CardBot: tecnologia educacional assistiva para inclusão de deficientes visuais na robótica educacional

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE. U NIVERSIDADE F EDERAL DO R IO G RANDE DO N ORTE C ENTRO DE T ECNOLOGIA P ROGRAMA DE P ÓS -G RADUAÇÃO EM E NGENHARIA E LÉTRICA E DE C OMPUTAÇÃO. CardBot: Tecnologia Educacional Assistiva Para Inclusão de Deficientes Visuais na Robótica Educacional. Renata Pitta Barros Reis. Orientador: Prof. Dr. Aquiles Medeiros Filgueira Burlamaqui. Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação da UFRN (área de concentração: Engenharia de Computação) como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciências.. Número de ordem PPgEEC: D191 Natal, RN, março de 2017.

(2) Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Barros, Renata Pitta. CardBot: tecnologia educacional assistiva para inclusão de deficientes visuais na robótica educacional / Renata Pitta Barros. - 2017. 76 f.: il. Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação. Natal, RN, 2017. Orientador: Prof. Dr. Aquiles Medeiros Filgueira Burlamaqui. 1. Robótica educacional - Tese. 2. Deficiência visual - Tese. 3. Tecnologias educacionais assistivas - Tese. I. Burlamaqui, Aquiles Medeiros Filgueira. II. Título. RN/UF/BCZM. CDU 004.896:376.

(3) Cardbot: Tecnologia Educacional Assistiva Para Inclusão de Deficientes Visuais na Robótica Educacional Renata Pitta Barros Reis. Tese de Doutorado aprovada em 09 de Março de 2017 pela banca examinadora composta pelos seguintes membros:. Profa Dra Akynara Aglaé Rodrigues Santos da Silva Burlamaqui . . . . UFERSA. Prof. Dr. Aquiles Medeiros Filgueira Burlamaqui (orientador) . . . . ECT/UFRN. Prof. Dr. Francisco Milton Mendes Neto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UFERSA. Profa Dra Karla Rosane de Amaral Demoly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UFERSA. Prof. Dr. Luiz Marcos Garcia Gonçalves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DCA/UFRN. Prof. Dr. Samuel Oliveira de Azevedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UFERSA.

(4)

(5) À minha filha Isabella que me motivou a terminar a minha tese, ao meu marido Aderson Jamier pelo apoio incondicional em todos os momentos, principalmente nos de incerteza, muito comuns para quem tenta trilhar novos caminhos. Sem você nenhuma conquista valeria a pena. Aos meus pais Carlos e Cristina que sempre me motivam e me apoiam em todos os meu projetos de vida..

(6)

(7) Agradecimentos. Ao meu orientador, professor Aquiles Burlamaqui, sou grata pela orientação. Aos colegas de Laboratório TEAM pelas sugestões e apoio durante a elaboração da tese. Aos professores e amigos Samuel Oliveira e Akynara Burlamaqui, pelas críticas e sugestões. À Gustavo e sua família por acreditar no nosso trabalho e contribuir de forma ímpar para o sucesso dessa pesquisa. À minha família pelo apoio durante esta jornada. À CAPES, pelo apoio financeiro..

(8)

(9) Resumo. O trabalho apresenta novas tecnologias educacionais assistivas a fim de possibilitar o uso da robótica educacional junto a pessoas com deficiência visual ou de baixa visão. A metodologia de ensino da robótica engloba um conjunto de tecnologias e técnicas necessárias para sua inserção, tais como procedimentos metodológicos de ensino, hardware, software e linguagens de programação para robôs. Analisamos a produção científica neste campo e identificamos casos de sucesso e suas limitações, destacamos duas dificuldades para inserir esta realidade em escolas inclusivas: os altos custos dos hardwares comerciais e a ausência de acessibilidade nos softwares para deficientes visuais. Essa última dificuldade ocorre principalmente em virtude do excesso uso de imagens e leitores de tela para utilização do software e, também, do recurso de leitores de tela em língua estrangeira. A partir dos dados colhidos, temos como hipótese para solução desses problemas a criação de tecnologias educacionais assistivas de baixo custo. O nosso objetivo é proporcionar o acesso às atividades de robótica educacional para alunos com deficiência visual ou baixa visão. Almejando atender as principais questões relacionadas a este problema desafiador, apresentamos uma tecnologia assistiva, de baixo custo, denominada CardBot 2.0. Basicamente, este modelo de ensino-aprendizagem é composto por um ambiente de programação, um aplicativo móvel e vários cartões geométricos, cada um deles representando uma ação específica que é reconhecida pelo aplicativo com uma tag. Dessa forma, o aluno pode programar o robô através da seleção e organização dos cartões geométricos na superfície de uma placa ou em uma tabela. Outra contribuição deste trabalho consiste na possibilidade do professor criar novos cartões e registrar as marcas das respectivas ações. Isso permite ao professor adicionar novas ações para o robô ou mesmo para criar uma nova linguagem respeitando o nível de conhecimento de cada turma. Validamos nossa proposta realizando entrevistas, testes computacionais e aulas experimentais para estudantes sem e com deficiências visuais distintas e com diferentes faixas etárias. Por fim, apresentamos a análise dos resultados teóricos e práticos, de forma qualitativa e comparando com as tecnologias tradicionais mais relevantes atualmente. Palavras-chave: Deficiência Visual, Robótica Educacional, Tecnologias Educacionais Assistivas.

(10)

(11) Abstract. This work proposes new educational assistive technologies to enable the use of educational robotics with people that has visual impairments or low vision. It is known that the methodology of teaching robotics encompasses a set of technologies and techniques required for insertion of methodological procedures such as teaching, hardware, software and programming languages for robots. Through a survey of the scientific production in this field, cases were found and some difficulties to insert this into inclusive schools, of which we highlight two: the high cost of commercial hardware and the lack of accessibility the software for the visually impaired because they are mostly in the English language or infographic. From the collected data, we have proposed to solve these problems creating assistive educational technologies. The first part of the solution is to build a carcass robot according to the paper folding techniques. A plate of motor control will be used as a means of locomotion robots. The second part of the solution includes the programming of robots using cards in different formats. The program uses a cell phone camera to read these cards via QR Codes. Thus, it is possible an integration of visually impaired in social practices, especially those involving the use of new technologies in the social and educational context. The assessment of this proposal will be done through interviews with visually impaired people, conducting workshops using assistive educational technologies proposed, the construction of specific teaching materials and the observations and comparisons with traditional technologies. We intend to apply this assessment on two institutions with fifteen blind, which are the target audience of our research. Keywords: Visually Impaired, Educational Robotics, Educational Assistive Technologies.

(12)

(13) Sumário. Figuras. iii. Tabelas. v. 1. Introdução 1.1 Justificativa e Relevância . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Organização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 4 5 6. 2. Fundamentação Teórica 2.1 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Metodologia de Ensino . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Metodologia Sociointeracionismo - Vygotsky 2.2 Métodos / Técnicas de Ensino . . . . . . . . . . . . 2.3 Tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Tecnologias Educacionais . . . . . . . . . . 2.3.2 Tecnologia Assistiva . . . . . . . . . . . . . 2.4 Interface Tangível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Linguagens Formais . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Deficiência Visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Robótica Educacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 QR Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. 7 7 7 8 8 10 10 11 12 12 13 14 15. 3. Trabalhos Relacionados 3.1 Robótica no cotidiano do deficiente visual . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Ensino para deficientes visuais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17 18 20. 4. CardBot 4.1 Arquitetura do Sistema . . . . . . . . . . . . . 4.2 A Linguagem Assistiva . . . . . . . . . . . . . 4.3 Aplicativo - CardBot 2.0 . . . . . . . . . . . . 4.4 Projeto do Ambiente de Criação de Linguagem. . . . .. 27 28 29 30 33. Experimentos E Resultados 5.1 Experimentos sem a Ferramenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Experimentos com a Ferramenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39 40 43. 5. i. . . . .. . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . ..

(14) 5.3 6. Análise Comparativa das Oficinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. Conclusões 6.1 Trabalhos Publicados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.1 WRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.2 IEEE- LATIN AMERICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49 49 50 50. Referências bibliográficas. 52. ii.

(15) Lista de Figuras. 1.1 1.2. Ferramenta CardBot 2.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . População residente por tipo de deficiência. Fonte: IBGE, 2010. . . . . .. 3 5. Andador Guido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Crosswatch: (a) panorama das amostras das imagens. (b) Correspondente à vista aérea (espaço em branco no centro corresponde a pontos abaixo do campo de visão da câmera); (c) o mapa mostrando os locais estimados. (d) Resultado final sobreposto modelo de intersecção: círculo verde mostra a localização verdade terrestre, e o quadrado vermelho mostra localização estimada pelo algoritmo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Vista superior do mapa tátil sonoro da rota acessível do campus da Unicamp com botões que, quando pressionados, emitem informação sonora. . 3.4 Brinquedo robótico Bee-Bot e o kit LEGO WeDo. . . . . . . . . . . . . . 3.5 Ferramenta P-Cubes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Blocos de madeira da linguagem Tern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Infraestrutura para programação com a linguagem Tern. . . . . . . . . . . 3.8 Kit de robótica KIBO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Elementos da linguagem Quetzal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Brinquedo Primo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11. Arquitetura do sistema. . . . . . . . . . . . Exemplo de linguagem criada no ambiente. Código do interpretador gerado. . . . . . . Arquitetura implementada. . . . . . . . . . Tela principal. . . . . . . . . . . . . . . . . Conexão do Cardbot com o robô. . . . . . . Modo controlar. . . . . . . . . . . . . . . . Modo controlar. . . . . . . . . . . . . . . . Modo programar. . . . . . . . . . . . . . . Execução do modo programar . . . . . . . Ambiente de criação das linguagens. . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. 28 29 30 31 31 32 33 33 34 36 37. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5. Gustavo no primeiro contato com a robótica. Gustavo nas oficinas de robótica. . . . . . . Gustavo nas oficinas de robótica. . . . . . . Mostra de robótica - Sete maravilhas. . . . Copa de robótica da RoboEduc. . . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. 41 42 43 44 45. 3.1 3.2. iii. 19 20 21 21 22 23 23 24 24.

(16) 5.6 5.7 5.8. Conhecendo o kit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Experimento na APAE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quantização dos dados das oficinas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46 47 48. 6.1. Página resumo do trabalho aceito na conferência do 5◦ Workshop de Robótica Educacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Página resumo do trabalho aceito no periódico - Revista do IEEE América Latina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 6.2. iv. 51.

(17) Lista de Tabelas. 2.1. Quadro Resumo Metodologia de Vygotsky . . . . . . . . . . . . . . . .. 9. 3.1. Avaliação das Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25. v.

(18) vi.

(19) Capítulo 1 Introdução. No mundo atual, a necessidade de renovação é um fenômeno social que ocorre em escala global. DA SILVA e EGLER (2004) destacam que o processo de renovação ascende com a globalização, tal processo consiste em uma integração em caráter financeiro, social e cultural entre diferentes nações. A integração mundial decorrente do processo da globalização ocorreu em razão de diversos fatores, dentre eles, as inovações tecnológicas. Nas últimas décadas, esses avanços trouxeram algumas revoluções em várias áreas do conhecimento humano, o que permitiu a existência e a popularização da internet e dessas novas tecnologias (SAMPAIO e LEITE, 2004). O impacto disso foi tão expressivo, que logo essas tecnologias se tornaram objetos de estudo de várias áreas como a própria computação, a economia, o entretenimento e as ciências sociais. SAMPAIO e LEITE (2004) ratificam que a tecnologia tem eliminado progressivamente as barreiras físicas e temporais, facilitando a troca e migração de ideias, informações e negócios, fazendo emergir o fenômeno da globalização econômica e cultural. Dentro da área pedagógica, seguindo o paradigma de mudança defendido por NICOLODI e NUNES (2000), a educação também está acompanhando essa evolução tecnológica, o que proporcionou o surgimento do conceito de "novas tecnologias educacionais" (LEVY e DA COSTA, 1993). De acordo com essa abordagem, a única coisa permanente hoje é a mudança. Portanto, não é desejável para um educador ou instituição educacional ficarem parados sem atualização constante. Uma dessas tecnologias educacionais mais atuais é o uso de robôs em sala de aula, uma prática que recebe uma nova denominação: robótica educacional (PAPERT, 1986). Essa prática utiliza uma ferramenta investigativa e lúdica onde se emprega a criatividade do discente na criação de soluções de hardware e software visando à resolução de um desafio. Segundo os organizadores da RoboCup, a robótica se tornará uma das dez maiores áreas de pesquisa até 2020 (ROBOCUP, 2014). Apesar de ser uma área em expansão no mundo e uma das áreas mais representativas das novas tecnologias, a robótica educacional tem se situado de forma marginal no Brasil, o que implica na perda de potencial na geração de empregos, técnicas, tecnologias e produtos. Isso acontece, principalmente, devido à falta de incentivo para a formação de recursos humanos na área. Ressaltamos que tão importante quanto os avanços tecnológicos no desenvolvimento da robótica, uma das questões essenciais do ponto de vista educacional.

(20) 2. CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO. não é a tecnologia em si, mas sim a teoria educacional e o currículo orientador do uso da robótica em qualquer contexto educacional. De acordo com SCHONS et al. (2004), a robótica educacional constitui como uma nova ferramenta que se encontra à disposição do docente, por meio da qual é possível demonstrar na prática muitos dos conceitos teóricos expostos em aula, o que motiva os docentes e, principalmente, os discentes, promovendo uma experiência única de aprendizado (WEINBERG e YU, 2003). Ao longo dos anos, é notório o crescimento dos relatos de experiências de robótica educacional em sala de aula para discentes do ensino infantil até o universitário (ETEOKLEOUS e KTORIDOU, 2014; GONZALEZ e ZALEWSKI, 2014; ALHUMOUD et al., 2014), mas as oportunidades não são as mesmas para todos os discentes, especialmente para os portadores de deficiência. O Brasil possui mais de 6,5 milhões de pessoas com alguma deficiência visual (IBGE, 2014). A limitação do deficiente visual não ocorre devido à visão, mas sim pela ausência de oportunidades para vivenciar situações, essencialmente, diversificadas. Há várias décadas, pesquisas introduziram tecnologias que permitiram melhorar a vida dos cegos em termos de mobilidade, segurança, educação, entre outros. A robótica e a computação estão cada vez mais presentes no cotidiano dos deficientes para auxiliar em objetivos terapêuticos ou educacionais, tanto no desenvolvimento como na reabilitação. A robótica educacional possui um enorme potencial pedagógico em todas as faixas etárias e em todos os níveis de escolaridade. Durante a década de 1960, PAPERT (1986) desenvolveu uma linguagem de programação especialmente para as crianças. Isso proporcionou o uso de atividade de controle e robótica nas salas de aula. A robótica educacional, enquanto prática no ensino-aprendizado, é uma ferramenta investigativa e lúdica, onde se emprega a criatividade do discente na criação de soluções de hardware e de software visando solucionar desafios práticos propostos embasados nos princípios de Piaget (PIAGET e GRÉCO, 1974) inclusive incentivando o trabalho em grupo defendido por Vygotsky (VYGOTSKY, 2008). As oportunidades disponíveis de aprendizagem para os discentes deficientes ainda são insuficientes, especialmente para aqueles que possuem deficiência visual. O cenário ocorre geralmente devido à ausência de interfaces acessíveis dos kits de robótica comerciais e à falta de conhecimento dos docentes em utilizar um método de ensino que não seja baseado em recursos visuais. Até então, para esses discentes, é escasso o ensino de conceitos básicos de computação utilizando a robótica educacional como ferramenta. Esforços e soluções foram realizadas para propiciar o uso dos computadores e da internet para os cegos, conforme em (FRANCIONI e SMITH, 2002). Em nosso levantamento bibliográfico, poucos são os trabalhos tratando especificamente o uso da robótica educacional e o ensino de programação de robôs para os discentes com deficiência visual. Algumas soluções apresentam apenas um leitor de tela. Isso dificulta a utilização de discentes do ensino infantil ou ainda aqueles discentes que não são alfabetizados. Com este propósito, propomos neste trabalho uma ferramenta educacional assistiva, intitulada CardBot 2.0. Com ela, tornamos possível o envolvimento de discentes com deficiência visual em oficinas de robótica educacional a partir do uso de interfaces alternativas. Um dos objetivos do nosso trabalho é estabelecer uma base de conhecimento.

(21) 3 em computação e robótica e encorajar essas pessoas com deficiência visual a desenvolver e estimular o interesse nessas atividades. Outro objetivo com a ferramenta consiste em propiciar comunicação e exploração do mundo em que essas pessoas vivem e possibilitar que esse processo de interação com o dispositivo favoreça a aprendizagem. A primeira versão do CardBot (BARROS et al., 2014), apresenta alguns testes, mas a metodologia não chegou a ser efetivamente aplicada, na prática, a discentes com deficiência visual, pois a técnica ainda possuía algumas limitações, como a utilização de uma única linguagem de programação. De fato, esses experimentos iniciais mostraram a exequibilidade da proposta, direcionando o desenvolvimento da versão atual introduzida no presente trabalho. O CardBot 2.0 permite que o professor crie linguagens de programação tangíveis a partir do nível de conhecimento de cada turma. Nesta nova versão da ferramenta, sua arquitetura encontra-se substancialmente modificada, com a inclusão de novos componentes tais como: ambiente de criação de linguagens, linguagens tangíveis assistivas que utilizam cartões em formas geométricas e um aplicativo para dispositivos móveis. Diante da linguagem criada pelo professor, o discente desenvolve um programa a partir da organização de cartões geométricos conforme a Figura 1.1. Nos cartões geométricos, estão dispostas marcações que contêm as ações que o robô deve realizar. As marcações são lidas através de um aplicativo de celular, visando computar a localização de cada cartão. Um dos diferenciais da solução é a possibilidade do docente criar linguagens diferentes para os robôs. Figura 1.1: Ferramenta CardBot 2.0.. Portanto, o presente trabalho apresenta uma ferramenta dedicada a esse fim, possuindo o interesse em proporcionar e incentivar uma política de baixo custo para inserir os discen-.

(22) 4. CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO. tes deficientes no mundo da robótica e da programação. A partir de interfaces alternativas (KAKEHASHI et al., 2013; SAPOUNIDIS e DEMETRIADIS, 2012; HORN et al., 2008), é possível envolver os discentes com deficiência visual em oficinas de robótica educacional. Considerando a natureza interdisciplinar e a capacidade de interesse proporcionada pela robótica educacional, espera-se ainda utilizar essa ferramenta como um instrumento para promover o estudo de diversas disciplinas da grade curricular.. 1.1. Justificativa e Relevância. SAMPAIO e LEITE (2004) encaram a relação entre o homem e as tecnologias por ele criadas de duas formas distintas. A primeira está relacionada à tecnologia como instrumento do ato humano de trabalhar, as modificações trazidas por ela para o mundo do trabalho e as possibilidades que ela abre para produção de bens materiais. A segunda relaciona a tecnologia como uma ferramenta do ato humano de pensar, das mudanças por ela provocadas na construção do conhecimento e nas formas de raciocínio e interpretação. O interesse em pesquisar sobre a robótica educacional para deficientes visuais surgiu de um fato concreto: uma mãe de uma criança com deficiência visual procurou o clube de robótica educacional da RoboEduc (ROBOEDUC, 2016), empresa na qual atuo como pesquisadora da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A princípio, encontramos uma série de limitações em acolher esse discente por não haver conhecimento de como desenvolver as atividades previstas no clube de robótica infantil. Esse impedimento desencadeou um desafio na empresa, envolvendo a mim como pesquisadora da empresa e aos professores, em que se questionou sobre a possibilidade de um discente com deficiência visual frequentar/interagir com as atividades do clube de robótica. Diante disso, direcionei esta pesquisa para esse tema. Um dos fatos que me chamou a atenção foram os dados sobre pessoas com deficiência no Brasil. Segundo os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), resultado do censo de 2010, o Brasil tem quase cento e noventa milhões de habitantes. Desse total, existem aproximadamente noventa e sete milhões de mulheres e noventa e três milhões de homens. Cerca de quarenta e cinco e meio milhões de pessoas se declararam com alguma deficiência. Este número corresponde a quase vinte e quatro por cento da população brasileira. Veja na Figura 1.2 os tipos de deficiência declarados no censo (IBGE, 2014). Nota-se que as estatísticas nacionais apontam índices expressivos de deficiência visual, sendo que na região Nordeste se encontra o maior número de pessoas cegas. Analisando também os índices dos discentes que necessitam de educação especial, constata-se um aumento de nove por cento no número de matrículas. Em 2011, o número de matrículas, nessa modalidade de ensino passou de 752.305 mil matrículas para 820.433 mil em 2012 (MEC, 2012). A falta de conhecimento e de mecanismos de apoio apropriados fazem com que a deficiência seja considerada uma doença crônica, um peso ou um problema. O estigma da deficiência é grave, transformando as pessoas cegas, surdas e com deficiências intelectuais.

(23) 1.2. OBJETIVOS. 5. Figura 1.2: População residente por tipo de deficiência. Fonte: IBGE, 2010.. ou físicas em seres incapazes, indefesos, sem direitos, sempre deixados para segundo plano. Na obra de DORNELES (2002), a autora cita que tanto a pessoa cega quanto a de baixa visão, do ponto de vista intelectual, não possui diferenças entre eles e as pessoas dotadas de visão. A potencialidade mental do individuo não é alterada pela deficiência visual. Diante desses números, encontramos a necessidade de contribuir com esta modalidade de ensino através da robótica educacional, por se tratar de uma ferramenta de ensino. A ferramenta alia características lúdicas a componentes curriculares como matemática, português, biologia, história e geografia. A motivação principal do trabalho é tornar a robótica educacional acessível aos deficientes visuais. Acreditamos que as tecnologias educacionais assitivas proposta nesse trabalho é um bom começo para o ensino de programação para os deficientes visuais no Brasil.. 1.2. Objetivos. O trabalho tem por objetivo a investigação de como tornar acessível a robótica educacional para os deficientes visuais e fornecer tecnologias educacionais assistivas para sua formação dentro da sociedade tecnológica. Para tanto, vamos projetar e validar tecnologias educacionais assistivas para robótica educacional de forma simples, com um baixo custo, com recursos otimizados, permitindo a construção e a programação de robôs. A nossa principal meta é incluir crianças com deficiência visual, através da ferramenta proposta neste trabalho, em oficinas de robótica educacional. Nosso interesse consiste na possibilidade dos deficientes visuais se tornarem capazes de criar tecnologia. A robótica educacional é uma ferramenta que capacita as pessoas e altera a perspectiva sobre a resolução de problemas de lógica em geral. Acreditamos que ao assimilar conteúdos de lógica, será mais simples assimilar outros conteúdos relacionados ao currículo escolar tradicional. Desta maneira, é possível realizar uma integração do deficiente visual em práticas.

(24) 6. CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO. sociais, especialmente nas que envolvem o uso de novas tecnologias no contexto socioeducacional, uma vez que as habilidades são internalizadas gradualmente. Conjuntamente, esperamos contribuir para que outros pesquisadores utilizem nossas tecnologias de forma experimental com o propósito de gerar mais resultados para literatura nessa área.. 1.3. Organização. O trabalho está estruturado da seguinte forma: O Capítulo 2 discute aspectos conceituais relevantes como: metodologia, tecnologias assistivas, robótica educacional, deficiência visual, linguagens formais e a tecnologia QR Code, procurando elucidar definições e conceitos necessários ao entendimento do desenvolvimento do trabalho. O Capítulo 3 traz um estudo dos trabalhos relacionados com o tema proposto nesta tese, como: o ensino da robótica educacional para deficientes visuais e como a robótica auxilia no cotidiano dos deficientes. O Capítulo 4 apresenta e discute os aspectos relacionados à concepção do CardBot 2.0, quais os seus aspectos relevantes e a arquitetura utilizada, por meio de uma descrição arquitetural de seus componentes e detalhes gerais para sua concepção. No Capítulo 5 apresentamos os experimentos que foram realizados para validar a ferramenta e uma análise dos seus resultados. Finalmente, no Capítulo 6 são apresentados as conclusões e os trabalhos futuros delineados..

(25) Capítulo 2 Fundamentação Teórica. Neste capítulo trazemos uma discussão dos aspectos conceituais relevantes para a compreensão do trabalho. Iniciamos elucidando algumas definições e conceitos das áreas de Educação e Computação como: metodologias, técnicas de ensino, tecnologias educacionais, tecnologias assistivas, robótica educacional, deficiência visual, linguagens formais e a tecnologia QR Code.. 2.1. Metodologia. Metodologia é uma palavra derivada de método, do Latim "Methodus" cujo significado é caminho ou a via para a realização de algo. Segundo o dicionário Michaelis (MICHAELIS, 2014) é o estudo científico dos métodos; Arte de guiar o espírito na investigação da verdade; Parte da lógica que se ocupa dos métodos do raciocínio, em oposição à lógica formal. Metodologia didática: teoria dos procedimentos de ensino, geral ou particular para cada disciplina; didática teórica. KAPLAN (1975) entende por metodologia "o interesse por princípios e técnicas de alcance médio, chamados consequentemente de métodos [...] Métodos são técnicas suficientemente gerais para se tornarem comuns a todas as ciências ou a uma significativa parte delas." A metodologia consiste em uma meditação em relação aos métodos lógicos e científicos. É um ponto de encontro e de convergência entre pesquisadores e filósofos. Cada área possui uma metodologia própria. A metodologia de ensino é a aplicação de diferentes métodos no processo ensino-aprendizagem.. 2.1.1. Metodologia de Ensino. A expressão metodologia de ensino está relacionada com a área de ensino e procura descrever os melhores métodos e as melhores técnicas para que o ensino-aprendizagem possa ser desenvolvido com maior qualidade e motivação (VEIGA, 2011). GARCIA (1975) esclarece que: a prática pedagógica é como uma prática social orientada por objetivos, finalidades e conhecimentos, e inserida no contexto da prática social [...] e é essencialmente nosso dever, como educadores, a busca de condições necessárias à sua realização..

(26) 8. CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. Os métodos de ensino predominantes no Brasil são: o método Tradicional (ou Conteudista), o Construtivismo (de Piaget), o Sociointeracionismo (de Vygotsky) e o método Montessoriano (de Maria Montessori) (CASTRO, 2006).. 2.1.2. Metodologia Sociointeracionismo - Vygotsky. Lev Semenovich Vygotsky viveu apenas trinta e sete anos. Nasceu no dia 17 de novembro de 1896 em Vygotsky, pequena cidade provinciana da Rússia e faleceu em Moscou, em 11 de junho de 1934, vítima de tuberculose, doença com que conviveu durante quatorze anos. Ele era um filosofo na frente do seu tempo. Em umas das suas obras, Vygotsky propõe que o desenvolvimento cognitivo acontece por meio da interação social, em que, no mínimo, duas pessoas estão envolvidas ativamente trocando experiência e ideias, gerando novas experiências e conhecimento (VYGOTSKY et al., 1988). Sob essa visão, a aprendizagem é uma experiência social, mediada pela utilização de instrumento e signos. Um signo, de acordo com a teoria de Vygotsky, é algo que significa alguma coisa, como a linguagem falada e a escrita. Sendo que a interação social é a origem e o motor da aprendizagem e do desenvolvimento intelectual. Para ocorrer a aprendizagem, a interação social deve acontecer dentro da zona de desenvolvimento proximal. Essa zona é o nível que começa com o real estágio de desenvolvimento da criança até o seu grau potencial de desenvolvimento. FILATRO (2004), avaliando a teoria de Vygotsky e a obra de outros autores, define a zona de desenvolvimento proximal como: "distância entre o nível de desenvolvimento atual, determinado pela solução independente de problemas, e o nível de desenvolvimento potencial, determinado pela solução de problemas sob orientação de adultos ou em colaboração com pares mais capazes". Nesse sentido, o docente deve mediar à aprendizagem utilizando estratégias que levem o discente a tornar-se independente, preparando-os para um espaço de diálogo e interação. Essa teoria permite trabalhar com grupos e técnicas para motivar, facilitar a aprendizagem e diminuir a sensação de isolamento do discente. Além de permitir que ele construa seu conhecimento em grupo com participação ativa e a cooperação de todos os envolvidos, é possível oferecer oportunidades para discussão, reflexão e o encorajamento para arriscar e descobrir em grupo. Essa metodologia considera o discente imerso em uma sociedade na qual facilita a sua interação com os demais indivíduos. É proporcionada a criação de ambientes totalmente participativos e desafiadores, tendo como principal enfoque a colaboração. A metodologia é adequada para atividades colaborativas e de troca de ideias, como a robótica educacional. A tabela 2.1 apresenta uma síntese da metodologia de Vygotsky.. 2.2. Métodos / Técnicas de Ensino. Os métodos ou técnicas de ensino são os procedimentos desenvolvidos por um educador pedagogo, apresentado pelos docentes, para organizar as atividades de ensino dos.

(27) 2.2. MÉTODOS / TÉCNICAS DE ENSINO. Tabela 2.1: Quadro Resumo Metodologia de Vygotsky Teoria: Sociointeracionismo Método: Através da interação social mediada por instrumentos e signos Aprendizagem: A aprendizagem ocorre por meio da interação social e intercâmbio de significado dentro da zona desenvolvimento proximal. Ocorre também pela participação em grupo e pelo compartilhamento de significados sociais Papel do Professor: Ser o mediador Papel do Aluno: Ativo Contribuições: Permite trabalhar com grupos e técnicas para motivar, facilitar a aprendizagem; Permite construir o conhecimento em grupo com participação ativa e a cooperação de todos os envolvidos; Oferece oportunidades para discussão e reflexão e o encorajamento para arriscar e descobrir em grupo; Possibilita criar ambientes de participação, colaboração e desafiadores Conclusão: A aprendizagem é resultado da interação social e compartilhamento de significados socialmente aceitos, dentro do estágio atual e potencial do discente, considerando-o inserido numa sociedade e em uma cultura que determina esse conhecimento. Nesse sentido, o docente deve mediar a aprendizagem daquilo que o discente ainda não tem conhecimento, utilizando estratégias que o levem a tornar-se independente, e o preparando para um espaço de dialogo, interação e convívio social. Esta teoria possibilitar adotar estratégias que envolvem o compartilhamento de ideias para produção de conhecimento coletivo e desenvolvimento de um discente crítico e criativo, capaz de interagir como meio social. 9.

(28) 10. CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. discentes. A sua finalidade é transmitir o conteúdo específico relacionado com a educação. O método é caminho para chegar a um fim. Assim, ao abordar métodos de ensino e de aprendizagem, trata-se de uma trajetória para chegar ao objetivo proposto. No caso específico da educação, o fim seria a aprendizagem do discente de maneira eficaz. Cada método procura dar conta de promover aos educandos a apropriação do conhecimento necessário a cada momento histórico. É importante salientar que as posições pedagógicas nunca foram unânimes ou homogêneas. Para MARC (2009), o método é constituído de três componentes. O primeiro componente é um conjunto de meios; o segundo constitui que esses meios são escolhidos com o fim de atingir um ou vários objetivos inscritos em um propósito; e o terceiro componente significa as ações organizadas e distribuídas no tempo. Marc ainda destaca que: "Para o pedagogo, o método a ser privilegiado é aquele que oferece às crianças e aos adolescentes ocasiões e meios de realizar ações tanto materiais quanto mentais sobre símbolos, raciocínio ou modos de pensar.". 2.3. Tecnologia. A palavra tecnologia tem sua origem nas palavras gregas: τεχνη e λoγια que representam, respectivamente, técnica ou arte ou ofício e estudo. Dependendo do contexto, a palavra tecnologia pode ter mais de uma interpretação. É um termo que envolve um conhecimento técnico e científico. A aplicação deste conhecimento permite uma transformação no uso de ferramentas, processos e materiais criados e/ou utilizados a partir de tal conhecimento. Neste mesmo sentido, o dicionário Aurélio, por exemplo, define tecnologia como o "conjunto de conhecimentos, especialmente princípios científicos que se aplicam a um determinado ramo de atividade". De acordo com a UNESCO (2014), a tecnologia é o conjunto de conhecimentos científicos ou empíricos diretamente aplicáveis à produção ou melhoria de bens ou serviços. Outra definição existente para tecnologia é elucidada por GEBRAN (2009). Segundo o autor, pode-se dizer que tecnologia é tudo aquilo que o ser humano cria para expandir seus conhecimentos, para tornar seu trabalho mais fácil e para fazer sua vida mais agradável. Na obra de GRINSPUN (1999), ela se refere a tecnologia como duas categorias, que são o tempo e o espaço. A relação do homem para viver e conviver com essas categorias vai exigir uma nova formação que seja fundamentada no conhecimento, na reflexão e na ação. Nesta proposta de tese, entendemos por tecnologia todas as ferramentas e as máquinas que ajudam a solucionar problemas.. 2.3.1. Tecnologias Educacionais. Existem diversas definições, de diferentes autores, para a expressão tecnologia educacional. Segundo NEWBY et al. (2000), a tecnologia educacional é um meio pelo qual se.

(29) 2.3. TECNOLOGIA. 11. conecta o professor, a experiência pedagógica e o estudante para aprimorar o ensino. Já o dicionário interativo da educação brasileira afirma que tecnologia educacional pode ser entendida como toda a ação educativa convertida em uma técnica apoiada em uma ciência (EDUCABRASIL, 2014). No entanto, diante do impacto das chamadas novas tecnologias, a expressão tecnologia educacional tem sido mais utilizada com referência às ferramentas tecnológicas que podem ser empregadas no dia a dia do docente, no intuito de incrementar o processo de ensino. A tecnologia educacional é a área de conhecimento onde a tecnologia se submete aos objetivos educacionais. Ela procura auxiliar o processo ensino e aprendizagem de modo a propiciar formas adequadas de utilizar os recursos tecnológicos na educação, ou seja, as funções maiores da escola serão enriquecidas com a grandeza das novas fontes de informações e ferramentas tecnológicas modernas preocupando-se com as técnicas e sua adequação às necessidades e à realidade dos educandos, da escola, do professor, da cultura em que a educação está inserida.. 2.3.2. Tecnologia Assistiva. O termo tecnologia assistiva, emergiu nos Estados Unidos no ano de 1988 na Assistence for Individuals with Disabilities. Um dos seus principais objetivos era fornecer assistência financeira aos vários estados americanos para que fossem implantados programas de apoio ao deficiente (USA, 2014). No Brasil, o termo tecnologia assistiva é relativamente novo, aproximadamente uma década. Na verdade, ajudas técnicas é o termo presente na legislação brasileira. Está descrito no Capítulo VII do decreto 5.296 de 20 de dezembro de 2004 para regulamentar a Política Nacional a Integração da Pessoa Portadora de Deficiência. Em 16 de novembro de 2006 foi instituído, pela Portaria no 142, o Comitê de Ajudas Técnicas (CAT), estabelecido pelo Decreto no 5.296/2004 no âmbito da Secretaria Especial dos Direitos Humanos da Presidência da República. Esse decreto é responsável por colocar em evidencia a questão da integração da pessoa com necessidades especiais por meio de utilização da tecnologia assistiva. Segundo a legislação brasileira, o termo ajudas técnicas são: os produtos, instrumentos, equipamentos ou tecnologia adaptados ou especialmente projetados para melhorar a funcionalidade da pessoa portadora de deficiência ou com mobilidade reduzida, favorecendo a autonomia pessoal, total ou assistida (BRASIL, 2014b). Ajudas Técnicas é o termo anteriormente utilizado para o que hoje se convencionou designar Tecnologia Assistiva. Segundo o Comitê de Ajudas Técnicas, o termo tecnologia assistiva é uma área do conhecimento, de característica interdisciplinar, que engloba produtos, recursos, metodologias, estratégias, práticas e serviços que objetivam promover a funcionalidade, relacionada à atividade e participação de pessoas com deficiência, incapacidades ou mobilidade reduzida, visando sua autonomia, independência, qualidade de vida e inclusão social (BRASIL, 2009). A tecnologia assistiva pode ser utilizada nos diversos ambientes que a pessoa com necessidades especiais frequenta. Um desses ambientes é o educacional, na qual a utilização.

(30) 12. CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. da tecnologia assistiva é bastante valorizada. BELL e HINOJOSA (1995) ressaltam que as modalidades da tecnologia assistiva para a educação são: os auxílios para a vida diária e vida prática, materiais pedagógicos e escolares especiais; comunicação aumentativa e alternativa; recursos de acessibilidade ao computador; adequação postural (mobiliário e posicionamento) e mobilidade; recursos para cegos ou pessoas com visão subnormal. Para BERSCH (2008), a tecnologia assistiva na educação especial não trabalha para resolver os problemas dos discentes, ela busca instrumentos que o auxiliem a resolver suas próprias questões. A autora ressalta que o fazer da tecnologia assistiva na escola busca, com criatividade, uma alternativa para que o discente realize o que almeja ou necessita. Assim ele pode encontrar uma estratégia para que ele "faça de outro jeito", a fim de aumentar as capacidades de ação e interação, por meio de suas habilidades. A partir destas possibilidades que a tecnologia assistiva disponibiliza, ela vai promover meios a fim de que o discente possa desafiar-se, experimentar e conhecer, permitindo a construção individual e coletiva de novos conhecimentos.. 2.4. Interface Tangível. Para o desenvolvimento de novas tecnologias assistivas acreditamos que a interface tangível tem o potencial para resolver o problema de indivíduos com deficiência visual. Com uma interface tangível podemos garantir uma interação muito mais realista entre o usuário e a tecnologia. O termo tangível, como fundamento, baseia-se no conceito de aparelhos digitais palpáveis, ou tocáveis. Inicialmente, as interfaces tangíveis foram denominadas interfaces "pegáveis"(em inglês, graspable user interfaces), mas este termo deixou de ser utilizado. Os aparelhos tangíveis fundamentam-se em três conceitos: interatividade, praticidade e colaboração. 1. Interatividade: um contato físico no equipamento é mapeado em resultados em tempo real no meio digital; 2. Praticidade: o usuário fará a interação como se estivesse utilizando o equipamento real. Por exemplo, no caso de uso de uma raquete em um jogo eletrônico de tênis; 3. Colaboração: mais de um usuário poderá trabalhar com um equipamento, de forma colaborativa, como se o tivessem fisicamente na mão. Por exemplo, a utilização de um instrumento musical.. 2.5. Linguagens Formais. Podemos trabalhar o uso de interfaces tangíveis aplicadas à programação dos robôs. Segundo HOPCROFT e ULLMAN (2003), para criarmos uma linguagem de programação é necessário que essa linguagem seja uma linguagem formal. Uma linguagem formal nos diz todas as regras que são explicitamente declaradas em termos das cadeias de símbolos que podem ocorrer nela. Uma linguagem formal L sobre um alfabeto Σ é um subconjunto.

(31) 2.6. DEFICIÊNCIA VISUAL. 13. de Σ*, isto é, o conjunto de todas as cadeias (finitas) sobre Σ. O alfabeto Σ é um conjunto não vazio e finito de símbolos. Então, podemos definir uma linguagem como sendo: um conjunto de elementos (símbolos) e um conjunto de métodos (regras) para combinar estes elementos, usado e entendido por uma determinada comunidade. As representações podem ser feitas por reconhecedores e geradores. Os reconhecedores são dispositivos formais que servem para verificar se uma frase pertence ou não a uma determinada linguagem. Os sistemas geradores são dispositivos formais que permitem a geração sistemática de todas as frases de uma linguagem. Os principais sistemas geradores disponíveis são as gramáticas.. 2.6. Deficiência Visual. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), deficiência é o substantivo atribuído a toda perda ou anormalidade de uma estrutura ou função psicológica, fisiológica ou anatômica (OMS, 2014). Em publicação recente a Organização das Nações Unidas para Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO, 2014) considera a expressão "pessoa portadora de deficiência"quando as limitações se enquadram nas categorias contidas no Decreto no 3.298, de 20 de dezembro de 1999 (BRASIL, 2014a) e reafirmadas no Decreto no 5.296 de junho de 2004 (BRASIL, 2014b). Desse decreto destacamos a categoria da deficiência visual - cegueira: a acuidade visual é igual ou menor que 0,05 no melhor olho, com a melhor correção óptica; a baixa visão, que significa acuidade visual entre 0,3 e 0,05 no melhor olho, com a melhor correção óptica; os casos nos quais a somatória da medida do campo visual em ambos os olhos for igual ou menor que 60o ; ou a ocorrência simultânea de quaisquer das condições anteriores; O termo deficiência visual está relacionado a um estado irreversível de diminuição da capacidade visual de um indivíduo, ocasionada por fatores congênitos ou ambientais, e que se mantém mesmo após a sua submissão a procedimentos clínicos ou cirúrgicos e o uso de auxílios ópticos convencionais. Há algumas categorias para classificar a deficiência visual. Quanto ao grau de intensidade da limitação visual, classifica-se em leve, moderada, severa, profunda que compõem o grupo de visão subnormal ou baixa visão até a ausência completa de visão denominado cegueira. Quanto ao nível de comprometimento do campo visual temos: central ou periférico. E, por fim, conforme a cronologia da deficiência, ela pode ser congênita ou adventícia. Para o Instituto Benjamin Constant, a deficiência visual é uma categoria que inclui pessoas cegas e pessoas com visão reduzida. Na definição pedagógica, a pessoa é cega, mesmo possuindo visão subnormal, quando necessita da instrução em braille; a pessoa com visão subnormal pode ler tipos impressos ampliados ou com auxílio de potentes recursos ópticos (IBC, 2014). Para a professora SILVA (2010), na sua obra Orientações para atuação pedagógica junto a alunos com deficiência: intelectual, auditiva, visual, física, a deficiência visual é considerada, para fins educacionais, como a perda total ou parcial, congênita ou.

(32) 14. CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. adquirida da visão, variando de acordo com o nível ou acuidade visual, ou seja, o grau de aptidão do olho para discriminar os detalhes.. 2.7. Robótica Educacional. A Robótica Educacional tem suas raízes no surgimento dos computadores no âmbito escolar. Os primeiros relatos apontam a programação como objetivo principal. Dessa forma, abriam-se novas possibilidades pedagógicas (PAPERT, 1994). No dicionário interativo da educação brasileira (EDUCABRASIL, 2014), Robótica Educacional é 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 que permitam programar de alguma forma o funcionamento dos modelos montados. Em ambientes de robótica educacional, os sujeitos constroem sistemas compostos por modelos e programas que os controlam para que eles funcionem de uma determinada forma. Essa definição, segundo o Laboratório de Estudos Cognitivos (LEC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, também vale para o termo robótica pedagógica. A robótica educacional se apresenta com objetivo de tornar o aprendizado mais significativo por mobilizar, através de seu uso pedagógico, diferentes tipos de conhecimento e competências. Por meio dos kits de montagem e software de programação especializado, os discentes têm a oportunidade de adquirir meios de solucionar desafios constantemente, além de que o docente poderá demonstrar na prática muitos conceitos teóricos, até os de difícil compreensão, motivando todos os envolvidos na atividade. A metodologia da robótica educacional estimula no discente o seu poder investigativo. A robótica educacional proporciona o estímulo, a exploração e a investigação de problemas concretos por meio do raciocínio lógico. Ao criar e programar o robô, os discentes são desafiados a pensar sobre o que se está fazendo de forma lógica e organizada. Além do aprendizado técnico, a robótica educacional estimula a criatividade, o raciocínio lógico, a concentração e o trabalho em grupo, leva o discente a questionar, pensar e procurar soluções, levantando hipóteses e realizando pesquisas acerca de determinado assunto. Recentemente é notório o crescimento da produção científica na área de Robótica Educacional. A Universidade Federal do Rio Grande do Norte no Laboratório NatalNet, onde atuo como pesquisadora, também contribui nesta área, desde 2005 e findou com a incubação da empresa RoboEduc e hoje é uma empresa consolidada no mercado. A metodologia desenvolvida pelos pesquisadores da NatalNet/RoboEduc trata a robótica sob o ponto de vista da montagem e programação de robôs, interligando com temas atuais ou com as próprias disciplinas da grade curricular (português, matemática, inglês, ciências, dentre outros), correspondente com a faixa etária do grupo (DA SILVA, 2009). Nas produções acadêmicas são unânimes os relatos dos benefícios que a robótica educacional proporciona ao discente, seja no ambiente de escola formal ou não formal. Entre os benefícios proporcionados pela robótica educacional destacamos como esta ferramenta pode impulsionar e aprimorar o conhecimento dos discentes de forma interdisciplinar, estimulando não apenas o aprendizado do conteúdo técnico, mas principalmente valorizando o aprendizado das relações interpessoais..

(33) 2.8. QR CODE. 2.8. 15. QR Code. QR Code é uma evolução do código de barras tradicional que está presente em quase todos os produtos. Sua finalidade é conter informações codificadas. Segundo WINTER (2011), QR Code é um código de barras em 2D que pode ser escaneado pela maioria dos aparelhos celulares que têm câmera fotográfica. Esse código, após a decodificação, passa a ser um trecho de texto, um link que irá redirecionar o acesso ao conteúdo publicado em algum site. Esse tipo de codificação permite que possa ser armazenada uma quantidade significativa de caracteres: • Numéricos: 7.089 • Alfa-numérico: 4.296 • Binário (8 bits): 2.953 • Kanji/Kana (alfabeto japonês): 1.817 Inicialmente criado pela empresa japonesa Denso-Wave em 1994 para identificar peças na indústria automobilística, desde 2003 é usado para adicionar dados a telefones celulares através da câmera fotográfica. O QR Code também pode ser usado como uma maneira eficiente de adicionar dados em um formato de cartão de visita em aparelhos celulares. Para criar o seu próprio QR Code, existem programas que podem ser instalados no computador ou podem ser gerados por serviços gratuitos disponibilizados em sites. Para gerar um QR Code personalizado, você têm diversas opções como, por exemplo: enviar um SMS, criar uma mensagem de texto ou ainda armazenar o link para um site. Para utilizar a imagem contendo o QR Code é necessário fazer o download ou ter o seu link disponibilizado para ser publicado em sites e blogs. Para que o código possa ser escaneado, é preciso contar com um aparelho celular que possua câmera digital e um software de leitura para QR Code. O procedimento de leitura de um QR Code é simples. É preciso somente executar o aplicativo instalado no celular e posicionar a câmera digital de maneira que o código seja escaneado. Em instantes, o programa irá exibir o conteúdo decodificado..

(34) 16. CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.

(35) Capítulo 3 Trabalhos Relacionados. A CardBot é uma tecnologia educacional assistiva baseada na metodologia de ensino utilizada na robótica educacional. Por se tratar de uma nova tecnologia assistiva aplicada ao ensino de robótica educacional existem poucos trabalhos diretamente relacionados ao tema desta tese. Realizamos uma análise tanto das produções científicas como dos kits comerciais, destacando os pontos positivos e negativos de cada um deles. Ressaltamos que esta análise foi realizada do ponto de vista da utilização dessas tecnologias com os deficientes visuais. As primeiras experiências com robótica educacional com deficientes físicos foram realizadas em 1986 por HARWIN et al. (1986). Desde então, vários pesquisadores produziram trabalhos com várias deficiências, explorando as habilidades cognitivas e as interações entre os robôs e as crianças (MARTYN et al., 1999). Muitos trabalhos foram realizados na área de deficiência motora e de deficiência mental, como em (ULRICH e BORENSTEIN, 2001; ROBINS et al., 2004). Em 2008, Stephanie Ludi e Thomas Reichlmayr realizaram as primeiras atividades de extensão para estudantes com deficiência visual com os kits de programação e robótica da Lego Mindstorms NXT (LUDI e REICHLMAYR, 2008). Ainda no mesmo ano, D’ABREU e MARTINS (2008) implementaram uma maquete tátil sonora para pessoas cegas, permitindo aos indivíduos condições para melhor compreensão do espaço físico por onde circulam. FERRARI et al. (2010) propuseram um framework para avaliar a efetividade de um robô para crianças deficientes devido à necessidade de uma metodologia comum em como avaliar esses aspectos. Em 2011, Ludi e Reichlmayr discutem a crescente realização de atividades e competições de robótica para crianças sem a inclusão dos deficientes. Assim, os autores discutem estratégias e metodologias para alterar essa realidade (LUDI e REICHLMAYR, 2011). PARK et al. (2011) projetaram um sistema com interação para estudantes deficientes visuais para que possam programar os seus robôs para movimentarem em um ambiente real desconhecido. HOWARD et al. (2012) propuseram o uso de interfaces alternativas para os alunos cegos nas atividades de programação de robótica. A metodologia empregada foi através de um sistema de interação adicional por áudio no processo de programação. Por fim, LUDI et al. (2014) desenvolveram um ambiente de programação para estudantes com deficiência visual. O ambiente criado é acessível a programadores com diferentes graus de visão e possui todas as etapas de programação, conexão e navegação de robôs NXT..

(36) 18. 3.1. CAPÍTULO 3. TRABALHOS RELACIONADOS. Robótica no cotidiano do deficiente visual. Nesta seção apresentamos algumas tecnologias assistivas que facilitam o cotidiano do deficiente visual, embora nem todas as tecnologias citadas estejam disponíveis para grande parte da população, pois na sua maioria essas inovações concentram-se nos centros de pesquisa e órgão particulares. A computação e suas vertentes, entre elas a robótica assistiva, tem sido o principal eixo em que as inovações da tecnologia inclusiva têm se baseado. A seguir mostramos alguns trabalhos dos centros de pesquisa nessa área. Guido O trabalho Guido, um andador inteligente desenvolvido pela Haptica em Dublin na Irlanda, ele consiste de um apoio robótico para caminhar. Segundo o autor, o andador proporcionando-lhes um meio seguro de fazer exercícios de forma independente, bem como assistência à navegação em novos ambientes. O andador está ilustrado na Figura 3.1. Figura 3.1: Andador Guido.. Crosswatch O trabalho Crosswatch desenvolvido em São Francisco na Califórnia tem como objetivo auxiliar o deficiente visual a locomover/orientar nas ruas da cidade (FUSCO et al., 2014). Este artigo centra-se na necessidade de auto localização dos pedestres com deficiência visual, que são confrontados com o desafio de se situar diante de cruzamentos, por exemplo. Estes viajantes precisam de uma auto localização mais precisa para ajudá-los a alinharemse adequadamente para faixas de pedestres, luzes de sinalização e outros recursos. Ao.

(37) 3.1. ROBÓTICA NO COTIDIANO DO DEFICIENTE VISUAL. 19. contrário da maioria dos trabalhos em técnicas de localização baseadas em visão de computador, que assumem normalmente a presença detalhada, com alta qualidade de Modelos 3D de ambientes urbanos, a técnica da Crosswatch aproveita a disponibilidade de imagens de satélite simples, onipresente (por exemplo, o Google Maps) para criar mapas simples de cada cruzamento. O projeto Crosswatch é baseado em imagens que são previamente inseridas no sistema, para que seja possível a orientação de pedestres com deficientes visuais nos cruzamentos das ruas. A Figura 3.2 ilustra esse trabalho.. Figura 3.2: Crosswatch: (a) panorama das amostras das imagens. (b) Correspondente à vista aérea (espaço em branco no centro corresponde a pontos abaixo do campo de visão da câmera); (c) o mapa mostrando os locais estimados. (d) Resultado final sobreposto modelo de intersecção: círculo verde mostra a localização verdade terrestre, e o quadrado vermelho mostra localização estimada pelo algoritmo.. Mapa Tátil Sonoro O mapa tátil sonoro (MTS) é um dispositivo robótico para orientação espacial de alunos com deficiência visual. O objetivo desse trabalho é transmitir a informação para aqueles que não possuem a visão, de forma que possam compreender a informação de maneira autônoma e independente (D’ABREU et al., 2013). Porém, nem toda informação pode ser transmitida de forma verbal como, por exemplo, linhas retas, curvas e formas geométricas. Sendo assim, para a representação do espaço urbano e arquitetônico é necessário a utilização de outras ferramentas e simbologias. A solução proposta por este trabalho foi a construção de mapas e maquetes táteis sonoros. O mapa é um dispositivo robótico de baixo custo cuja característica principal é a orientação espacial de pessoas com deficiência visual. Tendo por base o traçado inicial de uma Rota Acessível, o instrumento auxilia na orientação espacial e possibilita deslocamento seguro de indivíduos com deficiência visual que percorrem o campus da UNICAMP na região chamada de Ciclo Básico I e II. O mapa é controlado de forma tátil à medida que o usuário pressiona os botões sensores. O mapa tátil está ilustrado na Figura 3.3..

(38) 20. CAPÍTULO 3. TRABALHOS RELACIONADOS. Figura 3.3: Vista superior do mapa tátil sonoro da rota acessível do campus da Unicamp com botões que, quando pressionados, emitem informação sonora.. 3.2. Ensino para deficientes visuais. Bee-Bot e LEGO WeDo No artigo de KABÁTOVÁ et al. (2012), eles descrevem suas experiências com crianças deficientes visuais, na Eslováquia. Para o experimento foram utilizados dois artefatos robóticos que estão ilustrados na Figura 3.4. A autora refere-se a esses artefatos como brinquedos robóticos. O primeiro foi o Bee-Bot e o segundo o kit robótico programável LEGO WeDo. O experimento foi realizado com cinco grupos de crianças que variam de dez anos a quinze anos de idade. Cada grupo foi dividido em três subgrupos: crianças totalmente cegas - que não têm nenhuma visão útil e tem que aprender usando Braille, leitores de tela ou outros meios não visuais, crianças com baixa visão - que têm uma desordem visual alta e tem que usar uma ajuda especial para aprender e crianças sem deficiência. A utilização do Bee-Bot foi bem sucedida uma vez que não se fez necessário a sua montagem por ser um brinquedo pronto. Outra vantagem é na sua programação. Há sete botões com códigos de cores e símbolos com formas diferentes e em alto relevo. Para os deficientes visuais isso é um grande ponto a favor uma vez que não há um visor no brinquedo e ele pode ser facilmente aprendido qual botão acionada determinada função. Foram desenvolvidas algumas atividades como labirinto, no qual o objetivo era direcionar o robô do ponto de partida para o ponto de chegada. Segundo a autora, embora tenha sido uma experiência bem sucedida, na maioria das vezes a tarefa teve de ser alterada. Foi observado que o espaço destinado à atividade era muito grande para maior parte das crianças com deficiência visual. Já com a utilização do LEGO WeDo que é um kit de robótica mais simples do que o LEGO Mindstorms não se obteve o êxito esperado. As razões foram: A maioria das crianças não estava acostumada a encaixar as peças do LEGO o que gerou um tempo maior para montagem do robô, as crianças com distúrbios da visão não tinham a capacidade de identificar as peças através do esquema de cores e outra dificuldade relatada foi que a maioria das peças LEGO são muito pequenas e crianças com baixa visão precisam de um tempo para encontrar entre as peças quais eram as peças corretas. Devido à falta de.

(39) 3.2. ENSINO PARA DEFICIENTES VISUAIS. 21. tempo não foi possível programar o robô. Figura 3.4: Brinquedo robótico Bee-Bot e o kit LEGO WeDo.. P-CUBE O trabalho de KAKEHASHI et al. (2013) é o mais relevante para o nosso trabalho, pois eles propõem uma ferramenta educacional com o propósito de ensinar programação de robôs para discentes com deficiência visual. A ferramenta P-CUBE consiste em um robô móvel, um tapete de programação, blocos de programação e um computador, como ilustrado na Figura 3.5 Figura 3.5: Ferramenta P-Cubes.. São onze blocos de programação classificados em duas categorias: Blocos de locomoção e blocos de controle. Cada bloco contém em sua superfície as ações que o robô pode executar em alto relevo e uma etiqueta RFID para identifica-lo. O tapete de programação é uma caixa de madeira que tem trinta furos divididos em três colunas e dez linhas e onde são encaixados os blocos de programação. Em cada furo há um leitor de RFID, eles são responsáveis pela leitura das informações que estão no bloco de programação. O robô móvel, é composto de uma placa de micro controlador Arduino UNO com um receptor de microSD, que é por onde ele recebe as informações RFID e as baterias. Os autores explicam, que para programar com o sistema P-CUBE, o discente deve dispor os blocos em sequência na coluna um do tapete de programação..

(40) 22. CAPÍTULO 3. TRABALHOS RELACIONADOS. As limitações encontradas neste trabalho são: A transferência do programa para o robô é feita através de cabos o que não se torna acessível ao deficiente visual. Além disso, o sistema P-CUBE não pode realimentar a informação do movimento do robô móvel, sem depender da informação visual. Apesar dos autores ressaltarem que é um sistema de baixo custo não é mencionado o valor para adquirir o sistema P-CUBE. Outra desvantagem encontrada é a limitação de ações que o discente tem como possibilidade, é obrigatório utilizarem até trinta instruções, uma vez que o tapete de programação só tem essa quantidade disponível. Os demais trabalhos pesquisados não têm como público alvo discentes com deficiência visual, porém resolvemos menciona-los por conter características relevantes para o escopo do trabalho, que são as linguagens tangíveis. Tern Foram encontrados vários trabalhos sobre o ensino de programação de dispositivos robóticos utilizando a linguagem de programação Tern (BERS e HORN, 2010; ?; ?; ?). Tern é tangível, projetada para iniciar crianças no contexto da programação de computadores. A criação de programas em Tern é feita por meio do uso de blocos de madeira que representam ações que o robô irá executar. Para transferir o programa para o robô, utiliza-se uma webcam conectada a um computador que captura a imagem dos blocos representando o programa. Esta imagem é convertida em um código digital, usando técnicas de visão computacional. A Figura 3.6 mostra os blocos de madeira utilizados na programação. Figura 3.6: Blocos de madeira da linguagem Tern.. Uma das limitações dessa proposta é o formato dos blocos que representam as ações dos robôs, que são todos iguais. A discriminação é visual, no desenho que define as diferentes instruções que o robô deve executar. Isso torna inviável a discriminação dos comandos a ser programado para o discente com limitações em sua visão, ou seja, não tem como distinguir as diferentes ações do robô. Outra limitação é o fato da necessidade de uma infraestrutura específica, apresentada na Figura 3.7, para que seja possível o seu funcionamento. CHERP Pesquisadores da Universidade de Tuft propõem utilizar uma interface híbrida chamada de CHERP - um ambiente híbrido criativo, para a programação de robôs (DEVTECH, 2014). Nesse ambiente, é possível criar programas físicos também utilizando blocos de.