MATERIAIS TECNOLÓGICOS COMPLEXOS E LINGUAGEM COMPUTACIONAL EM OFICINAS INVESTIGATIVAS DE ROBÓTICA

## EQUIPAMENTOS TECNOLÓGICO E LINGUAGEM COMPUTACIONAL EM OFICINAS INVESTIGATIVAS DE ROBÓTICA

## Sidnei Percia da Penha 1

1 UFRJ/Cap UFRJ, sidnei.percia@uol.com.br

## Resumo

No Brasil, impulsionados pela proposta de modificação curricular do novo Ensino Médio, surgiram fortes recomendações para o desenvolvimento de materiais e abordagens que contemplem a inserção das novas tecnologias em atividades de sala de aula. O objetivo deste artigo é identificar como educadores e pesquisadores de um projeto intitulado 'OFICINAS DE ACIONAMENTO E ROBOTICA', tem realizado atividades e estratégias para inserção de equipamentos e materiais tecnológicos em atividades de ensino sem retirar autonomia dos estudantes no processo de investigação e construção do seu conhecimento. Com delineamento metodológico de pesquisa qualitativa foram analisadas transcrições das vídeogravações e materiais teóricos produzidos em um projeto de pesquisa ensino e extensão sobre o uso de Robótica Educativa no ensino de Física. Das nossas análises emergiram um conjunto de categorias que estão relacionadas as etapas, procedimentos e formas de abordagem utilizadas para introduzir estes equipamentos/ferramentas nas atividades de sala de aula. Ao final apresentamos um resumo do que chamamos de 'Design de atividades de investigação mediada por materiais e/ou ferramentas tecnológicas'.

Palavras-chave : Robótica Educativa, Inserção de aspectos tecnológicos no ensino; produção de sequencias investigativas com materiais tecnológicos.

## Introdução

Motivados pela proposição do novo ensino médio, surgiram propostas de ensino relacionadas ao chamado 'universo maker' que defende uma educação que promova o desenvolvimento de habilidades práticas e a capacidade de aplicar conhecimentos tecno-científicos em contextos do mundo real. Muitas destas propostas estão fundamentados em movimentos como Hands-on Learning e STEM Education que incorporam conhecimentos técnicos tradicionalmente identificados com a áreas das engenharias e o uso de linguagem computacional (PUGLIESE, 2020). Fortemente incentivadas por políticas governamentais, principalmente nos Estados Unidos, esta abordagem é vista por alguns setores como sendo uma proposta voltado para cobrir uma lacuna de habilidades em áreas técnicas e científicas e garantir a formação de uma força de trabalho qualificada. Para outros é uma abordagem que desconsidera importantes avanços e recomendações de pesquisas sobre a promoção da Alfabetização Científica e Tecnológica dos estudantes.

No contexto nacional por exemplo, estas questões de integrar o estudo de equipamentos e materiais tecnológicos ao currículo e a preparação dos estudantes para o mundo do trabalho é uma preocupação recorrente. Um material didático destinado a formação de professores que teve grande impacto a partir dos anos 80 foram os livros produzidos pelo Grupo de Reelaboração do Ensino de Física (GREF). Nestes materiais o entendimento do funcionamento de objetos e ferramentas tecnológicos eram os organizadores dos conteúdos abordados no ensino. As ideias do GREF influenciaram documentos subsequentes, como os Parâmetros Curriculares

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

Nacionais - PCN e PCN+ e consolidaram a ideia sobre a necessidade de inserção de aspectos tecnológicos nas nossas salas de aula.

Uma das dificuldades para elaboração de atividades didáticas que utilizam ferramentas e instrumentos tecnológicos complexos 1 é identificar características e estratégias de como apresentar suas informações técnicas sem retirar dos estudantes a autonomia no processo de investigação e construção do seu conhecimento.

Neste trabalho temos como principal objetivo identificar o modo e as estratégias didáticas que vem sendo utilizadas pelos pesquisadores e professores de um projeto intitulado 'OFICINAS DE ACIONAMENTO E ROBOTICA' que buscam promover a inserção das novas tecnologias em atividades didáticas de ensino de Física.

## A robótica como estratégia de inserção de aspectos tecnológico no ensino

A Robótica Educativa tem sido utilizada, há várias décadas, como ferramenta de aprendizagem. Lopes (2010) define Robótica Educativa como um conjunto de recursos para o aprendizado tecno científico, que utiliza atividades como design, construção e programação. Já D'Abreu et al. (2012) destacam o processo interativo, conciliatório, entre o concreto e o abstrato em atividades que envolvem etapas de concepção, implementação, construção, automação e controle.

De modo geral para participação nas atividades os estudantes são organizados em pequenos grupos que interagem com componentes, ferramentas e equipamentos tecnológicos. Esta forma de organização potencializa o surgimento tanto dos aspectos individuais quanto dos aspectos sociais da aprendizagem. No campo individual, o manuseio de objetos e ferramentas possibilita o desejável conflito cognitivo dos estudantes dando origem ao processo de 'Equilibração Piagetiana' (Carvalho, 2013). No campo social, a conferência de significados permeada pelo uso das diferentes semióticas e interações dialógicas nas quais os indivíduos são introduzidos em uma cultura por seus membros mais experientes, pressupostos teóricos do sócio interacionismo Vigotiskiano (DRIVER et al., 1999, Carvalho, 2013).

Dentro deste contexto, tem sido desenvolvido desde o ano de 2016, um projeto de pesquisa, ensino e extensão vinculado a uma universidade pública do Rio de Janeiro cujas atividades estão alinhadas a promoção da Alfabetização Científica e Tecnológica dos estudantes. (FERREIRA E PENHA, 2023; CARVALHO, 2019; CARVALHO E PENHA, 2019; ROCHA, 2019; ROCHA E PENHA,2019; SOUZA e PENHA, 2023; MOURA, 2022 e outros). As atividades propostas nestes materiais foram sendo construídas ao longo dos anos como resultados de relatórios de pesquisa, trabalhos de final de curso e dissertações de mestrado. Estes materiais são utilizados como base para confecção dos materiais teórico-didáticos (confeccionados

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no formato de apostilas didáticas) que são utilizadas pelos estudantes nas atividades de ensino.

Este projeto está estruturado em 3 frentes de atuação: A)Nas atividades de Ensino, os estudantes participam das Oficinas I, II e III (iniciantes, nível intermediário e nível a avançado); b) nas atividades de pesquisas, são planejadas e construídos materiais e sequencias de ensino, vídeo-gravações, transcrições e analises dos resultados; e c) Nas atividades de extensão, organizamos parcerias e cursos destinado aos professores da Rede Pública em atividade.

Todos os materiais e sequencias didática produzidas estão fundamentados nos pressupostos teóricos do Ensino por Investigação e dão suporte aos três pilares para produção de protótipos robóticos: a)o estudo e montagem de circuitos e componentes eletroeletrônicos, eletromecânicos e o microprocessador ARDUINO; b) desenvolvimento das estruturas mecânicas de sustentação dos robôs e c)uso de linguagem computacional para programação dos protótipos.

## Metodologia e dados da pesquisa

Com delineamento de pesquisa qualitativa analisamos os materiais teóricodidáticos 2 e a interações verbais 3 de um curso de extensão realizado entre os meses de setembro a dezembro de 2017 com 20 participantes (16 professores e 4 professoras) oriundos das redes públicas do Rio de Janeiro. Os dados desta pesquisa foram as transcrições das vídeo-gravações das atividades deste curso e os materiais teóricos apostilados. A metodologia para coleta de dados seguiu as recomendações de Carvalho (2007). Inicialmente selecionamos e analisamos os episódios de ensino relacionados aos momentos no qual eram introduzidos e utilizados materiais e ferramentas tecnológicas. Estes episódios foram agrupados em momentos distintos: os relacionados as estratégias para apresentação/introdução do equipamento; a sua descrição e as formas de utilização. Emergiram de nossas análises categorias relacionadas ao modo como estes objetos e ferramentas tecnológicas estavam sendo apresentados e utilizados pelos estudantes durante a realização das atividades.

## Resultados e Discussão

Na apresentação deste recorte de pesquisa apresentaremos de imediato uma síntese das categorias que emergiram de nossas análises. Nossa intenção é possibilitar ao leitor uma visão global imediata destas categorias. As justificativas deste 'design' serão ilustradas na secção seguinte com exemplos extraídos de nossos dados de pesquisa.

## Quadro 01: Design de atividades de investigação mediada por objetos e/ou ferramentas tecnológicas complexas

1º)

- · Planejamento prévio dos procedimentos e materiais das atividades

2º)

- · Elaboração de contexto para utilização do equipamento/ferramenta

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## Elaboração de um Design para as atividades de investigação mediada por materiais e/ou ferramentas tecnológicas

## 1. Planejamento prévio dos procedimentos e materiais da atividade

Esta etapa está alicerçada em dois aspectos: a) quem será o público-alvo da atividade e b) quais os conhecimentos prévios que possuem. Esta etapa foi fundamental no planejamento prévio das atividades, e dos materiais teóricos.

- O professor ministrante do curso de extensão apresenta a necessidade de elaborarmos estratégias que possam criar algum grau de autonomia para que os estudantes, mesmo sem grandes conhecimentos iniciais, possam ter uma participação ativa nas atividades de investigação. Um exemplo desta organização prévia foram as escolhas para abordagem das características dos circuitos elétricos:

Este procedimento tem o objetivo de fazer da sala de aula um espaço de socialização do conhecimento prévio dos estudantes. O professor atua como representante experiente da cultura científico-tecnológica disponibilizando no plano social da sala estas novas ferramentas e símbolos culturais (DRIVER et al.,1999).

## 2. Elaboração de um contexto para utilização do equipamento / ferramenta

Ao justificar o uso de multímetros, o professor ministrante procura ao mesmo tempo, mostrar a necessidade de medir utilizando instrumentos tecnológicos e destacar que para efetuarmos medidas elétricas não será necessário termos entendimento e domínio de todos os mecanismos internos destes instrumentos.(CARVALHO,2013).

## 3. Apresentação do equipamento/ferramenta: do seu layout, do seu objetivo e das estruturas básicas de seu funcionamento

Na Oficina I de Robótica os estudantes montaram circuitos com LEDs ligados por botões. Já na Oficina II, terão que utilizar inicialmente a placa Arduino que é basicamente um microprocessador conectado a um computador e que será empregada para controlar e comandar a funções dos protótipos robóticos. Ao

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apresentar o equipamento para os estudantes, o professor procura destacar o principal objetivo de sua aplicação.

Em seguida faz uma apresentação mais formal, destacando alguns aspectos e características do objeto, utiliza uma linguagem mais sofisticada e aceita pela comunidade que trabalha e utiliza estes componentes.

## 4. Apresentação das características fundamentais e formas de utilização e funcionamento

Caberá ao professor a comunicação e iniciação dos estudantes dentro da cultura técnico-científica. É o professor que, auxiliado pelo material didático faz as escolhas de como socializar aspectos técnicos dos novos equipamentos e ferramentas.

Na continuação o professor estabelece que seu funcionamento será realizado por uma linguagem de programação e de como os estudantes serão responsáveis pelas escolhas das ações da placa.

Na etapa seguinte, o professor inicia a apresentação da sintaxe que será utilizada para programar a placa partindo daquilo que os estudantes já conhecem e estabelece uma abordagem na qual os estudantes possam adquirir uma crescente autonomia no seu manuseio.

## 5. Modos de proposição das atividades que envolvam o uso de ferramentas e/ou materiais tecnológicos

Em nossas análises tanto dos materiais teóricos quanto das transcrições das atividades emergiram 3 subcategorias relacionadas a forma como são propostas atividades. Devido ao limite da extensão deste artigo nos restringiremos a fazer uma descrição sucinta dos objetivos e finalidades de cada uma destas subcategorias.

## Quadro 02: Modos de proposição de atividades

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primeiro tipo de atividade proposta que possibilita ao estudante a internalização destes novos símbolos, códigos e procedimentos que vão sendo negociados com outros estudantes e com o professor.

Tipo de atividade consagrada na área de ensino de ciências na qual os estudantes são desafiados a encontrarem solução ou elaborarem um projeto/montagem de um dispositivo para o qual será necessário o uso de ferramentas tecnológicas complexas e/ou uso de códigos de linguagens específicas.

Neste tipo de atividade, que também apresenta semelhanças com as Atividades Desafio, geralmente os estudantes possuem um maior grau de autonomia e liberdade para atuação nas diversas etapas de desenvolvimento de um projeto que é proposto e exige: a) o planejamento prévio das etapas; b) a construção das estruturas mecânicas de sustentação; c) a montagem dos circuitos eletromecânicos e eletrônicos; d) elaboração da programação computacional para gerenciar as ações dos diversos envolvidos.

## Atividade Desafio

## Projeto Desafio

Assim estas diferentes formas de proposição de atividades vão sendo utilizadas como organizadoras da sequência didática, cumprindo a função de selecionar e ordenar o recorte das especificidades técnicas que serão abordadas, dos novos equipamentos que serão utilizados e dos comandos e linguagem que serão apresentados. Este tipo de ordenação possibilita a atuação ativa dos estudantes, que utilizando conhecimentos prévios já internalizados na construção e internalização de novos conceitos e significados. Este sequenciamento de formas crescente no grau de complexidade cumpre a função de propiciar, a internalização dos códigos destas novas ferramentas tecnológicas (DRIVER et al., 1999, Carvalho, 2013) e potencializar o surgimento do fenômeno da transparência das ferramentas proposto por Latour e Woolgar (1997).

## Considerações Finais

As etapas descritas neste 'Design' contendo sugestão de sequenciamento de atividades e procedimentos estão sendo utilizadas em nosso grupo de pesquisa como referencial para proposição de novas sequências didáticas que fazem uso de objetos e ferramentas tecnológicas complexas. Assim acreditamos que o resultado de nossas pesquisas possa também auxiliar aos professores e pesquisadores da área no trabalho de elaboração de novas atividades que abordam esta temática.

## Referências

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CARVALHO, A. M. P. O ensino de ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas. In: Carvalho, A. M. P.(ed) Ensino de ciências por investigação:

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condições para implementação em sala de aula. São Paulo: Cengage Learning, p.120, 2013.

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DRIVER, R.; ASOKO, H.; LEACH, E.; MORTIMER, E.; SCOTT, P. Construindo conhecimento científico na sala de aula. Química Nova na Escola, São Paulo, s/v, n. 9, p. 31-40, 1999.

FERRERA, F. B.; PENHA, S. P. Construção de sistema de controle remoto para as oficinas de acionamento e robótica. In: 12ª Semana de Integração Acadêmica da UFRJ, 2023, Rio de Janeiro.

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PUGLIESE, G. O. STEM Education - um panorama e sua relação com a educação brasileira. Currículo sem Fronteiras, v.20, n.1, p. 209-232, 2020.

ROCHA, J. M. Uma Eletrodinâmica para a Era Digital: a Física dos Semicondutores e a Revolução do uso de Leds na iluminação. 2019. Dissertação (Mestrado em Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física) - Universidade Federal do Rio de Janeiro

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