ATIVIDADES DE ROBÓTICA NO MUSEU DE CIÊNCIAS: CONTRIBUIÇÕES E DESAFIOS

## ATIVIDADES DE ROBÓTICA NO MUSEU DE CIÊNCIAS: CONTRIBUIÇÕES E DESAFIOS

## Laís Rodrigues , Luís Carlos Victorino 1 2

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Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca 2 Museu da Vida / Casa de Oswaldo Cruz / Fiocruz

## Resumo

O presente trabalho descreve de forma detalhada uma atividade de robótica desenvolvida e aplicada em um Museu de Ciências no estado do Rio de Janeiro utilizando o kit de robótica Lego Mindstorms. Tal atividade é parte integrante de um conjunto de atividades desenvolvidas com o objetivo de aproximar o conhecimento científico do cotidiano do público característico do museu. Essa atividade permitiu a possibilidade dos visitantes estabelecerem um contato com a tecnologia atual e potencializar determinadas competências como: raciocínio lógico, habilidades manuais, capacidade crítica, trabalho colaborativo, além de explorar diversos conceitos presentes em conteúdos da educação formal e nas relações sociais diárias. Através da interação com novas tecnologias e a contextualização da oficina, atribuiu-se a atividade o caráter multidisciplinar possibilitando o desenvolvimento e a observação das dificuldades atribuídas a diferentes áreas do conhecimento, desenvolvendo o trabalho colaborativo e potencializando o caráter social do museu em questão através da integração do protótipo produzido em um ambiente social.

Palavras-chave : Robótica Educacional, Lego Mindstorms, museu de ciências, trabalho colaborativo.

## Introdução

Os Museus e Centros de Ciências têm se tornado um veículo de grande importância no desenvolvimento de atividades para a popularização científica. O uso da tecnologia nesses ambientes pode auxiliar no processo de interação com o visitante, possibilitando a aproximação de temas científico-tecnológicos atuais em seu cotidiano, muitas vezes favorecendo a construção de uma relação de curiosidade e interesse pela ciência.

Atividades de robótica possibilitam oportunidades educacionais ricas, criativas e instigantes. A sua utilização como ferramenta auxiliar para o aprendizado vem sendo estudada e aplicada desde a década de 50 na Europa e nos Estados unidos. No Brasil, é cada vez maior o número de espaços formais de educação que introduzem robótica a crianças e adolescentes - que tem a oportunidade de construir seus próprios robôs controlados por computador, utilizando-se de kits de construção programáveis, como, por exemplo, LEGO Mindstorms NXT e o Robokit produzido na Universidade de Santa Cruz do Sul (UNISC).

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20 a 25 de janeiro de 2013

Segundo o Dicionário Interativo da Educação Brasileira (2009), Robótica Educacional ou Pedagógica é um termo utilizado para caracterizar ambientes de aprendizagem que reúnem materiais de sucata ou kits de montagem compostos por peças diversas, motores e sensores controláveis por computador e softwares , permitindo programar, de alguma forma, o funcionamento de modelos. A robótica estimula os alunos a buscarem soluções que integram conceitos e aplicações de todas as disciplinas envolvidas, como a mecânica, eletrônica, design, informática, saúde, etc. (CASTILHO, 2003).

Por ser uma atividade multidisciplinar que possibilita o uso da criatividade, a robótica pode ser um importante instrumento capaz de estimular o interesse pela ciência e tecnologia desde a infância. Além disso, os projetos de robótica, em sua maioria, são melhores resolvidos quando trabalhados em grupo, promovendo a interação entre os estudantes e desenvolvendo a ideia do trabalho em equipe.

Este artigo tem como objetivo principal apresentar o trabalho realizado na oficina 'Um dia na Cidade', uma atividade oferecida pelo Museu da Vida, no Rio de Janeiro, que pretende através da robótica aproximar seus participantes de temas científico-tecnológicos de interesse social. Nesse sentido, foi elaborada uma atividade de robótica para crianças a partir de oito anos de idade utilizando o kit Lego Mindstorms NXT , nessa atividade os participantes eram estimulados não só a construir o seu próprio robô, mas também a criar um ambiente contextualizado a partir de uma figura apresentada previamente.

Desta maneira a atividade realizada no Museu da Vida objetiva ser atraente para todos os perfis de participantes, estimulando diferentes interesses e habilidades. Além de trabalhar de forma lúdica diversas áreas do conhecimento.

## Museu de Ciências e Tecnologia

Segundo CAZELLI, et al (2002), a educação em ciências nos dias de hoje não pode mais se ater ao contexto estritamente escolar. Esta afirmação, cada vez mais presente entre educadores em ciências, enfatiza o papel de espaços de educação não formal, como museus de ciência e tecnologia, para a alfabetização científica do indivíduo.

- O Museu da Vida, museu de ciências da Casa de Oswaldo Cruz/Fundação Oswaldo Cruz, é um espaço de integração entre ciência, cultura e sociedade que tem por objetivo informar e educar em ciência, saúde e tecnologia. Por meio de diferentes atividades, como exposições, multimídias, teatro, vídeos e oficinas, o Museu visa incentivar o interesse do público em geral pela ciência, tecnologia e pesquisa em saúde. Seus temas centrais são a vida enquanto objeto do conhecimento, saúde como qualidade de vida e a intervenção do homem sobre a vida.

Situado no subúrbio do Rio de Janeiro, o Museu da Vida localiza-se no campus da Fiocruz em Manguinhos. Por ser vinculado à Fundação Oswaldo Cruz, assume características únicas, refletindo a cultura e o compromisso social da instituição. Sua missão é gerar e disseminar conhecimento científico e tecnológico de forma a contribuir para a melhoria da qualidade de vida da população e para o pleno exercício da cidadania.

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O Museu recebe visitas de grupos escolares, da rede pública e privada de ensino, moradores do entorno e de outras áreas da cidade, além de visitantes de outras cidades do estado, sendo todas as suas atividades gratuitas. Devido a sua localização a maioria do público que visita o Museu é proveniente de escolas públicas do entorno, localizadas em sua maioria em áreas de risco, e é com foco nesse público que a atividade foi desenvolvida.

Acreditamos que um ambiente onde o visitante possa desenvolver e expressar suas ideias construindo e testando protótipos pode proporcionar a construção de um espaço mais interativo e envolvente, podendo facilitar o processo de ensino/aprendizagem de determinados conhecimentos científicos.

Segundo Bers (2000), diferentes pessoas são atraídas para diferentes tipos de atividades envolvendo a robótica. Jovens interessados em carros tendem a ser motivados na criação de veículos motorizados, enquanto que outros com maior interesse em arte ou música são mais motivados a criar esculturas interativas. Shotwell, Wolf e Gardner (1979), em pesquisa para analisar estilos de jogos simbólicos de como crianças interagem com seus brinquedos, identificaram dois estilos de jogos simbólicos realizados pelas crianças com seus brinquedos: os patterners e os dramaturgos .

Os patterners, descritos como crianças que demonstram mais interesses em padrões e estruturas, preferem brincar com blocos e quebra-cabeça, de forma a explorar as propriedades mecânicas dos objetos. Já os dramaturgos , apresentados como crianças que preferem brincar com bonecos e animais de brinquedo, utilizam seus brinquedos não só para o lazer, mas para a interação social.

Atividades de robótica, de um modo geral, concentram-se em propor um desafio de engenharia em particular, como, por exemplo, "Faça um robô que pode manobrar através de uma pista de obstáculos. 'Um dia na cidade' propõem caminhar em direção contrária a essa proposta, pois estimulam a criação de projetos por parte do participante com o foco em temas e na própria construção do robô, não apenas desafios.

## O Kit LEGO Mindstorms NXT

Para o desenvolvimento das atividades fazemos uso de kits Lego Mindstorms NXT , produto final de um projeto iniciado pela LEGO Group junto ao MIT (Massachusetts Institute of Technology) que visa à introdução da robótica para crianças a partir de dez anos de idade (RESNICK, OCKO, 1991). A seleção dessa ferramenta se deve, principalmente, a sua facilidade de uso tanto para a montagem do robô além das inúmeras possibilidades de montagens que o kit oferece. Outro fator preponderante é sua linguagem de programação, que oferece um ambiente simples baseado em blocos de rápida aprendizagem.

A tecnologia conhecida como LEGO Mindstorms é uma linha de kits, lançada comercialmente em 1998, voltada para a educação tecnológica. É constituído por um conjunto de peças de plástico como blocos, placas, rodas, motores, eixos, engrenagens, polias e correntes, acrescidos de sensores de toque, de intensidade luminosa e de som, controlados por um processador programável. Cada conjunto permite criar robôs simples, passíveis de executar funções básicas préprogramadas. Cada kit possui uma interface USB para envio de dados entre o computador e o controlador, e também possibilita o uso da tecnologia Bluetooth para

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comunicação entre seu controlador e o computador. Cada kit proporciona um ambiente de forma que os usuários possam construir estruturas complexas que possam ser programadas por um computador, estimulando a aprendizagem de diversos conceitos de todas as disciplinas relacionadas ao ato de montar e programar um robô.

Figura 1: Kit LEGO Mindstorms NXT com seus sensores, motores e bloco de montagem.

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O Ambiente de programação do LEGO Mindstorms NXT permite a interação do mediador e do participante com as ferramentas que propiciam a montagem, programação e o controle dos dispositivos mecânicos construídos. Além disso, permite ao usuário, após realizar sua programação, fazer upload dos seus programas para o NXT através da interface USB ou da conectividade Bluetooth . O software é baseado na função de arrastar e soltar e no diagrama de blocos, desenvolvido pela National Instruments.

Esse software foi montado de forma a aperfeiçoar a interface com usuários iniciantes no uso de computadores, além de vir com instruções de construção e guias de programação para facilmente começar a construir e programar robôs utilizando o LEGO Mindstorms NXT.

Figura 2: Ambiente de programação do LEGO Mindstorms NXT (direita) e ambiente de programação com bloco de movimento incorporado (esquerda).

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## Desenvolvimento da Oficina

A oficina 'Um dia na Cidade' é voltada para um público com faixa etária acima de oito anos de idade e tem duração de aproximadamente 2 horas. No início de sua implementação a atividade era aplicada de uma forma direta, ou seja,

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desvinculada da necessidade da construção de um contexto, onde o robô construído pelos participantes estivesse inserido de alguma forma.

Com o passar do tempo essa necessidade de contextualização tornouse evidente à medida que os participantes mostravam-se cada vez mais envolvidos não apenas na construção do seu robô como também na possível função social exercida por aquele protótipo. A partir dessa observação a oficina foi reelaborada e passou a ser constituída das seguintes partes: apresentação da robótica como área multidisciplinar, levantamento de algumas concepções sobre a utilização dessa determinada tecnologia. Nessa etapa da atividade é possível relacionar os estudos de robótica com o conteúdo de sala de aula, utilizando principalmente a física abordamos exemplos conhecidos dos visitantes como os sensores ópticos, a tecnologia dos meios de transportes e é claro a informática. Sempre tomando o cuidado que essa exposição seja feita através de questionamentos e sem o direcionamento direto aos conteúdos. Em sua segunda fase de realização apresentamos o kit LEGO Mindstorms NXT e alguns protótipos, nessa fase acontece também à apresentação do ambiente de contextualização, montagem do robô, programação direcionada e apresentação de cada projeto.

Cada sessão conta com aproximadamente 30 participantes que são orientados a se dividirem em dois grupos heterogêneos, cada grupo será responsável pela construção de um protótipo em um ambiente de contextualização distinto. A primeira parte da oficina constitui-se na exploração do tema por meio de exemplos que fazem parte do cotidiano, a utilização de computadores e máquinas no dia a dia, logo após uma breve apresentação dos elementos que constituem o kit LEGO é feita para se obter uma familiarização dos visitantes com o material. Nessa apresentação alguns vídeos e fotos mostram alguns protótipos construídos em oficinas anteriores como forma de motivação para os novos participantes.

Antes do início da montagem do robô, cada grupo recebe uma ficha e uma fotografia de um ambiente urbano (escolas, hospitais, supermercados, etc.), nessa ficha cada grupo deverá preencher o nome do grupo, o ambiente selecionado, o nome do robô e sua função dentro daquele ambiente. O grupo também deverá compor uma breve história envolvendo o robô montado e o ambiente no qual será trabalhado, a partir dessa história, onde também deverá ser descrito algumas ações a serem realizadas pelo robô torna-se possível à construção da programação baseada nas funções e ações descritas.

Após a elaboração do contexto, a construção do protótipo e sua programação, cada grupo é convidado a apresentar seu enredo e testar seu robô. Essas apresentações são gravadas e disponibilizadas para os demais grupos. Podemos tomar como um breve exemplo a experiência de um grupo que recebeu a imagem de uma escola como ambiente social, durante o desenvolvimento do protótipo surgiu à discussão envolvendo a limpeza das salas, e um dos alunos chamou a atenção para a responsabilidade de cada aluno com o seu próprio lixo. Após um enorme debate o grupo decidiu por construir um robô, utilizando os sensores de movimento, que detectavam a presença de lixo no chão e emitia uma mensagem de alerta aos alunos e professores lembrando sempre da importância da Educação ambiental. Esses grupos são orientados por profissionais da área de física e biologia, os grupos desenvolvem seu protótipo e compartilham entre si os conceitos de forma colaborativa permitindo que todos possam aprender com suas experiências individuais e coletivas. Neste contexto, cada participante é constantemente

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desafiado a pensar e a sistematizar suas ideias, com a oportunidade de contribuir de acordo com suas habilidades e interesses.

Como forma de ampliar as possibilidades de montagem e programação, desenvolveu-se posteriormente o 'Workshop de Robótica' oferecido para grupos de crianças com idades entre 10 e 12 anos. Nesta atividade, com carga horária de 4h, os participantes se apropriam dos kits de construção utilizando-os de diferentes maneiras em vários tipos de tarefas/projetos. Seu desenvolvimento engloba todas as fases da atividade 'Um dia na cidade', porém, com uma ênfase maior no ambiente de programação do robô de forma a permitir um leque maior de possibilidades na construção e na interação do autômato. No workshop , a programação do robô é levada a níveis mais complexos permitindo, inclusive, a comunicação direta do robô com celulares e outras tecnologias da informação e da comunicação (TIC). Essa comunicação é realizada através de dispositivos com a tecnologia Bluetooth , que permite ao participante realizar modificações em tempo real sem a necessidade de estar conectado através de cabos com o robô.

A troca de dados e a realização de programações à distância trazem diversas vantagens como, a modificação da programação do robô durante a apresentação do seu projeto sem a necessidade de mexer no robô, além de exigir novas competências e habilidades dos participantes, especialmente para que o indivíduo sinta-se incluído em uma sociedade onde a ciência e a tecnologia estão presentes cada vez mais em nossas vidas, sentindo-se assim um integrante ativo desse desenvolvimento.

## Considerações Finais

A atividade descrita tem como uma de suas maiores contribuições à oportunidade de crianças e jovens discutirem temas de ciência e tecnologia relevantes para suas vidas em sociedade, os quais muitas vezes não são discutidos no ensino formal. Acreditamos que as atividades desenvolvidas estimulam crianças e jovens a fazerem uso da criatividade e a trabalharem em cooperação. O participante é constantemente desafiado, construindo, com isto, conceitos e conhecimento. As atividades apresentam-se, ainda, como um bom exercício multidisciplinar que envolve conceitos de robótica e outras áreas do conhecimento. Ajustes e novas estratégias estão sendo desenvolvidas a partir das avaliações realizadas. Os resultados observados até o momento são encorajadores, principalmente considerando o engajamento de crianças durante a realização da atividade.

Um dos maiores desafios foi trabalhar as atividades e abordagem de conteúdos por meio de temas sociais. Estes possibilitam que o grupo não somente solucione, mas, também, encontre problemas. Além de encontrarmos dificuldades na coleta de dados para uma pesquisa mais formal, já que devido ao tempo limitado os visitantes apresentam resistência na colaboração de forma mais direta, esse é um desafio para as próximas atividades. Focar as atividades de robóticas em temas e não somente em desafios demonstrou um grande potencial para engajar crianças na discussão de temas de ciência. Ao trabalhar com temas possibilitamos o engajamento de crianças com diferentes interesses e habilidades. Algumas crianças, por exemplo, demonstram interesse imediato em participar do processo de construção dos autômatos, enquanto outras se destacaram no desenvolvimento de ideias e como explorar o tema proposto. No entanto, essa estratégia exige um

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planejamento detalhado de forma a garantir que os conteúdos de interesse sejam adequadamente explorados, além de maior suporte aos problemas não previstos.

## Referências

BERS, M.; UREA, C. (2000). Technological prayers: parents and children exploring robotics and values. In A.Druin &amp; J. Hendler (Eds.), Robots for kids: Exploring new technologies for learning experiences. São Francisco, ed. Morgan Kaufman/Academic Press.

CASTILHO, M. I. (2003). A Robótica Como Prática Pedagógica. In: ENCONTRO MARISTA DE TECNOLOGIAS APLICADAS Á EDUCAÇÃO, Rio Grande do Sul.

CAZELLI, S.; QUEIROZ, G.; ALVES, F.; FALCÂO, D.; VALENTE, M.E.; GOUVÊA, G. &amp; COLINVAUX, D. (2002). Tendências pedagógicas das exposições de um museu de ciência. In Guimarães, V.F &amp; Silva, G.A.(org.). Seminário Internacional de Implantação de Centros e Museus de Ciência. Rio de Janeiro: 2002. Anais. Rio de Janeiro: UFRJ, p. 208-218.

Dicionário Interativo da Educação Brasileira. Agência educa Brasil. Disponível em: WWW.educabrasil.com.br/eb/dic/dicionario.asp?id=49. Acesso em: 18 ago. 2011.

RESNICK, M.; OCKO, S. (1991). LEGO/Logo: Learning Through and About Design.

SHOTWELL, J., WOLF, D., GARDNER, H. (1979). Exploring early symbolization: Styles of achievement. In B. Sutton-Smith (Ed.), Play and Learning. New York: Gardner Press.

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