Luciana Ferreira Cortes (SMERJ - Unirio)
Thiago Roberto Fortunato (SMERJ – Uerj/FFP)

A TECH AULA: Robótica para e como aprendizagem, é um relato de experiência realizado através do registro de práticas pedagógicas da Escola Muncipal Celestino da Silva, localizada no Centro da Cidade do Rio de Janeiro e que atende ao segundo segmento do Ensino Fundamental (sétimo, oitavo e nono anos). 

A proposta nasce devido a alguns desafios e dificuldades no processo de aprendizagem, sobretudo de Matemática. Dessa forma, se pensou em resignificar esse processo, trazendo elementos da programação e robótica a fim de aproximar os estudantes e promover ganhos no desenvolvimento dos mesmos. Portanto, busca-se usar a tecnologia como ferramenta pedagógica inovando a prática e a relação escolar.

Essa prática foi vivenciada nas aulas de Matemática, Eletiva, Projeto de Vida e em parceria com outras disciplinas como Inglês, Geografia e Língua Portuguesa.

Palavras Chaves: Educação; Inovação; Robótica.
 

Robótica na escola 

Diante da defasagem na interpretação de textos em Matemática que, por sua vez, dificulta a resolução de problemas, tomada de decisão, construção de conceitos, promoção do raciocínio lógico, desenvolvimento da lógica matemática, além da superação do medo e distanciamento da disciplina, surge a ideia de trabalhar com programação com as turmas de 7º e 8º anos do segundo segmento do Ensino Fundamental. Tal proposta se justifica, porque é uma estratégia lúdica e inovadora, a partir de problemas reais e instigantes de embutir conceitos matemáticos de uma maneira mais significativa e prática. Dessa forma, fugindo da maneira tradicional e trabalhando múltiplas habilidades e competências.  

Luciana Ferreira Cortes, formada em Letras – Português e Espanhol pela UFRJ e Pedagogia pelo Cederj-Uerj, ingressa na Rede Municipal do Rio de Janeiro em 2009 como auxiliar de creche e assume, em 2012, o cargo de professora de Espanhol no Ginásio Carioca Rivadávia Corrêa. Ingressa posteriormente no mestrado, estimulada por essa experiência, e passa a lecionar no recém-implementado Ginásio Carioca Celestino da Silva, unidade escolar na qual o trabalho descrito foi realizado. Atualmente, é assistente da Gerência de Formação Continuada do Professor Regente, na Escola de Formação Paulo Freire.

"Uma estratégia lúdica e inovadora, a partir de problemas reais e instigantes de embutir conceitos matemáticos de uma maneira mais significativa e prática."

Foi eleito como ferramenta para esse processo de aprendizagem o micro controlador Arduino, porque além de ser a plataforma mais acessível na robótica, o Arduino amplia as possibilidades de concretização e materialização do raciocínio e das construções matemáticas e lógicas. A partir disso, os discentes são desafiados e instigados a novas e mais complexas criações. Promovendo, dessa forma, uma maior flexibilidade no currículo buscando atender as demandas e mudanças sociais dos estudantes do século XXI.

Como desdobramento desse trabalho inicial com um foco matemático, a programação passou a ser uma ferramenta de integração e interdisciplinaridade, uma vez que outras disciplinas passaram a integrar a essa prática como: Geografia, Ciências, Inglês e Português.

Do ponto de vista curricular, inúmeros descritores e conteúdos foram trabalhados como os listados abaixo:

●  Raciocínio lógico e matemático;

●  Operações Básicas;

●  Plano Cartesiano;

●  Ângulos e giros;

●  Unidade de medidas de comprimento;

●  Transformações de unidade de medidas de comprimento;

●  Unidade de medida de tempo;

●  Programação em Scracht;

●  Programação IDE Arduino;

●  Resistente e resistores eletrônicos;

●  Associação elementar de resistores;

●  Voltagem e corrente eletrônica;

●  Eletrônica básica;

●  Conceitos de Ilhas de Calor;

●  Elementos Narrativos ;

●  Leitura instrumental e vocabulário de inglês.

Para atingir resultados significativos nessa inovação foram discutidos alguns objetivos, de maneira coletiva com a equipe pedagógica, são eles: desenvolver o raciocínio lógico dos alunos, através da iniciação no estudo de programação simples; apresentar aos alunos as possibilidades e desafios da robótica elementar, bem como conhecimentos básicos em eletrônica; criar um ambiente favorável à inovação por parte dos próprios alunos, levando em conta conhecimentos já adquiridos por eles, bem como a troca de conhecimentos em tecnologia; trabalhar os primeiros conceitos de programação através da plataforma Arduino e Scratch, mais especificamente, através do programa S4A (Scratch for Arduino); trabalhar os primeiros conceitos de eletrônica através de exercícios simples utilizando Arduino, protoboard, resistores e led's; construir um robô que resumisse as habilidades trabalhadas durante a eletiva, que fosse um produto da e para aprendizagem.

Como metodologia, a ação foi dividida em etapas. Inicialmente, foram apresentados os componentes eletrônicos, o micro controlador Arduino, bem como os objetivos do projeto para que discentes se sentissem desafiados e entendessem a proposta, podendo interagir com a mesma. As turmas foram divididas em equipes onde eles se subdividiram de duas maneiras: duas equipes ficaram responsáveis pela programação e o restante com a montagem do projeto e em um segundo momento, houve a inversão dos papéis. Com isso, todos participaram de todo o processo e foram estimulados os princípios da solidariedade, cooperação e coletividade no desenvolvimento de todo o produto.

O trabalho prático foi iniciado com led's, uma das alternativas mais viáveis, e projetos que envolvessem esses procedimentos, uma vez que é uma etapa importante para entender os comandos, procedimentos e conceitos básicos da programação.

Após a explanação da teoria, foi dado um desafio aos alunos, no qual eles tinham até oito led's para trabalhar e criar um produto de maneira autônoma e sendo protagonistas de seu processo de aprendizagem criativa.

Thiago Roberto Fortunato dos Santos é formado em licenciatura plena em Matemática pela Uerj (Faculdade de Formação de Professores – FFP/SG), entrou na Rede municipal do Rio de Janeiro em 2015 como professor do Ensino Fundamental (PEF) de Matemática da Rede Municipal do Rio de Janeiro e, desde 2016, atua na Escola Municipal Celestino da Silva.

"Após a explanação da teoria, foi dado um desafio aos alunos, no qual eles tinham até oito led's para trabalharem e criarem um produto de maneira autônoma e sendo protagonistas de seu processo de aprendizagem criativa."

Em um momento posterior, os led's foram substituídos por sensores e motores e também foram utilizados materiais reaproveitáveis como papelão, alumínio de marmitas, reutilização de papel. Nesse momento, houve um maior aprofundamento de conceitos eletrônicos e foi possível a idealização do objetivo final, a criação do robô.

Paralelo a esse processo de construção com os sensores, foi proposto que os alunos buscassem diferentes usos para os sensores de maneira que colaborassem com sua realidade. A partir disso, eles se empoderaram e perceberam novos caminhos de se apropriar do conhecimento, além de aprofundarem conceitos ainda não abordados durante a aula. Dessa forma, eles perceberam o potencial e o quanto eles poderiam explorar com a placa ali apresentada.

A etapa seguinte foi marcada pelo trabalho cooperativo em que todos passaram a ser uma só equipe desenhando o principal projeto do semestre, discutido entre o grupo diante de uma gama de possibilidades e pensando em como auxiliariam em sua realidade. Nesse contexto, foi eleito o robô denominado Silva, que é o projeto de construção contínua que inicialmente será capaz de calcular a temperatura e umidade do ar do ambiente que servirá aos alunos como ferramenta para: trabalhar os conceitos de temperatura e umidade relativa do ar através de aferições dentro e fora da escola; estabelecer uma relação entre temperatura e umidade, e como essas grandezas se comportam em diferentes contextos; discutir o conceito de ilhas de calor e com isso trabalhar questões que abordem a sustentabilidade, problemas e consciência ambiental e promover uma formação cidadã.
 

A ação foi desenvolvida em três grandes etapas, cada uma avaliada e acompanhada pelos professores, são elas:

1.1 Primeira etapa de avaliação

Foram observadas algumas habilidades essenciais para o desenvolvimento da ação como: o trabalho com a base teórica de programação no ambiente Scratch e de eletrônica; observação da organização colaborativa entre os estudantes durante o processo e divisão de funções. 

1.2 Segunda etapa

Com os alunos mais seguros focou-se na participação e envolvimento dos mesmos na execução da programação e elaboração do robô. Dessa forma, pediu-se que pensassem em um projeto por conta própria, um projeto que tivesse aplicação no cotidiano e que utilizasse apenas led´s. Com isso, os estudantes, deveriam fazer um desenho com as suas ideias, como eles construíram no Arduino, o material necessário e uma ideia de como iriam programá-lo. A partir disso, avaliou-se cada projeto em sua aplicação e viabilidade, dando os retoques necessários.
Nesta etapa surgiram, por exemplo, um sistema de iluminação para lanternas de carro, uma sistema de iluminação para aeroportos, uma luminária para festas entre outros.

1.3 Terceira etapa

Nesse momento foram analisadas as habilidades de pesquisa dos grupos, pois eles tiveram que pesquisar sobre como instalar e programar cada sensor e motor e após essa pesquisa deveriam criar um programa que verificasse a funcionalidade e utilidade de cada sensor. Entre eles estavam o sensor de distância, o sensor de umidade do ar e temperatura, telas de cristal líquido, servo motores, motores de passo e outros componentes que seriam utilizados posteriormente.

2. Silva e seus resultados

Além de aprimorarem seu raciocínio lógico devido ao contato com a programação, os alunos conseguiram aprender conceitos pontuais em eletrônica, como o funcionamento de um resistor e sua influência num circuito, a importância da polaridade para instalações elétricas e eletrônicas, além da desmistificação do que é trabalhar com eletrônica. Aprenderam bastante sobre sensores, como eles funcionam e que a robótica pode ser útil no cotidiano.
 

Destaca-se também que houve a exploração de uma aprendizagem no viés ambiental, uma vez que todo o projeto foi montado visando o máximo do reaproveitamento possível, desde caixas de papelão até bateria de celular que não era mais utilizada e que provavelmente seria descartada de maneira equivocada.
Ressalta-se que entre os objetivos, o projeto buscava analisar a existência de ilhas de calor ao redor da escola, mostrando a eles que precisamos cuidar do nosso planeta agora, para garantir o nosso futuro e de outras gerações refletir como podemos colaborar com o planeta.

Vale também destacar, que os alunos precisaram aprender a trabalhar em grupo, pesquisar os conteúdos de maneira autônoma, dividir tarefas, planejar seus próprios projetos e executá-los com liberdade valores e habilidades essenciais para que aprendam a conviver de maneira harmônica e respeitosa em sociedade.

3. Considerações finais

Os dados coletados pelos alunos foram organizados em tabelas e gráficos que expressam um pouco do aprendizado metacognitivo das atividades realizadas com o robô Silva. Dentre os resultados obtidos, vale destacar as aferições de temperatura e umidade do ar no interior da escola.

No gráfico, os alunos chegaram a algumas conclusões importantes a respeito da relação entre a temperatura e umidade relativa do ar: o aumento da umidade do ar não implica o aumento de temperatura ou vice-versa; um lugar com baixa temperatura e umidade próxima a 50% aparenta ser mais agradável que os demais casos; uma sala com ar-condicionado, apesar de ter uma temperatura baixa e agradável, tem umidade tão baixa quanto um local exposto ao sol.

No final do projeto as aprendizagens foram múltiplas e muito significativas para professores e alunos envolvidos no processo.
 

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Referências

OLIVEIRA, Sérgio de. Internet das Coisas com ESP8266, Arduino e Raspberry Pi. São Paulo: Novatec, 2017.

JOYANES AGUILAR, Luis. Programação em C++ - algoritmos, estruturas de dados e objetos. 2. ed. São Paulo: Amgh, 2007.

SOUZA, Marco Antonio Furlan de et al. Algoritmos e lógica de programação. São Paulo: Thomson, 2004.

GRINSPUN, Paura Sabrosa Zippin Grinspun (Org.). Educação Tecnológica: desafios e Perspectivas. São Paulo: Cortez, 2001.

BOALER, JO. Mentalidades Matemáticas. Porto Alegre: Penso, 2017.