Урок по робототехнике на тему «Циклы и их роль в управлении роботом-манипулятором Dobot Magician»

21 марта 2022 года в рамках занятия по робототехнике ученики 5 классов МБОУ Иловлинская СОШ №1 Иловлинского муниципального района Волгоградской области занимались программированием робота Dobot Magician, полученного в рамках реализации регионального проекта «Точка роста» национального проекта «Образование» в 2021 году.

Программирование происходило в среде Dobot Studio – официальной программе к роботу-манипулятору. Среда исполнения Dobot Studio поддерживает два способа написания программ управления роботом-манипулятором. Первый способ – программы на языке программирования Python, широко распространённом в настоящее время среди программистов. Второй способ – надстройка над языком Python в Dobot Studio– блочное программирование, когда ученики строят программы из графических блоков, манипулируя ими мышью. Для пятых классов в рамках третьего занятия по программированию робота было нецелесообразно использовать язык программирования Python, поэтому дети занимались блочным программированием.

В рамках занятия перед учениками была поставлена следующая задача – они должны были нанести декартову координатную сетку на лист бумаги формата A2 в поле действия робота-манипулятора. Практическая ценность задачи состоит в том, что данная разметка в будущем позволила бы приближенно вычислять координаты объектов и упростила процесс работы с объектами. Одновременно была поставлена педагогическая цель – познакомить детей с циклами и переменными в системе блочного программирования.

В начале занятия после всех необходимых приготовлений мы обсудили с детьми блоки необходимые для решения данной задачи. В первую очередь обсудили блок цикла. Он необходим для повторения действий нужное количество раз. Внутри цикла есть счётчик – переменная, которая обозначает номер цикла. С помощью данного номера определяются переменные – координаты каждой точки, которые необходимо отметить на листе бумаги.

Сложность задачи состояла в том, что в 5 классе дети не владеют понятием декартовых координат и ещё не умеют работать с формулами, содержащими переменные. С другой стороны на каждом занятии при работе с роботом-манипулятором его положение задавалось тремя пространственными координатами x, y, z. Мы следили за их изменением, и дети знали, что происходит при увеличении/уменьшении той или иной координаты.

Второй блок необходимый для решения задачи – блок присвоения переменной. Если на первом занятии по программированию робота-манипулятора мы работали в основном с простыми командами – «Переместиться в точку» и т.д., которые требовали только известных конечных координат, то в рамках данного занятия необходимо было как-то хранить координаты в памяти и менять их. Для этой цели и служит блок присвоения переменной. Он выделяет память, где будет храниться координата и устанавливает для неё начальное значение.

Наконец, третий блок, который был нужен для решения задачи – блок математического выражения. С его помощью можно рассчитать значение координаты по имеющимся данным счётчика.

Работа состояла из двух элементов. Вначале мы проверили, как работает простейший цикл и как он перемещает инструмент «Ручка» робота-манипулятора. Дети быстро сориентировались с командами, которые необходимы для перемещения ручки, определили нужные координаты в Dobot Studio. Первый вариант программы использовал команду «Прыгнуть в точку» и перемещение ручки было резким. Я предложил подумать, нельзя ли заменить данную команду другой. Быстро стало понятно, что для решения данной задачи лучше подходит команда «Переместиться в точку». Дети выполнили замену команд. Робот построил первую линию вдоль оси y.

Далее мы обсудили, как перемещаться вдоль оси x. К сожалению, опыта пятиклассников оказалось недостаточно, чтобы додуматься, что циклы могут быть вложенными. Вместе с ними мы вложили один цикл в другой, ввели ещё одну переменную, и робот начал выполнять построение. Задача была решена.

В результате робот построил небольшую декартову сетку с шагом один сантиметр. В конце занятия дети провели измерение шага, проверили, лежат ли точки отдельной линии сетки на одной прямой, и параллельность прямых.

Результат занятия следует признать удовлетворительным, цели были достигнуты, но циклы для пятиклассников следует признать сложной темой, что дети и подтвердили, согласившись, что занятие было непростым.

Аликов Сергей Александрович
учитель, руководитель «Точки роста»