ROBÓTICA APLICADA NA MUSICALIZAÇÃO INFANTIL: UMA ANÁLISE DA INTEGRAÇÃO DE MÚSICA E TECNOLOGIA E FÍSICA PARA ENSINO FUNDAMENTAL.

## ROBÓTICA APLICADA NA MUSICALIZAÇÃO INFANTIL: UMA ANÁLISE DA INTEGRAÇÃO DE MÚSICA E TECNOLOGIA E FÍSICA PARA ENSINO FUNDAMENTAL.

Ana Luiza Nascimento Saraiva 1 , Pedro Augusto Martins da Paz Souza 2 , Lucas Simões Santos 3 , Cássio Almeida Lima 4 , Maicon Queiroz Barbosa 5

1 IFBA - Campus Irecê, 20191IREINFINT0047@ifba.edu.br

- 2 IFBA - Campus Irecê, 20191IREINFINT0008@ifba.edu.br

3 IFBA - Campus Irecê, lucassimoes@ifba.edu.br

4

IFBA - Campus Irecê, cassiolima@ifba.edu.br

- 5 IFBA - Campus Irecê, 20201IREELEINT0022@ifba.edu.br

## Resumo

O seguinte documento explora a aplicação da robótica educacional no ensino infantil, com foco na criação de instrumentos musicais em Arduino ou lego, a fim de proporcionar a interdisciplinaridade entre robótica, música e a física. Dentro do documento é descrito princípios básicos de robótica educacional e musicalização infantil. São desenvolvidos a produção e operação de instrumentos musicais digitais como o teclado digital, a bateria com piezos, a bateria por contato e o braço mecânico para tocar xilofone, em duas versões diferentes. Também são observados os princípios físicos relacionados a cada um desses instrumentos e como eles operam. Esse artigo foi feito com o intuito de aplicar o construcionismo e o pensamento computacional para o Ensino Fundamental, priorizando a interatividade e responsividade assim como o baixo custo para maior acessibilidade para escolas e até mesmo para professores aplicarem. Os instrumentos digitais produzidos no documento podem ser excelentes ferramentas para a explicação de princípios físicos com exemplos práticos e simples de montar.

Palavras-chave : Musicalização, robótica, ensino da ciência.

## Introdução

No século XXI, a tecnologia se tornou uma ferramenta essencial para todas as áreas do conhecimento. Ela surgiu e foi implementada como uma forma de melhorar o campo aplicado para permitir menor exercicío humano, no entanto conforme produções ficam rápidas elas demandam tal aptidão dos seus operadores. Com o avanço tecnológico criou-se a necessidade de encarar problemas de forma rápida e trazer soluções da forma mais eficiente possível.

Aplicando essa perspectiva ao contexto da robótica educacional e do movimento maker, podemos entender a importância de capacitar as crianças não apenas na interação com tecnologias, mas também na compreensão e criação de ferramentas que auxiliem na construção do conhecimento. Visando estimular o raciocínio lógico das crianças, assim como a criatividade e responsividade motora. A musicalização infantil é uma ferramenta importante para aplicação desse

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

pensamento, juntando o aprendizado com a interatividade e responsividade dos instrumentos.

Visualizando a importância da musicalização infantil nos dias atuais e a versatilidade disponível por meio de instrumentos e tecnologias robóticas, foi desenvolvido um projeto de implementação de instrumentos musicais com ferramentas robóticas, mostrando e ensinando a física por experimentação. Foram então, realizadas oficinas que integram a música e robótica, visando analisar a interação das crianças com os instrumentos musicais robóticos, aplicando métodos de ensino baseados no construcionismo e no movimento maker.

## Robótica educacional

Em 1980 Papert trouxe à tona o conceito do pensamento computacional, através dos seus trabalhos com a linguagem LOGO(PAPERT, 1980). Termo esse que foi impulsionado e ganhou maior visibilidade a partir de 2006, quando Jeannette Wing propôs que o pensamento computacional não deveria ser exclusivo dos cientistas da computação, mas sim uma habilidade essencial para todos (WING, 2006). De acordo com Wing, é fundamental integrar o pensamento computacional ao conjunto de habilidades básicas de toda criança, juntamente com a leitura, a escrita e a aritmética (CARNIELLO, ZANOTELLO, 2020).

A robótica é a ciência dos sistemas que interagem com o mundo real com pouca ou nenhuma intervenção humana(ARS CONSULT, 1995, p.21). Existem vertentes da robótica que abrangem as áreas do mundo, e a robótica educacional é a utilização de ferramentas tecnológicas para promover a criatividade e autonomia do estudante enquanto aplica o conteúdo da sala de aula de forma prática, trazendo desafios e novas formas de aprendizado para os alunos (SILVA; SILVA; SILVA, 2018).

A robótica não deve ser ensinada de forma 'convencional', sua essência é a própria construção e desenvolvimento ativo, fazendo com que deixemos de aplicar uma metodologia passiva para ativa. Utilizando em base os estudos de Papert(1985), entende-se como uma educação prática toma forma. Em seus estudos, ele reconhece que os computadores podem ser usados como ferramenta de aprendizagem e não apenas para o fornecimento de informações e instruções, podendo assim contribuir significativamente para a educação e criatividade das crianças. Em 2008, propõe-se a teoria do construcionismo que mostra como o método de aprendizagem pode ser melhorado através de uma participação ativa dos alunos na construção do conhecimento, o que é popularmente conhecido como 'aprender fazendo'. Em oposição ao ensino tradicional, onde o professor é o detentor do conhecimento e os alunos apenas absorvem o que lhes é ensinado, o construcionismo traz uma nova maneira de produzir conhecimento, com o objetivo de '[...] ensinar de forma a produzir a maior aprendizagem a partir do mínimo de ensino, enquanto se deixa todo o resto inalterado' (PAPERT, 2008, p. 134). Ao definir o conceito do construcionismo, chega-se à conclusão de que uma das formas de evoluir o ensino nas instituições, é incentivar os alunos a construírem o seu próprio conhecimento.

Segundo Lopes (2008), a robótica educacional representa um conjunto de recursos que busca integrar o aprendizado científico e tecnológico às diversas áreas do conhecimento, promovendo atividades como o design, construção e programação de robôs. Diferente do aprendizado profissional de robótica, focado em técnicas

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avançadas para sistemas de automação em larga escala, a robótica educacional é um excelente instrumento para estimular a interdisciplinaridade e a inovação da sala de aula, principalmente para o ensino de física nas séries iniciais.

A ramificação educacional da robótica permite o planejamento e aplicação de forma fácil e inovativa a sua estrutura e benefícios para públicos jovens. A educação infantil é um espaço em que as atitudes e as práticas educativas dos professores devem estar voltadas para a construção do conhecimento (Pacheco, 2005). Dessa forma, a robótica educacional não é apenas uma ferramenta pedagógica, mas um meio pelo qual a autonomia dos alunos é cultivada. Ao sair das carteiras e se envolver em atividades práticas, os estudantes tornam-se não apenas observadores, mas inventores, aprendendo com seus próprios erros e acertos, assim como salienta Silva (2009, p. 117).

## Musicalização Infantil

Uma diferente proposição que possui um grande potencial para realizar a interdisciplinaridade em sala de aula é a música. Esta, que está presente desde os primórdios da humanidade, afeta de maneira única o ambiente de aprendizado, conforme estabelecido por Galaxe(2023, p.6). A música torna o ambiente escolar mais alegre e favorável tanto para o bem estar, como também para o desenvolvimento social, afetivo, cognitivo, linguístico e psicomotor das crianças (MORAIS, TEIXEIRA, 2013).

## Ensino de física

A física (estudada em todo processo formativo do curso e do projeto) é de acordo com Ramalho et al. (2007) uma ciência que procura entender e descrever os fenômenos que acontecem na natureza, e assim prever a sua ocorrência. Uma oportunidade de motivar o interesse e curiosidade pela ciência nas séries iniciais é por meio da investigação. A solução encontrada e que tem transformado a visão pedagógica de muitas instituições de ensino, é a elaboração de experimentos envolvendo equipamentos da robótica tem crescido de maneira significativa (Moreira, 2018). Assim, além de conhecimentos associados ao mundo do trabalho, esse projeto busca motivar o interesse das propriedades físicas associadas à propagação do som e sua natureza, quando se discute as frequências das notas musicais. Os componentes eletrônicos associados ao estudo do eletromagnetismo, quando se monta circuitos elétricos em instrumentos musicais feitos com materiais de baixo custo.

## Interdisciplinaridade

Vendo como a música pode trazer benefícios para o crescimento e aprendizagem de crianças e jovens, assim como a versatilidade da robótica no campo de ensino, além do ensino de física para crianças ser[...], é fácil de imaginar que a união destes elementos permitiria o melhor desenvolvimento para os estudantes. E isto já foi feito algumas vezes, a construção de instrumentos musicais com características da robótica é algo antigo que data desde 1863, com um piano que tocava música sozinho chamado de 'Pianista' por Fourneaux(Kapur, 2005).

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Kapur, em sua pesquisa, entrevistou um número de pessoas que construíram esses instrumentos robóticos durante os anos, e nas respostas dos tópicos se mostram muito presentes: expressão musical e educação.

'Na educação, cursos onde estudantes constroem robôs musicais em busca de aprender os conceitos da forma de arte interdisciplinaria estão começando a aparecer, principalmente no Japão. [...]T ambém na Universidade de Waseda no Japão, o robô antropomórfico é usado como uma ferramenta para ajudar o professor humano a melhorar a qualidade do som de flautistas iniciantes. Em dado caso, o robô não é só usado para reprodução de um humano tocando flauta, mas para avaliar a performance de um pupilo e providenciar retorno gráfico e verbal para que suas seguintes apresentações melhorem.' ' (Kapur, 2005, p.6, tradução nossa).

Com isso conseguimos ver as possibilidades geradas pela interdisciplinaridade entre música e robótica. Embora os exemplos mostrados indiquem o uso em universidades e de forma mais avançada, é completamente viável simplificar para o entendimento de jovens e crianças.

Identificando todas as qualidades e desafios provenientes da robótica para o aprendizado, conseguimos integrá-la com o ensino de música para ampliar o repertório artístico, cultural e cognitivo de crianças e jovens. Por esse motivo, foram realizadas diversas oficinas com alunos do Ensino Fundamental ao decorrer deste documento, visando analisar a viabilidade e eficácia dos métodos decorridos.

## Mini Piano com Arduino

O piano é um dos instrumentos mais reconhecidos na música, possuindo uma versatilidade de tons e semitons de forma simples. O estudo de um teclado ou piano desenvolve a concentração assim como a coordenação motora do indivíduo. Pela interface intuitiva e lógica simples é possível simular uma oitava de um piano ou teclado utilizando a placa Arduino Uno SMD R3, uma protoboard, jumpers, botões e um buzzer ou alto falante de sucata.

Figura 01: Piano feito em Arduino. Fonte: Autores, 2024

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Cada tecla do nosso piano de arduino, representa uma frequência sonora que será emitida por um buzzer ou alto falante de sucata. Cada frequência representará uma uma nota diferente, desde o C4(Dó quatro) ao C5(Dó cinco), essa frequência é definida no código do Arduino.

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A tabela abaixo mostra a representação da frequência emitida e a nota que cada uma representa:

TABELA 1 - Frequências das notas emitidas pelos teclado

Fonte: Autores com base em UFRGS

## Bateria

A bateria é um instrumento de percussão que desenvolve a coordenação motora e foco, com um som característico ele é usado em diversos gêneros musicais. O objetivo desse projeto é construir uma interface tátil mais parecida com a de uma bateria convencional, tentando simular cada parte da bateria corretamente, para que seja possível ensinar sobre cada parte do instrumento individual para crianças e jovens. Utilizando de um site ou aplicativo MIDI, é possível reproduzir os sons de uma bateria, construído com materiais recicláveis e o Arduino.

Figura 02: Bateria de contato Fonte: Autores, 2024

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## Bateria por contato

Após a construção de uma mini bateria com latinhas de alumínio, serão utilizados os jumpers para conectar cada parte da mesma à uma placa Arduino.

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O funcionamento se dá da seguinte forma: o fio GND vai ficar em contato com a pessoa que irá tocar a bateria, interagindo com uma das latinhas o arduino irá interpretar o fechamento do circuito, pois o corpo humano conduz eletricidade, como cada parte da bateria está conectada em uma porta diferente, fizemos o arduino interpretar essa entrada como uma tecla do teclado convencional do computador. Onde as letras utilizadas foram escolhidas com base no simulador de bateria do site 'MUSICCA' onde cada tecla representa uma parte da bateria.

Figura 03: Bateria de Piezos. Fonte: Autores, 2024

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## Bateria com Piezo

Diferente da outra bateria, esta não é feita de materiais metálicos. Isso se dá pelo fato de que os piezos suprem a necessidade condutora das latinhas, e para evitar conflito com as correntes elétricas é feito uma nova base que pode se assemelhar a de uma bateria com materiais isolantes, como papelão ou EVA.

Os piezos são condutores de eletricidade ativados por pressão. Feitos por cristais piezoelétricos, como o quartzo, que possuem cargas dentro de si perfeitamente equilibradas, gerando um cancelamento de cargas elétricas dentro de si. Aplicando uma força no cristal, ele força a natureza dele a se manifestar gerando um balanceamento. E no momento em que essa força é aplicada o cancelamento de cargas será inativo e gerará uma carga elétrica na qual utilizaremos em nosso sistema como um sinal(Silva, 2018).

O piezo é uma espécie de sensor que detecta o toque, enviando uma corrente elétrica para o Arduino toda vez que há interação. Com isso em mente programamos para que o Arduino retorne no computador uma letra diferente conforme cada piezo é pressionado, dessa forma podemos utilizar o site 'MUSICCA' para reproduzir os sons da bateria, assim como na bateria por contato.

## Xilofone

O xilofone é um outro instrumento musical de percussão, onde, semelhante à bateria, são utilizados de baquetas para reproduzir sons, estimulando a noção de ritmo, percepção auditiva e a coordenação motora dos indivíduos. Bem parecida com a interface de uma oitava de um teclado ou piano, o xilofone infantil possui uma

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oitava de notas de fácil identificação para novatos, suas lâminas são de metal. Este instrumento funciona com o princípio físico da vibração, quanto mais curta a lâmina, mais agudo o som.

Para esse instrumento, desenvolvemos duas opções de braço mecânico programado para tocá-lo, um utiliza a tecnologia do Lego Mindstorms, enquanto o segundo modelo é feito com Arduino, sendo uma opção de baixo custo. Além do preço dos componentes, há diferenças na montagem e programação de cada um dos braços mecânicos.

Figura 04: Xilofone feito com Arduino. Fonte: autores, 2024.

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Figura 05: Xilofone feito com Lego. Fonte: Autores, 2024

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## Conclusão

Com a construção de ferramentas interativas e de baixo custo, almejamos apresentar a possibilidade de uma forma de aprendizado mais divertida e acessível para escola e alunos, desde o começo da educação. A introdução à robótica, física e música nessa fase inicial da educação infantil, incentiva o lado criativo e lógico das crianças para um desenvolvimento natural.

Além disso, os instrumentos musicais desenvolvidos pelo projeto permitem demonstrar princípios físicos de uma forma simplificada e visível aos estudantes. Sendo uma ferramenta útil para professores não apenas do Ensino Fundamental.

Mostraremos que precisa-se incentivar a busca pela investigação, das perguntas, pois elas que movem o mundo, reacendem o desejo pelas ciências e pelo porquê das coisas no mundo. Trazer para estudantes das séries iniciais o desejo de entender o novo e não somente utilizá-lo.

## Referências

ARS CONSULT. Apostila de Introdução a Robótica . Recife, 1995.

CARNIELLO, A; ZANOTELLO, M. Desenvolvimento de habilidades digitais na escola por meio da integração de jogos digitais, programação e robótica educacional virtual. REnCiMa, v. 11, n.3, p. 176-198, 2020.

GALAXE, F. P. R. A musicalização na educação infantil como instrumento de aprendizagem. Vitória, 2023.

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LOPES, D. de Q.. A exploração de modelos e os níveis de abstração nas construções criativas com robótica educacional. Porto Alegre, 2008.

MORAIS, V. S. de A.; TEIXEIRA, V. L. M. O. Música na educação infantil: Entre a realidade e os referenciais curriculares nacionais para a educação infantil. 2013.

PACHECO, E. G. Educação musical na educação infantil: uma investigação-ação na formação e nas práticas das professoras. Santa Maria, 2005.

PAPERT, S. A máquina das crianças: repensando a escola na era da informática. Porto Alegre: ARTMED, 2008.

PAPERT, S. Mindstorms - Children, Computers and Powerful Ideas. New York: Basic Books, Inc., 1980..

PAPERT, S. Logo: computadores e Educação. São Paulo: Brasiliense, 1985.

SILVA, A. F. da. RoboEduc: uma metodologia de aprendizado com robótica educacional. Natal, 2009.

SILVA, M. A. F; SILVA J. D; SILVA J. S. Cultura Maker e educação para o século XXI: Relato da aprendizagem mão na massa no 6° ano do ensino fundamental/integral do Sesc. XVI CONGRESSO INTERNACIONAL DE TECNOLOGIA NA EDUCAÇÃO, 16, Pernambuco, 2018.

WING, J. M. Computational thinking. Communications of the ACM, v.49, n.3, p. 33-36, 2006.

RAMALHO, F; FERRARO, N.G.; SOARES, P. A. T. Os Fundamentos da Física : 9.ed. São Paulo: Moderna, 2007.

MOREIRA, M. M.P.C.; ROMEU, M. C.; ALVES, F. R. V. e SILVA a, F. R. O. Contribuições do Arduino no ensino de Física: uma revisão sistemática de publicações na área do ensino. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 35, n. 3, p. 721-745, dez. 2018.

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