8 - Atividades externas de desenvolvimento. Solicitar aos alunos a construção de mecanismos simples que serão apresentados aos futuros alunos do ensino fundamental
MULTIPLICAÇÃO NA ROBOTICA EDUCACIONAL: UMA VISÃO CONSTRUCIONISTA, DA DIDÁTICA A PRÁTICA.
Wedson Carlos Marinho Galindo
Licenciando em Computação
Marcelino Chagas
Bacharelando em Computação
RESUMO
Tendo como arcabouço teórico a proposta construcionista proposta por Seymour Papert, este artigo tem como objetivo propor a utilização da robótica, associada ao pensamento computacional como forma de estimular e formar alunos do ensino fundamental nas disciplinas de Geografia, História, Ciências e Matemática utilizando um robô seguidor de linha. Além destas disciplinas, há de se destacar a multidisciplinaridade que a proposta apresenta, para ajudar da transmissão de conteúdos de qualquer área do conhecimento, e tendo como foco central, a participação efetiva dos alunos, estabelecendo uma vivência colaborativa e contribuindo para sua formação social no ambiente escolar. O aluno, será sempre parte envolvida no processo de ensino x aprendizagem estabelecendo uma participação constante, contribuindo dessa forma para o empoderamento das crianças acerca das temáticas trabalhadas.
PALAVRAS CHAVES: Robótica educacional, Construcionismo, empoderamento, colaboração.
ABSTRACT
Having as theoretical framework the constructionist proposal proposed by Seymour Papert, this article aims to propose the use of robotics, associated with computational thinking as a way to stimulate and train elementary school students in the disciplines of Geography, History, Science and Mathematics using a robot line follower. In addition to these disciplines, the multidisciplinarity that the proposal presents should be highlighted, to help transmit content from any area of knowledge, and with the central focus, the effective participation of students, establishing a collaborative experience and contributing to their social formation in the school environment. The student will always be involved in the teaching x learning process, establishing constant participation, thus contributing to the empowerment of children on the themes worked on.
INTRODUÇÃO
A robótica educacional possibilita uma forte integração multidisciplinar, permitindo ao aluno de qualquer faixa construir e consolidar conteúdos, fugindo do modelo tradicional aluno-receptor, professor-transmissor. A construção colaborativa e participativa, desde o princípio permite uma interação constante aluno x professor propiciando além da integração, aspectos de práxis.
Com intuito de consolidar, o conteúdo constante na BNCC , Base Nacional Comum Curricular– em várias áreas do conhecimento, utilizaremos da robótica educacional como ferramenta e mola propulsora para alcance deste objetivo. A robótica, em nosso país e principalmente em nosso Estado ainda necessidade de maior apoio e estimulo, no entanto, essa metodologia apresenta-se como promissora e estruturante para consolidação do aprendizado. Segundo Maisonnette (2002), com a robótica educacional, o aluno passa a construir seu conhecimento através de suas próprias observações e aquilo que é aprendido pelo esforço próprio da criança tem muito mais significado para ela e se adapta às suas estruturas mentais. uma vez que o processo de aprendizagem requer, para as informações novas, uma estrutura anterior que permita que estas possam ser melhor assimiladas.
Piaget argumenta que a manipulação de artefatos é uma chave para as crianças construírem seus conhecimentos (Piaget, 1974). Papert acrescentou a ideia de que a construção do conhecimento acontece especialmente efetivamente em um contexto onde o estudante está conscientemente engajado na construção de um ente público, seja um castelo de areia na praia ou um artefato tecnológico (Papert, 1980). O papel dos educadores é oferecer oportunidades para que as crianças se envolvam em explorações práticas e forneçam ferramentas para que as crianças construam conhecimento no ambiente em sala de aula. Neste sentido, o modelo de ensino baseado na aprendizagem colaborativa apresenta-se como sendo fundamental e eficaz. A interação proporcionada pela colaboração permite um ambiente amplamente favorável a prática da robótica e constroem bases consolidadas para uma ação construtivista.
EVASÃO ESCOLAR
A educação brasileira sempre teve altos indicadores de evasão escolar, tema que permanece presente até os dias atuais e demonstra sinais duradouros em nossa sociedade. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE (2019), 11,8% dos jovens mais pobres tinham abandonado a escola sem concluir o ensino médio em 2018. Esse percentual é oito vezes maior que o dos jovens mais ricos (1,4%). Com um percentual de 7,6% para o país, a evasão dos adolescentes atingia naquele ano 9,2% no Norte e Nordeste e era menor no Sudeste (6%).
As causas, são objeto de estudos e já somam inúmeras iniciativas de propostas de políticas públicas para diminuir a evasão, contudo o fenômeno continua constante. As tratativas são fundamentais para elucidar e atingir o problema no cerne.
Dentre várias definições do que de fato representa a evasão escolar, destacamos: É o abandono da escola antes do término de um curso. Vários fatores contribuem para isso, avultando entre outros, o pauperismo, como o mais ponderável. No ensino de 1º grau, a evasão escolar é 17 mais acentuada a partir da 3ª série, pois que as crianças do meio econômico precário, tendo atingido uma idade em que os pais as consideram capazes de os ajudar , passam a prestar pequenos serviços no lar ou fora do lar, contribuindo muitas vezes financeiramente para o sustento da família (ÁVILA, 1992, p. 273).Essa deficiência, não deve ser encarada como mero desarranjo familiar , como argumentam alguns estudos (NERI,2009 ).por meio de estudo quantitativo utilizando os dados das Pnad – 2004 e 2006 –, chega a resultados que apontam fortes possíveis motivos para a evasão escolar, como a falta de escolas (10,9%), a necessidade de renda e trabalho (27,1%), a falta de interesse (40,3%), entre outros (21,7%).
Compartilhamos de reflexões que abordam a complexidade da situação e argumentam que diversos fatores influenciam na consolidação desse problema (FILHO,2017;ARAÚJO,2017). Para compreender o fenômeno da evasão escolar no Brasil é indispensável aprofundar reflexões sobre concepções do processo ensino x aprendizagem que podem estar na base das políticas educacionais de nosso país. Participar desse debate com a produção de conhecimentos é estratégico para animar novas reflexões e, esperamos, contribuir com proposições alternativas para o campo. .
A evasão atualmente tomou rumo ainda mais alarmante, devido a pandemia de Covid-19. Na educação básica, 10,8% dos estudantes do ensino médio informaram ter abandonado os estudos, e no fundamental esse número ficou em 4,6%. Em 2020, ano marcado pela pandemia 8,4% dos estudantes com idade entre 6 e 34 anos matriculados antes da pandemia informaram que abandonaram a escola (INSTITUDO DATA FOLHA).
O percentual representa cerca de 4 milhões de alunos, montante superior ao da população do Uruguai.
Os números nos mostram dados preocupantes. Neste trabalho dedicamos atenção ao ensino fundamental. Quando o processo de aprendizagem vem construído com déficit nos anos iniciais, a estrutura formativa do aluno não se consolida, ficando os anos finais mais suscetíveis à evasão.
Notemos que, assim como a educação infantil, o ensino fundamental I funciona como uma base para as demais etapas da formação educacional. Portanto, precisamos consolidar estratégias de atuação no ensino fundamental. Como o próprio nome já menciona, ele é fundamental para o desenvolvimento das crianças tanto no quesito acadêmico quanto no pessoal e social. É nesta etapa que os alunos começam a aprender os conceitos educacionais — assuntos que os guiarão durante toda a educação básica.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O ambiente da sala de aula sendo colocado como um espaço de construções colaborativas, permitem interações ALUNO x PROFESSOR, onde o aluno deixa de ser um simples receptor de conhecimento e o professor deixa de ser o transmissor, essa relação permite que os alunos sejam protagonistas e passem a interagir conforme seus interesses individuais e coletivos.
Para nossa ação, buscamos inspiração na teoria do Construcionismo. Trata-se de uma reconstrução teórica a partir do construtivismo piagetiano, proposta por Seymour Papert (1994 e 1986), originalmente em 1980. Papert concorda com Piaget (1976), em que a criança é um “'ser pensante” e construtora de suas próprias estruturas cognitivas, mesmo sem ser ensinada.
Piaget argumenta que a manipulação de artefatos é uma chave para as crianças construírem seus conhecimentos (Piaget, 1974). Papert acrescentou a ideia de que a construção do conhecimento acontece especialmente efetivamente em um contexto onde o estudante está conscientemente engajado na construção de um ente público, seja um castelo de areia na praia ou um artefato tecnológico (Papert, 1980). O papel dos educadores é oferecer oportunidades para que as crianças se envolvam em explorações práticas e forneçam ferramentas para que as crianças construam conhecimento no ambiente em sala de aula.
Segundo NUNES e SANTOS(2013) a atitude construcionista implica na meta de ensinar, de forma a produzir o máximo de aprendizagem, com o mínimo de ensino. A meta do Construcionismo é alcançar meios de aprendizagem fortes que valorizem a construção mental do sujeito, apoiada em suas próprias construções no mundo.
Pelo contrário, como qualquer construtor, a criança se apropria, para seu próprio uso, de materiais que ela encontra e de modelos e metáforas sugeridos pela cultura que a rodeia (Papert, 1986).
Na proposta construcionista de Papert (1986 e 1994) o aluno, usando o computador, visualiza suas construções mentais relacionando o concreto e o abstrato por meio de um processo interativo favorecendo a construção do conhecimento. Um dos princípios da teoria de Papert (1986) é a criação de ambientes ativos de aprendizagem que permitam ao aluno testar suas ideias e teorias ou hipóteses. Papert (1986) viu na Informática a possibilidade de realizar seu desejo de criar condições para mudanças significativas no desenvolvimento intelectual dos sujeitos. Para tal, Papert (1986) desenvolve uma linguagem de programação, chamada Logo, de fácil compreensão e manipulação por crianças ou por pessoas leigas em computação e sem domínio da matemática. Ao mesmo tempo, o Logo tem o poder das linguagens de programação profissionais.
O ganho educacional no processo de aprendizagem, de qualquer área do conhecimento utilizando de pensamento computacional e robótica, representa um salto na qualidade de ensino, na formulação do material pedagógico e na participação dos alunos como DONOS de processo construtivo.
PENSAMENTO COMPUTACIONAL
O avanço de tecnologias e equipamentos tem mudado substancialmente o modo de comunicação das pessoas. Para as crianças esse avanço vem em conjunto com seu crescimento, de modo que existe uma tendencia de acompanhamento a essa evolução. Costuma-se dizer popularmente, que as crianças da contemporaneidade já vêm com chip instalado desde a maternidade, essa metáfora, exemplifica de forma real o comportamento de nossos estudantes.
Nesse sentido, o pensamento computacional apresenta-se como preponderante para alavancar o processo de ensino. O termo pensamento computacional foi usado pela primeira vez por Seymour Papert em 1980, mas, contextos históricos do uso da expressão romotam de 1950.
Com avanço constante e de velocidade exponencial a tradução conceitual do termo sofreu(sofre) alterações ao ponto de existir autores, André Luiz Maciel Santana, André Raabe-2015(???) que não reconhecem o tema com um significado concreto, portanto, deixando espaço para diversificação de entendimentos do conceito. Contudo, existe caminhos que levam para consensos com relação ao pensamento computacional, trata-se dos pilares:
1. decomposição: dividir um problema complexo em pequenas partes, a fim de solucioná-las com mais facilidade;
2. reconhecimento de padrões: como a própria expressão define, ajuda na identificação de aspectos comuns nos processos;
3. abstração: analisa elementos que têm relevância, diferenciando-os daqueles que podem ser deixados de lado;
4. algoritmos: reúne todos os pilares já citados e envolve a criação de um grupo de regras para a solução de problemas.
Esse conjunto de variáveis, atuando de forma organizada e holística permitem, contribuir para a solução das mais diversas e complexas atividades, e dentro da sala de aula representa uma ferramenta fortíssima no processo de ensino, independente da área de conhecimento o pensamento computacional pode atuar e facilitar o processo de aprendizagem.
ROBÓTICA EDUCATIVA
A tradução da palavra ROBÓTICA, Ciência e técnica da concepção e construção de robôs (Dicio, dicionário online da língua portuguesa), já nos leva a pensar em bonecos falantes que andam de forma independente, ou até mesmo nos levam aos filmes de ficção cientifica onde as máquinas são dificilmente aniquiladas. Pois bem! Todo esse estereótipo tem lá suas verdades, mas é interessante repararmos o significado colocado na primeira linha deste parágrafo. Mas, então o que é um Robô? Aparelho automático, geralmente em forma de boneco, que é capaz de cumprir determinadas tarefas. (Dicio)
Notemos que estamos falando de ciência e técnica capaz de construir uma máquina (seja boneco ou não) capaz de cumprir determinadas tarefas. Essa decomposição morfológica tem importância para entendermos com riqueza de detalhes o riquíssimo potencial que temos no processo de ensino de nossas crianças.
Conforme cita Gomes (2007, p. 130), há cinco vantagens de aliar a Robótica no projeto de ensino escolar, seriam elas:
1- Transforma a aprendizagem em algo motivador, tornando bastante acessíveis os princípios de Ciência e Tecnologia aos alunos;
2- Permite testar em um equipamento físico o que os estudantes aprenderam utilizando programas modelos que simulam o mundo real;
3- Ajuda à superação de limitações de comunicação, fazendo com que o aluno verbalize seus conhecimentos e suas experiências e desenvolva sua capacidade de argumentar e contra-argumentar;
4- Desenvolve o raciocínio e a lógica na construção de algoritmos e programas para controle de mecanismos;
5- Favorece a interdisciplinaridade, promovendo a integração de conceitos de áreas como: matemática, física, eletrônica e mecânica e arquitetura.
A robótica apresenta-se como instrumento facilitador desse processo, um grande visionário, Seymour Papert narrou em seu livro “A máquina das crianças”, que as crianças são curiosas por natureza, e enxerga nos adultos a fonte de onde pode encontrar as respostas de suas dúvidas e obter informações.
TRABALHO PROPOSTO
MATEMÁTICA
A matemática continua sendo um grande desafio para educadores e alunos, SANTOS(2007) corrobora para construir saídas pedagógicas, acreditando que é preciso desde as séries iniciais educar levando em conta o raciocínio lógico e dedutivo do aluno para que os conhecimentos sejam assimilados como parte natural da linguagem e do pensar cotidiano como algo importante para o desenvolvimento intelectual. Com isso, o educador deve estimular a criatividade, mostrando que a Matemática é um campo que está em constante movimento, como um edifício em construção e necessita de modificações e adaptações. Desde então, ao desenvolver a criatividade convém ao professor propor atividades desafiadoras, não somente levar em conta a resolução de problemas, mas, o que é mais significativo, propor problemas para que os alunos resolvam matematicamente situações reais que têm por objetivo transformar o próprio aluno confiante diante dos conhecimentos que manipula no decorrer dos estudos.
A matemática no ensino fundamental apresenta-se como primordial, é justamente nessa faixa do aprendizado que inicia-se a introdução as operações básicas (adição, subtração, divisão e multiplicação), Segundo STAREPRAVO (2007) dados apresentados no Jornal da Ciência, da Sociedade Brasileira para o progresso da Ciência (SBPC) em dezembro de 2007, relativos aos resultados do programa internacional de avaliação de alunos (PISA, 2006), sugerem que a escola não está conseguindo contribuir de maneira efetiva na promoção do acesso ao saber: em matemática, por exemplo, numa escala que vai até seis, 73% dos estudantes brasileiros avaliados ficaram situados no nível UM, ou abaixo disso.
O processo de ensino – aprendizagem para conseguir um estágio consolidado, faz-se necessário agir em consonância formando um verdadeiro sistema holístico, garantindo a eficiência e eficácia do ensino. Segundo STAREPRAVO (2007) é imprescindível, que na relação professor-aluno-saber matemático estes últimos não sejam reduzidos a um rol de conteúdos que devem ser transmitidos aos alunos a qualquer preço, mas que se constituam, de fato, em instrumentos para o desenvolvimento cognitivo, social e afetivo, ou seja, para realização de seus projetos pessoais.
A multiplicação, objeto deste trabalho, será tratada como a soma de parcelas iguais, segundo STAREPRAVO (2007) a multiplicação é composta por três termos: multiplicando, que exerce um papel passivo uma vez que representa a parcela que se repete; multiplicador, que exerce um papel ativo, indicando o numero de vezes que o multiplicando aparece como parcela, ou seja, que se repete; e o produto que é o resultado da multiplicação.
Porém, o simples decorar da tabuada não representa sustentabilidade no processo de ensino – aprendizagem, por essa razão nossa proposta visa estabelecer uma relação direta na multiplicação utilizando a contagem, utilizando a robótica educacional como meio, para construção sustentável da temática.
A cidade proposta é LIMOEIRO/PE, localizada no agreste Pernambucano, com população estimada em 56,582 pessoas (IBGE – Cid@des/2021), na Escola Integral da rede estadual Arthur Correia de Oliveira, que conta com alunos do ensino fundamental 1, base de nosso trabalho. O trabalho será proposto para alunos do 4º Ano do ensino fundamental com faixa etária em torno de 9 anos de idade.
Nossa proposta, visa consolidar operações matemática, sobre tudo a tabuada e temas relacionado a unidades de medidas. Assuntos propostos na BNCC para alunos do 4º ano do ensino fundamenta. Conforme, descrito anteriormente a matemática continua sendo desafiadora, acreditamos que a utilização do pensamento computacional causará um impacto positivamente na formação das crianças.
Nossa proposta visa acompanhar o conteúdo proposto na BNCC (Base Nacional Comum Curricular) nas habilidades:
à (EF04MA06) Resolver e elaborar problemas envolvendo diferentes significados da multiplicação (adição de parcelas iguais, organização retangular e proporcionalidade), utilizando estratégias diversas, como cálculo por estimativa, cálculo mental e algoritmos.
à(EF04MA08) Resolver, com o suporte de imagem e/ou material manipulável, problemas simples de contagem, como a determinação do número de agrupamentos possíveis ao se combinar cada elemento de uma coleção com todos os elementos de outra, utilizando estratégias e formas de registro pessoais.
à (EF04MA28) Realizar pesquisa envolvendo variáveis categóricas e numéricas e organizar dados coletados por meio de tabelas e gráficos de colunas simples ou agrupadas, com e sem uso de tecnologias digitais.
à (EF04MA20) Medir e estimar comprimentos (incluindo perímetros), massas e capacidades, utilizando unidades de medida padronizadas mais usuais, valorizando e respeitando a cultura local.
Os alunos irão construir um robô e ele irá percorrer um tapete com uma espécie de maquete da cidade, onde irá identificar três pontos de referência da cidade: A serra do redentor, o prédio da prefeitura e o Rio Capibaribe. Ao identificar esses pontos, o robô irá fazer uma leitura de características de cada ponto, esses temas têm consonância com assuntos trabalhados em sala de aula, sempre evidenciando assuntos com abordagem matemática.
Para o Robô andar é necessário que os alunos respondam corretamente, a perguntas referente a tabuada da família do numeral “5”, a pergunta irá aparecer na tela do EV3. Em caso de acerto o robô irá percorrer 5cm em cima de uma linha preta. Em caso de erro, o robô permanece parado.
Uma de cada vez, as crianças apertam a tecla do EV3 no virtual Robotic, cada click vale 1. Exemplo: Quanto é 1 x 5? Para a resposta correta a criança deverá apertar 5 vezes o teclado do EV3, onde receberá a resposta. Quando o robô andar exatos 30cm irá encontrar a primeira parada (SERRA DO REDENTOR) que será reconhecido pelo Sensor de cor. Neste, momento iremos mostrar que o robô atingiu 6 respostas corretas, como ele anda 5cm em cada resposta, ele irá parar em 30 cm, logo, teremos 5+5+5+5+5+5=30 ou seja, 6 (5 seis vezes) x 5 = 30. A atividade continua percorrendo mais 40cm, onde encontrar é a prefeitura, logo, terá 8 acertos, 5+5+5+5+5+5+5+5=40 ou seja, 8 (5 seis vezes) x 5 = 40. O trajeto encerra-se com 10 acertos, percorrendo mais 50cm, 5+5+5+5+5+5+5+5+5+5=50 ou seja, 10 (5 seis vezes) x 5 = 50.
SERRA DO REDENTOR-
Essa paisagem ficará a 30cm da partida do robô, na serra do redentor, o robô mostrará no monitor do EV3, dados referente a serra do redentor, serão tratados unidades de medidas.
PREFEITURA
Essa paisagem ficará a 70cm da partida do robô, no prédio da Prefeitura, o robô mostrará no monitor do EV3, dados referente a estrutura predial, serão tratados unidades de medidas em metros, subsidiando estudos na MATEMÁTICA assuntos ligados a Geometria.
RIO CAPIBARIBE
Essa paisagem ficará a 120cm da partida do robô, no Rio Capibaribe, o robô mostrará no monitor do EV3, dados referente ao Rio Capibaribe, serão tratados unidades de medidas, que poderão subsidiar cálculos e assuntos de outras disciplinas.
METODOLOGIA
A proposta trabalha com três momentos, construção do “mapa da cidade” fortalecendo a cooperação e o entrosamento da turma, iniciação a programação/robótica e a consolidação do ensino da MATEMÁTICA, utilizando essas ferramentas.
MAPA DA CIDADE
Nessa etapa, os alunos irão construir o mapa da cidade considerando suas observações, todas as informações dos alunos serão anotadas no mapa.
Todas as informações são importantes e válidas, não existe informação ruim! A confecção será feita de forma lúdica promovendo pertencimento e cooperação.
PROGRAMAÇÃO E ROBÓTICA
Os alunos utilizarão do sistema virtual da LEGO, com aulas básica sobre programação, utilizando blocos do LEGO mindstorms, e participarão da construção do robô, também utilizando peças do LEGO DIGITAL Designer. A montagem das peças do LEGO proporciona um momento ímpar de integração e colaboração entre os alunos, mesmo utilizando a ferramenta digital, o ambiente é propicio para uma maior e melhor integração da turma.
Segundo keller (2012) Os conjuntos do Lego Mindstorms são utilizados, além da função lúdica, para o desenvolvimento de projetos de pequeno e médio porte, estimulando a criatividade e a solução de problemas do cotidiano por parte dos alunos, buscando consonância com a filosofia construtivista. O construtivismo não põe em dúvida o valor da instrução como tal, pois isso seria uma tolice: mesmo a afirmativa (endossada, quando não originada, por Piaget) de que cada ato de ensino priva a criança de uma oportunidade para a descoberta, não é um imperativo categórico contra ensinar, mas um lembrete expresso em uma maneira paradoxal para manter o ensino sob controle.
LEGO
Lançada comercialmente em 1998 e voltada para a educação tecnológica. O projeto foi originalmente inspirado por Seymour Papert e desenvolvido em uma parceria entre o Media Lab do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e o Lego Group
O sistema lego mindstorms é formado por quatro tipos de sensores, três motores e um controlador central. Cada componente tem as suas funcionalidades específicas: os motores são os responsáveis por movimentar a estrutura da montagem; os sensores, pela coleta das informações no meio externo; usando a robótica como meio educativo controlador central é responsável pela parte inteligente, é nele que está o software que gerencia o sistema. O sensor ultrassônico expressa a visão do sistema; o sensor de luz capta a presença de luz no ambiente; o sensor de som detecta as vibrações sonoras; e o sensor de toque percebe os toques de contato no ambiente externo. Além desses sensores, o conjunto lego mindstorms inclui peças de montar, permitindo criar humanoides, veículos, guindastes e animais. No nosso caso utilizaremos a construção de um veículo.
O aplicativo Virtual Robotic, será utilizado para simular o ambiente da cidade, os alunos irão construir esse ambiente de forma colaborativa utilizando virtualmente as peças do LEGO. O robô será um veículo, seguidor de linha, que irá identificar através de sensores a cor e irá discorrer sobre cada item identificado, Serra do redentor, Prédio da prefeitura e Rio Capibaribe.