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UNIVERISDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE CÁCERES DEPARTAMENTO DE COMPUTAÇÃO
A ROBÓTICA EDUCATIVA COMO RECURSO DIDÁTICO NO ENSIN O DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO
ROGÉRIO BARBOSA PEREIRA
CÁCERES - MT 2008
II
UNIVERISDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE CÁCERES DEPARTAMENTO DE COMPUTAÇÃO
A robótica educativa como recurso didático no ensin o de Física no ensino médio.
Monografia apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado em Computação, à Universidade do Estado de Mato Grosso, sob a orientação do (a) Prof (a) Ms. Herena Naoco Chisaki Isobe. Acadêmico(a): Rogério Barbosa Pereira
CÁCERES - MT 2008
III
Esta monografia foi submetida, como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Licenciado em Computação, outorgado pela Universidade do
Estado de Mato Grosso, e encontra-se à disposição dos interessados na Biblioteca
Central do Campus Universitário Jane Vanini da referida instituição.
A citação de qualquer trecho deste estudo é permitida, desde que seja
feita em conformidade com as normas da ética cientifica.
BANCA EXAMINADORA
________________________________________________________________ Prof.(a) Ms. Herena Naoco Chisaki Isobe
Orientador (a)
__________________________________________________________________ Prof (a) Ms. Wesley Barbosa Thereza
Convidado (a)
__________________________________________________________________ Prof (a) Dr. Nivalde Calonego Junior
Convidado (a)
IV
Este trabalho é dedicado a toda minha família,
Meu pai, Pedro Augusto Pereira, minha mãe,
Ângela Maria Pereira, e meu irmão, Anderson
Barbosa Pereira, por todo apoio e incentivo
prestados durante minha jornada estudantil.
V
AGRADECIMENTOS
À Deus, por todas graças alcançadas que tornaram possível a realização deste sonho. Aos meus colegas de classe, aos que continuam e aos que não puderam continuar, que durante essa jornada universitária estiveram sempre unidos. Aos quase sempre parceiros de estágio e trabalhos, Marcio Bordim, Ednardo Marques, Antonio Sergio e Antonio Aparecido. Aos parceiros de luta, Válber Zacarkim e Bernado Biesseck, que juntos comigo encaram o desafio de descobrir o mundo da robótica. À minha orientadora, Prof. Ms. Herena Naoco Chisaki Isobe, por toda paciência e dedicação, abdicando até mesmo de seus momentos de descanso para que este trabalho pudesse ser concluído. Também pelas adoráveis discussões sobre a ciência. À Prof. Ms. Rebeca Moreira Sena, sendo a pessoa que me indicou a escolha deste tema e que inicialmente me ajudou no desenvolvimento desta monografia, além de todas suas contribuições feitas durante meu período de estagio. À meu grande amigo Thiago “Tonhão” parceiro de festa e que sempre estava presente pra oferecer um apoio moral nos momentos de dificuldade. Ao meu companheiro de trabalho durante dois anos, Rizio Martins, pessoa que muito colaborou em meus trabalhos no mundo da computação.
VI
RESUMO
Este trabalho buscou demonstrar como a robótica educativa pode ser utilizada para contribuir no processo de ensino-aprendizagem de conceitos de Física no ensino médio. Utilizou-se uma metodologia de caráter descritivo, com o propósito de descrever o processo, as características e as relações estabelecidas entre os conceitos de Física e a construção de objetos robóticos. Para isso foi realizado um estudo de caso com um grupo de alunos do 3º ano do ensino médio provenientes de escolas estaduais do município de Cáceres-MT nas dependências do Centro de Educação e Investigação em Ciências da Universidade do Estado de Mato Grosso. Foi possível constatar nesta pesquisa o potencial da robótica educativa para contribuir com o ensino de Física. Além de possibilitar a realização de atividades abrangendo um considerável número de conteúdos de Física na construção de dispositivos robóticos, também oferece aos alunos uma aprendizagem mais significativa, demonstrando, por exemplo, na prática a aplicação de conceitos teóricos.
Palavras-Chave: Robótica Educativa; Ensino de Física; Tecnologias na Educação;
VII
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO..................................................................................................................................... 12
MATERIAIS E MÉTODO...................................................................................................................... 15
Tipo de Pesquisa...................................................................................................................15
Estudo de Caso..................................................................................................... 15
População e Amostra............................................................................................. 15
Método................................................................................................................... 16
CAPÍTULO I:
1. TECNOLOGIAS NA EDUCAÇÃO: HISTÓRIA, PRINCÍPIOS E OBJETIVOS...................18
1.1 Informática Educativa...................................................................................... 18
1.2 Construcionismo.............................................................................................. 20
1.3 Robótica........................................................................................................... 24
1.4 Robótica Educativa.......................................................................................... 30
CAPÍTULO II:
1. O PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVOS ROBÓTICOS: APLICAÇÕES DE
CONTEÚDOS DE FÍSICA.................................................................................................................... 38
2.1 A aplicabilidade de conteúdos de Física na construção de dispositivos
robóticos............................................................................................................................................... 38
2.2 Utilização dos conteúdos da Física no processo para construção de
dispositivos robóticos .......................................................................................................................... 40
CAPÍTULO III:
1. TECNOLOGIAS NA EDUCAÇÃO: HISTÓRIA, PRINCÍPIOS E OBJETIVOS...................48
3.1 A motivação e adesão dos alunos na construção do carrinho robô................ 48
3.2 Aprendendo com a prática............................................................................... 49
3.3 Relação professor e aluno............................................................................... 51
3.4 Educação tecnológica...................................................................................... 51
3.5 A sucata........................................................................................................... 52
VIII
CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................................................. 54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................................... 56
ANEXOS .............................................................................................................................................. 60
IX
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Seymour Papert 0
FIGURA 2 - Pato mecânico (À direita); Robô tocador de flauta (À esquerda)
0
FIGURA 3 - R.U.R, de Karel Capek, 1921 0
FIGURA 4 - Isaac Asimov (1920-1992) 0
FIGURA 5 - Primeiros robôs fabricados pela Unimates 0
FIGURA 6 - Dois diferentes modelos de manipuladores robóticos 0
FIGURA 7 - Robô ASIMO da empresa Honda 0
FIGURA 8 - Robô de Papert conhecido como “Tartaruga Amarela” 0
FIGURA 9 - Tijolo programável com alguns componentes conectados 0
FIGURA 10 - Caixa de controle do Robokit 0
FIGURA 11 - Kit Super Robby 0
FIGURA 12 Interface Cyberbox 0
FIGURA 13 - Robô montado com sucata 0
FIGURA 14 - Experimento dos alunos montado para controlar motor de passo utilizando transistores
0
FIGURA 15 - Experimento dos alunos montado para o controle da lâmpada pelo computador
0
FIGURA 16 - Circuito impresso, visto dos dois lados. Esta foi uma das primeiras tentativas frustradas em montar o circuito do motor de tração
0
FIGURA 17 - Exemplo de cálculos utilizados no desenvolvimento do carrinho, entre eles o cálculo para estimar velocidade
0
FIGURA 18 Últimos testes realizados no circuito para controle do motor de tração (À direita); Parte física desenvolvida do carrinho (À esquerda)
0
FIGURA 19 Janela do programa construído para controlar o carrinho 0
FIGURA 20 - Momento de discussão entre professor e aluno sobre circuito do motor de tração
0
FIGURA 21 - Parte das sucatas utilizadas no decorrer da pesquisa 0
X
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Relação de conteúdos de Física diretamente utilizados no desenvolvimento de dispositivos robóticos
0
XI
LISTA DE ABREVIATURAS
CAI Computer Aided Instruction
MIT Massachussetts Institute of Technology
MEC Ministério da Educação
SAEB Sistema Nacional de Avaliação da Educação Básica
UNEMAT Universidade do Estado de Mato Grosso
12
INTRODUÇÃO
A educação nacional vem nos últimos anos apresentando dados
preocupantes quanto à qualidade do ensino oferecido. Segundo o Sistema de
Avaliação da Educação Básica/SAEB, órgão ligado ao Ministério da Educação/MEC,
em sua pesquisa realizada no ano de 2005, os alunos do 3º ano do ensino médio
apresentaram uma média de 270 pontos na área de exatas, em uma escala que
chega até 500 pontos. Estes dados são preocupantes uma vez que esta pontuação
era menor que a esperada para alunos da 8º série do ensino fundamental. A partir
de dados como este se faz necessário refletir sobre realizações de mudanças no
ensino com o intuito de buscar melhorias no processo de ensino-aprendizagem das
áreas de exatas.
Segundo Godoy (2002), para elevar a qualidade do ensino é preciso
repensar os paradigmas existentes para a adoção de novas práticas pedagógicas na
educação escolar, e assim aproximá-la de seu objetivo que é a formação cidadãos
capazes de modificar o meio onde estão inseridos pela busca de uma sociedade
melhor, mais justa e igualitária.
Na busca por mudanças que possam contribuir para melhoria da
educação, o presente projeto busca analisar a inserção da robótica educativa como
recurso pedagógico no ensino de Física.
A robótica educativa é uma proposta educacional baseada na construção
de dispositivos robóticos para auxiliar no processo de ensino-aprendizagem de
conceitos científicos (ZILI, 2004).
Utilizando de materiais como: kits educacionais, sensores, motores e
manipuladores robóticos integrados com o computador para auxiliar o processo de
aquisição de conceitos. Pretende-se desta forma ampliar a utilização dos
computadores para enriquecer e diversificar a forma de utilizá-lo como ferramenta
educacional, num contexto conhecido como informática na educação (D’ABREU,
2002).
A robótica é uma área tecnológica muito presentes no cotidiano da
sociedade contemporânea e desenvolve-se de forma a inserir-se ainda mais. Isso
possibilita a robótica educativa realizar uma aproximação da realidade escolar com a
13
realidade cotidiana de seus alunos. Assim, além de um poderoso recurso didático
para levar os conceitos científicos aos alunos, eles aprendem/compreendem mais
sobre os elementos presentes ao seu redor.
O aluno não aprende somente na escola, mas traz toda uma bagagem de
outras fontes, como seu ambiente familiar. Fazer a conexão entre as aprendizagens
escolares com as vivências do indivíduo é de extrema importância e é um dos
desafios da educação (YUS, 2004).
Pela proximidade na vida cotidiana, os recursos tecnológicos podem ser
um forte aliado no processo de aquisição do conhecimento, pois possibilita uma
aprendizagem ativa, dialogal e participativa, onde o aluno é o sujeito do seu
processo de construção do conhecimento (EXPOENTE, 2004).
A robótica educativa além de aliar as atividades escolares com o cotidiano
da vida, ele oferece aplicações práticas para muitos conceitos teóricos dos
currículos escolares. Segundo D’Abreu (2002) a robótica educativa pode enriquecer
os ambientes de ensino/aprendizagem, onde alunos podem estudar conceitos
científicos como conceitos reais, passíveis de serem trabalhados durante a
criação/montagem de dispositivos mecatrônicos.
As ciências exatas, como a Física, Matemática e Química, geralmente são
disciplinas em que grande parte dos alunos da educação básica encontra maiores
dificuldade de compreensão. Um dos motivos para esta dificuldade é a forma
abstrata e descontextualizadas como esses conteúdos são trabalhados. Métodos
didáticos, que buscam levar conteúdos teóricos para aulas práticas, contribuem com
o processo de aprendizagem destas ciências, possibilitando aos alunos visualizá-las
como algo passível de ser compreendido.
Quando o aluno experimenta a aplicação de um conceito, consegue-se
facilitar o processo para compreensão deste conceito. Para Castilho (2002), o aluno
apenas percebe os efeitos durante a sua ação e compreende conceitos físicos que
jamais esquecerá. Quando os tiver que usar novamente, no mesmo ou em outro
projeto, poderá fazê-lo com conhecimento pela vivência de sua própria ação.
Segundo Serafim (2001), a prática e a teoria devem caminhar juntos. O
aluno deve ser alfabetizado para ler o mundo e suas palavras, pois somente se pode
transformá-lo se o compreende.
A robótica educativa é uma ferramenta didática que realiza essa
interlocução entre a teoria e a prática, além de ser uma ferramenta prazerosa e
14
desafiadora para os alunos trabalharem. Devido a essa característica, a robótica
educativa tem grande potencial para colaborar com o ensino das ciências exatas se
utilizada como ferramenta didática auxiliar pelos educadores.
Este trabalho objetiva analisar a robótica educativa como estratégia
didática no processo de ensino-aprendizagem da disciplina de Física no ensino
médio, verificando especificamente: a aplicabilidade de conteúdos de Física na
construção de objetos robóticos; e a utilização dos conteúdos identificados no
processo para construção de dispositivos robóticos com alunos do 3º ano do ensino
médio.
O espaço experimental desse trabalho foi desenvolvido no Centro de
Educação e Investigação em Ciências da UNEMAT, um lugar de divulgação
científica que desenvolve ações educacionais em um espaço não formal. A escolha
deste espaço deve-se a algumas questões, tais como, a disponibilidade de materiais
e equipamentos, a flexibilidade de horários, a própria filosofia do lugar, que atua
como um espaço de criação de materiais alternativos e experimentais para a
melhoria do ensino de Ciências e de Matemática.
15
MATERIAIS E MÉTODOS
Tipo de Pesquisa
Estudo de Caso
O tipo de pesquisa no presente trabalho é descritivo, pois visou a
descrição do processo, das características e das relações estabelecidas entre
conceitos de Física e a construção de objetos robóticos.
A abordagem da pesquisa foi qualitativa, partindo de observações de
fatos reais se buscou a compreensão do contexto analisado, ou seja, procurou
compreender melhor a relação entre a pesquisa contextualizada na realidade da
formação de conceitos de Física de alunos do ensino médio e a construção de
dispositivos robóticos. A este contexto analisado, Lüdke e André (1986) denominam
“interpretação em contexto”, uma das características de Estudo de Caso.
Segundo Andrade (2003), o Estudo de Caso consiste no estudo de
determinados indivíduos, condições, instituições, grupos ou comunidades com a
finalidade de obter generalizações.
A fonte de dados baseou-se na observação participativa e em um
instrumento de coleta sistematizado na forma de ficha de acompanhamento de um
grupo de alunos do ensino médio da cidade de Cáceres-MT.
População e Amostra
A população da pesquisa são alunos do 3º ano do ensino médio de 4
escolas estaduais públicas de Cáceres-MT e deste universo foram selecionados 6
alunos para realização das atividades.
16
Métodos
Para realização dos trabalhos foram selecionados 02 (dois) alunos da
Escola Estadual São Luiz, 01 (um) aluno da Escola Estadual Senador Mario Motta,
01 (um) da Escola Estadual Ana Maria das Graças Souza Noronha e 02 (dois) da
Escola Estadual Onze de Março, totalizando um grupo de 06 (seis) alunos, todos
matriculados no 3º ano do ensino médio. A seleção foi realizada pela própria escola
utilizando como critério o compromisso de cada aluno com as atividades escolares e
o interesse pelo tema de robótica.
As escolas selecionadas foram escolhidas por serem parceiras do Centro
de Educação e Investigação em Ciências da Universidade do Estado de Mato
Grosso/UNEMAT. Nas dependências do referido Centro, laboratórios e oficinas,
foram realizados os experimentos, criação/montagem robôs, com os alunos, pois o
local possui uma infra-estrutura básica para os trabalhos com robótica. O Centro de
Educação atualmente está localizado no campus Jane Vanini na cidade Cáceres-
MT.
No primeiro dia, apresentaram-se quatro alunos apenas, dois da escola
São Luiz, um da escola Onze de Março e um da escola Mario Mota. Nos dias
seguintes apenas os dois alunos da escola São Luiz continuaram a freqüentar as
atividades. Assim foi convidado a integrar o grupo mais um aluno da escola São Luiz
que durante a seleção na escola também demonstrou interesse pelo tema.
A opção pelos alunos do 3º ano do ensino médio foi devido a grade
curricular da disciplina de Física conter conteúdos fundamentais a robótica, como os
estudos sobre os fenômenos elétricos.
O material escolhido para montagem do ambiente de robótica educativa
foi baseado em sucata, devido ao seu baixo custo para desenvolvimento e suas
maiores possibilidades de criação, podendo assim maximizar a criatividade dos
alunos. A programação dos dispositivos robóticos utilizou a linguagem Logo por ser
uma linguagem acessível e de fácil compreensão, além de possuir uma quantidade
satisfatória de recursos de programação.
17
Os materiais utilizados nos experimentos foram obtidos de máquinas
descartadas do comércio local e também de um estoque de equipamentos
sucateados existentes no próprio Centro de Ciências. A maioria destes
equipamentos atualmente disponíveis é proveniente de doações realizadas ao
projeto pela própria UNEMAT.
As atividades com os alunos foram realizadas em duas partes, na
primeira foi repassado os conceitos teóricos de forma superficial e na segunda estes
conceitos foram colocados em prática, por meio da elaboração de experimentos.
As atividades aconteceram no período de abril a junho de 2008, quatro
vezes na semana, no período matutino. Cada encontro teve, em média, a duração
de três horas.
Uma pesquisa bibliográfica foi realizada de modo a identificar os
conceitos de Física utilizados diretamente na construção dos dispositivos robóticos.
Após a identificação dos conceitos, realizaram-se experimentos para demonstrar a
aplicação destes conceitos na construção dos dispositivos.
Esta etapa de experimentação foi registrada por meio de fotografias,
pequenos vídeos e de uma planilha de acompanhamento (Anexo I). Nessa planilha
foram registrados dados como: data, conteúdos trabalhados, atividade do dia,
participação, e resultados alcançados. Os registros foram utilizados para realizar a
análise do processo de desenvolvimento dos objetos robóticos construídos e a
relação entre os conteúdos teóricos com a prática.
A análise do processo de aprendizagem foi qualitativa, observando os
conteúdos de Física efetivamente utilizados na construção dos objetos robóticos e
se os alunos puderam assimilar estes conteúdos. Também buscou-se evidenciar o
conhecimento tecnológico adquirido pelos alunos na área da computação.
18
CAPÍTULO I
1 TECNOLOGIAS NA EDUCAÇÃO: HISTÓRIA, PRINCÍPIOS E O BJETIVOS
1.1 Informática Educativa
A informática educativa trata da utilização de recursos computacionais
para auxiliar no processo de ensino-aprendizagem. Valente (2008b) conceitua a
informática educativa como "a inserção do computador no processo de
aprendizagem dos conteúdos curriculares de todos os níveis e modalidades de
educação”.
As primeiras iniciativas para utilização de computadores como recurso
didático surgiram em meados da década de 50, com os sistemas conhecidos como
CAI (Computer Aided Instruction), produzidos inicialmente por empresas como a
IBM, RCA e Digital. Esses sistemas utilizavam o conceito de instrução programada,
onde o computador trabalha como um tutor, dirigindo todo o processo de
aprendizagem do aluno (VENÂNCIO e MIRANDA, 2008).
Os sistemas baseados na instrução programada são trabalhados de
forma a exigir a memorização de conteúdos pelos alunos fazendo uso de exercícios
para auxiliar nesta tarefa. Estes sistemas podem ser considerados semelhantes ao
ensino tradicional, diferenciando-se apenas pela mídia utilizada, ou seja, troca-se o
quadro negro e o professor pelo computador.
Segundo os autores Venâncio e Miranda, (2008):
A instrução assistida por computador, constitui-se em um método de ensinar que
19
utiliza o computador como recurso pedagógico através de um sistema de instrução individualizada que visa alcançar objetivos educacionais tradicionais, usando métodos também, fundamentalmente, convencionais. Nesta forma de utilização do computador, o ensino é visto como um processo de condicionamento centrado no uso de reforço das respostas que obter. O aluno é testado periodicamente e o que se espera dele é a memorização dos fatos. Desse modo, é valorizado o desempenho do aluno, que deve sair do processo de ensino e aprendizagem com melhor desempenho. (VENÂNCIO e MIRANDA, 2008, p. 2).
Paralelamente com o desenvolvimento dos sistemas CAI, durante a
década de 60 começou a ser desenvolvido no MIT (Massachussetts Institute of
Technology) uma linguagem de programação que visava contribuir com o processo
de ensino-aprendizagem a partir de uma proposta inovadora. O projeto foi
supervisionado por Seymour Papert, um discípulo de Jean Piaget com o qual
trabalhou durante quatro anos no Centro de Epistemologia Genética de Genebra.
Esta nova linguagem, fundamentada nos princípios da teoria do construtivismo de
Piaget, propunha uma mudança de postura no processo de ensino-aprendizagem
tradicional, o aluno torna-se sujeito ativo de seu processo de aprendizagem
construindo por si próprio seu conhecimento, cabendo ao professor o papel de
auxiliar o aluno neste processo de construção do conhecimento.
FIGURA 1 - Seymour Papert
Fonte: http://www.k12schoolnetworking.org/
Para as primeiras pesquisas com o Logo, professores e alunos tinham
20
que se deslocar até os centros de pesquisas, pois, na época os microcomputadores
ainda não haviam sido desenvolvidos. Os computadores estavam restrito às
universidades e aos laboratórios de pesquisa devido o seu extenso tamanho físico e
elevado custo. Mesmo sob estas condições houve muitas pesquisas que retratavam
bons resultados na utilização desta nova linguagem como recurso pedagógico
(VALENTE, 1999).
Apesar dos resultados promissores a linguagem Logo e a informática
educativa de modo geral ficaram semi-estagnados nas décadas seguintes, sendo a
maioria dos trabalhos desenvolvidos nesta área voltados apenas para a
aprendizagem da computação, como linguagens de programação, planilhas de
cálculo e editores de texto e não como método para auxiliar na aprendizagem
escolar (CHELLA, 2002).
Com a popularização da internet e dos computadores a partir da década
de 90, a informática educativa começou a voltar à cena de modo mais significativo.
Os recursos de multimídia e internet abriram possibilidades fantásticas à educação.
Esta última, por exemplo, possibilitou recursos como: identificação e integração de
grande quantidade de informação; meio para a participação em experiências
simuladas, aprendizagens e parcerias cognitivas; amenização das dificuldades
encontradas devido as localizações geográficas; favorecimento do aprendizado
cooperativo que se estende além da sala de aula; dentre outros mais (Chella, 2002).
A volta da utilização do computador como método para auxiliar a prática
pedagógica trouxe consigo o ressurgimento do Logo, com novos recursos gráficos e
de programação, reavendo as discussões sobre os métodos de se utilizar o
computador nos ambientes escolares e questionando novamente o papel do
educador no processo de aprendizagem.
Existem grandes discussões sendo realizadas quanto ao processo de
implantação de ambientes pedagógicos baseados em informática educativa nas
escolas, contudo é visível que aos poucos os computadores estão se inserindo cada
vez mais dentro das escolas e se tornando progressivamente uma ferramenta de
grande relevância dentro dos projetos pedagógicos.
21
1.2. Construcionismo
São muitas as formas como os recursos computacionais atualmente são
utilizados dentro da educação. Uma das primeiras e ainda fortemente presente é a
utilização de programas do tipo CAI (tutores). Como citado anteriormente, estes
programas procuram desempenhar o papel do professor em sala de aula,
repassando conteúdos e em alguns casos aplicando exercícios e testes.
Outra forma largamente utilizada é como recurso de mídia adicional ao
quadro negro. Com a utilização de computadores e projetores, por exemplo, o
professor pode ministrar aulas com ilustrações criadas em computador para facilitar
ou tornar o mais real possível representações de determinados conteúdos que
deseja expor. Apresentações e vídeos podem ser criados para exemplificar
implementações de conceitos que antes, utilizando somente o quadro negro, eram
inviáveis.
Tem-se também a possibilidade de pesquisas dentro da gigantesca fonte
de informação que é a internet, nela os alunos podem além de realizar buscas sobre
os mais diversos temas, fazer trocas de experiências e informações com qualquer
pessoa do mundo que também tenha acesso, aumentando, diversificando e
facilitando significativamente as fontes de informação e o acesso a elas.
Estas são algumas dentre muitas possibilidades que os recursos
computacionais oferecem a educação, mas talvez a mais importante e significativa
delas seja a proposta de Papert. Em sua proposta pedagógica sugere que as novas
tecnologias, como os computadores, podem trazer ganhos mais significativos
utilizando-as como ferramenta base na elaboração de ambientes de aprendizagem
que incentive/desperte um aprendizado autônomo.
Papert (1994) fundamenta a importância da aprendizagem autônoma
porque a sociedade sofreu grandes transformações durante o século XX, para as
pessoas não basta mais apenas deter um determinado conhecimento, é preciso
também desenvolver a habilidade de adquirir novos conhecimentos. As recorrentes
transformações da sociedade contemporânea fazem do conhecimento algo
temporário, sendo necessário à aquisição de novos em curtos intervalos de tempo
para manter-se inserido.
22
A habilidade mais importante na determinação do padrão de vida de uma pessoa já se tornou a capacidade de aprender novas habilidades, de assimilar novos conceitos, de avaliar novas situações, de lidar com o inesperado. Isso será crescentemente verdadeiro no futuro: A habilidade competitiva será a habilidade de aprender. (PAPERT, 1994, p.5)
A teoria de aprendizagem de Papert, o construcionismo, teve como base
a teoria de Jean Piaget, o construtivismo, amplamente estuda por Papert durante os
quatro anos em que trabalhou nos laboratórios de pesquisa de Piaget.
Piaget propõe que a aprendizagem deve ser um processo ativo do aluno.
O conhecimento não pode ser repassado ao aluno, ele deve construir seu próprio
conhecimento. O aluno deve ser o centro no processo para aquisição de
conhecimento, muda sua figura de processador de conhecimento para construtor do
conhecimento. Propõe que o tradicional método onde o professor é o transmissor e
o aluno o receptor de conhecimento seja repensado, deverá ser relegado ao
professor o papel de ajudar no processo de construção do conhecimento do aluno,
oferecendo as condições necessárias a este processo (COUTINHO, 2005).
O construcionismo de Papert demonstra a importância que a construção e
planejamento de objetos ou artefatos para o processo de construção do
conhecimento dos alunos. Papert afirma que a aprendizagem torna-se
significativamente melhor quando o aluno esta envolvido em projetos de
criação/montagem de objeto de seu interesse. O construticionismo então consiste na
valorização do papel das construções físicas como suporte das construções
intelectuais (PAPERT apud RIBEIRO, 2005, p.43).
Está teoria está interessada em como os aprendizes se relacionam com
suas próprias representações e externalizações e como essas relações facilitam a
construção de novos conhecimentos. (ZILI, 2004).
Diferencia-se as duas teorias no sentido de que o construtivismo destaca
o processo mental para aquisição do conhecimento e as formas ideais de como
atingi-lo. O construcionismo por sua vez destaca a implementação de ambientes de
aprendizagem para aquisição de conhecimento baseados no construtivismo, como
os ambientes de informática educativa e robótica educativa. Desta forma uma teoria
completa a outra.
Para Valente (2008a) há duas idéias principais que diferenciam o
23
construcionismo do construtivismo: o primeiro está no fato do construcionismo
propor ao aprendiz criar alguma coisa concreta, o aprendizado acontece através do
“colocar a mão na massa”; segundo, quando o aluno constrói algo de seu interesse
e para o qual está motivado a aprendizagem torna-se mais significativa.
Dois aspectos do processo da aprendizagem são destacados pelo
construcionismo: no primeiro deles trata da importância do desenvolvimento de
materiais que permitem uma atividade reflexiva do aprendiz; a segunda destaca a
criação de “ambientes” em cujo contexto a aprendizagem acontece (PRADO E
FREIRE, 1995).
Busca-se na proposta construcionista que a partir do mínimo de ensino, o
aluno deva produzir a maior aprendizagem possível, de acordo com suas as
características individuais. O objetivo é centrado na idéia que os alunos devem
atingir os conhecimentos necessários para solução de algum problema a partir de
sua própria iniciativa (ZILI, 2004).
A atitude construcionista no ensino não é, em absoluto, dispensável por ser minimalista – a meta é ensinar de forma a produzir a maior aprendizagem a partir do mínimo de ensino. Evidentemente, não se pode atingir isso apenas reduzindo a quantidade de ensino, enquanto se deixa todo o resto inalterado. A principal outra mudança necessária se assemelha a um provérbio popular africano: se um homem tem fome, você pode da-lhe um peixe, mas é melhor da-lhe uma vara e ensina-lo a pescar. (PAPERT, 1994, p.125)
A linguagem Logo foi a primeira experiência criada por Papert na linha
conceitual construcionista. Esta linguagem possibilita aos alunos controle sobre o
computador por meio da execução de comandos. Estimulando-os a reflexão sobre
suas ações e a busca por soluções para resolver os problemas encontrados (ZILI,
2004).
No Logo a criança ensina o computador a “pensar” e ao ensiná-lo a
criança tem uma reflexão sobre seu próprio pensar. Assim temos a figura de um
epistemólogo na própria criança, pensando sobre o seu “pensar” (PAPERT, 1986).
Muitos conservadores da educação acreditam que está proposta
pedagógica tem sérias chances de fracasso, uma vez que tentativas anteriores com
propostas semelhantes, como a visão progressista, haviam frustrado as
expectativas, não conseguindo obter sucesso em tentativas de implementação.
24
Papert (1994) concorda com as semelhanças, porém desta vez afirma que uma
ferramenta pode fazer toda diferença, os computadores. Pelas suas experiências do
poder de empolgação que os computadores geraram para si, verificou que esta
ferramenta poderia provocar esta mesma empolgação a outras pessoas, sejam
crianças ou adultos.
1.3 Robótica
Segundo o Wikipédia (2008a), a robótica é um “ramo da tecnologia que
engloba mecânica, eletricidade, eletrônica e computação, que atualmente trata de
sistemas compostos por máquinas e partes mecânicas automáticas e controlados
por circuitos integrados, tornando sistemas mecânicos motorizados, controlados
manual ou automaticamente por circuitos elétricos”.
Apesar da definição anterior envolver componentes modernos, como
circuitos integrados, o conceito que envolve a robótica surgiu há muito tempo, os
primeiros registros fazem referências a alguns mitos onde máquinas ganhavam vida.
Os modelos iniciais destas máquinas surgiram na civilização grega com figuras que
se assemelhavam com a aparência de humanos e animais que utilizavam sistemas
de pesos e bombas pneumáticas para ganhar movimento (CITI, 2008).
Leonardo da Vinci também criou alguns modelos, a partir de seus estudos
de anatomia projetou máquinas, na figura de bonecos, que simulavam a
movimentação das mãos, olhos e pernas dos humanos. Alguns destes bonecos
chegavam a realizar ações como escrever ou tocar instrumentos (CITI, 2008).
Em 1738 foi criado o primeiro robô considerado funcional por Jacques de
Vaucanson que construiu um robô, na figura de um homem, que tocava flauta.
Posteriormente também criou um pato que comia e defecava (Wikipédia, 2008b).
25
FIGURA 2 – Pato mecânico (À direita); Robô tocador de flauta (À esquerda)
Fonte: Souza, 2005
Com a tecnologia avançando, principalmente devido à revolução
industrial, e a crescente fascinação da sociedade por estes avanços, durante o
século XIX os robôs marcaram significativa presença na literatura da época, em
obras como “Frankenstein” (1818) de Mary Shelley, “Homem Elétrico” (1885) de Luis
Senarens e o “Feitiço e o Feiticeiro” de Ambrose Bierce.
Contudo, a palavra robô veio ter sua aparição registrada somente em
meados do século XX, mais especificamente em 1921 em uma peça de teatro que
tinha como titulo R.U.R – Russum´s Universal Robots, na Tchecoslováquia, escrita
por Karel Capek. A peça tratava de uma sociedade oprimida e mantida por
trabalhadores mecanizados, criados por um cientista chamado Rossum. Os
trabalhadores eram humanos-máquinas, construídos de alavancas e engrenagens e
tinham a função de executar tarefas repetitivas. Estes trabalhadores eram chamados
de “robots”, fazendo referência à palavra tcheca robota, que significa trabalho
forçado, pesado ou escravo (AYRES, 2007).
26
FIGURA 3 – R.U.R, de Karel Capek, 1921
Fonte: http://www.thetech.org
Em 1940 é publicado um conto chamado “Robbie”, em que é narrada a
história de uma garotinha apaixonada por seu robô. A obra foi a primeira de várias
de um dos autores mais lembrados na história da robótica, Isaac Asimov, por ter
publicado várias obras de ficção científica envolvendo robôs. Em 1942, publicou uma
pequena história intitulada de “Runaround” na qual pela primeira vez o termo
“Robótica” foi utilizado para definir o estudo dos robôs. Em 1950, lançou outra
publicação que também marcou história para robótica, o livro “I, Robot” (Eu, Robô).
A obra considera que os robôs podem evoluir de forma a adquirirem inteligência
própria. Para haver a coexistência entre robôs inteligentes e homens, são
elaboradas três leis fundamentais que dirigiriam o comportamento dos robôs,
garantindo a continuação do domínio humano sobre eles. Posteriormente em outro
livro acrescentou mais uma as três leis, a lei zero, então ficaram assim definidas as
quatro Leis da Robótica de Asimov:
1ª Lei: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por omissão, permitir que
um ser humano sofra algum mal.
2ª Lei: Um robô deve obedecer às ordens que lhe sejam dadas por seres
humanos, exceto nos casos em que tais ordens contrariem a Primeira Lei.
3ª Lei: Um robô deve proteger sua própria existência desde que tal proteção
não entre em conflito com a Primeira e Segunda Leis.
27
Lei Zero: Um robô não pode fazer mal à humanidade e nem, por inacção,
permitir que ela sofra algum mal. Desse modo, o bem da humanidade é
primordial ao dos indivíduos.
As interpretações conceituais das leis são muito relativas mesmo
seguindo suas propostas, as leis de Asimov são sempre frutos de grandes
discussões.
FIGURA 4 – Isaac Asimov (1920-1992)
Fonte: http://content.answers.com
A ficção das obras literárias de Asimov começaram a tornar-se realidade a
partir da década de 1960 com a criação dos primeiros robôs industriais. Desde o
século XVIII, com o início da Revolução Industrial, as indústrias vinham caminhando
no esforço de automatizar sua linha de produção, buscando máquinas capazes de
realizar e reproduzir, automaticamente, determinadas tarefas. No entanto, somente a
partir da década de 1940, com o surgimento dos computadores e suas sucessivas
melhorias nos anos seguintes, essas máquinas evoluíram significativamente.
Unimates foi como ficaram conhecidos os primeiros robôs industriais, idealizados por
George Devol e Joseph Engleberger, eles eram capazes apenas de mover objetos
de um local para outro. Engleberger alguns anos mais tarde montou uma empresa
para comercializar estes robôs e acabou ficando conhecido como “pai da robótica”
(CITI, 2008).
28
FIGURA 5 – Primeiros robôs fabricados pela Unimates
Fonte: Souza, 2005
Nas décadas seguintes, a indústria continua sendo o “carro chefe” no
desenvolvimento da robótica, robôs com recursos cada vez mais avançados foram
sendo construídos, graças também ao desenvolvimento dos componentes
eletrônicos, como os microprocessadores, que passaram a compor praticamente
todos os novos robôs. Dentro das indústrias, os robôs passaram a realizar diversas
tarefas como soldagem, montagem e colocação de parafusos. Tarefas consideradas
pesadas, desagradáveis e repetitivas ficaram agora a cargo destas novas máquinas.
Desempenhando papéis como estes se têm o tipo de robô mais comum das
indústrias, o manipulador robótico que corresponde a quase 90% do total de robôs
do segmento industrial (SOUZA, 2005).
FIGURA 6 – Dois diferentes modelos de manipuladores robóticos
Fonte: Souza, 2005
29
Os robôs industriais ganharam eficiência, precisão e qualidade em suas
tarefas desempenhadas e por conseqüente acabou substituindo o homem em
grande parte das tarefas antes destinadas a trabalhadores comuns. Em uma visão
econômica os robôs apresentam ser mais vantajosos que os homens, pois além da
eficiência e qualidade de seus serviços, não precisão de salário, não ficam
cansados, não sentem fome e também não fazem greve (Souza, 2005).
O desenvolvimento dos robôs, principalmente dentro das indústrias, fez
com que seus conceitos iniciais, de máquinas que somente imitavam a vida,
mudassem. Atualmente, a definição de maior consenso vem da Robotics Industries
Associations (Associação das Indústrias de Robótica). Segundo ela, um robô é um
dispositivo mecânico articulado reprogramável, que consegue de forma autônoma
obter informações do meio onde está utilizando sensores, tomar decisões com base
nas informações e manipular os objetos do meio utilizando atuadores, ou seja, os
robôs são máquinas de qualquer formato físico, que devem ser capazes de
perceber, entender e atuar no meio físico onde se encontram (SOUZA, 2005).
Atualmente, somente torna-se possível a construção de robôs, com
características de perceber, entender e atuar, graças à união de áreas como a
mecânica, a eletrônica e a computação. Desta forma a robótica, o estudo dos robôs
conforme pode ser definida como uma ciência multidisciplinar que reúne várias
áreas das ciências (SOUZA, 2005).
Os robôs humanóides, como ficaram conhecidos os robôs que procuram
imitar o homem, também obtiveram grandes avanços, muito longe ainda de alcançar
a inteligência imaginada por Asimov, mas com progressos muito significativos. Os
movimentos físicos estão muito próximos aos dos humanos e a inteligência vêm se
desenvolvendo com algoritmos cada vez mais completos e poderosos, como o
sistema do MIT intitulado de COG, onde um algoritmo busca simular os sentimentos
dos humanos.
O robô humanóide mais conhecido atualmente é o ASIMO, construído
pela empresa Honda. Ele é capaz de andar de forma suave, andar em círculos e
subir escadas. Apesar de possuir um bom sistema de reconhecimento de voz e
interagir de forma simples com humanos, ainda não consegue tomar atitudes
sozinho, como atuar em locais desconhecidos, precisa ser programado previamente
30
ou ser controlado por um ser humano.
FIGURA 7 – Robô ASIMO da empresa Honda
Fonte: http://cluberobotica.blogspot.com
Os robôs, ou como define Souza (2005) “os dispositivos que integram
sistemas automáticos incorporando metodologias robóticas”, estão se fazendo cada
vez mais presentes na sociedade. Além da presença maciça nas indústrias alguns
modelos são utilizados em hospitais, construção civil, usinas nucleares, exploração
do espaço e também nos lares domésticos. Neste último ainda desempenha tarefas
simples como aspirar pó, por exemplo, mas possui fortes tendências a aumentar
consideravelmente suas atribuições, talvez em um futuro não muito distante, eles
possam cuidar de todos os afazeres domésticos de uma casa.
1.4. Robótica Educativa
A robótica educativa, segundo D’Abreu (2002), consiste na utilização do
computador integrado com dispositivos mecatrônicos para auxiliar no processo de
aquisição de conceitos em ambientes formais de aprendizagem, como salas de aula,
e também, em ambientes não formais como museus, fábricas e parque de
diversões.
Os primeiros trabalhos realizados com a robótica educativa surgiram
31
também no MIT com Papert. Em meados da década de 1970, Papert criou uma
tartaruga de chão com o objetivo de ampliar as possibilidades de criação da
linguagem Logo. Essa tartaruga respondia a comandos de girar e andar, deixando
um rastro de caneta por onde passava. Elas eram conectadas ao computador por
meio de cabos e tinham rodas para realizar os movimentos (CASTILHO, 2002).
FIGURA 8 – Robô de Papert conhecido como “Tartaruga Amarela”
Fonte: http://br.geocities.com/projetologo
Em seguida, na década de 1980, Papert coordenou o projeto Lego-Logo.
O projeto consistia na introdução de motores, sensores e engrenagens aos
tradicionais blocos de montar da empresa Lego. Isso possibilitava ao estudante
montar uma infinidade dispositivos robóticos e programá-los na linguagem de
programação Logo. O projeto prosperou, algumas novas linguagens e interfaces
foram criadas, acabou se tornando referência e sucesso na área de robótica
educativa. Atualmente, milhares de kits de robótica produzidos pela empresa Lego
são comercializados anualmente.
Alicerçada nos princípios construcionistas de Papert, a robótica educativa
propõe que o aluno construa seu conhecimento por meio da criação/montagem de
dispositivos robóticos que sejam significativos para ele. Neste ambiente é
proporcionado ao aluno as interações necessárias para seu o processo de
aprendizagem, onde ele é construtor de seu conhecimento (RIBEIRO, 2006).
A robótica educativa é uma proposta que apoiada na experimentação e
na errância, propõe uma nova relação professor/aluno, na qual ambos caminham
juntos, a cada momento, buscando errando e aprendendo (FRÓES, 1998).
Castilho diferencia a Robótica Industrial da Robótica Educativa:
32
Na Robótica Industrial a finalidade de um sistema robótico é permitir que o trabalho final, que foi feito através do robô, seja de melhor qualidade, em menor tempo, menos gastos que aquele desenvolvido pelo homem nas mesmas condições. Já a Robótica Educacional visa o processo de construção e elaboração do pensamento do aluno. Aqui, não interessa muito o produto final e sim o caminho que é feito até que se chegue a um determinado fim (CASTILHO, 2002, p. 8).
O ambiente de robótica educativa também permite que conceitos teóricos
possam ser experimentados, isso colabora para tornar a aprendizagem mais
significativa uma vez que possibilita verificar as teorias, formuladas de forma
abstrata, em aplicações reais, concretas.
Permite ao professor demonstrar a prática de conceitos teóricos,
provocando a reflexão sobre estes conceitos, incentivando observação e a criação.
Utilizando-se de conceitos de diversas áreas da ciência para construção de
modelos, levando o aprendiz a um número extenso de experiências de
aprendizagem (BESAFE, 2008).
Para Maisonnete (2008), a robótica educativa é “mais um instrumento que
garante aos participantes a vivência de experiências semelhantes às que realizarão
na vida real e oferece oportunidades para propor e solucionar problemas difíceis,
mais do que observar formas de solução”.
Promovendo o estudo de conceitos multidisciplinares percebe-se
possibilidades para exploração da pesquisa, construção e automação que estimulam
a criatividade e o desenvolvimento cognitivo (BAINO et al, 2008).
É uma atividade lúdica, desafiante e criativa para as crianças, elas podem
programar a máquina para controlar objetos criados por elas mesmas. Isso
possibilita verificar suas hipóteses, formalizar seus conhecimentos intuitivos e a unir
um instrumento de aprendizagem a um instrumento de lazer (MAISONNETE, 2008).
Existem alguns materiais para montagem de ambientes para realização
de atividades com a robótica educativa, abaixo uma breve descrição dos principais
atualmente disponíveis:
a. Lego Mindstorms
Os materiais de robótica da Lego se figuram como os mais populares
33
dentro da robótica educativa, tendo colaborado para isso o pioneirismo nesta área e
sua fácil utilização.
Esses materiais são distribuídos em forma de kit’s, possuindo peças como
engrenagens, cremalheiras, polias, motores, blocos de montar e etc. Possui também
um tijolo móvel programável, responsável pelo armazenamento e execução da
programação realizada pelo usuário. Neste dispositivo também ficam ligados os
sensores e motores dos dispositivos desenvolvidos.
FIGURA 9 – Tijolo programável com alguns componentes conectados
Fonte: Zili, 2004
A programação pode ser realizada nos programas fornecidos pela própria
Lego como ROBOLAB. Depois de realizada a programação desejada no computador
ela é transmitida ao tijolo por meio de uma torre ligada a interface serial do
computador que por sua vez transmite utilizando infravermelho ao tijolo.
b. Robokit
O Robokit é outro material também em forma de kit, possui uma caixa
controlada independentemente, sem a necessidade de computadores. Ele foi
34
desenvolvido para crianças e adolescentes utilizarem durante a educação básica.
O kit foi criado no Brasil em um conjunto formado pelo curso de
Licenciatura em Computação da UNISC(Universidade Santa Cruz do Sul), a
empresa Imply Tecnologia Eletrônica e a Escola Educar-se.
Nesta ferramenta se tem recursos como a programação de sons, a
repetição de comandos e a elaboração de procedimentos. A parte física do kit tem
dois pequenos motores contínuos, um motor de passo, quatro led’s e um teclado
colorido intuitivo. Esses recursos permitem várias possibilidades de criação dos mais
diversos objetos, tais como: carrinhos, barcos, pequenas maquetes animadas e etc
(UNIVERSIA BRASIL, 2006).
FIGURA 10 – Caixa de controle do Robokit
Fonte: http://www.imply.com.br
c. Super Robby
O Super Robby foi o primeiro material, para trabalhos com robótica
educativa, projetado e fabricado no Brasil. É indicado para crianças e adolescentes a
partir de 10 anos. Sua interface funciona ligada ao computador onde é realizada a
programação que pode ser feita por meio da linguagem Logo ou no Software de
autoria do Everest (ARS, 2008).
Este material, também em forma de kit, possui fonte de alimentação,
software de simulação, alguns componentes eletrônicos além da interface com 8
saídas de potência e 8 entradas digitais.
Este kit é um acessório para desenvolvimento utilizando sucatas, onde
35
materiais como motores, sensores e polias são reaproveitados de equipamentos
eletroeletrônicos descartados para montagem de dispositivos robóticos.
FIGURA 11 – Kit Super Robby
Fonte: http://www.imagine.etc.br
d. Cyberbox
O Cyberbox também é fabricado no Brasil. Pode ser utilizado desde
escolas da educação básica à universidade. Possui uma interface para comunicação
com o computador ligada por meio da porta serial (BASAFE, 2008).
Como os outros materiais, é distribuído em forma de kit. Inclui uma maleta
de trabalho, uma interface, uma fonte de alimentação dupla, um cabo serial de
comunicação, um motor DC, 10 lâmpadas incandescentes, uma chave de fenda, 15
metros de fio e um CD-ROM com manuais e software de controle (BESAFE, 2003).
A interface possui 12 saídas digitais de potência, 16 saídas digitais 0-5V,
com sinalização síncrona e assíncrona. Além de 8 saídas analógicas de 10 bits de
resolução com sinalização síncrona com tempo programável e síncrona com disparo
a escolha. Pode ser programado no software MicroMundos e outros software afins
(BESAFE, 2003).
Este kit também é um acessório para estar trabalhando com sucata, uma
vez que somente com o kit as possibilidades de desenvolvimento são muito
limitadas.
36
FIGURA 12 – Interface Cyberbox Fonte: http://www.imagine.etc.br
e. Sucata
Nesta modalidade todo o desenvolvimento é realizado sem auxilio de
qualquer interface, toda montagem dos dispositivos robóticos é realizada pelo aluno
utilizando como base, principalmente, materiais de equipamentos eletroeletrônicos
descartados como impressoras, copiadoras, brinquedos, computadores e etc.
A vantagem desta modalidade se encontra em seu baixo custo para
desenvolvimento e maiores possibilidades criação, ampliando a criatividade dos
alunos (ZILI, 2004).
FIGURA 13 – Robô montado com sucata
Fonte: http://idgnow.uol.com.br
Há pouco referencial bibliográfico tratando da utilização da sucata na robótica
educativa, grande parte das pesquisas realizadas com sucata fazem uso de alguma
37
interface auxiliar na construção dos dispositivos robóticos, colaborando para isso o
fato de que trabalhar com a sucata diretamente é relativamente mais complexo.
38
CAPÍTULO II
2. O PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVOS ROBÓTICOS:
APLICAÇÕES DE CONTEÚDOS DE FÍSICA
2.1 A aplicabilidade de conteúdos de Física na cons trução de dispositivos
robóticos
A quantidade de conceitos da Física aplicados dentro da robótica é muito
amplo, uma vez que cada conceito utilizado quase sempre acaba fazendo relações
com outros conceitos e isso torna-se uma cascata, abrangendo praticamente todas
as áreas da Física. Por exemplo, para ter-se um bom entendimento do
funcionamento de um sensor de luz, faz-se que necessário a compreensão da
composição da luz, verifica-se que a luz são ondas eletromagnéticas, ondas
eletromagnéticas é fruto da relação entre cargas elétricas e campos magnéticos, que
leva a origem das cargas elétricas e seus princípios. Desta forma, optou-se por
mencionar somente os conteúdos que estivessem ligados o mais diretamente
possível na construção dos dispositivos robóticos, sem detalhar outros possíveis
conteúdos desenvolvidos para a compreensão do conceito específico e as relações
estabelecidas.
Uma tabela foi utilizada para organizar os conteúdos identificados. A
tabela foi dividida em três colunas: a primeira para indicar uma determinada subárea
da Física; a segunda para indicar um conteúdo específico desta subárea; e a
terceira para indicar em quais momentos durante a construção dos dispositivos
robóticos estes conceitos podem ser aplicados (Tabela 1).
39
Tabela 1 – Relação de conteúdos de Física diretamente utilizados no desenvolvimento de dispositivos
robóticos
Subárea Conteúdo Específico Atividade
Eletricidade e Eletromagnetismo
Circuito elétrico Leis de Ohm Associação de resistores Geradores Capacitores Potência elétrica Força Magnética
*Construção de circuitos para controle de motores, lâmpadas ou sensores. *Aumentar ou diminuir corrente elétrica para gerar maior potencia a um motor *Regular sinais elétricos para envio de dados *Verificar força máxima de um motor para calcular peso máximo suportado pelo dispositivo robótico. *Verificar propriedades elétricas dos componentes dos dispositivos robóticos planejando sua adequada utilização.
Cinemática Movimentos Uniformes
Movimentos Variados Velocidade Média Aceleração Movimentos Circulares Velocidade e Posição Angular
*Verificar propriedades de velocidade do dispositivo robótico, tais como velocidade atual, média e aceleração. *Criação de reduções para aumento/diminuição de velocidade e força.
Dinâmica Força Peso
Força de Tração Força Resultante Atrito
*Verificar Influências de forças externas, como gravidade e atrito. *Realizar cálculos aproximados sobre as forças atuantes no dispositivo robótico. *Planejar formas de diminuir atuação de forças externas, por exemplo, redução atrito.
40
2.2. Utilização dos conteúdos da Física no processo para construção de
dispositivos robóticos.
Antes do planejamento e construção efetiva dos dispositivos robóticos, ou
os robôs propriamente dito, faz-se necessário o conhecimento anterior de conceitos
de componentes eletrônicos básicos e alguns da Física. Esses conceitos anteriores
a construção dos robôs foram trabalhados na forma de pequenos experimentos,
onde os alunos recebiam informações básicas sobre os componentes ou conceitos
da Física e em seguida era sugerida a montagem/criação de experimentos para
aplicar estes conceitos, objetivando que o processo de compreensão destes se
completasse por meio de suas próprias observações. Entende-se então como
processo, neste caso, como o caminho percorrido para construção dos dispositivos
robóticos, desde a realização de experimentos para compreender requisitos básicos
até a construção efetiva dos dispositivos robóticos.
No primeiro dia houve uma apresentação do projeto aos alunos, expondo
sobre o que seria desenvolvido durante as atividades e foram também apresentadas
as dependências físicas do local onde elas seriam realizadas. Neste mesmo dia deu-
se início aos trabalhos com aulas sobre conceitos gerais de computadores, robôs e
uma introdução à linguagem Logo com comandos básicos. A participação dos
alunos neste primeiro dia foi tímida, havendo poucas falas para expor opiniões ou
para esclarecer dúvidas. Contudo foi um dia de atividades produtivas, pois as
principais do dia, os comandos de programação, foram realizadas com facilidade,
não havendo grandes dificuldades para os alunos entendê-las.
No segundo dia houve uma exposição inicial sobre energia e eletricidade
e posteriormente realizaram-se os primeiros experimentos. Nestes primeiros
experimentos os alunos aprenderam a utilizar o multímetro, fundamental para
verificar propriedades de circuitos elétricos. Desta forma puderam estar constatando
os conceitos das leis de Ohm, observando e medindo correntes, resistências e
tensões de vários pequenos circuitos. Os alunos estavam repletos de curiosidade
pelas atividades deste dia, pois no dia anterior as atividades aconteceram apenas no
laboratório de informática do Centro de Ciências e neste segundo dia elas
aconteceram na oficina, gerando grande expectativa pelo pelas atividades práticas,
sendo o que aparentemente realmente interessava a eles.
41
As experimentações seguintes, nos dias posteriores, passaram a utilizar o
computador, após exposição de princípios das portas lógicas, tomando como
referência a porta paralela no padrão Centronics de comunicação, e demonstrando
características como tensão e corrente elétrica. A partir destas informações iniciais
foi proposto aos alunos a realizar a construção de um circuito com vários led’s
controlados pelo computador. Apesar de sua simplicidade é um circuito muito
interessante, pois além de poder constatar as propriedades elétricas da porta
paralela e suas possibilidades, colabora também para o entendimento da
representação binária. Quando um valor decimal é enviado à porta paralela os led’s
acessos e apagados indicam sua representação correspondente na base binária.
Também foi criado um circuito para controlar um motor de passo, utilizando recursos
de repetição e procedimentos na programação e as leis de Ohm nos conceitos da
Física, que possibilitou estar verificando as propriedades elétricas do circuito.
Esses experimentos vieram de encontro aos anseios dos alunos pela
parte experimental envolvendo o computador. Apesar da simplicidade do circuito dos
led’s, eles demonstraram muita satisfação com o resultado, talvez por este
experimento ter muito colaborado para o entendimento da representação binária,
algo muito abstrato e fora da realidade quando visto somente em teoria, e também
por ter sido o primeiro experimento concluído utilizando o computador. O circuito
criado para controlar o motor de passo possibilitou aos alunos o conhecimento de
um componente novo para eles, motor de passo, além de terem aplicados recursos
de programação até então pouco utilizados, gerando assim considerável satisfação
entre eles pela conclusão deste experimento.
Os próximos experimentos trabalharam com um dos componentes mais
importantes na construção de circuitos eletrônicos, os transistores. Por ser um
componente relativamente complexo sua compreensão não era esperada de
imediato. Os objetivos dos experimentos iniciais procuraram mais demonstrar a
aplicação e as possibilidades que o transistor oferece do que necessariamente
entender seu funcionamento. Nestes primeiros experimentos o transistor foi utilizado
para ligar dispositivos que exigissem maior tensão ou corrente do que a disponível
na porta paralela para seu funcionamento.
Novamente utilizando como base as leis de Ohm, criou-se circuitos
utilizando transistores para controlar um motor DC, motor pequeno de baixa tensão
encontrado em brinquedos como carrinhos de controle remoto, pelo computador e
42
também outro circuito para controlar o motor passo, utilizando uma maior corrente
para deixá-lo com passos mais firmes.
Com o aumento da complexidade dos circuitos, vieram as primeiras
dificuldades. Demoraram algum tempo para concluir a execução dos experimentos e
quando concluído, observava-se que não haviam compreendido muito bem o
transistor, mas como citado anteriormente era uma situação esperada. O importante
no desenvolvimento destes circuitos foi extraído com sucesso, sendo compreensão
do objetivo do transistor dentro dos circuitos.
FIGURA 14 – Experimento dos alunos montado para controlar motor de passo utilizando transistores
Fonte: Pereira (maio/2008)
O experimento seguinte utilizou conceitos da potência elétrica e do
eletromagnetismo, com o objetivo de realizar o controle de ligar e desligar de uma
lâmpada doméstica comum pelo computador. Para isso foi utilizado um transistor,
um relé e uma lâmpada. O objetivo do transistor era o de fornecer a corrente
necessária para acionar a bobina do relé, que liberava ou cortava a corrente elétrica
do circuito da lâmpada. Os conceitos de potencial elétrico foram utilizados para
identificar se a potência da lâmpada era compatível com as especificações de
corrente máxima do relé. Os conceitos do eletromagnetismo foram utilizados para o
entendimento do funcionamento do relé, que troca o sentido de sua chave quando
um solenóide é submetido a uma determinada corrente elétrica.
Este experimento trouxe grande satisfação aos alunos, tanto seus
43
comentários pessoais quanto suas expressões faciais demonstravam isso. Também
foi importante por que a partir dele verificou-se que os alunos estavam dominando
com clareza as leis de Ohm. Além de ter contribuído também para a compreensão
do transistor ainda que sem o domínio completo, mas já com avanços significativos
após este experimento.
FIGURA 15 – Experimento dos alunos montado para o controle da lâmpada pelo computador
Fonte: Pereira (maio/2008)
A última meta foi construir de um pequeno robô em formato de um
carrinho semelhante aos de brinquedo comum, porém controlado pelo computador.
O objetivo deste era ir para frente e para trás e virar para direita e esquerda
controlando a angulação desejada, por exemplo, virar somente 15º à direita.
Por não possuir sensores este carrinho poderia não ser considerado um
robô. Segundo Souza (2005), um robô deve ser capaz, perceber o ambiente por
meio de sensores, atuar neste ambiente utilizando atuadores e processar
informações sobre este ambiente. Contudo devido a sua complexidade e
principalmente a pretensão futura de inserir sensores neste carrinho, decidiu-se
neste trabalho já caracterizá-lo como robô.
Para atingir este objetivo realizou-se um pequeno processo de
planejamento deste carrinho, discutindo questões de como os movimentos seriam
realizados e seu formato físico. Decidindo-se por utilizar como referência, para a
44
parte física do carrinho, um outro carrinho pronto do Centro de Ciências,
aproveitando deste os princípios para a construção do sistema mecânico de direção,
virar para direita ou esquerda, principalmente. Desenvolver um novo sistema para
realizar essa tarefa demandaria um tempo muito elevado e sem garantias de
sucesso.
Para a parte eletrônica decidiu-se pela criação de dois circuitos um para
controlar um motor DC, que irá fornecer a tração orientando o carrinho para ir para
frente e ir para trás. Outro para controle de um motor de passo para controlar a
direção, direita ou esquerda.
Para construção destes circuitos, foram utilizados todos os conceitos dos
experimentos anteriores acrescendo alguns novos como ganho de corrente dos
transistores e conceitos de movimentos circulares. Também foram repassadas
técnicas de criação de circuito impresso, evitando a utilização de fios que se
utilizado em excesso torna o circuito praticamente incompreensível, além de
dificultar a disposição e manipulação dos componentes.
FIGURA 16 – Circuito impresso, visto dos dois lados. Esta foi uma das primeiras tentativas frustradas
em montar o circuito do motor de tração Fonte: Pereira (maio/2008)
Para ajudar no processo de compreensão dos transistores, utilizou-se
outras propriedades dele que são muito importantes no desenvolvimento de
circuitos, no caso o ganho de corrente. Esta propriedade foi utilizada para inserir
resistores a base dos transistores procurando diminuir sua corrente e colaborando
para diminuir a potencia geral do circuito, mas sem comprometer o desempenho.
Conceitos de movimentos circulares foram utilizados neste projeto para
45
estimar a velocidade do carrinho a partir da relação entre as polias que ligam o
motor ao eixo das rodas de tração do carrinho. Com dados de rotação do motor e
dimensões das polias e rodas disponíveis, pode-se realizar o cálculo para a
velocidade estimada do carrinho. A velocidade é apenas estimada porque outras
forças como gravidade e atrito influenciam diretamente na velocidade.
FIGURA 17 – Exemplo de cálculos utilizados no desenvolvimento do carrinho, entre eles o cálculo
para estimar velocidade Fonte: Pereira (maio/2008)
O desenvolvimento do circuito para o motor de tração foi grande desafio
deste carrinho, inicialmente tentou-se criar um circuito que conseguisse inverter a
polaridade do motor DC, após algumas tentativas frustradas, adaptou-se uma idéia
retirada da internet1. O circuito original funcionava com chaves de liga e desliga
comum então o circuito foi adaptado para funcionar com relés e transistores para ser
controlado pela porta paralela do computador. Os testes para adaptação do circuito
levaram cerca de três semanas, sendo repensado e remontado várias vezes, devido
aos problemas que surgiam, até que fosse encontrada uma forma que pode ser
validada com sucesso, após uma serie de testes.
A finalização do dispositivo robótico não foi possível porque o tempo foi
escasso, faltando completar a montagem da parte mecânica, pois esta demanda
grande espaço de tempo para ser executada. Essa alta demanda de tempo ocorre 1 Cf. no site http://members.tripod.com/huilyrobot/circuito/cmotores.html, Circuito de Motores. Acessado em: 09 mai. 2008.
46
porque trabalhando com sucata encontra-se maior dificuldade para adaptar peças
que se encaixem de forma precisa. Sendo necessário realizar um número
relativamente grande tentativas para chegar soluções satisfatórias. Também
contribuiu para o não termino do carrinho a demora para o desenvolvimento do
motor de tração.
Apesar de não ter concluído sua construção, vários de seus componentes
estavam decididos, componentes como: motor DC e motor de passo retirado de uma
impressora; rodas de tração e direção retiradas de dois diferentes brinquedos e
polias oriundas de uma antiga máquina copiadora. Também foram concluídos os
circuitos do motor de passo e motor de tração, tendo sido testados e desenhados,
faltando apenas sua construção efetiva. O circuito do motor de passo não houve
grandes problemas para seu desenvolvimento, uma vez que se utilizou a idéia do
circuito construído anteriormente.
FIGURA 18 – Últimos testes realizados no circuito para controle do motor de tração (À direita); Parte
física desenvolvida do carrinho (À esquerda) Fonte: Pereira (junho/2008)
Para o cumprimento desta última meta foram divididas as tarefas
parcialmente, ficando um aluno trabalhando mais efetivamente na construção física
do carrinho, outro com a programação e o circuito do motor de passo e o terceiro no
circuito de motor de tração. Não necessariamente excluindo opiniões de alguém na
tarefa destinada ao outro, alias quase sempre as idéias individuais eram
compartilhadas com todos para que houvesse troca de opiniões. Desta forma
buscou-se apenas concentrar forças de cada um em denominadas tarefas para
desenvolver mais rapidamente o objetivo. Contudo mesmo com a divisão, o tempo
47
demandado ainda sim foi grande.
O desenvolvimento do programa para controlar o carrinho, principalmente
a parte de direção, direita e esquerda, ficou também concluído faltando apenas
ajustá-lo para as especificações do carrinho. Durante seu desenvolvimento houve
momentos de dificuldade, como para conseguir fazer com que o motor de passo
pudesse virar somente um determinado número de voltas, tendo o professor, no
caso o próprio pesquisador, que auxiliá-lo nesta etapa de forma a estimulá-lo a
reflexão de suas idéias para resolver o problema.
FIGURA 19 – Janela do programa construído para controlar o carrinho
Fonte: Pereira (junho/2008)
Como o circuito do motor de tração não estava se desenvolvendo da
maneira esperada, então o professor entreviu passando a discutir idéias com o
aluno, que estava delegado a esta tarefa, de forma que a partir do diálogo entre os
dois e as depurações conjunta dos problemas, abriram caminho para solução final.
48
FIGURA 20 - Momento de discussão entre professor e aluno sobre circuito do motor de tração.
Fonte: Pereira (maio/2008)
49
CAPÍTULO III
3. REFLEXÕES SOBRE O PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DOS DIS POSITIVOS
ROBÓTICOS
3.1. A motivação e adesão dos alunos na construção do carrinho robô
Um fato importante a se destacar é a adesão dos alunos ao projeto, os
dois alunos que participaram desde os primeiros dias, mais o terceiro que ingressou
posteriormente, faltaram pouquíssimo as atividades e quando ocorriam faltas,
geralmente era devido a eventos de ordem pessoal. Nota-se por esta assiduidade, o
grau de interesse dos alunos por este tema. Também pelas observações realizadas
durante o decorrer das atividades, era notório o empenho e motivação de todos em
resolver as situações problemas que surgiam durante os experimentos.
Evidentemente, havia também momentos de apatia, como por exemplo,
durante a persistência de erro no desenvolvimento de parte do programa para
controlar o carrinho. Contudo, a cada novo fato que aparecia no sentido de colaborar
na resolução do problema as forças sempre revigoravam.
Ficava explicitada a importância para os alunos de cada experimento
realizado; a sensação de satisfação era visivelmente exposta. O experimento para
ligar e desligar uma lâmpada pelo computador foi um fato que pode ser evidenciado
nesse sentido. Após a conclusão do experimento “brincaram” muito com ele,
admirando e observando o funcionamento do experimento montado.
Apesar de não ter sido concluído o processo de construção do carrinho
robô até o fechamento deste trabalho, é possível demonstrar o envolvimento e a
significância que as construções de objetos físicos têm para os alunos. O empenho
50
na construção do carrinho foi muito alto, mesmo com as adversidades, como na
difícil montagem do circuito para inverter a polaridade do motor DC, notava-se a
sensação de frustração, mas sem qualquer possibilidade de desistência. Com muita
depuração de idéias para os problemas que se apresentavam, sempre uma nova
possibilidade surgia.
Papert (1994) afirma que a aprendizagem torna-se muito mais
significativa quando há um envolvimento afetivo do aprendiz com objetos criados, os
objetos devem ter importância para o aluno.
Para Ribeiro (2005) “a motivação é reconhecida como um aspecto
importante para a maioria das teorias de aprendizagem, que se relaciona com
fatores como a estimulação, a atenção e a ansiedade”.
Quanto aos alunos que desistiram de participar da pesquisa, pode-se
levantar duas possibilidades: a primeira trata-se da longa distância do local onde foi
realizada a pesquisa; e a segunda possibilidade é que o tema não despertou nestes
alunos o interesse esperado, não sendo para eles tão significativo como para os
alunos que continuaram. Em uma sociedade heterogênea, onde gostos e opiniões
são muito particulares, podendo se apresentar extremidades totalmente distintas, a
motivação e adesão ao tema podem ocorrer ou não, dependendo de cada individuo.
Desta forma, talvez haja a necessidade de outras metodologias de ensino além da
robótica para buscar atender as expectativas de aprendizagem do maior número
possível de alunos.
3.2. Aprendendo com a prática
Apesar das particularidades de cada aluno, o tempo de aprendizagem
entre eles se mostrou bem semelhante, o que de certa forma colaborou com o
desenvolvimento dos trabalhos.
Durante as atividades, observou-se que os alunos não aprendiam os
conceitos logo nos primeiros experimentos, estes conceitos se firmavam “aos
poucos” de acordo com o desenvolvimento de outros experimentos. Como exemplo,
podemos citar o processo para a compreensão das leis de Ohm. O entendimento
dos conceitos envolvendo este tema não ocorreu logo no segundo dia, quando
51
aconteceram as primeiras experimentações utilizando-os. Somente pode perceber-
se um domínio seguro deste conteúdo quando realizado o experimento com a
lâmpada, ou seja, depois da realização de uma série de outros experimentos. Para
atingir a compreensão completa os alunos foram criando relações entre os
experimentos, refletindo sobre suas observações. Quando indagados nos primeiros
dias sobre como diminuir uma corrente elétrica, por exemplo, eles não
apresentavam segurança em suas respostas, contudo com o tempo e o
desenvolvimento dos experimentos a resposta era obtida de forma quase
automática.
Inicialmente os conceitos foram repassados em aulas expositivas,
buscando explicá-los de forma superficial, tendo estas aulas apenas com um caráter
introdutório. Em seguida acontecia a parte experimental destes conceitos, a
aplicação prática da teoria, onde era esperado que a compreensão tivesse início,
não era esperado que o aluno entendesse complemente os conceitos neste primeiro
momento, mas que pudesse realizar suas primeiras observações para relacionar
com as seguintes ou com a própria teoria. A vivência da necessidade e as
observações do comportamento dos conceitos durante a experimentação levariam
os alunos à sua compreensão.
Conforme relatado, em pelo menos um dos conceitos trabalhados esse
objetivo foi atingido, faltando talvez um maior espaço de tempo para verificar se os
outros conceitos trabalhados, como a potência elétrica, poderiam obter este mesmo
sucesso. Mesmo notando aparente facilidade por parte dos alunos ao utilizar os
cálculos de potência elétrica em um dos experimentos, somente uma observação
maior, utilizando estes conceitos um maior número de vezes, poderia confirmar sua
real compreensão.
Nos experimentos, os alunos puderam verificar a aplicação prática dos
conceitos teóricos, ficando em consonância com as ideais de Gardner (1995), citado
por Passeto (2000). Para este autor a educação deve ser voltada ao entendimento,
o aluno deve ser capaz de aplicar os conhecimentos adquiridos em situação em este
conhecimento seja de fato relevante.
O ensino nas escolas se dá de forma muito descontextualizada e
fragmentada, tendo o aluno dificuldades em relacionar os conhecimentos adquiridos
para aplicar em algo concreto. Os conceitos são tratados somente de forma
abstrata, fazendo com que os alunos desacreditem na importância do aprendizado
52
(PASSETO, 2000).
O aluno deve ser sujeito ativo de seu processo de aprendizagem, o
conhecimento não pode ser repassado a ele, tendo o mesmo que construir seu
próprio conhecimento. A aprendizagem é um processo ativo de construção e não
apenas um momento de aquisição de conhecimento. Ao professor cabe o dever de
criar as condições necessárias a este processo (COUTINHO, 2005).
3.3. Relação professor e aluno
A relação entre o professor e alunos, aconteceu de forma bem diferente
dos moldes tradicionais, hierarquizados, existentes no contexto escolar, podendo
identificar duas diferentes abordagens, uma cognitivista e outra sócio-cultural.
Na abordagem cognitivista o professor orienta, pesquisa e cria ambientes
que favoreçam a troca e a cooperação. São propostos desafios aos alunos de modo
a incentivá-los a busca pela solução de problemas sem oferecer a solução pronta
(Mizukami, 1986). Essa atitude pode ser identificada, por exemplo, durante o
experimento para criar o primeiro circuito para controle do motor de passo, onde um
problema foi dado e os alunos, cooperando e interagindo entre si, buscaram a
solução.
Na abordagem sócio-cultural, professor e alunos aprendem juntos,
desmistificando a ideologia dominante e enfatizando a cooperação e trabalho
coletivo entre professor e aluno (Mizukami, 1986). Esta abordagem pode ser
verificada durante o desenvolvimento do circuito para inverter a polaridade do motor
do carrinho. O professor não tinha a solução para o problema e por meio do diálogo
e da depuração de idéias com o aluno, foram surgindo novas possibilidades para a
solução do problema apontadas tanto pelo professor quanto pelo aluno, até que por
fim, depois de várias discussões, fosse encontrada a solução definitiva.
3.4. Educação tecnológica
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Importante destacar também o conhecimento adquirido pelos alunos
sobre as tecnologias atuais. Puderam entender melhor sobre recursos técnicos da
sociedade em que estão inseridos, podendo evidenciar neste trabalho o
conhecimento sobre os recursos da computação.
Para o desenvolvimento dos experimentos os alunos aprenderam sobre
recursos computacionais geralmente utilizados somente por especialistas da área.
Técnicas de programação foram aplicadas, onde recursos como variáveis,
comandos de repetição, condições e representação binária foram constantemente
utilizados. Colaborando desta forma para uma educação tecnológica, levando aos
alunos uma maior fluência sobre a computação e suas possibilidades.
É importante fazer a conexão entre as aprendizagens escolares com as
vivencias dos alunos (YUS, 2004).
Deve-se preparar o cidadão para conhecer as novas tecnologias fazendo com
que diminua a lacuna existente entre a cultura escolar e o mundo ao seu redor,
aproximando a escola da vida (MIRANDA, 2006).
Para Saviani (2000) a educação tem como função fazer com que o sujeito
conheça os elementos que o cercam, podendo intervir sobre eles, garantindo assim
a ampliação da sua liberdade, comunicação e colaboração com os seus
semelhantes.
3.5. A sucata
A questão da utilização da sucata também colaborou para o desenvolvimento
dos trabalhos, apesar do pesquisador nunca antes ter utilizado outros materiais de
robótica educativa para efeito de comparação tomando como referência apenas
pesquisas bibliográficas, uma vez que possibilitou grande exigência de criatividade
dos alunos e também facilitou para que conceitos da Física que envolve a área de
eletricidade pudessem ser trabalhados mais diretamente.
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FIGURA 21 – Parte das sucatas utilizadas no decorrer da pesquisa
Fonte: Pereira (junho/2008)
Em outros materiais, como o Lego, as atividades podem trabalhar conceitos
de eletricidade também, porém de forma mais indireta, pois toda a parte eletrônica
geralmente já vem pronta.
O lado negativo da sucata reside no fato de ser mais trabalhoso o seu
desenvolvimento, pois encontrar peças que atendam às necessidades do dispositivo
que esta sendo criado exige paciência e conhecimento técnico mais profundo.
Também de certa forma acaba limitando sua utilização na educação infantil, pois
além de exigir conhecimentos técnicos, é muito freqüente a manipulação de
materiais perigosos como ácidos e ferramentas cortantes, o que dificilmente
acontece utilizando os da Lego.
Contudo, a liberdade para criação dos dispositivos robóticos com este
material é muito grande, podendo o aluno, ou educador responsável, optar por
várias linguagens de programação, vários modelos e configurações de computador.
Nesta pesquisa, por exemplo, por vezes utilizaram-se computadores de
configurações distintas, com sistemas operacionais e recursos de hardware
diferentes, sem que isso afetasse o desenvolvimento das atividades, havendo testes
nestes dois ambientes. Também, devido a sua relativa dificuldade perante outros
materiais, a construção dos dispositivos robóticos neste retorna maior satisfação aos
alunos quando concluídos.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pode-se constatar que a robótica educativa é um ambiente que tem muito
a contribuir no ensino de Física, vários conteúdos podem ser trabalhados de forma
prática e também faz do conhecimento, por que não da ciência, um processo de
descobertas prazeroso.
Devido ao curto período de tempo em que ocorreram as atividades, dois
meses, um maior número de conceitos não pôde ser trabalhado. Entretanto,
trabalhos que possam ser desenvolvidos com maior tempo, por exemplo, durante
todo um ano letivo, possuem potencial para que um significativo número de
conceitos da área de Física possam ser utilizados.
Conceitos matemáticos também freqüentemente se fizeram necessários
durante as atividades questões como notações cientificas e cálculos de
proporcionalidade sempre eram utilizados. É importante destacar que para
compreender a Física e conseguir aplicar seus conceitos de forma mais ideal
possível tem-se como pré-requisito a compreensão de alguns conceitos
matemáticos, pois muitos cálculos da Física são sustentados pela Matemática.
Podendo desta forma agregar também aos trabalhos a Matemática, além da
disciplina Física.
O ambiente de robótica educativa também pode proporcionar bons
trabalhos quando trabalhado de forma interdisciplinar, envolvendo disciplinas não
somente da área de exatas, mas também outras disciplinas tais como a Língua
Portuguesa, Literatura, Biologia e a História por exemplo. Alguns trabalhos nesse
sentido podem ser encontrados nas teses de mestrado dos autores Ribeiro (2006) e
Chella (2002).
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A implantação de ambientes de robótica educativa nas escolas pode ser
facilitada pela escolha da sucata, pois os custos para implantação com a utilização
deste tipo de material é menor, podendo adaptá-los com maior facilidade aos
orçamentos da instituição. Contudo, antes é preciso planejar com prudência a
realização de trabalhos com grande número de alunos, isso torna o ambiente muito
heterogêneo, sendo necessário haver boas estratégias pedagógicas para
administrar essa situação. A diversidade das características individuais encontrada
nas salas pode acarretar em problemas que neste trabalho não foram abordados,
como lidar com tempos de aprendizado significativamente diferentes.
Outro possível entrave na implantação é a exigência do cumprimento da
“grade” curricular, esta exigência pode limitar ou comprometer os trabalhos com a
robótica educativa, pois os trabalhos neste ambiente podem ser mais bem
desenvolvidos quando houver certa flexibilidade quanto aos conteúdos curriculares.
Nesta pesquisa desenvolveram-se os trabalhos com um pequeno grupo
de alunos em um ambiente não formal de aprendizagem, um local onde os alunos
não tinham compromissos com horários ou presença, simplesmente participaram de
atividades de seus interesses. Uma possibilidade para as escolas é realizar
atividades extracurriculares com a robótica educativa, criando dentro delas
ambientes não formais de aprendizagem, como o ambiente onde ocorreram as
atividades deste trabalho, locais onde o conhecimento vem com prazer de uma
brincadeira.
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