Aprender programação com objetos tangíveis

A investigação tem mostrado que os objetos tangíveis podem tornar algumas noções mais compreensíveis como consequência da manipulação concreta de objetos, tornando o ambiente de programação mais sedutor e simplificando a sua aprendizagem (Carbajal e Baranauskas, 2015).

Sob a designação de objetos tangíveis programáveis podemos incluir os objetos físicos programáveis e identificáveis no espaço tridimensional, tais como drones, robôs, componentes de robótica, smartphones e tablets. A linguagem usada na programação de objetos tangíveis é análoga a outra qualquer linguagem de programação; a grande diferença reside na maneira como observamos o resultado do programa – com os objetos tangíveis, os objetos “ganham vida” e fazem realmente o que o programador projetou. A utilização de recursos tecnológicos com fins pedagógicos, tendo por objeto o pensamento computacional em instituições de ensino, tem despertado um crescente interesse na procura de ferramentas que apoiem o processo de ensino/aprendizagem. Esse facto originou um vasto campo multidisciplinar na área da computação, convergindo na pesquisa e no desenvolvimento de tais ferramentas – uma dessas áreas é a robótica educativa.

Nesta esteira, surgem os drones, equipamentos robóticos atualmente com uma divulgação negativa ligada ao uso militar e também a casos de invasão de privacidade (Yepes e Barone, 2018). Assim, a utilização de drones como ferramenta de cariz pedagógico é uma área ainda pouco explorada. Os jovens acompanham o desenvolvimento da tecnologia dos drones com bastante entusiasmo, simultaneamente com a evolução nas demais áreas da robótica e da inteligência artificial. O facto de ter acesso a um equipamento desses em

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contexto de aula, por si só, já tende a tornar a experiência de aprendizagem muito mais agradável, o que facilitaria prender a atenção desse público tão dinâmico e de fácil dispersão, características comuns dos nativos digitais.

A tecnologia dos drones oferece uma vasta gama de possibilidades em educação para orientar ambientes investigativos centrados nos estudantes, através dos quais eles desenvolvem a sua compreensão científica e social combinando conhecimento científico com raciocínio e agilidade de pensamento (Sattar, Tamatea e Nawaz, 2017). Neste âmbito, os drones têm um tremendo potencial para ajudar os estudantes a aprender os conceitos de ciência, tecnologia, engenharia e matemática de uma forma interativa e, simultaneamente, com alguns momentos de diversão.

Através de estudos realizados na School of Education, Charles Darwin University,

Australia, os autores concluem:

Students can be the creator of the technology by applying concepts of engineering and can create their own drones. Students can target some real-world problems and can alter or modify the existing drone model. This exercise can enhance their critical thinking and inspire them to generate solutions for real world problems. Programming and coding are other areas where students can learn how to write a program and control a drone. Programming concepts like sequencing, repetition, events, conditional logic, problem- solving, and debugging can be applied. (Sattar et al., 2017, p. 1626)

Atualmente, existem linguagens de programação visuais baseadas em blocos lógicos muito intuitivos para programar drones, além de bibliotecas para diversas linguagens como Java, Python e C, o que possibilita a sua utilização quer por crianças e adolescentes com pouco ou nenhum contacto prévio com os conceitos básicos de programação, até estudantes de cursos técnicos ou universitários. Deste modo, torna-se possível o desenvolvimento de atividades diretamente ligadas à área da programação, mas também a sua utilização como instrumento para desenvolvimento de projetos em áreas STEM (acrónimo do Inglês Science, Technology, Engineering, and Mathematics), tirando vantagem dos recursos tecnológicos que geralmente acompanham este equipamento aéreo robótico programável: um conjunto de sensores básicos (câmara, acelerómetro, barómetro, giroscópio, entre outros), a possibilidade de comunicação via radiocontrolo, via computador (notebook ou desktop) ou via dispositivo móvel (smartphone).

Além das particularidades e das possibilidades de se trabalhar no ambiente escolar com uma plataforma de robótica educativa com drones, estes preservam os atributos básicos já validados na robótica educativa (Khine, 2017; Benitti, 2012), apoiando a aprendizagem

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significativa e o desenvolvimento do “saber” e do “saber fazer”, mediante obtenção de competências e aptidões para o trabalho em equipa, a colaboração, a liderança, o planeamento, a resolução de problemas, a resolução de conflitos, a análise crítica e a autonomia (entre outras).

Os drones podem ser utilizados em diferentes ambientes e a sua introdução na educação oferece muitos benefícios, entre os quais Sattar et al. (2017) destacam:

• Desenvolvimento de uma compreensão profunda (os drones podem ser usados para representar o mesmo problema em diferentes contextos, admitindo que os estudantes possam ver os diferentes aspetos de um problema);

• Motivação e envolvimento através da prática (os drones têm o potencial de ativar a motivação e envolver os alunos);

• Conhecimento técnico e aptidão (o uso de drones na educação pode aprimorar o conhecimento técnico e as habilidades de resolução de problemas do aluno, tornando- o competente para lidar com os futuros requisitos técnicos e profissionais);

• Pensamento crítico (os drones oferecem a possibilidade de projetar as tarefas de forma inovadora, através das quais os estudantes podem ser incitados a desenvolver habilidades ligadas à resolução de problemas, à análise, à criatividade e ao pensamento crítico).

Os drones oferecem uma série de possibilidades para construir um ambiente centrado na pesquisa e no próprio estudante. Este fortalece ativamente a sua perceção da ciência, harmonizando o conhecimento científico, o raciocínio e as habilidades críticas. Nesta conjuntura, os drones têm um extraordinário potencial para apoiar os estudantes a aprender conceitos de áreas STEM de uma forma interativa e divertida. Além disso, técnicas e competências relacionadas ao cinema e à fotografia podem ser trabalhadas com recurso aos drones. Os estudantes também podem ser motivados com um problema de auxílio ao bem-estar humano, à gestão ambiental ou à gestão económica e social (Idem). A título meramente exemplificativo, e segundo informação pública da empresa que o comercializa23_{, o minidrone Parrot Mambo (figura 11) é um drone leve, robusto e fácil de}

pilotar, mesmo para utilizadores inexperientes.

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Figura 11 - Minidrone Parrot Mambo

Este drone dispõe de sensores de alta precisão, de atuadores como o lançador de bolas de plástico e de uma garra, o que abre muitas possibilidades de projetos em robótica educativa. O Tynker é uma plataforma gráfica de programação criativa, baseada em blocos lógicos visuais, que se pode utilizar para este minidrone (figura 12). A plataforma oferece duas interfaces diferentes, uma para o estudante, que permite codificar programas e ter acesso às lições e questionários, e outra para o professor, que permite acompanhar o desempenho dos estudantes.

Figura 12 - Interface do Tynker (Fonte: https://edu.parrot.com/apps.html)

Relativamente a uma plataforma convencional para robótica educativa, equipada com robôs terrestres com motores, controladores e rodas, uma plataforma para a utilização de drones abre a possibilidade de resolver problemas na tridimensionalidade do espaço, possibilitando literalmente que o estudante dê asas à sua imaginação.

Assim, abre-se um leque de possibilidades que vão desde o ensino de conceitos fundamentais de matemática, mecânica e eletrônica, até avançados conceitos de robótica,

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física e programação, entre tantos outros que podem ser direta ou indiretamente vinculados ao uso de drones como ferramentas de cunho pedagógico, tanto em áreas STEM quanto em outras áreas. (…) Pelas suas características, o uso de ferramentas vinculadas à computação e robótica educativas, tendem a despertar o interesse de crianças e adolescentes para prosseguir seus estudos em áreas vinculadas à tecnologia, como cursos de física, matemática, engenharias e computação, áreas com carência de formação profissional para atender a crescente demanda. (Yepes e Barone, 2018, p. 9)

Referindo-se à situação no Brasil, os autores constatam existir maior empenho comercial no desenvolvimento de sistemas e de equipamentos que vinculem drones à educação do que iniciativas em termos de investigação e de levantamentos científicos que recomendem metodologias e validem este tipo de equipamentos e suas respetivas possibilidades no campo educativo. Mais rápida, a indústria já detetou esse nicho de mercado e apresenta propostas, quase todas bastante interessantes e a custos cada vez mais acessíveis. Não se encontrou nenhuma referência a experiências pedagogicamente interessantes com equipamentos deste género no nosso país; mais adiante, veremos brevemente uma experiência desenvolvida pelo SPAR em 2019.

Matos e Barata (2019), num artigo em que se debruçam sobre esta questão, concluem que a primeira vantagem de aprender a programar recorrendo a objetos tangíveis é a novidade destas ferramentas, que facilmente captam o interesse dos estudantes. Como consequência, potencia-se um ambiente de reflexão e fomenta-se o interesse dos estudantes pela prática da programação, levando a novos processos de aprendizagem. A programação apoia-se, regra geral, na aplicação de conceitos abstratos com linguagens e ambientes de programação cada vez mais complexos. Este facto pode dificultar o raciocínio lógico, mas resolver as tarefas descritas em cenários, utilizando este tipo de ferramentas, possibilita construir conhecimento com ligação a situações reais. Neste contexto, os erros podem ser imediatamente detetados, estimulando o espírito crítico dos estudantes e a motivação para a resolução dos problemas.

As aptidões de esforço e de perseverança são desenvolvidas com este tipo de atividade, já que os estudantes persistem até conseguir atingir o objetivo definido. Baseando-se em observações recentes, os autores sublinham também a particular importância do envolvimento em trabalho colaborativo.

A programação tem um valor intrínseco, é uma atividade envolvente e potenciadora das capacidades intelectuais; desenvolve o sentido lógico e o sentido de responsabilidade. Estes valores aplicam-se tanto a adultos como a crianças, com vantagem para estas, dada

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a sua apetência para os meios que lhes permitem dominar o mundo (real ou virtual) no qual se movem. “Basear o desempenho intelectual em algo pessoalmente significativo é sempre vantajoso, mesmo para os adultos, e uma das grandes vantagens de se trabalhar com computadores reside nas possibilidades existentes de se fazer exatamente isso.” (Papert, 1997, p. 150). Para as crianças, os computadores são objetos familiares que utilizam com desinibição; a programação, fatigante para a maioria dos adultos, é um desafio que enfrentam com a curiosidade e energia com que se entregam a um novo brinquedo; “... as crianças querem aprender a programar porque procuram obter o domínio das coisas.” (Ibid., p. 35).

Numa perspetiva construcionista, o processo de aprendizagem ocorre por meio da execução de uma ação concreta originando um produto concreto. Foi neste âmbito que, na década de 1980, Papert criou a tartaruga de solo, um robô programado pela linguagem

Logo, também criada por ele de forma acessível às crianças. Através do uso do

computador, o robô era capaz de desenhar diferentes figuras geométricas.

Papert e a sua equipa de investigadores do MIT procuraram criar uma plataforma de

software de apoio às práticas construcionistas. A ideia central era a criação de um

ambiente de trabalho com o computador que funcionasse como uma ferramenta de construção de conhecimento. Foi assim que, em 1967, foi concebida a primeira versão de uma linguagem de programação – o Logo – com características muito particulares e que comprovou ser extremamente proveitosa para proporcionar às crianças um primeiro contacto com as noções básicas das áreas da matemática e das ciências físicas, através de uma conceção que se afasta radicalmente do paradigma instrucionista:

Convém relembrar que a importância do Logo radica no facto de não ser apenas uma ferramenta informática, uma mera linguagem de programação, mas todo um projeto pedagógico de utilização de computadores na educação, segundo uma perspetiva que nada tinha que ver com a perspetiva do EAC [Ensino Assistido por Computador]. De facto, enquanto o EAC fornecia, ou um substituto para o professor, ou algo que potenciasse a sua capacidade de ensinar, a perspetiva de Papert apontava para a criação de uma ferramenta que, entregue aos aprendizes, potenciasse as suas possibilidades de aprender, e de aprender para além do currículo (Sousa e Fino, 2001, p. 389).

Esta não é apenas mais uma linguagem de programação, mas antes uma inovação revolucionária na forma de encarar as tecnologias:

É todo um projeto pedagógico de utilização de computadores na educação (...) O que Papert implicitamente propunha com o Logo e seu enquadramento conceptual era uma mudança de paradigma educacional, do paradigma instrucionista, velho de quase dois

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séculos, para um novo paradigma construcionista, como meio de responder ao desafio colocado à escola por uma sociedade em profunda e acelerada mudança, notoriamente incapaz de “preparar para o futuro”, mas talvez ainda com alguma capacidade para formar pessoas peritas em aprender e em mudar (Ibidem, p. 377).

O que esta linguagem de programação traz de diferente não tem a ver com aspetos do paradigma de programação ou com a eficiência do ponto de vista computacional; o seu carácter inovador advém da sua conceção do ponto de vista pedagógico. O Logo apoia-se na ideia de que o aprendente deve ter autonomia para construir o seu conhecimento, utilizando as suas próprias aptidões cognitivas, deve ter espaço para reconhecer os seus erros e poder corrigi-los. Segundo os autores, a linguagem Logo sugere uma maneira original de utilização dos computadores e da programação num projeto educativo cujas fronteiras geralmente não se circunscrevem aos limites curriculares.

Com esta linguagem de programação, concebida para ser facilmente assimilável por não especialistas, foi possível as crianças “ensinarem” o computador para que ele executasse uma determinada tarefa visível no espaço. Numa perspetiva pedagógica, o computador, programado pelas crianças, opera como um facilitador da aprendizagem que ajuda a construção de conhecimentos e apoia a revisão de conceitos que não foram, por alguma razão, bem compreendidos anteriormente, proporcionando ao aprendente a oportunidade de aprender fazendo (Papert, 1991).

Numa visão construcionista, não é o computador que controla o aprendente, é o aprendente que tem o poder de comandar o computador:

The child programs the computer. And in teaching the computer how to think, children embark on an exploration about how they themselves think. The experience can be heady: Thinking about thinking turns the child into an epistemologist, an experience not even shared by most adults (Papert, 1980, p. 19).

Valorizam-se as estruturas cognitivas e desenvolvem-se condições para que a aprendizagem ocorra por via de debates, de ações e de interações com o objeto em estudo, além de revalorizar o potencial do erro, já que “(...) the presence of computers (...) alters the nature of the learning process; for example, if it shifts the balance between transfer of knowledge to students and the production of knowledge by students” (Papert, 1991, p. 14).

Segundo Valente (1993) a utilização da linguagem Logo recupera a aprendizagem construtivista e pode dar origem a mudanças sérias nas práticas pedagógicas. A mais importante talvez seja a que põe o destaque na aprendizagem em vez da transmissão de

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informação, na construção de conhecimento em vez da instrução. Ora, o Logo tem como porta de entrada o desenvolvimento de atividades espaciais, possibilitando um contacto muito próximo do aprendente com o computador; esta simplicidade contribui para que seja compreensível aos mais diferentes segmentos etários, produzindo vínculos entre o abstrato e o concreto, entre o informal e o formal.

Para o matemático e pedagogo, também um dos fundadores do Laboratório de Inteligência Artificial do Massachusetts Institute of Technology, o computador é capaz de modificar a forma de aprender das crianças, considerando que ela se dá por meio da criação, reflexão e depuração das ideias. Essa visão tem influenciado diversas escolas no mundo inteiro e tem estimulado a adoção de metodologias que desenvolvem este processo de aprendizagem, como é o caso da robótica, quer encarada como meio de ensino, quer como objeto de aprendizagem.

Para além do desenvolvimento da fluência computacional, Papert (1997, p. 251) antevê o germinar de inúmeros papéis para os brinquedos digitais: “Talvez o proprietário do brinquedo o possa programar, ou fazer algo de mais parecido com «treiná-lo» ou mesmo «educá-lo», ou é possível que esse desenvolvimento possa ocorrer de modo mais autónomo.” Com os avanços da robótica do lazer e da inteligência artificial, torna-se possível o robô-brinquedo – possível companheiro/mediador da criança.

Referindo-se a um projeto educacional em que pessoas de diferentes áreas do saber possam realizar algo de concreto interagindo horizontalmente, o autor referiu que “o projecto de robótica é um exemplo simples do que chamo de efeitos de segunda ordem ou efeitos sistémicos da presença do computador” (Papert, 1993, p. 62).

Mais recentemente, um professor e investigador da Universidade do Minho com notável presença científica no desenvolvimento de projetos avançados de robótica referiu que a tecnologia de ponta sempre aliciou os mais jovens, quer pela sua curiosidade, quer pela vontade de desenvolvimento (Ribeiro, 2007); autor de inúmeros artigos científicos, situa as vantagens dos projetos de robótica ao nível da motivação dos alunos, das competências adquiridas em diferentes áreas científicas e tecnológicas e do seu carácter lúdico: “The other reason for practising Robotics, and possibly the strongest one, is enjoyment!” (Ribeiro, 2000, p. 1).

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