с короткой историей о компании или машине — от MOS 6502 и троичной «Сетуни» до открытой архитектуры RISC-V. Пятьдесят записей распределены по темам: на уровне про регистры стоит Zilog, на уровне про шину — 6502, про машину-финал — ЕС ЭВМ и IBM. Для занятия это готовый крючок к истории вычислительной техники, включая отечественные машины: МЭСМ и БЭСМ Лебедева, «Сетунь», «Урал», «Агат». Табличка читается один раз, а после закрытия карточки, которую держали открытой хотя бы пять секунд, выдаёт три транзистора, поэтому коллекция растёт естественно, без отдельного задания.

Как игра связана с курсом

Подуровень открывается после успешной сборки схемы соответствующего уровня курса. После победы в забеге кнопка «Продолжить курс» возвращает ученика на следующий уровень курса, а из курса после сборки схемы ведёт обратная ссылка на подуровень. Навигация двусторонняя и работает без участия учителя: урок и игра чередуются сами.

У каждого подуровня есть гайд в библиотеке с разбором схемы — ссылки собраны в карте соответствия ниже.

Карта соответствия

Таблица построена из реестра игры: номер и название совпадают с меню забега, ссылка ведёт на гайд уровня в библиотеке, последний столбец взят из квиза подуровня. Таблицу можно использовать как план опроса: вопрос квиза уровня — готовый вопрос для проверки на занятии.

Что проверяет квиз

Квиз подуровня берёт измеримый результат уровня курса и просит его предсказать: «SR-защёлка хранит Q=1. Подаём S=0,R=0. Что с Q?», «A=1, B=1. Какие значения у S и C полусумматора?». Верный ответ открывает следующий подуровень, поэтому без понимания темы трасса дальше не идёт.

Есть один обходной путь: особые секретные сундуки выдают деталь арсенала в обход квиза. Ученик, который нашёл такой сундук, следующий подуровень всё равно не получит — открытие трассы привязано к ответу, сундук даёт только сам инструмент.

Три режима на уроке

• Разминка перед сборкой. 5–7 минут забега перед работой со схемой: ученик видит, как сигнал течёт по проводу и что делает вентиль, ещё до того, как соберёт это в редакторе.
• Закрепление после сборки. Подуровень открывается по факту сданной схемы — победа в забеге и квиз показывают, переносится ли понимание на новый контекст.
• Самостоятельная трасса. Замки, квизы и медали за время ведут ученика сами; трассу из 33 подуровней можно дать как добровольное задание на каникулах.

Прогресс и его границы

Прогресс забега хранится в localStorage браузера на устройстве ученика. В синк кабинетов он не входит: учитель не видит пройденные подуровни в классе, и переноса прогресса между устройствами нет. Наблюдаемые маркеры для самого ученика — открытые подуровни, медали за время и «Арсенал» из 8 инструментов, от тумблера до «Программа: машина».

Для отслеживания класса служит основной курс в кабинете: там видны сданные схемы и результаты. Забег разумно предлагать как добровольное закрепление, а не как проверяемое задание.

Техника

Забег работает в браузере, без установки и бесплатно. Управление — клавиатура, на телефоне и планшете появляются сенсорные кнопки. Интерфейс доступен на русском и английском.