Ciência da computação desplugada

(1)

Instituto de Computa¸

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Departamento de Ciˆ

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Taiane da Silva Manh˜

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CIˆ

ENCIA DA COMPUTA ¸

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Niter´

oi-RJ

2017

(2)

ii TAIANE DA SILVA MANH ˜AES

CIˆENCIA DA COMPUTA ¸C ˜AO DESPLUGADA

Trabalho submetido ao Curso de Bacharelado em Ciência da Computa¸cão, da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obten¸cão do t´ıtulo de Bacharel em Ciência da Computa¸cão.

Orientadora:

Profa. Dra. Isabel Cafezeiro

Niter´oi-RJ 2017

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Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computação da UFF

M277 Manhães, Taiane da Silva

Ciência da computação desplugada / Taiane da Silva Manhães. – Niterói, RJ : [s.n.], 2017.

61 f.

Projeto Final (Bacharelado em Ciência da Computação) – Universidade Federal Fluminense, 2017.

Orientadora: Isabel Cafezeiro.

1. Ciência da computação. 2. Ensino de computação. 3. Raciocínio lógico. I. Título.

CDD 004

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(5)

Dedico este trabalho ao meu avô João (in memoriam) que, infelizmente, não pôde ver a conclusão desse momento tão feliz da minha vida. Saudades eternas!

E aos meus pais, Ester e Rui, com todo amor e gratidão, por tudo que fizeram e fazem por mim ao longo da minha vida. Desejo poder ter sido merecedora do esfor¸co dedicado por vocês em todos os aspectos, es-pecialmente quanto à minha forma¸cão. Eu amo vocês!

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v

Agradecimentos

Primeiramente à Deus, por ter me dado saúde e inteligência para superar todas as dificul-dades. Por permitir que este momento fosse vivido por mim, trazendo alegria aos meus pais e às pessoas que amo. Toda batalha, todo choro, teve um propósito. Foi tudo no Seu tempo e agrade¸co por isso.

`

A minha fam´ılia, meus pais Ester e Rui, e minha irmã Paula, por acreditarem em mim. Mãe, lembro-me das constantes liga¸cões pra saber se eu estava chegando em casa, sempre angustiada por eu voltar tão tarde da faculdade. Pai, me recordo das madrugadas que você acordava pra trabalhar e me via estudando, sempre preocupado, falando pra eu dormir e descansar. Irmã, saiba que me espelhei em você como um alguém dedicado à vida acadêmica, sempre esfor¸cada e em busca de conhecimento.

Ao meu namorado Marcus, por todo o carinho, amor, paciência, compreensão e finais de semana perdidos. Agrade¸co por ter me incentivado e me apoiado nesses últimos semes-tres e por ter vivenciado comigo o passo-a-passo desse trabalho. Teria sido muito mais dif´ıcil sem você.

`

As minhas avós Maria e Edilva, por toda a preocupa¸cão por eu estudar tão longe de casa.

`

A minha orientadora Isabel, por me apoiar na escolha do tema, pela orienta¸c˜ao, con-fian¸ca e por suas corre¸c˜oes e incentivos.

Aos meus tios e primos, sempre com palavras de apoio e de motiva¸c˜ao.

Ao meu eterno chefe Zé Luiz, por me dar a oportunidade de estagiar na Unitevê durante 4 anos, lugar onde aprendi muito e sou muito grata. Obrigada por todo carinho. Não posso deixar de agradecer aos colegas de classe, os amigos que fiz durante esses anos e aos professores. Cada um teve uma importante participa¸cão na minha forma¸cão.

Por fim, agrade¸co `as crian¸cas que participaram do experimento. Elas foram funda-mentais para a concretiza¸c˜ao desse trabalho.

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Resumo

Muitos locais têm acesso precário de infraestrutura, isto é, sem energia elétrica ou compu-tadores dispon´ıveis. Com base nessa informa¸cão, esse projeto tem os seguites objetivos: 1. mostrar uma nova possibilidade de ensino da Ciência da Computa¸cão e 2. mostrar que essa proposta pode contribuir com o ensino nas escolas com carência de infraestrutura. Foi realizado um experimento com um grupo de 5 crian¸cas, as quais deveriam fazer algumas atividades retiradas do livro Computer Science Unplugged, na versão em português. Essas atividades são baseadas em conceitos matemáticos e racioc´ınio lógico, que independem de recursos de hardware ou software. Como resultado, as crian¸cas gostaram muito das ati-vidades que envolviam números binários, mostrando que entenderam bem o conceito. E a atividade que eles menos gostaram foi a de compressão de texto. Os mesmos alegaram que ficaram confusos com o modo que o texto foi apresentado.

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vii

Abstract

Many places have poor access to infrastructure, that is, without electricity or computers available. Based on this information, this project has the following objectives: 1. to show a new possibility of teaching of Computer Science and 2. to show that this proposal can contribute to teaching in schools with a lack of infrastructure. An experiment was carried out with a group of 5 children, who should do some activities taken from the book Computer Science Unplugged, in the Portuguese version. These activities are based on mathematical concepts and logical reasoning, which are independent of hardware or software resources. As a result, the children enjoyed the activities that involved binary numbers, showing that they understood the concept well. And the activity they least liked was that of text compression. They claimed they were confused by how the text was presented.

(9)

Sum´

ario

Resumo vi

Abstract vii

Lista de Figuras xi

Lista de Tabelas xii

1 Introdu¸c˜ao: Por que ”Computa¸c˜ao Desplugada”? 1 2 Teorias de aprendizagem e abordagens para o ensino do pensamento

al-goritmo 5

2.1 Construtivismo . . . 5

2.2 Construcionismo . . . 7

2.2.1 Uma iniciativa no Brasil . . . 8

2.3 Outras propostas educacionais . . . 9

2.3.1 Code.org . . . 9

2.3.2 Programaˆe! . . . 13

2.3.3 Scratch . . . 15

3 Apresenta¸c˜ao do projeto Computer Science Unplugged 17 3.1 O livro . . . 18

3.2 Princ´ıpios . . . 18

4 Experiências brasileiras recentes 21 5 Uma proposta em Computa¸cão Desplugada 27 5.1 Descri¸cão e avalia¸cão do experimento da proposta . . . 28

(10)

ix

5.2 Contando os Pontos - N´umeros Bin´arios . . . 28

5.2.1 Atividade - N´umeros Bin´arios . . . 30

5.2.2 Atividade - Trabalhar com N´umeros Bin´arios . . . 30

5.2.3 Atividade - Enviar Mensagens Secretas . . . 32

5.3 Colorindo com N´umeros — Representando Imagens . . . 33

5.3.1 Atividade - Mini Fax . . . 35

5.4 Vocˆe Pode Repetir ? — Compress˜ao de Texto . . . 36

5.4.1 Atividade - Vocˆe Pode Repetir? . . . 38

5.5 Seguindo Instru¸c˜oes — Linguagens de Programa¸c˜ao . . . 39

5.5.1 Atividade - Instru¸cões . . . 39 6 Conclusões e trabalhos futuros 46 Referências Bibliográficas 50

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Lista de Figuras

1.1 Pessoas que utilizaram a Internet segundo os grupos de anos de estudo. . . 2

1.2 Pesquisa revela os aplicativos mais utilizados pelos brasileiros. . . 3

2.1 Tela do tutorial Minecraft Hour of Code . . . 10

2.2 Tela do tutorial de labirinto . . . 10

2.3 Tela de avan¸co de fase do tutorial Labirinto . . . 12

2.4 Tela de conclus˜ao do tutorial . . . 13

2.5 Tela da se¸c˜ao Professor do Programaˆe! . . . 14

2.6 Trilhas do portal Programaˆe! . . . 14

2.7 Tela de cria¸c˜ao do Scratch . . . 16

2.8 Introdu¸c˜ao ao Scratch . . . 16

5.1 Termo de consentimento para coleta de dados das crian¸cas . . . 28

5.2 Cart˜oes representando as potˆencias de base 2 . . . 29

5.3 Cartões representando o número binário 01001 (9 em decimal) . . . 30

5.4 Tarefa com o dia do anivers´ario . . . 31

5.5 Tarefa de P1 com n´umeros codificados para decifrar . . . 32

5.6 Tom e a mensagem bin´aria codificada . . . 33

5.7 Tabela com a tradu¸c˜ao . . . 33

5.8 Resultado da tarefa Mensagens Secretas . . . 34

5.9 Letra a aumentada . . . 34

5.10 Letra a representada por n´umeros . . . 35

5.11 Exemplo de uma grade de pixels da atividade . . . 35

5.12 Gabarito da grade de pixels da atividade . . . 36

5.13 Resultado de P1, P2, P3, P4 e P5, respectivamente, na atividade Mini Fax 37 5.14 Poema A Aranha e a Jarra . . . 38

(12)

xi

5.15 Substitui¸c˜ao dos padr˜oes por caixas em branco . . . 38

5.16 Poema Amor ´e fogo que arde sem se ver . . . 39

5.17 Resultado de P1, P2, P3, P4 e P5, respectivamente, na atividade Vocˆe Pode Repetir? . . . 41

5.18 Exemplo da atividade . . . 41

5.19 Resultado de P1 e P2, respectivamente, para o exemplo . . . 42

5.20 Resultado de P3 e P4, respectivamente, para o exemplo . . . 43

5.21 Resultado de P5 para o exemplo . . . 43

5.22 Imagem de carinhas para a atividade de Instru¸c˜oes . . . 44

5.23 Resultado de P1, P2, P3 e P4, respectivamente, na primeira tarefa de Instru¸c˜oes . . . 44

5.24 Imagem de formas para atividade de Instru¸c˜oes . . . 45

5.25 Resultado de P1, P2, P3 e P5, respectivamente, na segunda tarefa de Ins-tru¸c˜oes . . . 45

(13)

Lista de Tabelas

2.1 Explica¸c˜ao de cada fun¸c˜ao . . . 11 5.1 Caracter´ısticas das atividades aplicadas no experimento . . . 29

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Cap´ıtulo 1

Introdu¸

c˜

ao: Por que ”Computa¸

c˜

ao

Desplugada”?

A motiva¸cão para encarar esse tema surgiu após ler uma not´ıcia sobre o Cubetto (CARVALHO, 2013), um brinquedo infantil que usa lógica de programa¸cão. Foi reportado na not´ıcia que as crian¸cas não precisavam saber programar para usar o brinquedo e que, a partir de um racioc´ınio lógico que elas tivessem, poderiam dar instru¸cões para o Cubetto funcionar. Essa informa¸cão foi o pontapé para dar seguimento e ir mais afundo sobre o tema. Após algumas pesquisas, foi descoberto o projeto Computer Science Unplugged (CS UNPLUGGED, 2011a). Esse projeto consiste em um conjunto de atividades desenvolvidas com o objetivo de ensinar os fundamentos da Ciência da Computa¸cão sem a necessidade de computadores, expondo os jovens estudantes aos conceitos centrais de computa¸cão de uma forma divertida e desafiadora. O fato da crian¸ca (ou qualquer pessoa que não tenha no¸cão de programa¸cão) não usar nenhum tipo de hardware ou software mas, pensar como um, é o que faz o projeto ser tão interessante.

Uma outra motiva¸cão para o tema desse projeto é a realidade em que algumas escolas no Brasil vivem: a falta de recursos mais básicos. Então, ter computadores para todos alunos é algo raro. No Brasil, programas sociais do tipo “Um computador por aluno -(UCA)”, só chegou a 2% dos estudantes (BORGES, 2013), não mudando o quadro atual. Muitos professores também estão despreparados para lidar diretamente com equipamen-tos tecnológicos, muitas vezes não sabendo como manusear. E além do que, com o passar do tempo, esses equipamentos vão se deteriorando ou tornam-se obsoletos, sendo neces-sária manuten¸cões ou até mesmo a troca por um novo. A inten¸cão é que, com o projeto

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Computer Science Unplugged, o aluno, em condi¸cões desfavoráveis de ensino, poderá am-pliar seu conhecimento e compreender melhor a tecnologia, mesmo não fazendo o uso do computador.

Uma pesquisa do IBGE (IBGE, 2013), realizada em 2013, mostrou que o acesso à internet em domic´ılios chegou à quase metade da popula¸cão brasileira (49,4%). Em rela¸cão a faixa etária, foi constatado que os jovens entre 15 a 17 anos têm maior percentual de acesso à internet, com 75,7%. A utiliza¸cão da Internet mostrou rela¸cão direta com os anos de estudo (figura 1.1), indicando propor¸cões crescentes entre os mais escolarizados. Dos 85,6 milhões de usuários da Internet, 32,4% (27,8 milhões) eram estudantes, enquanto 67,6% (57,8 milhões) eram não estudantes. Ao analisar a rede de ensino frequentada, observou-se que, dos 37,1 milhões de estudantes no Pa´ıs, 75,6% (28,0 milhões) eram da rede pública, e desses, 68,0% (19,1 milhões) utilizavam a Internet. Na rede privada, encontravam-se 9,0 milhões de estudantes, dentre os quais 96,3% (8,7 milhões) utilizavam a Internet.

Figura 1.1: Pessoas que utilizaram a Internet segundo os grupos de anos de estudo. Fonte: Pesquisa do IBGE1_.

Com esses dados, pode-se concluir que a Internet (incluindo produtos tecnológicos) é utilizada, na maioria, por jovens brasileiros (15 a 17 anos de idade). E que, em rela¸cão aos anos de estudo, pessoas mais instru´ıdas são a maior parte, com 15 anos ou mais de estudo.

1_{Dispon´ıvel em: http://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv93373.pdf. Acesso em abr.}

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3 Com a expans˜ao da tecnologia e o uso da Internet, foram criados muitos aplicativos, dos mais variados tipos. Jogos, redes sociais, aplicativos de bancos, editores de imagens, mapas, enfim, uma infinidade deles. Em uma pesquisa feita pelo Ibope (IBOPE, 2015) foram listados os 15 aplicativos mais utilizados pelos brasileiros. Uma boa parte da lista ´e composta por redes sociais.

Figura 1.2: Pesquisa revela os aplicativos mais utilizados pelos brasileiros. Fonte: IBOPE, 2015.

Esses dados (figura 1.2) mostram que os brasileiros fazem um maior uso de aplicativos de redes sociais, ou seja, um consumo maior desses aplicativos do que na cria¸cão deles ou de algo criativo, por exemplo. Em (FISCHER, 2014) ele afirma que, nas culturas de participa¸cão, nem todos os participantes devem contribuir, mas todos os participantes devem ter oportunidades de contribuir quando quiserem. Para que as culturas de partici-pa¸cão se tornem viáveis e sejam bem sucedidas, é fundamental que um número suficiente

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de participantes adotem os papéis mais ativos e mais exigentes. Para incentivar e apoiar caminhos de migra¸cão para papéis mais exigentes, são necessários mecanismos que levem a mais envolvimento, motiva¸cão e facilitam a aquisi¸cão do conhecimento adicional exigido pelos papéis mais exigentes. Isso pode explicar o porquê do Brasil aparecer em posi¸cão desfavorável em rela¸cão à produ¸cão de tecnologia.

Há, também, um mito de que programar é dif´ıcil. Pode ser esse o motivo para a “aversão” que algumas pessoas têm em programar. De um modo geral, esse pensamento é “justificado” porque o tipo de racioc´ınio que é desenvolvido nas escolas não é o algoritmo. A Computa¸cão Desplugada pode desfazer esse mito de que programar é dif´ıcil porque toma, como ponto de partida, coisas do dia-a-dia, acostumando o cérebro a pensar de forma algor´ıtmica. Dando como o exemplo, um cozinheiro não tem dificuldade em seguir, ou mesmo de inventar e descrever os passos de uma receita. Mas este mesmo cozinheiro acharia extremamente dif´ıcil fazer um algoritmo (ou seja, expressar o passo a passo para efetuar uma tarefa).

Aprofundando as pesquisas, foi encontrado bastante conteúdo sobre esse projeto em várias partes do Brasil. Pernambuco, Para´ıba e Amazonas são apenas alguns desses lugares. Esse tema já foi abordado em seminários e congressos também. Portanto, tem potencial para ser um trabalho bastante enriquecedor. Com ele será mostrado um outro jeito de ensinar computa¸cão às crian¸cas, motivando-as ainda mais à estudar Ciência da Computa¸cão.

Essa monografia está organizada da seguinte forma: no segundo cap´ıtulo serão mos-tradas as ideias básicas do Construcionismo e do Construtivismo, com algumas propostas educacionais para o pensamento algor´ıtmico que estão na atualidade. No terceiro cap´ıtulo será apresentado o projeto Computer Science Unplugged. No quarto cap´ıtulo serão mos-tradas algumas publica¸cões brasileiras mais recentes falando sobre esse tema. No quinto cap´ıtulo será mostrada uma proposta de ensino da computa¸cão por meio de uma ferra-menta unplugged. No caso, será feito um experimento usando as atividades do projeto Computer Science Unplugged, descrevendo-as e mostrando seus resultados com crian¸cas do ensino fundamental. No sexto e último cap´ıtulo será abordada a conclusão e as previsões de trabalhos futuros.

(18)

Cap´ıtulo 2

Teorias de aprendizagem e

abordagens para o ensino do

pensamento algoritmo

Para entender como um ambiente de programa¸cão auxilia no desenvolvimento de uma crian¸ca, primeiro é preciso conhecer as ideias que inspiraram esse desenvolvimento. Esse cap´ıtulo tem como objetivo dar uma base teórica para uma melhor compreensão da ideia desse projeto e mostrar algumas propostas educacionais.

2.1 Construtivismo

O construtivismo é uma teoria da aprendizagem, isto é, um modelo que visa explicar o processo de aprendizagem pelos indiv´ıduos. Essa teoria foi desenvolvida pelo psicólogo e epistemólogo su´ı¸co Jean Piaget, no in´ıcio da década de 1920.

Em um de seus estudos, Piaget defende que a embriologia humana tem um desen-volvimento constante mesmo após o nascimento, o que cria estruturas mais complexas. Essa teoria ficou conhecida como Epistemologia Genética (PIAGET, 1990). O objetivo dessa pesquisa foi definir, a partir da perspectiva da biologia, como o sujeito passaria de um conhecimento menor anterior para um n´ıvel de maior conhecimento. O problema que buscou solucionar durante toda a sua vida de pesquisador, e que fez dele um teórico e autor conhecido e respeitado mundialmente, foi o da constru¸cão do conhecimento pelo sujeito (CAETANO, 2010). De acordo com Piaget, a constru¸cão da inteligência dá-se em

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etapas ou est´agios sucessivos, com complexidades crescentes, encadeadas umas `as outras. `

A isto, ele chamou de construtivismo sequencial (PIAGET, 1996).

Com Piaget, ficou claro que as crian¸cas não raciocinam como os adultos e apenas gradualmente se inserem nas regras, valores e s´ımbolos da maturidade psicológica. Essa inser¸cão se dá mediante dois mecanismos: assimila¸cão e acomoda¸cão (UFC, 2017). O primeiro consiste em incorporar objetos do mundo exterior a esquemas mentais reexis-tentes. Por exemplo: a crian¸ca que tem a ideia mental de uma ave como animal voador, com penas e asas, ao observar um avestruz vai tentar assimilá-lo a um esquema que não corresponde totalmente ao conhecido. Já a acomoda¸cão se refere as modifica¸cões dos sis-temas de assimila¸cão por influência do mundo externo. Assim, depois de aprender que um avestruz não voa, a crian¸ca vai adaptar seu conceito “geral” de ave para incluir as que não voam.

As teorias de Piaget sobre o desenvolvimento psicológico mostraram-se muito influen-tes. Aqui no Brasil, a psicolingu´ıstica argentina Emilia Ferreiro se tornou uma espécie de referência para o ensino brasileiro e seu nome passou a ser ligado ao construtivismo. As pesquisas de Emilia Ferreiro, que estudou e trabalhou com Piaget, concentram o foco nos mecanismos cognitivos relacionados à leitura e à escrita. Tanto as descobertas de Piaget, como as de Emilia, levam à conclusão de que as crian¸cas têm um papel ativo no aprendizado. Elas constroem o próprio conhecimento – da´ı a palavra Construtivismo (FERRARI, 2008).

Jean piaget não criou uma obra didática para o desenvolvimento de um aluno ou de uma crian¸ca, mas mostra fases de desenvolvimento que apresentam caracter´ısticas de maturidade e aprendizado. O conhecimento dessas fases é que possibilitará aos professores est´ımulos adequados ao desenvolvimento de seus alunos.

Enquanto o Construtivismo destaca os interesses e habilidades das crian¸cas para atingir metas educacionais espec´ıficas em diferentes idades, o Construcionismo (que será mostrado na próxima se¸cão), por outro lado, concentra-se no modo de aprendizagem. Isto salienta que estas duas teorias são diferentes uma da outra.

(20)

7

2.2 Construcionismo

´

E uma teoria proposta por Seymour Papert, matemático e um dos pioneiros no campo da Inteligência Artificial. Papert, nascido na África do Sul, é reconhecido internacional-mente como o primeiro a pesquisar de que modo os computadores poderiam contribuir com o processo de aprendizado das crian¸cas, criando assim, a linguagem LOGO - que foi uma das pioneiras no ensino de programa¸cão para crian¸cas. Ela vem embutida em uma filosofia da educa¸cão não diretiva, em que a crian¸ca aprende explorando o seu ambiente -no caso, também criando ”micro-ambientes”ou ”micro-mundos”com regras que ela mesma impõe.

A proposta de Papert tem como base a teoria de Jean Piaget, com quem trabalhou na Universidade de Genebra, de 1958 a 1963. Depois de trabalhar em Genebra com Pia-get, Papert tornou-se professor de Matem´atica no Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Papert relata que a observa¸c˜ao do comportamento de um grupo de alunos, durante uma aula de Arte, levou-o a desejar que eles tivessem um comportamento semelhante nas aulas de Matem´atica. Isso porque, nas aulas de Arte, os estudantes se dedicavam `

a uma atividade em que esculpiam sabonetes, baseados em suas fantasias, engajando-se nisso durante várias semanas, persistindo em seus projetos. Havia tempo para pensar, sonhar e contemplar. Eles podiam experimentar, tentar novas ideias, desistir delas, ver e compartilhar os trabalhos com os colegas, analisar a rea¸cão do grupo à respeito de sua produ¸cão. Esse envolvimento parecia semelhante ao de um matemático ao se envolver com problemas de sua área, porém, de um modo completamente diferente daquele com que os estudantes abordavam a Matemática na escola, principalmente entre o sexto e o nono ano. Pois, nas aulas tradicionais de Matemática, frequentemente são propostos pequenos problemas, os quais os estudantes podem resolver suficientemente bem ou não (PAPERT; HAREL, 1991).

Na concep¸cão de Papert (PAPERT, 1994), o Construcionismo seria uma extensão do Construtivismo, pois os esquemas ou estruturas cognitivas seriam constru´ıdos de modo especialmente venturoso, quando apoiados em algo tang´ıvel, que poderia ser desde a cons-tru¸cão de um kit de montar da Lego2_{, um programa de computador ou mesmo um castelo}

de areia na praia. Dessa forma, o produto, resultado do processo, pode ser exibido e visto,

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externalizado, discutido, examinado, admirado e analisado. Papert acredita que esta ´e a principal caracter´ıstica do Construcionismo, por permitir examinar mais de perto a ideia da constru¸c˜ao mental.

Como exemplo de uma aprendizagem construcionista, existem programas de robótica. Em 2013, a Lego lan¸cou no Brasil um kit de inicia¸cão em robótica, o chamado Lego Mindstorms EV3. O boneco é composto por 601 pe¸cas da Lego, onde o mesmo terá que ser montado e programado para funcionar. O EV3 possui mais de 20 formas de montagens, diversas possibilidades de programa¸cão e pode ser controlado por smartphone. Ao comando do usuário, o robô anda, fala e pensa. Seria uma ótima op¸cão para as crian¸cas iniciarem na robótica, se não fosse o pre¸co. O kit é vendido no site da Lego por R$2800,00 (LEGO, 2017). Por mais que a proposta seja boa, com esse pre¸co, ficaria inviável ter um boneco desses nas escolas públicas.

No entanto, o projeto Ciência da Computa¸cão Desplugada, além do Construcionismo ser claramente observado na intera¸cão ´ıntima do aluno com a conclusão de uma atividade, ele pode ser aplicado em escolas e universidades.

2.2.1 Uma iniciativa no Brasil

Papert também teve uma importante participa¸cão no projeto One Laptop per Child (OLCP) - ele foi um dos disseminadores e sua teoria serviu como base. Esse projeto é promovido por uma funda¸cão, de mesmo nome, que propõe desenvolver, produzir e distri-buir laptops de baixo custo a alunos de pa´ıses em desenvolvimento. Iniciado em janeiro de 2005, o governo brasileiro entrou em contato querendo saber mais sobre o projeto. Me-ses mais tarde, em junho, ”Seymour Papert e (...) vieram ao Brasil, especialmente para conversar com o presidente e expor a ideia com detalhes. O presidente não só aceitou a ideia, como instituiu um grupo interministerial para avaliá-la e apresentar um relatório” (OLPC BRASIL, 2007). A partir de julho de 2005, um grupo denominado Comitê Gestor passou a estudar o projeto, ouvindo e discutindo com o MIT e com o próprio Governo. Em junho de 2006, o Comitê Gestor reuniu-se para discutir e tra¸car metas baseadas nos resultados das análises sobre o OLPC. Nesta ocasião, foi apresentado o projeto UCA (Um Computador por Aluno), criado com a finalidade de nortear as a¸cões de avalia¸cão de di-versas propostas de laptops educacionais para, posteriormente, organizar a distribui¸cão e o gerenciamento do programa de inser¸cão de computadores portáteis na rede pública

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9 de ensino do pa´ıs. De acordo com (BORGES; SANTOS, 2008), Papert acreditava que se cada crian¸ca pudesse ter o seu computador pessoal, uma grande revolu¸c˜ao educacional poderia ocorrer. E que, se isso acontecesse, os alunos poderiam ter um ambiente rico em est´ımulos que os levariam a aprender de forma mais natural e autˆonoma, onde muitos dos esfor¸cos infrut´ıferos do ensino poderiam ser substitu´ıdos por projetos educacionais que realmente gerassem aprendizagens significativas.

2.3 Outras propostas educacionais

2.3.1 Code.org

Lan¸cado em 2013 pelos irmãos gêmeos Hadi e Ali Partovi, Code.org é uma referência mundial em ensino de programa¸cão e criou um curr´ıculo recheado de mini games, ati-vidades off-line e v´ıdeos com celebridades que apresentam os conceitos fundamentais de programa¸cão. “Essa organiza¸cão se dedica a ampliar a participa¸cão em Ciência da Com-puta¸cão, tornando-a dispon´ıvel em mais escolas e aumentando a participa¸cão de mulheres e estudantes negros” (CODE.ORG, 2013b).

O Code.org criou um movimento chamado Hour of Code, onde a proposta é que alunos, pais e professores programem uma hora a cada dia, por uma semana - realizando atividades sozinho, em fam´ılia ou com seus amigos. A ideia é fazer com que o usuário pense como um computador - desenvolva um racioc´ınio lógico - ao realizar as atividades. Ou seja, assim como a proposta da Ciência da Computa¸cão Desplugada, o Code.org quer mostrar que a programa¸cão está ao alcance de todos e que aprender seus fundamentos é muito mais fácil do que se imagina.

Com mais de 21 bilhões de linhas de códigos escritas por 18 milhões de estudantes, o site (CODE.ORG, 2013a) disponibiliza tutoriais para crian¸cas, a partir de 2 anos, poderem programar. A linguagem utilizada para quem quer aprender a lógica, e a mais fácil, é o que eles chamam de “Blockly”.

A figura 2.1 mostra uma tela de intera¸cão com um exemplo de tutorial. 2.3.1.1 Experimentando as no¸cões básica de Ciência da Computa¸cão

Ao entrar no (CODE.ORG, 2013a), o usuário tem a op¸cão de se cadastrar ou não no site. A diferen¸ca é que, com cadastro, todo o progresso do usuário, ao realizar as

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Figura 2.1: Tela do tutorial Minecraft Hour of Code Fonte: print screen da tela do Minecraft atividades, ´e salvo.

Na página inicial do Code.org existem cursos de 20h que ensinam os fundamentos da Ciência da Computa¸cão. E tem a op¸cão do “Hour of Code”, com tutoriais que podem ser realizados em 1 hora.

Todo tutorial possui as mesmas caracter´ısticas. A fig 2.2, em conjunto com a tabela 2.1, explica cada uma delas.

Figura 2.2: Tela do tutorial de labirinto Fonte: print screen da tela

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11

N´umero Caracter´ıstica Descri¸c˜ao

1 Objetivo E o que o usu´´ ario deve fazer para

concluir o desafio

2 _{Area de trabalho}´

Lugar onde o usu´ario ir´a montar o blocos, ou seja, dar os comados para fazer o personagem se movimentar

3 Blocos S˜ao os movimentos do personagem

4 Demonstra¸c˜ao Aqui mostrar´a o resultado de cada desafio

5 Executar Bot˜ao para executar a demonstra¸c˜ao

6 Desafio Indica o desafio que o usu´ario est´a em

cada tutorial

Tabela 2.1: Explica¸c˜ao de cada fun¸c˜ao

Tendo como exemplo o tutorial do Labirinto Clássico, será feita uma demonstra¸cão da utiliza¸cão do Code.org.

Como dito anteriormente, o Code.org usa o Blockly, uma linguagem de programa¸cão visual, onde o usuário arrasta e solta blocos para escrever código. A programa¸cão é geralmente em linhas de código escrito, porém o Blockly é visual. Cada bloco corresponde a uma linha de código “real”.

O usuário vai aprender o básico da Ciência da Computa¸cão, que consiste em conceitos usados no desenvolvimento de aplicativos e até mesmo para controlar uma sonda em Marte.

Um programa é um conjunto de instru¸cões a serem seguidas pelo computador. O objetivo dessa atividade é levar o Angry Bird até um porco verde através do labirinto.

O número 4, da figura 2.2, é o labirinto onde o programa é executado. A caixa de ferramentas, que é o número 3 da figura 2.2, contém os comandos do Angry Bird. O usuário vai usar esses comandos para criar o programa. O número 2, da figura 2.2, é a ´

area de trabalho, onde o usuário vai arrastar os blocos da caixa de ferramentas para criar o programa. Para excluir um bloco, só arrastá-lo para a lixeira.

Cada bloco é uma instru¸cão. Se o usuário arrastar um bloco “avance” para a área de trabalho e clicar em “Executar”, o pássaro se move um espa¸co à frente no labirinto.

Para fazer mais de uma a¸cão, o usuário pode arrastar vários blocos para a área de trabalho e conectá-los uns aos outros. O passarinho obedecerá os comandos de cima para baixo.

Se o usuário executar um programa e não estiver correto, um aviso aparecerá no local 1, da figura 2.2. Para corrigi-lo, é só clicar em “Recome¸car”.

Estando tudo certo, aparecerá a figura 2.3 e o usuário poderá passar pra próxima etapa. Note que, na mensagem, é informado o código na linguagem JavaScript e o total

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de linhas de c´odigo que o programa tem.

Figura 2.3: Tela de avan¸co de fase do tutorial Labirinto Fonte: print screen da tela do Labirinto

`

A medida que o usuário avan¸ca pelos desafios, novos conceitos de programa¸cão são apresentados. No desafio 6, desse tutorial, surgirá o bloco loop. Loop é o ato de repetir qualquer conjunto de a¸cões continuamente, milhares ou mesmo milhões de vezes. Então, ao invés do usuário usar vários blocos de “avance”, por exemplo, ele poderá usar um único bloco, o “repita”.

No desafio 10, mais um novo bloco, o bloco “repita até”. Esse bloco será usando quando o usuário não souber o número de repeti¸cão. Por exemplo, se o usuário colocar um bloco “avance” dentro do bloco “repita até”, o pássaro vai seguir em frente ATÉ chegar ao porco

(ou se chocar contra uma parede).

Chegando ao desafio 14, é apresentado o bloco “se”. “Se” é uma estrutura de decisão, onde é dado uma condi¸cão e, se essa condi¸cão for positiva, existe uma a¸cão.

Já chegando ao final do tutorial, no desafio 18, o bloco “se” é aprimorado, surgindo o bloco “se-senão”. Um comando “se-senão” é uma decisão entre duas op¸cões. Se a condi¸cão for atendida, é realizada a primeira op¸cão; se não for atendida, realiza-se a segunda op¸cão. Ao final desse tutorial, após realizar 20 desafios, o usuário ganha um certificado (figura 2.4).

(26)

13

Figura 2.4: Tela de conclus˜ao do tutorial Fonte: print screen da tela de conclus˜ao

2.3.2 Programaˆ

e!

O Programaê!, criado de uma parceria entre a Funda¸cão Lemann e a Funda¸cão Telefˆ o-nica, tem o objetivo de mostrar ao mundo que a programa¸cão é para todos, mobilizando cada vez mais pessoas em torno dessa causa. Para isso, ele reúne as melhores e mais simples ferramentas para aprender e ensinar a programar. Todas elas são gratuitas, em português e não exigem nenhum conhecimento prévio de programa¸cão.

O Programaˆe! pode ser usado por qualquer pessoa. De crian¸cas brincando `a profissio-nais em busca de novas habilidades; de professores que queiram transmitir conhecimento `

a jovens em busca de um passatempo; para construir sites, aplicativos ou apenas por curiosidade.

O site (PROGRAMA Ê!, 2017) é bastante interativo, bem organizado e dividido em se¸cões. Lá estão dispon´ıveis diversos materiais sobre programa¸cão, cursos, eventos, a¸cões em escolas e debates sobre o tema. O projeto conta com diversos parceiros de conteúdo, responsáveis pelos cursos online. São eles: Code.org, Code Academy, Khan, Fábrica de Aplicativos e Scratch.

Primeiramente, o usuário tem a op¸cão de se cadastrar no site, podendo escolher se quer “ensinar” ou “aprender” programa¸cão. Se escolher “ensinar”, o usuário será remane-jado para a área Professor (figura 2.5), onde será apresentado cursos que o orientam na organiza¸cão e planejamento das suas aulas.

Agora, se o usuário escolher que quer “aprender”, o portal oferece um leque de op¸cões, as chamadas Trilhas (figura 2.6). São 4 op¸cões: Web, Games, Professores e Mobile. Em cada uma dessas trilhas existem atividades a serem feitas:

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Figura 2.5: Tela da se¸cão Professor do Programaê! Fonte: print screen da tela da área Professor.

Figura 2.6: Trilhas do portal Programaˆe! Fonte: print screen da ´area Trilhas. • Web

– Página na Internet: Descreve o que são os sites, os diferentes propósitos para se ter um e tem como atividade a personaliza¸cão de uma página na internet usando uma ferramenta.

– Desenhos e Anima¸cões: Ensina a usar a linguagem JavaScript e a biblioteca de anima¸cões para criar desenhos e anima¸cões divertidas.

– Frozen: O usuário aprende a construir formas geométricas através de coman-dos de programa¸cão.

(28)

15 – Programando com Blocos: Nessa se¸cão é apresentada atividades da ferra-menta Code.org, que foca na resolu¸cão de problemas e no pensamento lógico. • Professores

– Para come¸car a aprender: Mostra alguns recursos para o usu´ario apresentar os temas de programa¸c˜ao e pensamento computacional para outras pessoas. • Mobile

– Meu primeiro aplicativo: É apresentado o conceito do mundo mobile, onde o usuário aprende de forma rápida a materializar seu aplicativo.

2.3.3 Scratch

´

E uma linguagem de programa¸cão, criada em 2007, pelo Media Lab do MIT (Mas-sachussets Institute of Technology). Por não exigir o conhecimento prévio de outras linguagens de programa¸cão, ele é ideal para pessoas que estão come¸cando a programar e foi desenvolvida para ajudar pessoas acima de 8 anos no aprendizado de conceitos mate-máticos e computacionais. Os estudantes aprendem com o Scratch em todos os n´ıveis de ensino (do fundamental ao superior) e em múltiplas disciplinas (tais como a matemática, as ciências da computa¸cão, as letras e as ciências sociais).

O Scratch é muito mais acess´ıvel que outras linguagens de programa¸cão, por se utilizar de uma interface gráfica que permite que programas sejam montados como blocos de montar, lembrando o brinquedo Lego. Utiliza uma sintaxe comum a muitas linguagens de programa¸cão. É diferente de outras linguagens, não tem nenhum tipo de pontua¸cão obscura.

Apesar da linguaguem ser em “blocos”, como no Code.org, o (SCRATCH, 2017) se difere pelo usuário poder criar histórias animadas, jogos e outros programas interativos, além de explorar os projetos já existentes (figura 2.7). No site possui também um fórum para dúvidas e discussões.

Dentre os projetos, existe um “Aprenda como criar um projecto no Scratch”. Nele tem um passo a passo para o usuário come¸car a mexer no Scratch, fazendo o personagem andar, falar, dan¸car e adicionando som e plano de fundo ao projeto. Para quem quer aprender a usar o Scratch, esse tutorial (figura 2.8) é muito útil.

(29)

Figura 2.7: Tela de cria¸c˜ao do Scratch Fonte: print screen da tela de cria¸c˜ao

Figura 2.8: Introdu¸c˜ao ao Scratch

(30)

Cap´ıtulo 3

Apresenta¸

c˜

ao do projeto Computer

Science Unplugged

O projeto Computer Science Unplugged é um conjunto de atividades que ensinam Ciência da Computa¸cão através de jogos envolventes e quebra-cabe¸cas que usam cartões, corda, lápis de cor e etc. Originalmente, o projeto foi desenvolvido para que os jovens estudantes pudessem mergulhar de cabe¸ca na Ciência da Computa¸cão, experimentando os desafios que os cientistas da computa¸cão passam, mas sem a necessidade de aprender a programar primeiro.

Essa cole¸cão de atividades foi originalmente concebida como um recurso de divulga¸cão e extensão mas, com a ado¸cão da computa¸cão em muitas salas de aula ao redor do mundo, agora é amplamente utilizado para o ensino. Além de educar alunos sobre o que é a Ciência da Computa¸cão, o CS Unplugged também os engaja no pensamento computacional (WING, 2006).

O projeto Computer Science Unplugged é adequado para pessoas de todas as idades, desde alunos em per´ıodo escolar até idosos, e de muitos pa´ıses e origens. O projeto CS Unplugged “tem sido usado em todo o mundo há mais de vinte anos, em salas de aula, centros de ciência, casas e até mesmo para eventos de férias em um parque” (CS UNPLUGGED, 2011a).

Gra¸cas ao patroc´ınio da Google Inc., foi poss´ıvel aprimorar o projeto com a adi¸cão de v´ıdeos (que se encontram no site (CS UNPLUGGED, 2011b)), que visam ajudar os professores a verem como as atividades funcionam. Todas as atividades oferecidas são open source, ou seja, é permitido copiar, compartilhar e modificar o material.

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3.1 O livro

O livro do projeto foi escrito por três professores de Ciência da Computa¸cão (Tim Bell, Ian H. Witten e Mike Fellows) e dois professores de escolas (Robyn Adams e Jane McKenzie), e está baseado na experiência deles em sala de aula. Possui tradu¸cões em português e para mais 22 outros idiomas.

Na versão em português (BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011), o livro possui 12 ativi-dades e está estruturado em três se¸cões: representando as informa¸cões (cinco atividades), algoritmos (cinco atividades) e representando procedimentos (duas atividades). Cada uma das 12 atividades geralmente possui cinco estruturas: atividades (sumário, matérias cor-relacionadas, habilidades, idades e material), conteúdo (introdu¸cão e discussão), folha de atividade (instru¸cões, discussão e atividades), uma explica¸cão final e mais aprofundada do conteúdo, e resolu¸cões e dicas de aprimoramento da atividade. A primeira se¸cão do livro apresenta atividades que ilustram as formas utilizadas pelos computadores na representa-¸cão dos dados, tratando de temas como: armazenamento e representa¸cão da informa¸cão (números binários, texto e imagens) e compressão de dados. A se¸cão sobre algoritmos aborda métodos computacionais de uso frequente no cotidiano, tais como: os algoritmos de ordena¸cão e de busca de informa¸cão. A última se¸cão - representa¸cão de procedimentos - apresenta conceitos mais avan¸cados, a exemplo dos autômatos de estados finitos, grafos e das linguagens de programa¸cão.

Na versão americana (BELL; WITTEN; FELLOWS, 2015), além das 3 se¸cões men-cionadas acima, ainda possui atividades que envolvem: intratabilidade, criptografia e intera¸cão com computadores; tendo um total de 21 atividades.

3.2 Princ´ıpios

Existem outros projetos que promovem e ensinam a Ciência da Computa¸cão para crian¸cas e jovens (como mostrados no cap´ıtulo 2). Os principais princ´ıpios que diferem as atividades do projeto Computer Science Unplugged para outros projetos são:

• Sem a necessidade de computadores

Para realizar as atividades, não é necessário o uso do computador. Isso mostra que Ciência da Computa¸cão não é somente programa¸cão e abre um leque de outras op¸cões para aqueles que não querem trabalhar com computadores.

(32)

19 • Ciˆencia da Computa¸c˜ao de verdade

O projeto apresenta conceitos fundamentais da Ciência da Computa¸cão como, por exemplo: algoritmos, inteligência artificial, interface humano-computador e etc. A ideia é mostrar que a programa¸cão é um dos conceitos da computa¸cão, mas não existe somente ele.

• Aprende realizando as atividades

Algumas atividades do projeto envolvem trabalhos em equipe. Essas atividades permitem que os alunos descubram sozinhos as respostas, ao invés de esperarem pela solu¸cão. O objetivo é fazer com que os alunos percebam que eles são capazes de encontrar solu¸cões para os problemas por conta própria.

• Divers˜ao

As atividades são divertidas e envolventes. Existem desafios, competi¸cões, quebra-cabe¸cas e etc. Os problemas apresentados são mostrados como parte de uma história e não como um desafio matemático, fazendo com que o aluno tenha mais interesse.

• Não é necessário nenhum equipamento especializado

Para a realiza¸cão da maioria das atividades, é necessário apenas lápis e papel - que são de baixo custo e encontrados em salas de aula e papelaria.

• Modifica¸c˜oes nas atividades s˜ao incentivadas

Como o projeto tem uma licen¸ca Creative Commons, o compartilhamento (com aviso) ´e permitido.

• Para todos

As atividades podem ser realizadas por qualquer pessoa, independente de gˆ e-nero.

• Cooperativo

As atividades incentivam a comunica¸c˜ao e a resolu¸c˜ao de problemas entre os alunos.

• Atividades independentes

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• Capacidade de lidar com problemas

Os alunos não precisam acertar todas as atividades mais dif´ıceis. E os pequenos erros não devem impedi-los de compreender os princ´ıpios da computa¸cão.

(34)

Cap´ıtulo 4

Experiˆ

encias brasileiras recentes

Ultimamente, alguns autores (FRAN ¸CA; AMARAL, 2013; BARBOSA et al., 2015; SILVA et al., 2015) vêm discutindo a importância da inclusão da Ciência da Computa¸cão no curr´ıculo da educa¸cão básica. No Brasil, diversas práticas vêm sendo aplicadas para alunos do ensino fundamental e médio, trazendo contribui¸cões através de estudos de métodos que podem, futuramente, ser inclu´ıdos no curr´ıculo de computa¸cão para a educa¸cão básica.

Em (FRAN ¸CA; AMARAL, 2013) foram apresentados os resultados iniciais de um ma-peamento sistemático que contou com a análise de artigos sobre o ensino de computa¸cão, na educa¸cão básica no Brasil, publicados entre 2009 e 2012, em três importantes even-tos nacionais: o Simpósio Brasileiro de Informática na Educa¸cão (SBIE), o Workshop de Informática na Escola (WIE) e o Workshop sobre Educa¸cão em Computa¸cão (WEI). O mapeamento mostrou que, dos 32 artigos analisados, metade deles foram publicados entre 2009 e 2010 e, a outra metade, entre 2011 e 2012. Sendo que, houve um aumento de interesse considerável dos pesquisadores brasileiros com a questão do ensino da Compu-ta¸cão na escola de 2009 para 2010 (de 6 artigos publicados em 2009 para 10 novos artigos em 2010). Na questão da distribui¸cão geográfica das institui¸cões de pesquisa, mostrou-se que a maior parte delas está localizada nas regiões Nordeste e Sul do Brasil. O Nordeste lidera o ranking desses estudos, demonstrando n´ıtido interesse pela educa¸cão em compu-ta¸cão em suas escolas. Ao contrário do Centro-Oeste, que não apresentou nenhum estudo. Com rela¸cão aos artefatos utilizados ou propostos nesses artigos, a robótica obteve maior cita¸cão.

Proporcionar conhecimento de conceitos e habilidades da ´area, de forma acess´ıvel, para estudantes, ´e uma necessidade nos programas educacionais e um importante desafio

(35)

para os licenciados. Dessa forma, em (COSTA et al., 2012) foi apresentado uma experi-ência do ensino de fundamentos da computa¸cão baseada na metodologia da Computa¸cão Desplugada. A experiência consistiu na aplica¸cão das atividades do livro em forma de gincana, visto que esse modelo estimula o desafio através de uma competi¸cão saudável. Algumas atividades propostas pelo livro Computer Science Unplugged tiveram que ser selecionadas, passando por um processo de adapta¸cão, simula¸cão, confeçcão de materiais, para, posteriormente, serem aplicadas à 64 alunos do nono ano. Durante a execu¸cão da gincana, foi observado a evolu¸cão dos alunos na assimila¸cão de conteúdos da computa¸cão, o est´ımulo ao trabalho em equipe e a coopera¸cão. Como li¸cão aprendida, foi percebido que o planejamento, adapta¸cão e simula¸cão prévia das atividades são considerados impor-tantes fatores para o sucesso da aplica¸cão com os alunos. No contexto geral, a gincana mostrou-se uma boa iniciativa para introdu¸cão de princ´ıpios e habilidades da Computa¸cão no ensino Fundamental.

Em (FRAN ¸CA; SILVA; AMARAL, 2012) os autores apresentaram uma experiência de ensino de computa¸cão numa escola da rede pública, do Estado de Pernambuco, com o emprego da Computa¸cão Desplugada e de uma linguagem de programa¸cão com abor-dagem lúdica (o Scratch). Nessa experiência, foram realizadas 9 atividades do livro, que envolviam: a conversão de números decimais para o formato binário, a representa¸cão de imagens, a compressão de texto, a deteçcão e corre¸cão de erros, as árvores de decisão, as redes de ordena¸cão, os autômatos de estados finitos, os algoritmos e as linguagens de programa¸cão. Com o objetivo de demonstrar a implementa¸cão de algoritmos, foi utilizado a ferramenta Scratch. Para verificar se as atividades foram bem sucedidas, foi monitorado o comportamento, o grau de interesse e a aprendizagem dos alunos. Além disso, após cada atividade, um questionário foi aplicado com o objetivo de verificar o n´ıvel de absor¸cão dos conceitos, dificuldades encontradas e interesse pela Computa¸cão. Com esse resultado, foi feito uma tabela, onde observou-se, por exemplo, que o n´ıvel de interesse dos alunos por cada atividade foi acima de 79%. Uma outra observa¸cão foi de que a atividade de deteçcão e corre¸cão de erros teve o maior grau de dificuldade, segundo os alunos, com 54,17%. Na programa¸cão com Scratch, 91,7% dos alunos alegaram que a utiliza¸cão do ambiente foi um instrumento interessante e favorecedor da aprendizagem. Com isso, após as atividades, 83,3% dos estudantes declararam um acréscimo de interesse pela Computa¸cão.

(36)

Licen-23 ciatura em Ciência da Computa¸cão com ensino de computa¸cão para crian¸cas do ensino fundamental (5o ao 9o ano) utilizando o método da Computa¸cão Desplugada. A experiˆ en-cia ocorreu numa escola privada, na cidade de João Pessoa/PB. A atividade escolhida para esta experiência tratou do tema “Representa¸cão da Informa¸cão”, que discute a linguagem utilizada pelo computador para processar e entender textos, imagens, sons e v´ıdeos. A atividade “Contando os Pontos” foi aplicada em todos os anos escolares do Fundamental. Entretanto, apenas com as turmas do 5o _{e do 9}o _{ano foram executados testes ap´}_{os as}

aplica¸c˜oes. Esses testes foram realizados com o objetivo mensurar a dificuldade que os alunos, em faixas et´arias diferentes, tiveram ao receber a atividade. Na turma do 5o _ano

havia 24 estudantes, de faixa et´aria entre 7 a 9 anos. Estavam presentes 8 meninos e 16 meninas. J´a na turma do 9o _{ano havia 26 alunos, sendo 10 meninos e 16 meninas, na faixa}

et´aria de 13 a 16 anos. O resultado mostrou que 25% dos meninos e 62,5% das meninas do 5o _{ano tiveram 100% de acertos ao realizarem a atividade, contra 20% dos meninos e}

18,75% das meninas do 9o ano. Com isso, percebe-se que a turma do 5o ano obteve, no geral, um desempenho superior `a turma do 9o_{ano, o que sugere que a atividade “Contando}

os pontos” é adequada para estudantes nessa faixa etária. Este trabalho foi pioneiro na cidade e, apesar de refletir um estudo pontual, trouxe uma contribui¸cão importante: que é a certeza da possibilidade de trabalhar o pensamento computacional nas escolas.

Buscando identificar as estratégias de resolu¸cão que os alunos utilizam para resolver as atividades da Computa¸cão Desplugada, o artigo (BARBOSA et al., 2015) apresenta um relato de experiência de planejamento, execu¸cão e identifica¸cão dessas estratégias que os alunos, do ensino médio da cidade de Rio Tinto, utilizaram. Foram realizadas duas gincanas, que ocorreram em escolas estaduais diferentes. Os participantes foram alunos do 1 ano do ensino médio do turno da tarde de cada uma das escolas. A gincana foi planejada para ocorrer em duas etapas, organizadas em três encontros presenciais semanais. As atividades escolhidas foram: Contando os Pontos, Trabalhar com Números Binários, Enviar Mensagens Secretas, Colorindo com números, Mini Fax, Crie Sua Própria Imagem, Você pode repetir?, A Mágica de virar as cartas e Árvores de Decisão. 24 alunos participaram da primeira aplica¸cão da gincana desplugada. Os alunos conseguiram entender os conteúdos e realizar as atividades solicitadas. Entretanto, 80% dos alunos afirmaram ter sentido dificuldades em pelo menos uma das atividades. Porém, com o apoio dos monitores, foi poss´ıvel compreender o conteúdo e dar sequência às atividades. Na

(37)

segunda aplica¸cão da gincana desplugada, 21 alunos participaram. Nas duas aplica¸cões da gincana observou-se que alguns alunos utilizaram estratégias que os monitores ensinaram. Ao final da gincana, 90% dos alunos participantes das duas gincanas demonstraram o desejo de participar de outras oficinas.

Em (SOUZA et al., 2010) foi relata a experiência na introdu¸cão de conceitos b´ asi-cos da ciência da computa¸cão em escolas através de uma abordagem que dispensa o uso do computador. Para tanto, foram aplicadas as atividades do projeto Computer Science Unplugged e, com isso, efetuou-se uma avalia¸cão qualitativa e quantitativa dessas ativi-dades em alunos do ensino médio. A realiza¸cão das atividades envolveu a participa¸cão de estudantes da 8a série (9o ano) de três escolas públicas da rede estadual de ensino da cidade de Salvador. Foram escolhidas as seguintes atividades: contagem e representa¸cão de informa¸cões com os binários, algoritmos de busca e algoritmos de ordena¸cão. Para verificar se a atividade foi bem sucedida, monitorou-se o comportamento e grau de in-teresse dos alunos. Além disso, após cada atividade, um questionário foi aplicado com o objetivo de verificar a fixa¸cão dos conhecimentos e poss´ıveis dúvidas sobre o conteúdo apresentado. Essa prática permitiu avaliar o n´ıvel de absor¸cão dos conceitos e a necessi-dade de poss´ıveis ajustes na ativinecessi-dade. Os alunos tiveram uma excelente participa¸cão nas atividades e reagiram, em geral, muito rapidamente à proposi¸cão de problemas fornecidos pelo instrutor da atividade. Os resultados qualitativos e quantitativos obtidos sugeriram que tais atividades auxiliaram os alunos no aprendizado de conceitos fundamentais sobre a computa¸cão.

Com uma abordagem diferente das apresentadas, (WILSON; RIBAS, 2014) mostra-ram a aplica¸cão do projeto em crian¸cas com necessidades especiais. Esse trabalho foi realizado com, aproximadamente, 20 alunos entre 13 e 20 anos de idade de uma turma de ensino especial da APAE (Associa¸cão dos Pais e Amigos dos Excepcionais), localizada no munic´ıpio de Santo Antônio de Pádua/RJ. Para isso, foram feitas visitas à Associa-¸cão, o acompanhamento do dia a dia das crian¸cas e a aplica¸cão de algumas atividades presentes no livro do projeto. As atividades foram realizadas com os alunos em um pe-r´ıodo de quatro meses, sendo realizadas as seguintes atividades: “Contando os Pontos”, “Colorindo com Números”, “Mágica de Virar Cartas”, “O mais Leve e o Mais pesado” e “Seja o Mais Rápido!”. As atividades foram escolhidas pela diversidade de conceitos e a realidade dos alunos. Essas atividades propuseram um est´ımulo do pensamento

(38)

compu-25 tacional, diferenciando-se de outros projetos baseados no Unplugged. As atividades foram realizadas de acordo com o desempenho de cada aluno, já que os alunos que participaram do projeto possu´ıam diagnósticos diferentes. Ao final da aplica¸cão do projeto, foi pas-sado (para as duas professores que tiveram contato diário com os alunos participantes) um questionário de avalia¸cão de resultados obtidos com os alunos. O questionário pos-su´ıa 8 questões de múltipla escolha (nem um pouco, pouco, bastante e demais) sobre o comportamento do aluno após a realiza¸cão das atividades e uma justificativa ao final do questionário. Pôde-se observar que dos 10 alunos com mais frequência nas atividades do projeto, 5 melhoraram “bastante” ou “demais” nas atividades de casa, 6 melhoraram “bas-tante” ou “demais” o comportamento em atividades que exigiam manuten¸cão de esfor¸co, 5 melhoraram “bastante” ou “demais” na capacidade de resolver problemas matemáticos e de lógica, 4 melhoraram “bastante” ou “demais” no comportamento com outros alu-nos e 5 melhoraram “bastante” ou “demais” na capacidade lingu´ıstica (escrita e falada). Concluiu-se que o projeto foi muito importante pois despertou nos alunos o interesse no aprendizado, na curiosidade e no esp´ırito competitivo.

(VIEIRA; PASSOS; BARRETO, 2013) descrevem um relato de experiência do uso da técnica da computa¸cão desplugada. Foi realizada uma pe¸ca teatral, com dura¸cão de duas horas, onde abordava 6 atividades que expuseram os seguintes conteúdos computacionais: deteçcão de erros, criptografia, números binários, representa¸cão de imagens, bloqueios nas redes e ordena¸cão. A pe¸ca foi apresentada em 4 escolas públicas, sendo 3 estaduais e uma municipal. O público-alvo eram alunos de ensino fundamental (a partir do 8o _{ano) e do}

ensino médio (1o e 2o ano). Foi elaborado um roteiro, para a representa¸cão teatral da história, contendo todas as falas e a¸cões necessárias para que a pe¸ca teatral fosse feita de forma satisfatória. Também foi definido os atores principais, os coadjuvantes e o narrador da pe¸ca. Em todas as atividades havia dois atores “principais” e um narrador. O restante da equipe dava suporte durante o diálogo dos atores principais. Ao final, foi feita uma avalia¸cão qualitativa, através de questionário, com uma turma de 150 alunos, dos quais foi selecionado uma amostragem aleatória de 40 alunos, tanto do ensino fundamental (8o e 9o _{ano) quanto do ensino m´}_{edio (1}o _{ano). Na avalia¸c˜}_{ao, buscou-se avaliar o desempenho}

da apresenta¸cão e a assimila¸cão do conteúdo. Pôde-se concluir que os alunos gostaram muito das apresenta¸cões, aprenderam efetivamente o conteúdo apresentado e houve um maior interesse pela área da computa¸cão.

(39)

Com a inten¸cão de mostrar a importância da computa¸cão e facilitar o ensino e o apren-dizado desta área, o trabalho de (RAIOL et al., 2016) relata a aplica¸cão da computa¸cão desplugada como método de ensino bem aceito pelos estudantes do ensino fundamental maior. Essa experiência foi realizada em 4 turmas, do 6o ao 9o ano, numa escola estadual localizada na periferia de Belém. Participaram 110 alunos, com idades entre 11 e 14 anos. Foram feitas 3 atividades e, cada uma delas, foi planejada em formato de oficina, com dura¸cão de 90 minutos, aproximadamente. As atividades foram adaptadas para serem aplicadas em formato de competi¸cão entre equipes, havendo a forma¸cão de pequenos gru-pos de alunos, que interagiam entre si para solucionarem os desafios progru-postos nas aulas. Ao final de cada oficina os alunos respondiam em formulário próprio se haviam entendido o conteúdo da atividade apresentada. Especificamente nessa experiência, os resultados apontaram que o 7o ano foi a série que melhor respondeu bem ao conteúdo trabalhado em sala de aula. Enquanto que a turma do 6o _{ano teve maior percentual de rejei¸c˜}_ao.

(40)

Cap´ıtulo 5

Uma proposta em Computa¸

c˜

ao

Desplugada

A proposta para apresentar a Computa¸cão Desplugada e estimular o racioc´ınio lógico e computacional foi fazer um experimento aplicando as atividades mostradas no livro (BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011) em 5 crian¸cas e pré-adolescentes, são eles: P1, 14 anos e cursou o 8o _{ano; P2, 15 anos e concluiu o 9}o _{ano; P3, 9 anos e concluiu o 4}o _ano;

P4, 12 anos, terminou o 7o ano e P5, 10 anos, cursou o 5o ano. Com excessão de P2, todos estudavam em colégios particulares. A experiência foi realizada no dia 28 de dezembro de 2016, fora da escola. A ideia inicial era fazer em um ambiente escolar mas, por problemas com prazos e devido às férias, não foi poss´ıvel fazê-lo.

Antes de fazer o experimento, foi elaborado um termo de consentimento para que os responsáveis das crian¸cas pudessem assinar, concordando com a coleta de dados e o anonimato dos menores (figura 5.1). Os responsáveis assinaram o termo e então foi dado prosseguimento ao experimento.

Nesse trabalho, será relatada a experiência e os resultados obtidos com a aplica¸cão dessas atividades. As atividades escolhidas para serem aplicadas foram: Contando os Pontos (Números Binários, Trabalhar com Números Binários e Enviar Mensagens Secre-tas), Colorindo com Números (Mini Fax), Você Pode Repetir? e Seguindo Instru¸cões.

Na tabela (5.1), as caracter´ısticas de cada atividade s˜ao detalhadas.

(41)

Figura 5.1: Termo de consentimento para coleta de dados das crian¸cas Fonte: Elaborada pelo autor

5.1 Descri¸

c˜

ao e avalia¸

c˜

ao do experimento da proposta

Na próxima se¸cão será descrito o passo-a-passo do experimento, bem como algumas informa¸cões de cada atividade.

5.2 Contando os Pontos - N´

umeros Bin´

arios

Esta atividade consiste em apresentar o conceito dos números binários - utilizados pelos computadores - e sua rela¸cão com o sistema decimal - utilizado no cotidiano. O objetivo consiste em mostrar como as palavras e números são representados no computador somente através de 0 e 1. Nessa atividade, a crian¸ca utiliza conceitos matemáticos tais

(42)

29

Atividade Idade Mat´erias Correlacionadas Conte´udo da

Com-puta¸c˜ao

Contando os Pontos A partir de 7 anos

Matemática: representa¸cão de números em outras bases além da base decimal e represen-ta¸cão de números na base dois.

Matemática: sequências e padrões sequenci-ais; descri¸cão de uma regra para um padrão e padrões e relacionamentos com as potências na base dois.

N´umeros Bin´arios

Colorindo com N´ ume-ros

A partir de 7

anos Matem´atica: explora¸c˜ao de formas e espa¸cos.

Representa¸c˜ao de Imagens

Vocˆe Pode Repetir? A partir de 9 anos

Portuguˆes: reconhecimento de padr˜oes em palavras e texto.

Tecnologia: conhecimento sobre o funciona-mento dos computadores.

Compress˜ao de Texto

Seguindo Instru¸c˜oes A partir de 7

anos Português: comunica¸cão. Programa¸cão

Tabela 5.1: Caracter´ısticas das atividades aplicadas no experimento

como: opera¸cões de soma, multiplica¸cão e potencia¸cão, sequências numéricas e contagem. Foram necessários, para cada crian¸ca, cinco cartões com um lado em branco e outro lado com pontos pintados, tal qual ilustrado pela figura 5.2. Da esquerda para a direita, os cartões possuem valores dezesseis, oito, quatro, dois e um, respectivamente. Esse arranjo representa os cinco primeiros valores das potências da base 2, que são: 24 _{= 16; 2}3 ₌

8; 22 _{= 4; 2}1 _{= 2 e 2}0 _{= 1. Essas informa¸c˜}_{oes foram passadas para as crian¸cas, que}

compreenderam bem.

Figura 5.2: Cart˜oes representando as potˆencias de base 2 Fonte: Elaborada pelo autor

Para realiza¸cão da atividade, foram distribu´ıdos em uma mesa os 5 cartões em ordem decrescente da esquerda pra direita, tal como mostrado na figura 5.2. Com os cartões vol-tados com os pontos para cima, foi perguntado se havia algum padrão nos pontos pintados nos cartões. O objetivo era fazer com que as crian¸cas percebessem que a quantidade de pontos do cartão à esquerda representa o dobro da quantidade do cartão imediatamente `

a sua direita. Em seguida, foi perguntado quantos pontos deveria ter o cartão à esquerda do cartão com 16 pontos (seria 32, no caso).

Após a explica¸cão e a compreensão de todas as crian¸cas à respeito dos pontos, foi pedido para elas representarem o número 6 usando os cartões (cartões com 4 e 2 pontos). Depois, foi solicitado a forma¸cão dos números 15 (cartões com 8, 4, 2 e 1 pontos) e 21

(43)

(cart˜oes com 16, 4 e 1 pontos).

A ideia dos cartões é representar um número binário de cinco d´ıgitos, onde o cartão virado pra cima, ou seja, com os pontos à mostra, seria representado pelo d´ıgito 1. E, o cartão virado para baixo, seria o d´ıgito 0. Todos os cartões foram virados para baixo e foi perguntado qual número decimal representava aquela combina¸cão (0). Em seguida, foi pedido para as crian¸cas formarem o número 01001 usando os cartões, que equivale ao 9 em decimal (figura 5.3). Foram feitos mais exemplos com o intuito de fixar o conceito.

Figura 5.3: Cartões representando o número binário 01001 (9 em decimal) Fonte: Elaborada pelo autor

5.2.1 Atividade - N´

umeros Bin´

arios

Com os cartões expostos na mesa e na ordem da figura 5.2, foi pedido para as 5 crian¸cas representarem os números 3, 12 e 19 usando os cartões (número binário) sem tirá-los da posi¸cão, apenas virando-os para baixo. Eles perceberam que não existe outra maneira de se obter o mesmo número. Ou seja, o número 3 em binário com 5 d´ıgitos, sempre será 00011. O 12, 01100. E, o 19, 10011. Eles viram também que o menor número representado seria quando todos os cartões estivessem virados para baixo, que é o número 0. E que o maior número seria quando todos os cartões estivessem virados para cima, que equivale ao número 31. Foi perguntado à eles se existia algum número que não poderia ser formado entre o menor e o maior número representado pelos cartões. De in´ıcio, eles falaram alguns números. Quando foi pedido para eles representarem o número falado usando os cartões, eles viram que poderia ser formado sim. Então, chegaram à conclusão de que todos os números, entre 0 e 31, poderiam ser representados usando os 5 cartões.

5.2.2 Atividade - Trabalhar com N´

umeros Bin´

arios

Nessa atividade, uma das tarefas era fazer com que as crian¸cas descobrissem o dia do anivers´ario dos seus amigos em formato bin´ario. Para isso, cada um, usando os 5

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31 cartões, formaram o número do dia do seu aniversário (figura 5.4) e mostraram para os seus amigos.

Figura 5.4: Tarefa com o dia do anivers´ario Fonte: Elaborada pelo autor

1. P1 - 27 (de abril) - 11011 2. P2 - 12 (de mar¸co) - 01100 3. P3 - 21 (de fevereiro) - 10101 4. P4 - 6 (de abril) - 00110 5. P5 - 6 (de abril) - 00110

Uma outra tarefa dessa atividade foi a de decifrar números que estão codificados. Usando o conceito que eles aprenderam sobre o número binário, eles transformavam o s´ımbolo em 0 ou 1, de acordo com a legenda em cada exerc´ıcio. Na figura 5.5 pode-se ver um exemplo de P1. Todos conseguiram fazer sem nenhuma dificuldade.

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Figura 5.5: Tarefa de P1 com n´umeros codificados para decifrar Fonte: Elaborada pelo autor

5.2.3 Atividade - Enviar Mensagens Secretas

Nessa tarefa havia um texto com a seguinte situa¸c˜ao:

“Tom está preso no último andar de uma loja. É noite de Natal e ele quer ir para casa com seus presentes. O que ele pode fazer? Ele tentou chamar alguém, até mesmo gritar, mas não há ninguém por perto. Do outro lado da rua ele pode ver uma pessoa ainda trabalhando em seu computador até tarde da noite. Como ele poderia atrair sua aten¸cão? Tom olha em volta para ver o que poderia usar. Então, ele tem uma brilhante idéia: utilizar as lâmpadas da árvore de Natal para enviar uma mensagem! Ele coletou todas as lâmpadas dispon´ıveis e as conectou aos bocais de forma que pudesse acendê-las ou apag´ a-las. Ele usou um código binário simples, que ele sabia ser de conhecimento da mulher do outro lado da rua. Você pode identificar a mensagem enviada por Tom?”

O diagrama do lado direito da figura 5.6 representava uma mensagem enviada por Tom. Neste diagrama, cada linha representava um número binário formado pela ausência ou presen¸ca de árvores (0 e 1, respectivamente). Este número binário devia ser trans-formado em um número decimal para, finalmente, ser traduzido para a letra do alfabeto correspondente com a tabela da figura 5.7. O texto foi lido para as crian¸cas afim de que todas entendessem sobre o que se tratava a história. Após a leitura e a explica¸cão da tarefa, as crian¸cas realizaram a atividade (figura 5.8)

A mensagem enviada por Tom era “me ajude estou preso”. Como ´e visto na figura 5.8, as crian¸cas P1, P2, P3, P4 e P5, respectivamente, conseguiram decifrar a mensagem.

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Figura 5.6: Tom e a mensagem bin´aria codificada Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011.

Figura 5.7: Tabela com a tradu¸c˜ao Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

5.3 Colorindo com N´

umeros — Representando

Ima-gens

Essa atividade tinha o objetivo de explicar para as crian¸cas como o computador repre-sentava imagens. Ent˜ao foi dito que os computadores armazenam desenhos, fotografias e outras imagens usando apenas n´umeros.

Primeiramente, foi discutindo o que as máquinas de fax fazem e em quais situa¸cões os computadores precisam armazenar imagens. Uma outra dúvida surgiu: como os compu-tadores armazenam fotos se eles só podem utilizar números? Com esse questionamento foi apresentado à crian¸cas os pixels.

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Figura 5.8: Resultado da tarefa Mensagens Secretas Fonte: Elaborada pelo autor

chamados pixels (do inglês, picture elements - elementos de imagem). Em uma foto em preto e branco, cada pixel ou é preto ou é branco.

Figura 5.9: Letra a aumentada Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

Para servir de exemplo, foi mostrada a letra “a” ampliada (figura 5.9), onde os pixels podem ser vistos. Quando um computador armazena uma imagem, basta armazenar quais pontos s˜ao pretos e quais pontos s˜ao brancos.

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35 linha consiste de um pixel branco, seguido de trˆes pixels pretos e, por fim, de um pixel branco. Assim, a primeira linha ´e representada por 1, 3, 1.

Para a realiza¸cão dessa atividade, as crian¸cas tinham que ter em mente que o primeiro número sempre se referia ao número de pixels brancos. Se o primeiro pixel fosse preto, a linha come¸cava com um zero.

Figura 5.10: Letra a representada por n´umeros Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

5.3.1 Atividade - Mini Fax

Depois da explica¸c˜ao, os alunos receberam uma folha com grades de pixels (como, por exemplo, a figura 5.11) que, ao serem pintadas corretamente, se transformariam em imagens.

Figura 5.11: Exemplo de uma grade de pixels da atividade Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

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Figura 5.12: Gabarito da grade de pixels da atividade Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

Todas as crian¸cas (1. P1, 2. P2, 3. P3, 4. P4 e 5. P5) sentiram dificuldades nessa atividade. A sequência de números que aparecem ao lado da grade fez com que eles ficassem na dúvida se come¸cavam pintando os pixels ou não. Depois, tendo passado por esse “obstáculo”, o número 0, que aparece como primeiro número de algumas sequências, não deixava claro que era pra come¸car pintando. Portanto, esses dois pontos foram os que eles relataram serem os mais confusos nessa atividade.

Com exce¸cão de P4, número 4, todos cometeram erros nessa atividade. Os resultados estão na figura 5.13.

5.4 Vocˆ

e Pode Repetir ? — Compress˜

ao de Texto

Desde que os computadores possu´ıam apenas uma quantidade reduzida de espa¸co para armazenar informa¸cões, estes precisavam armazená-las da forma mais eficiente poss´ıvel. Isso é chamado compressão. Codificar os dados antes de armazená-los e decodificá-los, assim que estiverem sendo recuperados, permite ao computador armazenar mais dados ou enviá-los mais rapidamente através da Internet.

Os computadores devem preservar e transmitir diversos dados. Para não usar muito espa¸co de armazenamento ou levar muito tempo para enviar informa¸cões através de uma conexão via modem, eles comprimem o texto.

Então, para essa atividade, foi mostrado às crian¸cas um poema (figura 5.14) e foi pedido à eles que identificassem padrões de letras: encontrar grupos de duas ou mais letras repetidas, ou mesmo palavras ou frases inteiras. Depois, foi pedido para eles substituirem esses padrões por caixas em branco, conforme mostrado na figura 5.15.

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Figura 5.13: Resultado de P1, P2, P3, P4 e P5, respectivamente, na atividade Mini Fax Fonte: Elaborada pelo autor

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Figura 5.14: Poema A Aranha e a Jarra Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

Figura 5.15: Substitui¸c˜ao dos padr˜oes por caixas em branco Fonte: BELL; WITTEN; FELLOWS, 2011

tem e uma, que s˜ao repetidas. Isso mostra que eles entederam a proposta da tarefa.

5.4.1 Atividade - Vocˆ

e Pode Repetir?

Para essa atividade foi dado um poema de Lu´ıs Vaz de Cam˜oes com algumas palavras incompletas (figura 5.16). O objetivo da tarefa era completar o poema seguindo onde as setas apontavam.

Ao fazerem essa atividade, as crian¸cas conseguiram completar apenas algumas palavras e, mesmo assim, algumas incorretamente. As setas e as caixas ficaram confusas, talvez por estarem bem pr´oximas, dificultando seguir as linhas. Essa atividade foi a que eles menos gostaram. O resultado dessa atividade est´a na figura 5.17.