Программируемое искусство: узоры с роботом Dobot Magician для обучающих целей

«Программируемое искусство» становится все более продвинутым и доступным, позволяя ученикам развивать свои навыки и творческое мышление. Одним из удивительных примеров технологий в этой области является робот Dobot Magician, который может использоваться для создания графических объектов.

Программирование замощения заданной рабочей области - это прекрасный способ комбинировать дизайн и технологии, учащиеся могут улучшить свои навыки программирования, а также развить свое чувство композиции и эстетики. Используя циклы и условия в программе, студенты получают возможность понять важность логики и последовательности действий при создании искусства.

Написание программы замощения кирпичом в Scratch позволяет учащимся экспериментировать с различными параметрами кирпича, интервалом между кирпичами и размерами области, что способствует развитию их творческого мышления и умения принимать решения на основе заданных параметров. Кроме того, они могут наблюдать результат своего творчества в виде уникальных узоров и дизайнов, созданных роботом Dobot Magician.

Связь между дизайном и программированием оказывается важным аспектом образования в современном мире. Учащиеся не только учатся создавать красивые узоры и композиции, но и улучшают свои навыки в области математики, логики и алгоритмизации. Программируемое искусство с роботом Dobot Magician может стимулировать учеников к исследованию новых идей и концепций, открывая им мир технологий и творчества.

Задание по программированию замощения кирпичом с роботом Dobot Magician в Scratch можно организовать поэтапно с постепенным повышением уровня сложности. На первых этапах учащиеся могут изучить основы программирования робота и создать простую программу для замощения прямоугольной области с однотипными кирпичами без интервалов и без сдвига. Постепенно к сложности можно добавлять параметры, позволяющие настраивать размеры кирпичей, интервалы между ними, сдвиг последующего ряда кирпичей, а также форму области для замощения.

Универсальная программа для замощения любой прямоугольной области с использованием робота Dobot Magician в Scratch может быть результатом поэтапного развития навыков и понимания учащихся. При этом они будут улучшать свое понимание алгоритмов, логики программирования, а также оценку параметров для достижения наилучшего результата.

Программирование поэтапно с повышением уровня сложности обучает не только созданию универсальных программ, но и развивает у учащихся способность адаптировать свои навыки к новым задачам и условиям. Такой подход стимулирует логическое мышление, творческую самореализацию и умение решать сложные задачи систематически и последовательно.

В данной статье мы рассмотрим программу для учащихся продвинутого уровня, написанную на платформе Scratch, которая выполняет функцию замощения кирпичом прямоугольной области с заданными параметрами кирпича, заданными параметрами области и интервала между кирпичами. Исходя из начальных данных, робот должен самостоятельно рассчитать, сколько кирпичей войдет в ряд, остаток от кирпича, если не входит целый, смещение кирпичей следующего ряда и обрезку нижнего ряда кирпичей, если они не входят в указанную область, и изобразить это на бумаге.

Переходим к составлению программы. Сама программа написана в Scratch, выполняется при помощи ручки.

• Выбрать ручку с помощью команды

• Установить высоту прыжка при режиме движения Jump (П-образная траектория)

• Задать начальные данные, присвоив переменным начальные значения

Переменные x нач и y нач – это начальные координаты точки, из которой робот начинает рисовать. Они остаются неизменными. Затем присваиваются изменяемые координаты x, y, z (строго говоря, z не изменяется, т.к. рисунок выполняется на плоскости, и ее тоже можно отнести к начальным координатам), которые будут показывать начальную точку, из которой рисуется каждый новый кирпич. Они будут постоянно изменяться, но для первого кирпича совпадают с начальными координатами. Далее задаются параметры, характеризующие рисунок: длина и ширина области, длина и ширина кирпича и отступ между кирпичами. Переменная Счетчик введена для отслеживания номера ряда, начиная с нулевого.

• Задать расчетные переменные

Число кирпичей в длину рассчитывается делением длины области на длину кирпича и отступа. При этом число может получиться целое (с остатком 0) или дробное (с ненулевым остатком). Далее полученное число разделяется на 2 переменные: целую часть и остаток. Поведение робота для каждой из этих переменных будет разное. Аналогично рассчитываются и присваиваются переменные для ширины области.

• Нарисовать прямоугольную область заданных размеров

Эта область, которая будет зарисовываться кирпичами.

• Далее установить условие, которое разделяет программы на 2 блока: блок для четных рядов кирпичей и блок нечетных рядов кирпичей. При этом используется условие четности целых чисел: если остаток при делении числа на 2 равен нулю, то четное, если не равен нулю, то нечетное.

• Данный блок программы реализует четные ряды кирпичей

Разберем его подробнее:

Данный цикл реализует целые кирпичи. Например, при расчете получилось число кирпичей равно 3,8, робот рисует 3 целых кирпича.

Далее идет условие, которое отслеживает остаток длины, и выполняется в том случае, если он отличен от нуля.

Данный блок реализует последний нецелый кирпич в ряду.

Далее робот перемещается в начальную координату по y, но смещается по x на 1 ряд ниже. При этом Счетчик, а, следовательно, и номер ряда увеличивается на 1. ​​​​​​​

• Данный блок программы реализует нечетные ряды кирпичей

​​​​​​​

Разберем его подробнее:

В нечетных рядах происходит смещение кирпичей таким образом, чтобы центр кирпича последующего ряда находился под серединой отступа предыдущего ряда. Поэтому в общем случае получается ситуация, что ряд начинается и заканчивается нецелой частью кирпича (в некоторых случаях последняя часть кирпича может оказаться целой).

Данный блок реализует первый нецелый кирпич в ряду.

Далее идет цикл, который реализует целые кирпичи в ряду.

Цикл автоматически высчитывает количество целых кирпичей в ряду.

Данный блок реализует последний кирпич, при этом он может получится целый, нецелый или вообще отсутствовать в зависимости от начальных условий.

Далее робот перемещается в начальную координату по y, но смещается по x на 1 ряд ниже. При этом Счетчик, а, следовательно, и номер ряда увеличивается на 1.

• Пункты 6, 7 и 8 помещены в цикл, который повторяет эти процедуры до тех пор, пока позволяет ширина области.

​​​​​​​

• Но может возникнуть ситуация, что в область не поместится целое количество рядов. Поэтому необходимо прописать поведение робота для нецелого ряда. Для описания поведения робота вводится переменная смещение, которая по сути является шириной нецелого ряда. Смещение можно рассчитать, если из ширины всей области вычесть ширину всех предыдущих рядов и промежутков.

• Далее построение кирпичей происходит тем же способом, что и для предыдущих рядов, но один раз и из координаты x вычитаем не ширину кирпича, а смещение.

При выполнении данной программы робот создает на бумаге вот такой рисунок.

Таким образом, использование робота Dobot Magician для создания геометрических узоров в образовательных целях с помощью Scratch - это отличный способ объединить программирование и дизайн для развития навыков учащихся. Этот опыт может не только помочь им освоить новые технологии, но и вдохновить на креативные идеи и продуктивное использование компьютерного программирования в творчестве.

1. Программирование манипулятора в срeде COOGLE BROCKLY: DOBOT MAGICIAN: Образовательная инженерная платформа/ О.А. Горнов. – М.: Издательство «Экзамен», 2021. – 188[1] с.
2. Dobot Magician. Руководство пользователя. — М.: ИНТ, 2018. — 114 с.
3. Заяц А. В., Зубиков А. А. Использование циклов и условий при решении многоуровневых геометрических задач с использованием Dobot Magician // Научные высказывания. 2024. №9 (56).
4. Заяц А. В. Создание графических изображений при помощи Dobot Magician // Научные высказывания. 2024. №9 (56)