A ROBÓTICA COMO FERRAMENTA NO ENSINO: ANÁLISE DE UMA EXPERIÊNCIA EM PROCESSO

## A ROBÓTICA COMO FERRAMENTA NO ENSINO: ANÁLISE DE UMA EXPERIÊNCIA EM PROCESSO

## THE ROBOTICS AS A TOOL IN EDUCATION: AN ANALYSIS OF EXPERIENCE IN PROCESS

## Clarice Parreira Senra 1

1 CMJF (Colégio Militar de Juiz de Fora), claricesenra@yahoo.com.br

## Resumo

Neste trabalho analisamos o potencial da robótica inserida em uma metodologia baseada na atividade investigativa aberta. O colégio onde a pesquisa foi desenvolvida a robótica faz parte do ensino integral do 6º ano do ensino fundamental e possui um projeto de pesquisa constituído por um grupo de 12 alunos do ensino médio. A atividade investigativa constitui uma proposta onde os alunos e professores têm seus papéis enriquecidos, o professor deixa de ser o centro do ensino e passa a assumir a função de mediador, não apresenta respostas às questões, mas incentiva a pesquisa e propicia questionamentos, os alunos passam de simples receptores a desempenhar o papel de novos investigadores. Participar de um projeto de pesquisa e de uma atividade investigativa, é, a nosso ver, fundamental para a formação de um cidadão mais preparado para o mercado de trabalho, para uma formação mais sólida em termos da construção de conhecimentos científicos, assim como favorece na sua atuação nas questões relativas à ciência e a tecnologia.

Palavras-chave : atividade investigativa, projetos de pesquisa, robótica.

## Abstract

We examined the potential of robotics inserted in a methodology based on open investigative activity. The school where the research was developed robotic integral part of teaching 6th grade of elementary school and has a research project consisting of a group of 12 high school students. The proposal is an investigative activity where students and teachers have enriched their roles, the teacher ceases to be the center of education and shall assume the role of mediator, has no answer to the questions, but encourages research and promotes questioning, students more than mere receivers to play the role of new researchers. Participate in a research project and a research activity, it is, in our view, essential for the formation of a citizen more prepared for the job market, for a more solid grounding in terms of building scientific knowledge, as well as favors in its activities on issues related to science and technology.

Keywords : investigative activity, research projects, robotics.

## Introdução

Considerando o grande avanço no campo da tecnologia e da ciência no nosso contexto social, fazendo uma reflexão sobre o ensino de ciências desde as séries iniciais até o final da educação básica, ainda estamos envolvidos e inseridos em um ensino pouco eficaz, sem sentido, baseado na resolução de problemas e provas.

Em contrapartida muito se fala em uma alfabetização científica e tecnológica (CACHAPUZ et al, 2011 e SASSERON e CARVALHO, 2011), propostas a fim de proporcionar uma formação com base nessa alfabetização tem sido tema de estudo na pesquisa em ensino de ciências.

- A atividade investigativa, normalmente fundamentada na utilização de questões abertas ou problematizadoras (BORGES, 2002), permite criar situações que tendem a propiciar melhores condições para que os alunos realizem testes e hipóteses e desenvolvam, além da criatividade, a sua capacidade de reflexão (ARAÚJO e ABIB, 2003). Essas atividades têm grande potencial no que tange a alfabetização científica e tecnológica, além de sua importância na formação geral do jovem.
- O avanço científico e tecnológico presente na nossa atual sociedade atinge nosso ensino, de um lado temos uma gama de aparatos tecnológicos e do outro o uso rigoroso de aulas convencionais que pouco ou nada utilizam esses recursos e não motivam os alunos.
- O uso da robótica em ambientes educacionais tem crescido nos últimos anos, vários autores consideram que o uso de robôs na educação estimula os estudantes (BATISTA, 2010). A robótica é considerada uma ferramenta positiva no ensino, kits educacionais já estão disponíveis no mercado, porém está longe da realidade de muitas escolas brasileiras devido aos altos custos.

Diante da realidade do nosso ensino de ciências e da necessidade de uma alfabetização científica. Propomos utilizar a atividade investigativa (BORGES, 2002), por meio de problemas abertos como ferramenta capaz de propiciar uma formação mais sólida e preparar nosso jovem para participar de forma mais ativa na sociedade. As questões problematizadoras e toda atividade investigativa tem como pano de fundo a robótica educacional, já que esta tem se mostrado uma ferramenta eficaz e motivadora para os jovens estudantes.

A pesquisa em desenvolvimento está sendo feita no Colégio Militar de Juiz de Fora, na disciplina de robótica do 6º ano do ensino fundamental parte da grade do integral e com um grupo de 12 alunos do ensino médio que participam do clube de robótica, neste espaço são apresentados problemas para os alunos e os mesmos precisam desenvolver soluções, orientados pelo professor, em seguida apresentar as ideias e resultados aos demais alunos.

Durante o desenvolvimento das atividades foram colhidas informações por meio de textos desenvolvidos pelos alunos, análise das falas e postura dos estudantes nas aulas de robótica e no clube, além de questionários online para os estudantes envolvidos na pesquisa sobre a participação em um projeto de pesquisa.

- O objetivo de nosso trabalho é verificar o potencial que a robótica educacional pode propiciar usada como atividade investigativa e auxiliar na

formação 'crítica' do jovem de forma que possa atuar de maneira mais consciente nas questões referentes à ciência e tecnologia, além de favorecer a criatividade.

## A atividade investigativa e a robótica educacional

Várias pesquisas em ensino de ciências vêm apontando para a necessidade de uma alfabetização científica. Sasseron e Carvalho (2011) por meio de uma revisão bibliográfica consideram algumas habilidades necessárias para classificar uma pessoa como alfabetizada cientificamente:

- - Utiliza os conceitos científicos e é capaz de integrar valores, e sabe fazer por tomar decisões responsáveis no dia a dia.
- - Compreende que a sociedade exerce controle sobre as ciências e as tecnologias, bem como as ciências e as tecnologias refletem a sociedade.
- - Compreende que a sociedade exerce controle sobre as ciências e as tecnologias por meio do viés das subvenções que elas concede.
- - Reconhece também os limites da utilidade das ciências e das tecnologias para o progresso do bem-estar humano.
- - Conhece os principais conceitos, hipóteses e teorias científicas e é capaz de aplicá-los.
- -Aprecia as ciências e as tecnologias pelas estimulações que elas suscitam.
- - Compreende que a produção dos saberes científicos depende, ao mesmo tempo, de processos de pesquisas e de conceitos teóricos.
- - Faz a distinção entre os resultados científicos e a opinião pessoal.
- - Reconhece a origem da ciência e compreende que o saber científico é provisório, e sujeito a mudanças a depender do acúmulo de resultados.
- - Compreende as aplicações das tecnologias e as decisões implicadas nestas utilizações.
- - Possua suficientes saber e experiência para apreciar o valor da pesquisa e do desenvolvimento tecnológico.
- -Extraia da formação científica uma visão de mundo mais rica e interessante.
- - Conheça as fontes válidas de informação científica e tecnológica e recorra a elas quando diante de situações de tomada de decisões.
- - Uma certa compreensão da maneira como as ciências e as tecnologias foram produzidas ao longo da história.(Sasseron e Carvalho, p.67 - 70).
- O grande desafio no ensino de ciências é de como promover a alfabetização científica, acreditamos que o ensino por investigação e a robótica educacional são ferramentas que tendem a auxiliar nessa alfabetização.

O ensino por investigação, por meio de uma atividade experimental aberta é defendida por alguns pesquisadores (BORGES, 2002; JULIO e VAZ, 2007), onde os alunos diante de um problema ou questão devem desenvolver soluções sem a utilização de um roteiro devidamente estruturado. Para resolver um problema real, o aluno precisa muito mais do que lembrar uma fórmula ou de uma situação similar para a qual obteve solução. Em uma atividade investigativa aberta, o aluno é envolvido em todas as etapas do processo de solução e investigação do problema. O estudante pode participar ativamente da seleção dos materiais e equipamentos, da preparação e realização do experimento, realizar as medidas e observações necessárias e, ao final, tirar conclusões e fazer análises da atividade realizada (BORGES, 2002).

Iniciativas e projetos desenvolvidos nos vários níveis de ensino destacam que a robótica educacional pode ser usada como ferramenta pedagógica e que esta tecnologia com características muito específicas permite aos alunos desenvolver competências, tais como a capacidade de resolução de problemas, o trabalho em

equipe de forma colaborativa, a criatividade e imaginação, o raciocínio lógico e pensamento abstrato (BATISTA, 2010).

## Considerações sobre a robótica na instituição

A instituição onde a pesquisa está sendo desenvolvida começou no ano de 2013 com o ensino integral no 6º ano do ensino fundamental. Uma das disciplinas que compõem a grade é a robótica, que é ministrada por um professor de física. O projeto se encontra ainda em fase inicial, no primeiro ano a robótica foi baseada na construção de aparatos utilizando materiais de sucata, já que a instituição no momento não adquiriu nenhum kit de robótica educacional.

No início de 2014 com a continuação da disciplina, a nova professora da turma procurou apoio por meio de materiais e suporte para o desenvolvimento do curso, nessa fase entrou em contato com Universidade Federal da cidade, na tentativa de tornar a robótica mais sólida e adaptar a realidade e faixa etária dos alunos, já que estes estão iniciando a construção de conceitos, na fase da curiosidade, questionamentos, no encantamento pelo novo e pela descoberta. A universidade tem o curso de Engenharia Elétrica em Robótica e Automação Industrial e por meio de contato com o coordenador do curso a professora teve oportunidade de conhecer o material da lego e receber um kit e um cd de programação (lego mindstorms nxt) para trabalhar com os alunos do colégio. O coordenador disponibilizou este kit para um primeiro contato da professora com o material e ofereceu uma parceria, onde a universidade emprestaria os kits e ofereceria suporte ao professor em qualquer dificuldade encontrada durante o desenvolvimento das atividades. Além disso, ofereceu treinamento para aqueles alunos que durante o projeto mostrassem interessados em participar de competições na área da robótica.

Além do integral, a instituição tem vários clubes: ciências, xadrez, artes, matemática entre outros, onde os alunos desenvolvem projetos de pesquisa da área no turno da tarde orientados por um professor. Um grupo de alunos do ensino médio procurou a professora responsável pela robótica na instituição, com o objetivo de montar um clube e desenvolver um projeto de pesquisa, com a chegada do kit da lego estes alunos ficaram encantados e decidiram montar um clube de robótica.

## As atividades

Na instituição existem 4 turmas de 6º ano do ensino fundamental, a cada semestre duas turmas cursam a disciplina robótica, uma vez por semana, em um horário estabelecido para cada turma de 50 minutos. Estamos na fase inicial de nosso projeto este ano, mas até o momento foram realizados três encontros, as atividades desenvolvidas estão descritas a seguir:

- - 1ª semana - Apresentação em PowerPoint sobre a importância da robótica e suas aplicações. Proposta de atividade: elaboração de um protótipo de um robô por cada aluno, destacando os materiais utilizados e a sua utilidade.
- - 2ª semana - Apresentação do protótipo para a turma.
- - 3ª semana - Aula sobre programação do kit lego mindstorms nxt.
- O clube de robótica é composto de 12 alunos do 1º ano do ensino médio, os encontros acontecem uma vez por semana em um horário extraclasse com duração de duas horas.

A ideia desse ambiente é criar espaços paralelos à sala de aula formal (SENRA e BRAGA, 2014) onde os alunos são colocados a refletir sobre uma questão ou situação real e buscar conhecimentos a fim de solucionar um problema. O professor nesse modelo de atividade por projetos de pesquisa (HERNÁNDEZ; VENTURA, 1998) assume o papel de mediador, orientando e nunca apresentando a resposta, nosso objetivo não é substituir o ensino tradicional pelos projetos de pesquisa, mas utilizar como uma ferramenta capaz de enriquecer nosso atual ensino de ciências, que na grande maioria das vezes não aborda situações reais e comuns à realidade dos alunos.

Nos primeiros encontros solicitamos que os alunos respondessem algumas questões sobre o projeto de pesquisa e sobre a robótica, a fim de verificar o potencial dessas duas ferramentas no ensino de conceitos científicos e tecnológicos.

Nas primeiras reuniões foi apresentado o kit da lego, a programação e a possibilidade dos alunos participarem da olimpíada brasileira de robótica, assim como de outros eventos e competição na área.

## Resultados

## 6º ano do ensino fundamental

Em nosso primeiro encontro falamos da robótica de modo geral, da sua evolução e dos campos: aplicação industrial, aplicação espacial, aplicação na medicina e aplicação em ambientes adversos, ao final do encontro propomos que os alunos fizessem em casa um projeto de um robô, especificando sua função, materiais utilizados e no encontro seguinte cada aluno apresentaria sua 'invenção'.

Na apresentação alguns fizeram um desenho, outros montaram a estrutura do robô com materiais descartáveis, tivemos um aluno que utilizou a estrutura de um carrinho para montar um boneco que era controlado com controle remoto, fazendo adaptações necessárias para que o boneco ficasse equilibrado. Uma aluna teve a ideia de construir um robô palhaço destinado ao auxilio da recuperação de crianças com câncer e doenças infecciosas, sua justificativa foi baseada na ausência de sentimentos do robô, desse modo ele poderia alegrar as crianças sem se abalar emocionalmente e no caso de doenças infecciosas ele não ia correr o risco de se contaminar. Nessa fase percebemos como a atividade propiciou a criatividade dos alunos, o que dificilmente acontece na sala de aula tradicional. Neste momento a professora aproveitou para explicar a importância dos projetos em pequena escala, dos protótipos, na escolha dos materiais, aspectos estes relevantes no campo da tecnologia (AAAS, 1989).

No terceiro encontro já com o Kit lego e o programa (lego mindstorms nxt) utilizamos o laboratório de informática do colégio, onde cada aluno teve acesso a um computador com o programa instalado, explicamos o que é programar e apresentamos os comandos gerais do programa. Logo, ao final da aula os alunos se mostraram encantados com o programa e o material, podemos verificar em algumas falas: Aluno 1 : ' Professora a aula já acabou? Nossa, estou gostando muito de robótica! ' Aluno 2 : ' Posso programar em casa? Quando vamos montar nosso primeiro robô ?'

Devido ao entusiasmo e interesse da turma, disponibilizamos o programa para os alunos por meio da plataforma AVA (Ambiente Virtual de Aprendizagem) do colégio.

Vale ressaltar, que aconteceram apenas três encontros até o momento, mas percebemos que a robótica tem sido uma atividade capaz de despertar o interesse e a criatividade dos alunos. Nos encontros seguintes os alunos vão manusear as peças do Kit, a atividade será desenvolvida em grupos de 4 alunos, onde eles vão desempenhar as tarefas de organizador, construtor, relator e apresentador, nessa fase eles serão efetivamente inseridos na atividade investigativa, diante de uma situação problema proposta, eles vão desenvolver solução para o problema em questão.

## Clube de robótica

No início das atividades a professora procurou sondar o interesse dos alunos e sua visão sobre o projeto por meio de algumas questões. Destacaremos aqui a resposta de dois alunos para as seguintes perguntas:

Por que o interesse em participar do clube de robótica?

Aluno 3 -'Desde criança meu sonho foi ser engenheiro e fazer robôs. Quando eu era pequeno e tínhamos que fazer um trabalho a mão livre desenha meu primeiro projeto: 'a faz -tudo', era simplesmente um robô que fazia tudo e o ser humano só comandava. Mas o tempo passou e como não recebi incentivos relacionados a robótica deixei como projeto para um curso superior. Contudo esse ano recebi uma proposta de entrar para o mais novo clube no colégio e estou muito animado sobre o projeto.'

Aluno 4 - ' Eu me interessei em participar do clube, principalmente por um objetivo especial, que numa escala é a participação nas olimpíadas de robótica. Além de tudo, a experiência possibilita o conhecimento da área, que é tecnológica, por isso também, o projeto me interessa tanto.'

Qual a importância de participar de um projeto de pesquisa na sua formação escolar?

Aluno 3 -'Primeiramente, esses tipos de projeto auxiliam o jovem a descobrir qual é o seu ramo profissional. Além de ser um grande incentivo e preparador para o futuro, para mim é sempre um diferencial participar de projetos relacionados com a área que você deseja cursar no futuro. Projetos como esse ajudam no futuro profissional, porque mostra que você já buscava participar e aprender na juventude.'

Aluno 4 -'O projeto de pesquisa na formação escolar básica, na minha opinião, introduz ao aluno algumas "ferramentas" de pesquisa que seriam adotadas só no ensino superior e muitos alunos do ensino médio e fundamental não possuem esse contato na formação escolar, logo, esse projeto de pesquisa "antecipado" traz experiências e também pode despertar o interesse do aluno na área tecnológica, refletindo na sua escolha universitária.'

Quais as implicações da robótica na sociedade?

Aluno 3 -'Na minha opinião a robótica é o futuro. Eu acredito que com a tecnologia, a sociedade vai poder viver melhor e com mais harmonia. Nos tempos futuros graças a robótica acho que tudo vai melhorar: medicina, educação, segurança, estudos sobre os planetas, sobre a fauna e flora terrestre e milhares de outras coisas. E eu quero participar deste futuro.'

Aluno 4 -'Atualmente, o vasto desenvolvimento da tecnologia, acima de tudo, volta-se para a sua aplicação no dia a dia e com a robótica não é diferente. Ela pode ser inserida na resolução de problemas do dia a dia, a fim de facilitar a vida e possibilitar uma melhor qualidade da mesma. Portanto, aplica-se nos estudos de fenômenos naturais, na medicina, no armamento, em aparelhos utilitários e outras diversas aplicações.'

Percebemos na fala e no comportamento dos alunos durante os encontros o interesse e a importância dada a atividade, assumindo compromisso, trabalhando em grupo e a vontade de aprender conceitos referentes à ciência e a tecnologia. Nessa pesquisa inicial podemos verificar que os alunos ignoram as complexas relações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS), apresentando uma visão socialmente neutra da ciência (GIL PÉREZ et al, 2001), pois acreditam que a ciência sempre é desenvolvida em benefício da sociedade, como foi destacada nas falas acima descritas. Ao longo do trabalho, por meio da mediação da professora é importante discutir os aspectos referentes à ciência e a tecnologia e como interferem nossa vida.

Verificamos também durante os encontros uma não divisão de tarefas, dois alunos utilizando um único kit estavam montando a mesma estrutura até que perceberam que faltava peças para completar a montagem do robô, neste momento a professora, mediadora da pesquisa orientou aos alunos a dividirem as tarefas, um programa, outro separa as peças, um monta e outro planeja as atividades. No encontro seguinte as funções são trocadas até que todos adquiram conhecimento de todas as etapas, claro que cada um terá uma função na qual desempenha com maior facilidade, mas é importante conhecer todas as etapas do trabalho.

Um fator que atraiu a participação do grupo foi a possibilidade de participar de olimpíadas e competições de robótica, os alunos se mostraram muito empolgados com essa possibilidade.

No desenvolvimento do projeto os alunos do clube vão atuar auxiliando o professor nas aulas do integral, como 'monitores', dessa forma além de participarem de um projeto de pesquisa vão trocar experiências e auxiliar os alunos mais novos.

## Conclusão

Nesse artigo procuramos mostrar as potencialidades da robótica na formação de nossos estudantes, tanto como disciplina de um curso integral de ensino fundamental e também como proposta de projetos de pesquisa em paralelo ao ensino formal.

Com relação aos aspectos considerados necessários para uma alfabetização científica verificamos que este tipo de atividade favorece algumas habilidades tais como criatividade, questionamento, trabalho em grupo, tomada de decisões baseada em conhecimentos científicos, entre outras habilidades. Nosso trabalho se encontra em fase inicial, mas tem se mostrado uma ferramenta muito rica e motivadora para os alunos.

O relato e análise da atividade desenvolvida até o momento mostrou que a atividade aberta é capaz de propiciar nos estudantes um incentivo a pesquisa, já que as situações apresentadas não oferecem uma solução de antemão. O professor, como mediador, auxilia e incentiva a pesquisa, indaga sobre os caminhos a seguir, mas não apresenta um roteiro e uma solução única, dessa forma defendemos a atividade experimental investigativa enquanto prática capaz de auxiliar a construção

de conceitos científicos e contribuir para uma formação de um jovem mais preparado para atuar em nossa sociedade, já que os problemas do dia a dia são reais e as soluções não são prontas.

A ideia dos projetos de pesquisa, aqui apresentada não é o de substituir o ensino formal, mas criar ambientes paralelos à prática tradicional de nossas escolas, no sentido de enriquecer, para que o jovem tenha contato e desenvolva habilidades muitas vezes difíceis de serem contempladas em ambientes formais de ensino.

A robótica nesse processo se mostrou motivadora, mas ela é encarada como ferramenta e não como fim em sim, por meio de uma proposta investigativa esta ferramenta apresenta grande potencial de ensino e é capaz de enriquecer e auxiliar a construção de conceitos científicos e tecnológicos, não podemos afirmar que esta atividade vai contribuir para uma formação de um cidadão capaz de tomar decisões conscientes em relação à ciência e tecnologia, mas com certeza esse tipo de trabalho favorece a formação do aluno com relação ao trabalho em grupo, incentivo a pesquisa e consequentemente em um jovem mais preparado para atuar na sociedade e no mercado de trabalho.

## Referências

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