Conclusões
Nesta dissertação é proposta uma metodologia para o ensino de Física, que integra a Física e a robótica, inspirada na teoria sócio interacionista de Vygotsky, que tem como base a mediação e as ZDP. No centro dessa metodologia encontra-se as atividades desenvolvidas, que compõe o kit didático sugerido, juntamente, com um robô de baixíssimo custo e materiais revelados e reciclados.
Atividades, estas, que buscam a interação robô-aluno-professor, e serve de elemento norteado para o professor, dando suporte para a utilização da robótica em suas aulas. Neste caso tem-se a robótica, mais especificamente o robô, como um elemento mediador do ensino.
Conforme mostrado nos resultado, obtidos no estudo de caso, constatou-se que este material apresenta um grande potencial de aprendizagem significativa, desde que a mediação seja eficiente e própria para o contexto, que não adianta desenvolver um robô em sala de aula sem relacionar a este um conhecimento, caso contrário, tem-se apenas uma aprendizagem mecânica, não alcançando o objetivo.
Ensinar Física com robótica é pensar em um ambiente de aprendizagem em que o aluno assuma a posição de autor. Com os resultados obtidos no estudo de caso comprova-se que o objetivo de fornecer uma metodologia aos professores de Física que promova a interação dos indivíduos envolvidos, com robótica de baixíssimo custo vem fornecer uma nova ferramenta ao exercício docente, e gerar um aprendizado significativo para os alunos de forma pessoal e prazerosa, trazendo a prática para sala de aula habitual. Ressaltando que a metodologia de ensino proposta utiliza-se de robótica sem programação, por assim acreditar que desta forma irá aproximar os professores desta metodologia, principalmente, os professores mais antigos.
Ainda com base nos resultados o projeto é considerado bastante proveitoso, com a convicção de que a formação continuada tem o propósito de apoiar o professor, aprimorando sua prática docente, obtendo bons resultados. Acredita-se, por fim, que está sendo de suma importância oferecer aos futuros professores de Física uma nova
ferramenta de ensino que os permitam melhorar o processo de ensino-aprendizagem de maneira inovadora.
Diante da má condição da educação brasileira o kit proposto adquire mais importância, por apresentar um baixíssimo custo e pode ser composto de materiais de fácil acesso, permitindo que escolas em todo o Brasil possam utilizá-lo.
Como reconhecimento da potencialidade desta metodologia destacamos a sua implementação como uma ação a ser desenvolvida pelos bolsistas do PIBID IFRN/Caicó numa das escolas conveniadas, bem como a sua inserção na disciplina de Metodologia do Ensino de Física I.
A partir desse trabalho inicial podemos vislumbrar o surgimento de novos projetos que darão continuidade a este trabalho. Já está sendo analisada a possibilidade de expandir a quantidade de atividades sugeridas, para que todas venham a compor um livro, inclusive uma já está sendo desenvolvida e outras duas sendo estruturadas. E um estudo mais aprofundado para diferentes aplicações do circuito utilizado no robô, que também já foi iniciado como um barco e um elevador. Existe ainda a possibilidade de ser devolvido um software que permita receber dados do robô, como velocidade e deslocamento, e exibi-los na forma de gráficos. Ainda é pensando em criar um fórum para compartilhar as atividades, experiências, protótipos a fim de diversifica e expandir o uso da robótica na educação.
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Referências Bibliográficas
Altoé, Anair; Silva, Heliana da (2005). "O Desenvolvimento Histórico das Novas Tecnologias e seu Emprego na Educação". In: ALTOÉ, Anair; COSTA, Maria Luiza Furlan; TERUYA, Teresa Kazuko. Educação e Novas Tecnologias. Maringá: Eduem, 2005, p 13-25.
Alves, S., et al. (2011a). "Proposal of educational environments with mobile robots". In Robotics, Automation and Mechatronics (RAM), IEEE Conference on, 2011, páginas 264 –269.
Alves, S., et al. (2011b). "Educational environment for robotic applications in engineering". Research and Educations in Robotics-EUROBOT 2011, páginas 17-28. Andrade, Fátima José Silva.(2011). "Róbotica educacional: uma metodologia educacional no estudo de funções de 7° ano". Dissertação (mestrado). Universidade da Madeira. Mestrado em Ensino de Matemática. Portugal, Funchal, 2011.
Aroca, Rafael V., et al (2012a). "N-bot: A low cost educational robot", [Online]. Disponível em www.natalnet.br/~aroca/afron/. Acessado em maio/2012.
Aroca, Rafael V., et al (2012b). "Um robô por aluno: uma realidade possível", em Anais do Workshop de Robótica Educacional (Latin American Robotics Symposium / Simpósio Brasileiro de Robótica). Fortaleza. 2012.
Aroca, Rafael Vidal (2012c). "Plataforma robótica de baixíssimo custo para robótica educacional". Tese (doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação. Natal, RN, 2012.
Bacaroglo, Maurício. (2005). “Robótica educacional: uma metodologia educacional". Monografia (especialização). Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Londrina, 2005.
Barbosa, Fernando da Costa (2011). Educação e robótica educacional na escola pública: as artes do fazer. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-Graduação em Educação. 2011.
Bieniek, Grégori Betiato (2012). “Robótica como alternativa nos processos educativos da educação infantil e dos anos iniciais do ensino fundamental. In Anais do Workshop de Robótica Educacional (Latin American Robotics Symposium / Simpósio Brasileiro de Robótica). Fortaleza, 2012.
Carter, Jonh (2011). "BOBOphone". On-line. Disponível em http://www.jellyrobotics.com/2011/12/17/robophone. Acessado em maio/2013.
Castro, Viviane Gurgel de (2008). "RoboEduc: especificação de um software educacional para ensino da robótica às crianças como uma ferramenta de inclusão digital". Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação. Natal, RN, 2008.
CellBots (2011). "Cellbots: Usind cellphones as robotic control platforms". On-line. Disponível em http://www.cellbots.com. Acessado em maio/2013.
Cesár, Danilo R.; Bonilla, M. H. S. (2007). "Robótica Livre: Implementação de um Ambiente Dinâmico de Robótica Pedagógica com Soluções Tecnológicas Livres no Cet Cefet em Itabirito - Minas Gerais - Brasil". In Anais do XXVII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação (XIII Workshop sobre Informática na Escola), páginas 240- 247.
Chella, Marco Túlio (2012). "Simrobô: simulador para robótica com propósito educacional". In Anais do Workshop de Robótica Educacional (latin American Robotics Symposium / Simpósio Brasileiro de Robótica). Fortaleza, 2012.
Cho, Yun Chan; Jeon, Jae W. (2008). "Remote robot control system based on dtmf of mobile phone". In Industrial Informatics, 2008. INDIN 2008. 6th IEEE International Conference, páginas 1441-1446.
Faria, Elaine Turk (2004). "O professor e as novas tecnologias". Porto Alegre, RS: EDIPUCRS, 2004 (p. 57-72).
Fernandes, C. C.; Sá, S. T.; Gonçalves, L. M. G (2010). "Uma Nova Abordagem em Robótica Educacional utilizando Simuladores e Kits de Robótica Livre". Em: Workshop de Robótica Educacional - WRE, 2010.
Filho, Dante A. M.; Gonçalves, Paulo C. (2008). "Robótica Educacional de Baixo Custo: Uma Realidade para as Escolas Brasileiras". In Anais do XXVIII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação (IX Workshop sobre Informática na Escola), páginas 264-273.
Fontana, Roseli A. C.; Cruz, Maria N (1997). "Psicologia e trabalho pedagógico". São Paulo: Atual, 1997. ISBN 978-85-7056-902-8.
Galvan, S., et al (2006). "Innovative robotics teaching using lego sets". In Robotics and Automation, 2006. ICRA 2006. Proceedings 2006 IEEE International Conference on, pages 721 –726.
Gonçalves, L. M. (2012). "Educational robotics: History and challenges". Disponível em: http://www.natalnet.br/~lmarcos/Presentations/EducationalRoboticsLARS.pdf. Acessado em: maio/2013.
Gonçalves, Paulo Cesar (2007). "Protótipo de um robô móvel de baixo custo para uso educacional". Dissertação (mestrado). Universidade Estadual de Maringá. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação. Maringá, 2007.
41
Guizzo, E.; Deyle, T. (2012). "Robotics trends for 2012 [the future is rotos]". Robotics Automations Magazine, IEEE 19(1), páginas 119-123.
Hamblen, J.; Hall, T (2004). "Engaging undergraduate students with robotic design projects". In Electronic Design, Test and Applications, 2004. DELTA 2004. Second IEEE International Workshop on, pages 140 – 145.
Howard, A.; Graham, E (2007). "To encourage and excite the next generation of engineers through human-robot interaction projects for space exploration. In American Society for Engineering Education Annual Conference, Hawaii, June 2007, Hawaii, June.
http://sistemas.anatel.gov.br/SMP/Administracao/Consulta/AcessosEmpresaGrupo/tela1 0.asp Acessado em 19/06/2013.
Kozen, Ionara M. G.; Cruz, Márcia E. J. K. da (2007). "Kit de Robótica Educativa: desenvolvimento e aplicação metodologia". In Seminário de Informática - RS (SEMINFO RS2007), I WEI Tchê - Workshop sobre Educação em Informática, 2007. Lévy, Pierre. (1999). "Cibercultura". São Paulo: Editora 34, 1999.
Maliuk, Karina Disconsi. (2009). "Robótica educacional como cenário investigativo nas aulas de matemática". Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Matemática. Porto Alegre, RR, 2009. Mansuer, R. (1997). "Development of an undergraduate robotics course. In Frontiers in Education Conference, 1997. 27th Annual Conference. Teaching and Learning in an Era of Change. Vol. 2, páginas 601-612.
Marques, Antonio e Jesus, Andreia (2011). "O Analfabetismo Tecnológico e a Formação dos Professores" Simpósios Nacionais de Tecnologia e Sociedade. Disponível em < http://www.esocite.org.br/eventos/tecsoB2011/cd- anais/arquivos/pdfs/artigos/gt006-oanalfabetismo.pdf>. Acessado em 20 maio de 2013. Martins, Felipe N.; Oliveira, Hudson C.; Oliveira, Gabriela F. (2012). “Robótica como meio de promoção da interdisciplinaridade no ensino profissionalizante. In Anais do Workshop de Robótica Educacional (latin American Robotics Symposium / Simpósio Brasileiro de Robótica). Fortaleza, 2012.
Martins, João Carlos. (1997). “Vygotsky e o papel das interações sociais na sala de aula: reconhecer e desvendar o mundo". Série Idéias n. 28. Páginas: 111-122. São Paulo: FDE, 1997.
Menezes, Ebenezr Takuno de; Santos, Thais Helena dos (2013). Robótica educacional (verbete), "Dicionário Interativo da Educação Brasileira - EducaBrasil. São Paulo: Midiamix Editora, On-Line. Acesso em maio de 2013. Disponível em: www.educabrasil.com.br/eb/dic/dicionario.asp?id=49
Mirats Tur, J. M.; Pfeiffer, C. F. (2006). "Mobile robot design in education". Robotics Automation Magazine. IEEE 13(1), páginas 69-75.
Mok, H. N. (2011). "Student usage patterns and perceptions for differentiated lav exercises in an undergraduate programming course". Education, IEEE Transactions, página 99.
Moran, José Manuel; et al. (2008). "Integração de Mídias na Educação, Programa de formação continuada em mídias na educação". Disponível em:< http://webeduc.mec.gov.br/midiaseducacao/material/introdutorio/etapa_1/p1_01.html > acessado em 10 Maio de 2013.
Oliveira, Marta Hohl de . (2009). "Vygotsky: aprendizado e desenvolvimento: um processo sócio-histórico". São Paulo: Scipione, 2009. ISBN 978-85-262-76888.
Pesquisa TIC Educação 2012, "Pesquisa sobre o uso das TIC nas escolas brasileiras",
São Paulo, 23 de maio de 2013, disponível: <
http://cetic.br/educacao/2012/apresentacao-tic-educacao-2012.pdf>, acessado em 20 de maio de 2013.
Pink, Daniel H. (2009). "Drive: the surprising truth about what motivates us". Riverhead Books, New York, 2009.
Pinto, Aparecida Marcianinha (1997). "As novas tecnologias e a educação". Disponível: <http://www.portalanpedsul.com.br/admin/uploads/2004/Poster/Poster/04_53_48_AS_ NOVAS_TECNOLOGIAS_E_A_EDUCACAO.pdf >, acessado em 20 de maio de 2013.
Pinto, Marcos de Castro. (2011). "Aplicação de arquitetura pedagógica em curso de robótica educacional com hardware livre". Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Matemática, Núcleo de Computação Eletrônica, 2011.
Rawat, K.; Massiha, G (2004). "A hands-on laboratory based approach to undergraduate robotics education". In Robotics and Automation, 2004. Proceedings. ICRA ’04. 2004 IEEE International Conference on, volume 2, pages 1370 – 1374 Vol.2.
Ribeiro, Célia Rosa (2006). "RôboCarochinha: um estudo qualitativo sobre a robótica educativa no 1° ciclo do ensino básico". Dissertação (mestrado). Universidade do Minho. Mestrado em Educação, Tecnologia Educativa. Portugal, Braga, 2006.
Rouxinol, Estevam; et al (2011). "Novas tecnologias para o ensino de Física: um estudo preliminar das características e potencialidades de atividades usando kits de robótica". XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física - SNEF 2011. Manaus, 2011.
Sá, Sarah Thomaz de Lima (2011). "H-Educ: um hardware de baixo custo para a robótica educacional". Monografia (graduação). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Departamento de Engenharia de Computação e Automação. Natal, RN, 2011. Santos, F. L.; Nascimento, F. M. S.; Bezerra, R. M. S (2010). "REDUC: A Robótica Educacional como Abordagem de Baixo Custo para o Ensino de Computação em Cursos Técnicos e Tecnológicos". In: Workshop sobre Informática na Escola (WIE 2010), Belo Horizonte - Minas Gerais, 2010.
43
Sasahara, Liuiti R.; Cruz, S. M. S. (2007). "Hajime - Uma nova abordagem em robótica educacional". In Anais do XXVII Congresso da Sociedade Brasileira de Computação (XIII Workshop sobre Informática na Escola), páginas 240-247.
Saura, Carlos G.; Gómez, Juan G. (2012). "Low cost educational platform for robotics, using open-source 3D printers and open-source hardware". Proceedings of ICERI2012 Conference, Eapanha, Madri, 2012. ISBN: 978-84-616-0763-1. Páginas 2699-2706. Silva, Akynara Aglaé Rodrigues Santos da (2010). "Robótica e educação: uma possibilidade de inserção sócio-digital". Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Educação. Natal, RN, 2010. Silva, Alexandre J. B.; Almeida, E. da S (2012). "Integração de Múltiplas Plataformas Robóticas no Ensino Fundamental e Médio". In: Workshop de Robótica Educacional - WRE, 2012.
Silva, Alzira Ferreira da (2009). "RoboEduc: uma metodologia de aprendizado com robótica educacional". Tese (doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação. Natal, RN, 2009.
Silva, Alzira Ferreira da; et al (2008). "Utilização da Teoria de Vygotsky em Robótica Educativa". Caracas-Venezuela. Congresso Iberoamericano De Informatica Educativa RIBIE 2008, 2008.
Silva, Veluciane; et al (2010). Integração da Robótica Educacional na Formação de Professores do Ensino Infantil. In: Workshop de Robótica Educacional - WRE, 2010. Soto, A.; Espinace, P.; Mitnik, R (2006). "A mobile robotics course for undergraduate students in computer science". In Robotics Symposium, 2006. LARS ’06. IEEE 3rd Latin American, pages 187 –192.
Thiollet, Michel (2005). "Metodologia de pesquisa-ação". Cortez Editora. 2005.
Tripp, David (2005). "Pesquisa-ação: uma introdução metodológica", Revista Brasileira de Educação e Pesquisa.
Vygotsky, L. S (1993). "Pensamento e Linguagem". Martins Fontes, 1993.
Weinberg, J.; Yu, X. (2003). "Robotics in education: Low-cost platforms for teaching integrated systems". Robotics Automation Magazine, IEEE, 10(2):4 –6.
Apêndice A
Atividades
A.1
Distância e Deslocamento
Conceitos chaves: Movimento Distância Deslocamento Soma vetorial Referencial Unidade de medida
Antes de iniciar as discussões, faça com que os alunos escrevam uma definição científica para referencial e qual a sua importância. Para que seja comparado com a percepção que o aluno passará a ter após a aula.
Possível significado para referencial Significado atual para referencial
1. a.
Crie uma situação que permita usar o CellBot, por exemplo, controle-o sobre a mesa, realizando alguns movimentos, para que possa se dar início as discussões sobre distância e deslocamento.
Após a situação gerada, pode-se indagar os alunos: em qual momento, o CellBot é mais rápido? Quando está em linha reta ou realizando uma curva? Essas são tipos de perguntas que devem ser respondidas para descrever o movimento do CellBot. Para descrever o movimento, deve-se indicar a direção que o objeto está se movimentando, bem como o quão rápido o objeto está se movendo e dizer a sua localização com um certo tempo.
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Escolhendo um referencial!
Quão rápido o CellBot se movimenta? Lembre que o CellBot está se movendo sobre a Terra, mas a Terra está movendo-se em torno dela e ao redor do Sol.
Para descrever o movimento preciso e completo, um referencial é necessário. O ingrediente necessário de uma descrição do movimento - um referencial - é um sistema de objetos que não se movem com relação uns aos outros. Com isso, a resposta para "Quão rápido o CellBot se movimenta?" depende de qual referencial é utilizado para a medição do movimento.
Como decidir qual referencial utilizar para descrever o movimento do CellBot? Nesse momento, aplicam-se os conceitos para identificar um bom referencial para ser usado na descrição do movimento do CellBot.
Unidades de medidas
Por toda nossa volta, podemos encontrar unidades de medidas - é uma medida (ou quantidade) específica de determinada grandeza física usada para servir de padrão para outras medidas - por exemplo: quando bebemos 200 ml de suco, ml é uma unidade de medida de volume; comemos 350 gramas de alimentos do almoço, gramas é uma unidade de medida de massa; ao usarmos uma tomada de 220 volts para carregar o celular, volt é uma unidade de medida de tensão elétrica; e muitas outras.
Dentre as várias unidades de medida, o sistema de unidade mais usado no mundo é o Sistema Internacional de Medida (SI), que é um conjunto sistematizado e padronizado de definições para unidades de medida que visa uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais daí decorrentes.
Tabela 1: Unidades Básicas do SI.
Grandeza Unidade Símbolo
Comprimento metro m
Massa quilograma kg
Tempo segundo s
Corrente elétrica ampère A
Temperatura kelvin K
Quantidade de matéria mol mol
Intensidade luminosa candela cd
Medindo Distâncias
Distância é o comprimento de um caminho entre dois pontos. Quando um objeto move-se em linha reta, a distância é o comprimento da linha que conecta o ponto inicial ao ponto final do caminho. Ainda abordando o conceito de unidades de medidas, apresentando que o metro (m) é a unidade utilizada no Sistemas Internacional de
Medidas (SI) e suas derivações usualmente utilizadas no dia a dia. E questiona os alunos se é possível usar como medida o comprimento de um azulejo no chão, com o intuito de demonstrar o sentido das unidades de medida.
Medindo Deslocamentos
Para descrever uma posição relativa de um objeto para um ponto, faz-se necessário conhecer qual a distância e a direção que o objeto está do ponto. Deslocamento, que é a direção e o comprimento em linha reta do ponto inicial ao ponto final, prover as informações necessárias para descrever uma posição relativa.
Comparando Distância e Deslocamento
Com o auxílio de um mapa criado no chão ou com auxilio de cartolinas, como o da figura 1, realiza-se a atividade abaixo para que os alunos percebam, na prática, a diferença entre distância e deslocamento.
Procedimento:
1. No chão da sala (caso o chão apresente um piso com divisões que formem quadrado iguais), ou em cartolinas com quadrados desenhados, defina um primeiro ponto chamado de "início".
2. Defina um segundo ponto chamado de "fim".
3. Desloque o CellBot do "início" ao "fim", permanecendo sobre as linhas. 4. Determine a distância do caminho.
5. Determine o deslocamento.
Análise e Conclusões:
1. Observando: qual é o mais curto, a distância ou o deslocamento? 2. Avaliação e Revisão: como poderia fazer a menor distância?
3. Inferindo: se o ponto "início" e "fim" forem os mesmos, isso é possível para termos o menor deslocamento?
Conceitos trabalhados: 1. Distância 2. Deslocamento
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3. Vetor
4. Vetor resultante 5. Unidade de medida
Figura 1: Exemplo de um possível mapa a ser utilizado na atividade de distância e deslocamento. Fonte: Revista Escola. Disponível em: http://revistaescola.abril.com.br/matematica/pratica-pedagogica/jogo-espaco-
forma-428061.shtml
Avaliação
Revisando conceitos:
1. O que é um referencial? Como ele é usado para mensurar um movimento? 2. Qual a semelhança e a diferença entre distância e deslocamento?
3. Como são somado os deslocamentos?
4. Uma pessoa está assistindo a um avião se mover e conta ao seu amigo que diz que o avião não está se movendo. Descreva qual tem que ser o referencial adotado para que a pessoa esteja falando a verdade.
Pensamento Crítico
1. Usando Analogias: deslocamento é mais parecido com o comprimento de uma corda que é puxada firmemente ou o comprimento de uma corda enrolada? Explique
2. Fazendo julgamentos: qual a unidade de medida adequada para medir a altura de um prédio? Justifique a sua resposta.
3. Resolvendo problema: suas instruções para um amigo para viajar de uma cidade para outra incluem o deslocamento ou a distância?
4. Inferindo: o vetor resultante de dois particulares vetores de deslocamento não é a soma das magnitudes dos vetores individuais. Descreva as direções do dois vetores.
A.2
Velocidade Escalar e Velocidade Vetorial
Conceitos chaves:
Velocidade
Velocidade Escalar Média Velocidade Escalar instantânea Velocidade Vetorial
Antes de finalizar as discussões, faça com que os alunos listem conceitos desta aula relevante ao seu dia a dia e digam por que esses conceitos são relevantes.
Conceitos relevantes Porque são relevantes
1. a.
Crie uma situação que permita usar o CellBot, como por exemplo, controle-o sobre a mesa, realizando alguns movimentos e observe, se possível, pela janela corpos (carro, pássaros, pessoas, etc.) para que possa se darem início as discussões sobre velocidade.
Após as observações, pode-se indagar os alunos: qual diferença é percebida nos movimentos observados? Em termo de distância percorrida, o que podemos dizer? Com isso dão-se início as discussões para formular os conceitos chaves.
Velocidade
Define-se velocidade como a rapidez com que um corpo percorre uma distância. Assim como todas as grandezas físicas, a velocidade também tem sua unidade de medida, que, no Sistema Internacional (SI), é representado por metros por segundo (m/s).
Velocidade Escalar Média
Velocidade escalar média é o conceito utilizado com maior frequência quando se fala em velocidade de uma viagem e é definida como a distância total percorrida dividido pelo tempo total. E, para enfatizar esse conceito, podemos, por exemplo, medir a velocidade do CellBot em quadrado/segundo e quadrado/minuto, utilizando o chão da sala para isso.
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Velocidade Escalar Instantânea
Velocidade escalar instantânea é definido como a velocidade com que um objeto está se movendo em determinado momento no tempo. Usualmente, quando estamos