Attività: il robot che segue un percorso (mBot)

Attività di robotica educativa in cui gli studenti programmano il robot mBot 2 (Makeblock) perché percorra in autonomia un tracciato, usando il sensore seguilinea a infrarossi e i blocchi di controllo della piattaforma mBlock 5. È un’attività concreta per portare il pensiero computazionale “fuori dallo schermo”: l’algoritmo scritto a blocchi diventa un comportamento fisico osservabile, e gli errori si vedono subito nel movimento del robot.

Target

Classi seconde e terze della scuola secondaria di primo grado. Si lavora in piccoli gruppi (2-3 studenti per robot), così tutti possono alternarsi tra programmazione, gestione del percorso e osservazione.

Durata

2-3 ore, articolabili in 2 incontri:

• Incontro 1 (1 ora): presentazione del robot, dei sensori e della piattaforma mBlock 5; primo script di movimento.
• Incontro 2 (1-2 ore): costruzione del percorso, programmazione del comportamento seguilinea, test e debugging.

Materiali

• Robot mBot 2 (Makeblock) con scheda mCORE e cavo USB in dotazione (o collegamento Bluetooth tramite il modulo wireless della scheda).
• PC o tablet con la piattaforma mBlock 5 (utilizzabile online oppure scaricabile per l’uso offline).
• Sensore seguilinea (segui traccia) a infrarossi, montato sulla base del robot. (Su mBot 2 questo sensore non richiede estensioni aggiuntive: è sufficiente collegarlo perché mBlock ne rilevi la presenza.)
• Fogli bianchi e nastro/pennarello nero per tracciare la linea da seguire (linee nere su superficie bianca).
• In opzione: sensore a ultrasuoni frontale per il rilevamento degli ostacoli; cartoncini colorati per varianti del percorso.

Prerequisiti

• Aver incontrato la programmazione a blocchi (es. Scratch), in particolare la sequenza, il ciclo (ripeti) e il blocco condizionale se… allora… altrimenti.
• Conoscere a grandi linee il concetto di algoritmo come sequenza ordinata di istruzioni.
• Saper distinguere un sensore (che rileva) da un attuatore (i motori delle ruote, i led, il display). (proposta progettuale)

Procedura (fasi)

Fase 1 — Conosciamo il robot (15 min). Si presenta mBot 2: un robot di piccole dimensioni dotato di due motori, ciascuno collegato alla scheda elettronica, e di alcuni sensori che gli permettono di interagire con l’ambiente. Si mostra il sensore seguilinea sulla base (led che illuminano la superficie + sensori ottici che rilevano la luce riflessa) e, se disponibile, il sensore a ultrasuoni frontale per gli ostacoli. Punto chiave da far emergere: poiché i due motori sono collegati separatamente alla scheda, si può programmare la velocità di ogni singola ruota, ed è proprio questo che permette al robot di curvare e di correggere la traiettoria.

Fase 2 — Colleghiamo e proviamo i blocchi (15 min). Si connette mBot 2 al PC/tablet via USB o Bluetooth e si apre mBlock 5. Primo esperimento di verifica: far comparire in mBlock il valore letto da un sensore (per esempio la distanza dal sensore a ultrasuoni, oppure lo stato del seguilinea). Serve a far capire che il robot “legge” continuamente l’ambiente e che il programma decide cosa fare in base a quella lettura.

Fase 3 — Costruiamo il percorso (20 min). Su un foglio bianco si traccia una linea nera continua (un percorso con qualche curva). Gli studenti progettano prima il tracciato su carta, decidendo punto di partenza e di arrivo. (proposta progettuale)

Fase 4 — Programmiamo il comportamento seguilinea (40 min). Il cuore del programma è il blocco se… allora… altrimenti dentro un ciclo che si ripete: il robot legge il sensore seguilinea e, a seconda di ciò che “legge”, esegue una di due azioni alternative (per esempio: se sono sulla linea nera → vai dritto; altrimenti → correggi sterzando, regolando la velocità delle due ruote). Si parte da una versione minima e funzionante, poi la si raffina.

Fase 5 — Test e debugging (30 min). Si fa partire il robot sul percorso e si osserva. Quando esce dalla linea o sbaglia una curva, gli studenti tornano allo script, formulano un’ipotesi sulla causa (velocità troppo alta? soglia del sensore? curva troppo stretta?), modificano un blocco alla volta e riprovano. Il ciclo osserva → ipotizza → modifica → riprova è la parte didatticamente più ricca. (proposta progettuale per la struttura del ciclo di debugging)

Fase 6 — Estensioni (facoltative).

• Far accendere i led di un colore diverso a seconda della direzione o del tratto percorso.
• Inserire il sensore a ultrasuoni: se il robot si avvicina a meno di una soglia (es. 15 cm) da un ostacolo, si ferma, emette un suono e indietreggia.
• Trasformare il percorso in un piccolo labirinto e sfidare altri gruppi.

Prodotto finale

Un robot mBot 2 che percorre autonomamente il tracciato seguendo la linea, accompagnato da:

• lo script a blocchi in mBlock 5 (salvato o esportato);
• un breve diario di bordo del gruppo con il disegno del percorso, le versioni dello script provate e le correzioni applicate (registro del debugging). (proposta progettuale)

Valutazione

Si valuta più il processo (progettazione, correzione degli errori, collaborazione) che il solo risultato finale. Rubrica a 4 livelli — (proposta progettuale):

Criterio	Iniziale	Base	Intermedio	Avanzato
Comprensione dell’algoritmo (sequenza, ciclo, condizione)	Esegue solo con guida costante	Riconosce i blocchi principali	Costruisce uno script funzionante in autonomia	Spiega le scelte e propone alternative
Uso dei sensori e dei motori	Non collega lettura sensore e azione	Usa il sensore con aiuto	Usa il blocco se…allora…altrimenti in modo corretto	Combina più sensori/azioni in modo efficace
Debugging	Si blocca davanti all’errore	Prova modifiche casuali	Isola la causa e corregge un elemento per volta	Documenta e generalizza la strategia di correzione
Collaborazione e ruoli	Lavora isolato	Partecipa se sollecitato	Si alterna nei ruoli e ascolta il gruppo	Coordina il gruppo e porta idee per i problemi

Adattamenti inclusivi

BES/DSA

• Fornire lo script-base già pronto da completare o modificare, riducendo la parte di costruzione da zero. (proposta progettuale)
• Usare schede visive con i blocchi-chiave (ripeti, se…allora…altrimenti, sensore) e una legenda dei colori dei led.
• Valorizzare il canale concreto e manuale: chi fatica con il testo scritto può eccellere nella gestione del percorso e nell’osservazione del comportamento del robot.

Plusdotati

• Proporre le estensioni: aggiunta del sensore a ultrasuoni, gestione di più variabili (es. una variabile Distanza oggetto aggiornata in tempo reale), conteggio degli errori in una gara. (spunto sostenuto dalle attività del testo Futura)
• Sfida sul passaggio dai blocchi al codice testuale Python, supportato da mBlock 5. (proposta progettuale)

L2

• Affiancare alle istruzioni testuali le icone dei blocchi e parole-chiave bilingui (avanti, indietro, gira, sensore, se/altrimenti).
• Favorire il lavoro in coppia con un compagno tutor; il linguaggio a blocchi e l’osservazione del robot riducono la dipendenza dalla lingua scritta. (proposta progettuale)

Pagine collegate

• robotica-educativa
• mbot
• sensori-e-attuatori
• coding-e-programmazione-a-blocchi
• debugging-come-strategia
• algoritmo-e-diagrammi-di-flusso

Fonti

• Futura - Corso di tecnologia (A. Delpiano, M. Giusiano, E. Goldschmidt), volume Disegno / Area 6 “Coding e Robotica” (pp. 238-241, p. 246-247): mBot 2, scheda mCORE, piattaforma mBlock 5, sensore seguilinea a infrarossi, sensore RGB, sensore a ultrasuoni, blocco se…allora…altrimenti, attività “percorso” e “labirinto”.
• Guida Technologica (Benedetti, Romiti), sezione “Robotica con mBot”: mBot come kit di robotica a programmazione a blocchi adatto alle attività didattiche della secondaria di primo grado.
• Nota: parti della metodologia (struttura del ciclo di debugging, rubrica di valutazione, adattamenti inclusivi) sono proposta progettuale da validare, non derivata direttamente dai testi.