UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Tecnologia
VALERIA CRISTINA GOMES LEAL
PROPOSTA DE UM REPOSITÓRIO DIGITAL PARA
COMPARTILHAMENTO DE PROJETOS QUE AUXILIAM NO
DESENVOLVIMENTO DE HABILIDADES DO PENSAMENTO
COMPUTACIONAL
LIMEIRA
2019
PROPOSTA DE UM REPOSITÓRIO DIGITAL PARA
COMPARTILHAMENTO DE PROJETOS QUE AUXILIAM NO
DESENVOLVIMENTO DE HABILIDADES DO PENSAMENTO
COMPUTACIONAL
Dissertação/Tese apresentada à Faculdade/Instituto da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Tecnologia, na Área de Sistemas de Informação e Comunicação
Supervisor/Orientador: PROF. DR. MARCOS AUGUSTO FRANCISCO BORGES
ESTE TRABALHO CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO/TESE DEFENDIDA PELA ALUNA VALERIA CRISTINA GOMES LEAL, E ORIENTADA PELO PROF. DR. MARCOS AUGUSTO FRANCISCO BORGES.
LIMEIRA
2019
Abaixo apresentamos membros da comissão julgadora da sessão pública de defesa de dissertação para o Título de Repositório Digital para Compartilhamento de projetos que Auxiliam no Desenvolvimento de Habilidades do Pensamento Computacional em Tecnologia na área de concentração de Sistemas de Informação e Comunicação, a que submeteu a (o) aluna (o) Valeria Cristina Gomes Leal, em 28 de Fevereiro de 2019 na Faculdade de Tecnologia- FT/ UNICAMP, em Limeira/SP.
Prof. Dr. Marcos Augusto Francisco Borges Presidente da Comissão Julgadora
Prof. Dr. Marco Antônio Garcia de Carvalho Faculdade de Tecnologia da Unicamp
Prof. Dr. Rodrigo Bonacin
Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer
Ata da defesa, assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria de Pós Graduação da FT.
Agradeço ao meu orientador Prof. Dr. Marcos Augusto Francisco Borges por confiar no meu trabalho e auxiliar-me em todos os momentos, sempre incentivando, chamando a atenção quando preciso e mostrando o caminho correto. Por sempre estar disponível e me proporcionar todos os recursos necessários para a conclusão do meu trabalho, obrigada pela paciência e parceria em todos os projetos.
Agradeço aos integrantes do Laboratório de Informática, Aprendizagem e Gestão (LIAG) sempre disponíveis para ajudar nos projetos propostos, obrigada pela dedicação e amizade.
Agradeço a minha família que sempre me apoiou, mesmo quando meus estudos os privavam de minha companhia, obrigada pela paciência, pela compreensão e por me ajudarem a concluir meu sonho de ser Mestre em Tecnologia.
Obrigada a todos que tornaram este sonho possível.
“Diga-me eu esquecerei, ensina-me e eu poderei lembrar, envolva-me e eu aprenderei.”
Preparar as pessoas para um mundo que está mudando muito rápido é um desafio. Nessa realidade, as pessoas devem aprender a conceber soluções inovadoras para os problemas e ter a capacidade de pensar e agir de forma criativa. Novas abordagens de ensino estão surgindo para preparar as pessoas para esses novos desafios, incluindo o Pensamento Computacional. Diversas iniciativas de difundir o Pensamento Computacional e incorporar seus conceitos nos currículos escolares vêm sendo propostas e discutidas. Projetos e Objetos Educacionais com este intuito estão sendo desenvolvidos. A difusão dessas iniciativas pode orientar e incentivar outros professores e pesquisadores a trabalhar com o desenvolvimento de habilidades do Pensamento Computacional. Este trabalho buscou contribuir com essa difusão, pesquisando quais são as características para a construção de um repositório capaz de armazenar e difundir esses projetos de forma efetiva. Com as informações oriundas da pesquisa foi desenvolvido um protótipo do repositório. O protótipo foi analisado por um grupo de professores e profissionais da área de educação, alinhados com a visão da difusão do Pensamento Computacional, melhorado com base nessa análise e uma nova versão está em uso por uma comunidade de profissionais com interesse nessa temática.
Palavras-chave: Pensamento Computacional, Ciência da Computação, Repositório Digital, Compartilhamento de Projetos, Métodos de Aprendizagem, Computação Criativa, Aprendizagem Criativa, Scratch.
Preparing people for a world that is changing very fast is a challenge. In this reality, people must learn to design innovative solutions to problems and have the ability to think and act creatively. New approaches to teaching related to these challenges are emerging, including Computational Thinking. Several initiatives to disseminate the Computational Thinking and incorporate its concepts into school curricula are being proposed and discussed by people interested in the subject. Projects and Educational Objects related with this subject are being conducted. The diffusion of the initiatives that are being developed can serve to guide and encourage other teachers and researchers to work with Computational Thinking. This work sought to contribute by researching what are the characteristics of a repository to store and make all these materials known by the learning community. With the information from the research, a prototype of the repository was developed. The prototype was evaluated by a group of teachers and education professionals aligned with the vision of the Computational Thinking diffusion, improved based on this evaluation and a new version is being used by a Computational Thinking diffusion community in Brazil.
Keywords: Computational Thinking, Computer Science, Virtual Repository, Project Sharing, Learning Methods, Creative Computing, Creative Learning, Scratch.
Figura 1 - Espiral da Aprendizagem Criativa ... 24
Figura 2 - Primeiras tartarugas ... 33
Figura 3 - Testes desenvolvidos com Logo ... 33
Figura 4 - Comandos básicos do Logo ... 34
Figura 5 - Kit Lego ... 35
Figura 6 - Cor dos blocos do LEGO ... 36
Figura 7- Projeto feito com Cricket ... 37
Figura 8 - Modelo de projeto Cricket ... 38
Figura 9 - Kit Cricket ... 38
Figura 10 - Editor Scratch... 39
Figura 11- Página principal Scratch ... 40
Figura 12 - Repositório Scratch ... 56
Figura 13 - Detalhes do site Scratch ... 57
Figura 14 - Repositório ScratchEd ... 58
Figura 15 - Detalhes do repositório ScratchEd ... 59
Figura 16 - Detalhes do repositório da Rede Aprendizagem Criativa ... 60
Figura 17 - Repositório desenvolvido com DSpace ... 64
Figura 18 - Repositório desenvolvido com Fedora ... 65
Figura 19 - Sprint Registrar ... 72
Figura 20 - Figura Conceitual do Desenvolvimento do RACC ... 75
Figura 21 - Características de Repositório ... 78
Figura 22 - Página Inicio do Repositório... 82
Figura 23 - Campo de busca na pagina início ... 83
Figura 24 - Projetos em evidencia na página início ... 84
Figura 25 - Página Projetos do repositório digital ... 85
Figura 26 - Página de projetos Cursos/Planos de Curso ... 86
Figura 27 - Botão Download para acessar o material selecionado ... 87
Figura 28 - Descrição detalhada dos projetos ... 87
Figura 29 - Usuário avalia os projetos ... 88
Figura 30 - Formulário para avaliação do projeto e produtos relacionados ... 88
Figura 31 - Tela de cadastro de usuário ... 89
Figura 32 - Submenu Adicionar Projeto... 90
Figura 33 - Página adicionar Projeto ... 91
Figura 34 - Adicionar Atributos do Projeto ... 91
Figura 35 - Configurações do Projeto ... 92
Figura 36 - Página Fórum do Repositório... 93
Figura 37 - Formulário adicionar novo Fórum ... 94
Figura 38 - Formulário adicionar novo Tópico ... 94
Figura 39 - Sala de Bate Papo ... 95
Figura 40 - Página do Blog ... 96
Figura 41 - Página adicionar novo post ... 97
Figura 42 - Página Agenda do Repositório... 98
Figura 43 - Página Sobre Nós do Repositório ... 99
Figura 44 - Página Entre em Contato do Repositório ... 100
Figura 45 - Página de acesso à sala de conferência ... 101
Figura 46 - Sala de Conferência ... 101
Figura 47 - Página de acesso a pesquisa ... 102
... 105
Figura 51 - Histórico mensal de visitas no repositório digital RACC até outubro de 2018 ... 106
Figura 52 - Acessos em dias da semana do repositório digital ... 107
Figura 53 - Horas preferidas para acesso ao repositório digital ... 107
Figura 54 - Duração das visitas no repositório digital ... 108
Figura 55 - Pesquisa se já trabalhou com educação ... 109
Figura 56 - Busca no repositório ... 110
Figura 57 - Distribuição dos conteúdos ... 111
Figura 58 - Compartilhar projetos no repositório ... 111
Tabela 1 - Base de Dados SCOPUS e WEB OF SCIENCE ... 44
Tabela 2 - Critérios de Inclusão e Exclusão dos artigos ... 44
Tabela 3 – Nº de trabalhos encontrados ... 45
Tabela 4 - Resumo das Características dos projetos ... 48
Tabela 5 - Critérios de Inclusão e Exclusão dos Artigos ... 51
1 INTRODUÇÃO ... 15 1.1 Motivação ... 17 1.2 Objetivos ... 17 1.3 Estrutura do trabalho ... 17 2 EMBASAMENTO TEÓRICO ... 19 2.1 Construcionismo ... 19 2.2 Pensamento Computacional ... 21 2.3 Aprendizagem Criativa ... 23 2.4 Computação Criativa ... 28
2.5 Objetos de Aprendizagem e Recurso Educacional Aberto ... 29
2.6 Repositórios Digitais ... 30 3 FERRAMENTAS ... 32 3.1 Logo ... 32 3.2 Lego Mindstorms ... 34 3.3 Cricket ... 37 3.4 Scratch ... 39
4 A REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA SOBRE APLICAÇÃO DO PENSAMENTO COMPUTACIONAL ... 42
4.1 Definição das Questões de Pesquisa ... 42
4.2 Pesquisa de Estudos Primários ... 43
4.3 Extração e síntese dos dados ... 46
4.4 Análise dos dados ... 46
5 REPOSITÓRIOS BRASILEIROS DE OBJETOS DE APRENDIZAGEM ... 50
5.1 Definição das Questões de Pesquisa ... 50
5.2 Pesquisa de Estudos Primários ... 51
5.3 Extração e síntese dos dados ... 52
5.4 Análise dos dados ... 52
5.5 Site e Comunidade Scratch ... 55
5.6 Site ScratchEd ... 57
5.7 Rede Brasileira de Aprendizagem Criativa ... 59
5.8 Discussão ... 61
6 FERRAMENTAS E MÉTODOS ... 63
6.1 Ferramentas de Repositórios ... 63
6.2 Sistema de gestão de conteúdo (CMS - Content Management System) ... 65
6.3 Wordpress ... 66
6.4 Tema MaxStore Pro ... 68
6.5 Plugins ... 68
6.6 Gerenciamento de Projetos ... 71
6.7 Design Participativo ... 73
7 PROPOSTA E PROTÓTIPO RACC ... 76
7.1 Características de um Repositório... 76
7.2 Construção do RACC ... 79
7.3 Apresentação do protótipo RACC ... 82
8 DIVULGAÇÃO E ANALISE DO PROTÓTIPO RACC ... 104
8.1 Divulgação e Aplicação ... 104
8.2 Análise dos resultados das pesquisas... 109
FUNDAMENTAL NO BRASIL ... 124 APÊNDICE 2 - PESQUISA SOBRE REPOSITORIO DIGITAL ... 131 APÊNDICE 3 - SPRINTS DO GERENCIAMENTO DO PROJETO REPOSITORIO DIGITAL USANDO SCRUM ... 133 APENDICE 4 – COMITÊ DE ÉTICA ... 139 ANEXO 1 - PROJETO REPOSITORIO DIGITAL – GUSTAVO BASSO ... 154
1 INTRODUÇÃO
O mundo está em um processo de grandes mudanças. No mundo atual, deve-se aprender a conceber soluções inovadoras para os problemas e ter a capacidade de pensar e agir de forma criativa (RESNICK, 2014). A solução para este novo cenário pode estar na educação. O estudo acerca das diferentes linhas pedagógicas, tendências ou abordagens no ensino pode fornecer diretrizes ao professor.
Na educação, o método é o processo para se atingir um determinado fim ou para se chegar ao conhecimento e a metodologia é o campo em que se estudam os melhores métodos praticados em determinada área para a produção do conhecimento. A metodologia de ensino aplica diferentes métodos no processo ensino-aprendizagem. Exemplos de métodos de ensino conhecidos são o método Tradicional, o Construtivismo, o Sociointeracionismo e outros (MIZUKAMI, 1986).
Várias abordagens de ensino foram disseminadas ao longo da história da educação. Cada abordagem sofreu influências de diferentes teóricos, tendo seus específicos posicionamentos didáticos. Cada abordagem tem suas características, inspiradas nas formas de utilização dos principais elementos didáticos, tais como: a escola, o processo ensino-aprendizagem, a relação professor-aluno, metodologia e a avaliação. Algumas abordagens apresentam referencial filosófico e psicológico, ao passo que outras são intuitivas, fundamentadas na prática ou na imitação de modelos (MIZUKAMI, 1986).
Novas abordagens de ensino estão surgindo para preparar as pessoas para os desafios de um mundo que muda rapidamente. Uma possível solução para esse cenário de mudanças seria um conjunto de competências e habilidades básicas a ser desenvolvido pelos aprendizes desde o ensino básico.
Resnick (2017) acredita na importância da criação para que as crianças se desenvolvam como pensadores criativos. Acredita no papel das tecnologias digitais que podem desempenhar um papel transformador no aprendizado oferecendo oportunidades para criar.
Segundo Wing (2006), esse conjunto de competências e habilidades pode ser denominado como Pensamento Computacional (PC), que envolve as competências e habilidades relacionadas à abstração e decomposição de problemas
de forma a permitir sua resolução usando recursos computacionais e estratégias algorítmicas.
O PC estimula habilidades e competências que ajudam na resolução de problemas, no interesse pela computação, enfatizando o conhecimento, as práticas e a alfabetização fundamental que os aprendizes precisam para criar artefatos computacionais dinâmicos e interativos A criação de tais artefatos prepara os aprendizes como indivíduos pensadores que podem basear-se em conceitos, práticas e perspectivas computacionais em todos os aspectos de suas vidas (BRENNAN e INTERACTIVE, 2009).
Diversas iniciativas de difundir o PC e incorporar seus conceitos nos currículos escolares vêm sendo propostas e discutidas por pessoas interessadas no tema (RAPKIEWICZ e G. FALKENBACH, 2006). É preciso conhecer os projetos que estão sendo feitos com uso da abordagem PC. Quais ferramentas, métodos, recursos digitais - também chamados de Objetos de Aprendizagem (OA) - estão sendo utilizados no apoio ao aprendizado. Conhecer as experiências positivas e negativas oriundas destes projetos pode servir para orientar e incentivar outros professores e pesquisadores a trabalhar com seus aprendizes o desenvolvimento de habilidades e competências abordadas pelo PC.
Este trabalho buscou identificar as características de uma ferramenta - um repositório - que possa armazenar todas estas informações que tem foco no tema PC. Estão entre as principais funcionalidades de uma ferramenta como esta identificar o público alvo, o melhor conteúdo, como fomentar a participação, o compartilhamento e fazer a divulgação da ferramenta em locais estratégicos. Este projeto desenvolveu um protótipo com essas características denominado Repositório Aprendizagem Criativa Campinas1 (RACC), que foi analisado em um contexto de
comunidade de professores interessados em PC. A construção e análise do protótipo RACC mostrou que a utilização de um repositório com o tema PC pode ser uma abordagem efetiva quando o objetivo é auxiliar professores, pesquisadores e pessoas interessadas no tema a conhecer projetos, experiências e vários assuntos relacionados ao tema PC.
1 www.aprendizagemcriativacampinas.org
1.1 Motivação
Projetos desenvolvidos com a abordagem PC, artigos com relatos de experiências, apostilas, estudo de casos, etc., são recursos educacionais que estão sendo desenvolvidos e armazenados em vários locais, com pouca divulgação e sem a possibilidade de acesso livre.
Este trabalho tem como objetivo estudar características e funcionalidades de uma ferramenta adequada para divulgar ao público, projetos e materiais associados ao PC. Uma vez definidas as principais características e construído um protótipo, pode-se analisar a efetividade do que foi proposto.
1.2 Objetivos
Este trabalho tem como objetivo geral identificar as funcionalidades adequadas para um repositório digital no qual podem ser compartilhados conteúdos associados ao PC e construir um protótipo para esse fim. O protótipo de repositório digital desenvolvido neste trabalho (RACC) buscou atender as necessidades de armazenar e organizar conteúdos, permitir acesso público, definir formas de compartilhar e recuperar conteúdos.
Para atender tal objetivo, o trabalho pesquisou e estudou outros repositórios com finalidades parecidas, analisando seus pontos fortes e fracos. Além disso, o RACC foi usado e avaliado por um grupo de professores e profissionais da educação.
O diferencial do RACC é ser um repositório comunitário no qual o usuário tem autonomia para compartilhar seu material sem precisar de um mediador, cadastrando as informações do material usando atributos e a categoria que achar mais adequada. O RACC pode ser uma boa contribuição para os interessados em conhecer mais ou divulgar projetos e materiais sobre o tema PC.
1.3 Estrutura do trabalho
Este trabalho está organizado em 9 Capítulos. No Capitulo 1 é apresentada a introdução do trabalho. No Capítulo 2 é apresentado o embasamento teórico. No Capítulo 3 são apresentadas algumas ferramentas utilizadas na abordagem PC. As pesquisas dos projetos desenvolvidos com esta abordagem são discutidas no Capítulo 4. No Capítulo 5 é apresentada uma pesquisa com repositórios desenvolvidos no Brasil e repositórios com temas similares. No Capítulo 6 são apresentadas as ferramentas e métodos utilizados para desenvolver o
protótipo do RACC. No Capítulo 7 é apresentado o protótipo RACC e suas funcionalidades. No Capítulo 8, a divulgação do repositório RACC é discutida e no Capítulo 9 está a conclusão do trabalho.
2 EMBASAMENTO TEÓRICO
Neste capítulo encontram-se as descrições de alguns métodos e abordagens de ensino utilizados no desenvolvimento deste trabalho. A seção 2.1 apresenta o Construcionismo, a seção 2.2 o PC, 2.3 Aprendizagem Criativa e 2.4 Computação Criativa.
Durante as pesquisas para o desenvolvimento do protótipo RACC, foi necessário um estudo para entender o que é e como funciona um repositório. Na seção 1.5 são discutidos os conceitos de Objetos de Aprendizagem e Recursos Educacionais Abertos e na seção 1.6 o que são repositórios.
2.1 Construcionismo
O sul-africano Seymour Papert, na década de 1960, defendia que toda criança deveria ter um computador em sala de aula. Entre 1967 e 1968, Papert desenvolveu o Logo, uma linguagem de programação voltada para a educação.
Em 1980, Papert lançou um livro que discorre sobre a forma que a criança aprende, indicando que a cultura é rica em materiais uteis para a construção do aprendizado da criança, principalmente de certos componentes do pensamento numérico e lógico. As crianças aprendem a contar, aprendem sobre as propriedades dos líquidos colocados em recipientes ou dos sólidos que mudam de forma, e desenvolvem tais componentes do pensamento de maneira inconsciente e espontânea, sem o ensino deliberado. Outros componentes do conhecimento, como as habilidades envolvidas na realização de permutações e combinações, desenvolvem-se mais vagarosamente, ou não se desenvolvem, sem um ensino formal. Papert atribuiu essa dificuldade à ausência, em nossa cultura, de materiais a partir dos quais estas estruturas intelectuais, aparentemente mais avançadas, possam ser construídas (PAPERT, 1980).
Segundo Papert (1980), os ambientes intelectuais oferecidos às crianças são pobres em recursos que as estimulem a pensar sobre o pensar, aprender a falar sobre o pensamento e testar suas ideias através da exteriorização das mesmas. Papert defendia que o trabalho com o computador pode mudar essa situação. Para ele, o ato de programar começa com a reflexão sobre como se faz o que se gostaria que o computador fizesse. Ensinar o computador pode levar a refletir sobre as próprias ações ou pensamentos. Progredindo na programação, as crianças passam
a programar o computador para tomar decisões mais difíceis e acabam fazendo reflexões mais complexas de seu próprio pensamento. Ainda segundo Papert, com a programação, a criança torna-se construtora ativa de suas estruturas intelectuais e o processo de aprendizagem é transformado (PAPERT, 1980).
Papert (1980) acreditava que o computador poderia mudar os limites entre o pensamento concreto e o formal. Por meio do computador, conhecimentos que antes só eram acessíveis através de processos formais, poderiam ser abordados concretamente. Um exemplo usado por Papert é o pensamento combinatório: A combinação pode ser feita com a construção e execução de um programa na qual duas repetições são encadeadas, fixando uma primeira cor e combinando-a com todas as segundas cores possíveis e, repetindo isso até que todas as primeiras cores tenham sido esgotadas. Hoje, as crianças não formam combinações antes de chegar ao 5º ou 6º ano do Ensino Fundamental e Papert defendia que isto se deve a natureza da cultura que não estimula o pensamento combinatório no dia a dia (PAPERT, 1980).
Durante o processo de programar, dificilmente se constrói um programa correto na primeira tentativa, sendo necessário isolar e corrigir as partes que impedem o funcionamento desejado do programa. Nesse processo, a criança não avalia se o programa está certo ou errado, mas sim se ele está funcionando adequadamente. Papert acreditava que se essa maneira de avaliar fosse generalizada, seria menos presente o medo de errar (PAPERT, 1980).
Papert (1980) destaca a fluência em matemática como outro ponto importante para o uso do computador no ensino. A cultura educacional fornece aos estudantes de matemática poucos recursos para que eles entendam o que estão aprendendo. As crianças são forçadas a seguir um dos piores modelos para aprender matemática que é o modelo de decorar, modelo este sem exemplos práticos, dissociado de tudo que a criança conhece. Uma das dificuldades em ensinar matemática é a falta de exemplos na vida cotidiana. O computador é uma ferramenta com linguagem matemática: Se ele fizer parte do dia a dia da escola, dos lares e do ambiente de trabalho, Papert acreditava que seria possível fornecer exemplos que associassem os conceitos aprendidos em matemática com a vida cotidiana.
No livro que Papert lançou em 1993, propõe-se proporcionar as ferramentas necessárias para que as crianças busquem seu próprio
desenvolvimento, criando assim uma sociedade formada por cidadãos competentes, com capacidade de agir por si mesmos. Papert acreditava que o computador era a ferramenta ideal para este propósito (PAPERT, 1993).
Derivado de suas pesquisas, Papert criou o Construcionismo. Para explicar o Construcionismo, Papert cita um provérbio africano: “Se um homem tem fome, poderás dar-lhe um peixe, mas no dia seguinte ele terá fome novamente. Se lhe deres uma vara de pesca e lhe ensinares a pescar, ele nunca mais terá fome”. Pode-se dizer que a atitude de dar o “peixe” assemelha-se à atitude de “dar conhecimento”. O Construcionismo propõe que sejam fornecidas as ferramentas necessárias para que as crianças possam descobrir e explorar o conhecimento. Essas ferramentas, segundo Papert, são os computadores (PAPERT, 1993).
Para Papert, a programação não deve ser vista como solução para todos os problemas educacionais, mas como instrumento educacional válido. O computador cria uma nova qualidade de relacionamento entre a criança e importantes domínios do conhecimento (PAPERT, 1993).
2.2 Pensamento Computacional
Seymour Papert e Cynthia Solomon escreveram, em 1971, um artigo (PAPERT e SOLOMON, 1971) no qual é possível perceber ideias do PC, embora não tenham sido denominadas com esse termo. No ano de 1980, Papert, em seu livro “A máquina das crianças repensando a escola na era da informática”, utilizou o termo “Pensamento Computacional” (PAPERT, 1993) pela primeira vez na literatura. Porém, naquele momento, não houve uma mobilização para a difusão de seus princípios.
No ano de 2006, a diretora em pesquisas computacionais do National Science Foundation (NSF), Jeanette Wing popularizou o termo “Pensamento Computacional” por meio de um artigo publicado em uma revista muito influente no âmbito acadêmico da Computação (Communications of the ACM) no qual ela argumentou que a maneira que os Cientistas da Computação pensam sobre o mundo é útil para outros contextos (WING, 2006). Ela não criou o termo, mas definiu o que os Cientistas da Computação fazem e descreveu o que a Ciência da Computação poderia oferecer para as outras áreas leigas no assunto.
Pensamento computacional é uma habilidade fundamental para todos, não somente para cientistas da computação. Além da leitura, escrita e
aritmética, deveríamos incluir pensamento computacional na habilidade analítica de todas as crianças. Pensamento computacional envolve a resolução de problemas, projeção de sistemas, e compreensão do comportamento humano, através da extração de conceitos fundamentais da ciência da computação. O pensamento computacional inclui uma série de ferramentas mentais que refletem a vastidão do campo da ciência da computação (WING, 2006).
Segundo Wing (2006), PC é um conjunto de habilidades fundamental que todo ser humano deve saber para atuar na sociedade moderna. Não é ser capaz de programar um computador, mas em pensar em múltiplos níveis de abstração; não é apenas desenvolver artefatos de software e hardware, mas ter conceitos computacionais que podem ser usados para abordar e resolver problemas, gerenciar nossas vidas diárias e comunicar e interagir com outras pessoas.
Para Wing (2006), o PC ajuda a desenvolver habilidades enquanto o aprendiz compreende conceitos computacionais tais como: pensar recursivamente, usar processamento paralelo, interpretar código, fazer análise dimensional, reconhecer virtudes, perigos, custo e poder em situações diversas, julgar um programa por vários aspectos, usar abstração e decomposição em uma tarefa grande e complexa, separar interesses, representar e modelar um problema para trata-lo, descrever um sistema de forma sucinta e declarativa, ter a confiança de usar, modificar e influenciar um sistema e entender todos os seus detalhes com segurança, modularizar algo em antecipação de um uso futuro.
Segundo Wing (2006), PC habilita as pessoas a pensar em termos de prevenção, proteção, e recuperação em cenários de pior caso. O PC trabalha conceitos de contenção de danos e correção de erros. Desenvolver o PC é: aprender a evitar algumas condições, usar raciocínio heurístico na descoberta de uma solução, planejar, aprender e agendar na presença da incerteza, pesquisar, usar quantidades imensas de dados para aumentar a velocidade da computação, fazer concessões entre tempo e espaço e entre poder de processamento e capacidade de armazenamento (WING, 2006).
A Sociedade Internacional para a Tecnologia na Educação (ISTE) e a Associação de Professores de Ciências da Computação (CSTA) colaboraram com líderes da educação e indústria para desenvolver uma definição operacional de PC (WANGENHEIM, SANTOS, et al., 2014). Segundo Wangenheim e Santos et al (2014), o PC é um processo de resolução de problemas que inclui (mas não está limitado) as seguintes características:
Formular problemas de forma que permita usar um computador e/ou outras ferramentas para ajudar a resolvê-los;
Organizar e analisar logicamente dados;
Representar dados através de abstrações, como modelos e simulações;
Automatizar soluções através do pensamento algorítmico (uma série de etapas ordenadas);
Identificar, analisar e implementar possíveis soluções com o objetivo de alcançar a combinação mais eficiente e eficaz de etapas e recursos; Generalizar o processo de resolução de problemas e aplicar para uma
grande variedade de problemas.
Essas habilidades aprimoram uma série de disposições ou atitudes que incluem:
Confiança em lidar com a complexidade;
Persistência em trabalhar com problemas difíceis; Tolerância para ambiguidades;
A capacidade de lidar com problemas abertos;
A capacidade de se comunicar e trabalhar com outros para alcançar um objetivo ou solução comum.
Os avanços na computação expandiram a capacidade para resolução de problemas, usando estratégias que não estavam disponíveis antes. Os aprendizes precisam aprender e praticar habilidades de PC para tirar o máximo proveito dessas mudanças rápidas na tecnologia e no mundo (WANGENHEIM, SANTOS, et al., 2014).
2.3 Aprendizagem Criativa
O método do ensino Construcionista, iniciada por Seymour Papert, vem sendo estudado nos últimos anos por Michel Resnick, pesquisador do Lifelong Kindergarten do Media Lab, do Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ao longo de suas pesquisas, Resnick propôs a abordagem Aprendizagem Criativa, que está fortemente alinhada com o método Construcionista de Seymour Papert, enfatizando o valor das crianças em criar brincando, enquanto desenvolvem projetos significativos para elas com a colaboração dos colegas (RESNICK, 2017).
Na Educação Infantil, os materiais trabalhados são variados (pintura de dedo, giz de cera, material reciclado) e as criações das crianças também variam (imagens, histórias, músicas), mas o processo é uma espiral na qual cada criança imagina o que ela quer fazer, cria um projeto baseado nas suas próprias ideias, brinca com suas criações, compartilha suas ideias e criações com os outros, reflete sobre as próprias experiências, tudo o que as conduz para imaginar novas ideias e novos projetos, gerando a espiral da Aprendizagem Criativa (RESNICK, 2017).
Figura 1 - Espiral da Aprendizagem Criativa
Fonte: Tradução de Resnick (2017)
Conforme os aprendizes vão crescendo, eles precisam aprender conceitos mais avançados e trabalhar em projetos mais elaborados, precisam de diferentes tipos de ferramentas, mídias e materiais (RESNICK, 2017).
“As tecnologias digitais, se propriamente desenhadas e sustentadas, podem estender a abordagem da Educação Infantil aos aprendizes de todas as idades e os aprendizes podem continuar a aprender com base no ciclo da Aprendizagem Criativa e continuar a se desenvolver como pensadores criativos” (RESNICK, 2017).
Resnick (2007) ressalta a importância da criação para que os aprendizes se desenvolvam como pensadores criativos. Ele acredita que é positivo provê-los com mais oportunidades de criação, sendo este um importante processo de aprendizagem que possibilita uma melhor compreensão de suas possibilidades e limitações (RESNICK, 2007).
Para atender esta nova abordagem, Resnick e seu grupo desenvolveram novas estratégias de ensino e tecnologias, que foram agrupadas na abordagem de Aprendizagem Criativa. A Aprendizagem Criativa é baseada em quatro elementos
principais, chamados os quatro Ps da Aprendizagem Criativa, que são definidos por Resnick (2014) como:
Projetos (projects): as pessoas aprendem melhor quando estão trabalhando em projetos que sejam significativos para elas, gerando novas ideias, criando protótipos, melhorando e criando produtos finais; Paixão (passion): quando as pessoas trabalham em projetos que lhes
interessam, trabalham mais e persistem em enfrentar desafios e aprendem mais no processo;
Pares (pair): o aprendizado é positivamente impactado quando é parte de uma atividade social, com pessoas compartilhando ideias, colaborando em projetos, e colaborando no trabalho uns dos outros; Brincar (play): o aprendizado envolve uma experimentação lúdica,
tentar coisas novas, mexer com materiais, testar fronteiras, assumir riscos, fazer repetidas vezes.
Os quatro Ps da Aprendizagem Criativa são usados como estratégias para trabalhar com temas e conteúdos de forma motivadora para os aprendizes. Os quatro Ps podem proporcionar aos aprendizes durante o processo de aprendizagem condições para que planejem, criem e testem em situações reais do cotidiano, solucionando problemas de temas propostos (RESNICK, 2014).
Os quatro Ps trabalham principalmente com codificação e criação, incorporados em uma abordagem de Aprendizagem Criativa. Mas eles não se resumem a trabalhar com ferramentas tecnológicas: A ênfase é no aprender fazendo. Nos dias de hoje é possível aprender assistindo vídeos e tutoriais, compartilhando ideias e construindo coisas. Isso faz parte de um novo movimento que vem sendo chamado de Movimento Maker. A palavra Maker vem do inglês e significa ‘’fazer’’. Dentro deste conceito, se incentiva que aprendizes coloquem a “mão na massa’’ e criem (RESNICK, 2014).
Resnick incentiva a criação de diferentes espaços de aprendizagem que explorem o conceito de colocar a mão na massa: Estes espaços podem comportar computadores, tablet, softwares de programação, projetos e soluções de Robótica, materiais recicláveis, impressoras 3D, cortadoras a laser, ferramentas como serrotes, martelos, pedaços de madeira e de plástico, e tudo mais que possa ser usado para criar (RESNICK, 2014).
Seymour Papert enfatizou a importância de "pisos baixos" e "tetos altos" no uso da tecnologia no apoio à aprendizagem. Essa metáfora refere-se ao fato que a tecnologia deve proporcionar maneiras fáceis para os iniciantes começarem (pisos baixos), e maneiras de trabalhar em projetos cada vez mais sofisticados ao longo do tempo (tetos altos). Um exemplo foi a linguagem de programação Logo que Papert desenvolveu. Nesta linguagem, os aprendizes podem começar desenhando quadrados e triângulos simples e, gradualmente, passar a criar padrões geométricos mais complexos (RESNICK, 2017).
Resnick e seu grupo seguiram os ensinamentos de Papert ao desenvolver novas tecnologias e atividades, visando os "pisos baixos" e "tetos altos", e adicionaram outra dimensão, as “paredes amplas”, propondo que as tecnologias possibilitem também uma ampla variedade de projetos.
Quando meu grupo, o Lifelong Kindergarten, desenvolve novas tecnologias e atividades, seguimos os conselhos de Seymour visando aos "pisos baixos" e "tetos altos", mas também adicionamos outra dimensão: “Paredes amplas”. Ou seja, tentamos desenvolver tecnologias que suportem e possibilitem uma ampla variedade de projetos. Oferecer um único caminho do piso baixo ao teto alto não basta; é importante fornecer vários caminhos. Por quê? Queremos que todas as crianças trabalhem em projetos baseados em suas próprias paixões e interesses pessoais, e como crianças diferentes têm paixões diferentes, precisamos de tecnologias compatíveis com vários tipos de projetos. Assim, todas as crianças podem trabalhar em projetos que sejam pessoalmente relevantes para elas (RESNICK, 2017;3).
A linguagem de programação Scratch2, desenvolvida por Resnick e seu
grupo, foi elaborada para que as pessoas pudessem criar uma grande diversidade de projetos como jogos, histórias interativas, arte, música, animações e simulações. Outras atividades e tecnologias desenvolvidas por Resnick e seu grupo trazem a mesma visão de ajudar aprendizes a criar projetos baseados em seus próprios interesses (RESNICK, 2017).
Para Resnick (2017), nas avaliações de desempenho das tecnologias e atividades desenvolvidas por ele e seu grupo, um dos principais critérios para o sucesso é a diversidade de projetos que os aprendizes conseguem criar nas oficinas.
Grupos de pesquisadores do MIT desenvolvem tecnologias para aprendizes mais velhos usarem a espiral da aprendizagem criativa, tentando atingir
2 www.scratch.mit.edu
um efeito similar ao da Educação Infantil. “O princípio que seguem é vários caminhos, vários jeitos, desenvolvendo tecnologias que podem ser usadas ao longo de diversos caminhos, por aprendizes com estilos diferentes. O objetivo dessa proposta é providenciar ferramentas que possam ser usadas de múltiplas maneiras, deixando mais espaço para a imaginação dos aprendizes” (RESNICK, 2017).
No Brasil, a Aprendizagem Criativa começou a ser difundida pelo pesquisador brasileiro Leo Burd, que faz parte do grupo de pesquisa no MIT Media Lab, a partir de uma parceria entre o Programaê (uma colaboração da Fundação Lemann com a Fundação Telefônica Vivo) e o Lifelong Kindergarten do MIT Media Lab. A Aprendizagem Criativa no Brasil começou com uma lista de e-mail em 2015, que reunia pessoas interessadas pelo tema. A lista de e-mail cresceu com pessoas de todo Brasil, ficando inviável manter esta ferramenta como base para a comunicação (EQUIPE DE ARTICULAÇÃO DA REDE, 2016).
Leo Burd criou um fórum de discussão na internet para falar sobre temas referentes a Aprendizagem Criativa que foi chamado de Rede Brasileira de Aprendizagem Criativa3. Através do fórum, os participantes se agruparam por
regiões, organizando eventos e treinamentos sobre Aprendizagem Criativa. Reuniões virtuais foram organizadas quinzenalmente para que os integrantes se conhecessem e planejassem o crescimento e rumos da Rede Brasileira de Aprendizagem Criativa. Foram criados Grupos de Trabalhos (GT) com integrantes interessados em se aprofundar em discussões sobre avaliação, Universidades criativas, material de referência sobre o tema, organização de eventos, aproximação com poder público, discussão de currículo e vários outros temas relevantes para educação. Estes GTs fazem reuniões separadas para discussão dos temas escolhidos e documentam todas as discussões.
Atualmente a Rede Brasileira de Aprendizagem Criativa tem mais de 2.000 participantes de todo o Brasil, entre educadores, artistas, pesquisadores, empreendedores, aprendizes e simpatizantes do movimento. Devido a quantidade de pessoas interessadas em participar da rede e a diversidade geográfica, se fez necessário nova organização, criando Núcleos Regionais dos integrantes, aproximando assim os interessados regionais em Aprendizagem Criativa e fomentando a pesquisa local, a organização de eventos e a maior disseminação do
3 www.aprendizagemcriativa.org
tema. Os Núcleos Regionais tem a estrutura de pelo menos 2 coordenadores e integrantes que se encontram mensalmente em reuniões presenciais para planejar eventos, formações e vários outros temas. Quando se faz necessário, outras reuniões podem ocorrer usando ferramentas como Skype, Webex ou Hangout.
A Rede Brasileira de Aprendizagem Criativa organiza eventos como o Scratch Day, a Feira de Invenção e Criatividade e o Congresso Brasileiro de Aprendizagem Criativa (EQUIPE DE ARTICULAÇÃO DA REDE, 2016).
2.4 Computação Criativa
Computação Criativa é uma abordagem que associa PC com Aprendizagem Criativa, defendendo o uso da computação com base na criatividade, imaginação e os interesses dos aprendizes (BRENNAN e INTERACTIVE, 2009).
A Computação Criativa enfatiza o conhecimento e as práticas que os aprendizes precisam para criar os meios computacionais interativos de que desfrutam no seu dia-a-dia. A Computação Criativa defende que não se deve apenas utilizar ou interagir com o computador, mas criar com ele. “Computação Criativa é uma abordagem de criação de algo significativo e relevante para o aprendiz, trabalho cooperativo nas criações e sempre rever e repensar as práticas criativas de cada um” (BRENNAN e INTERACTIVE, 2009).
Karen Brennan escreveu um guia de Computação Criativa baseado em experiências com ações de ensino com Scratch. As oficinas foram organizadas em parceria com o Professor Mitchel Resnick e financiadas pela Google (BRENNAN, 2011).
Em Brennan e Resnick (2012), foi apresentado um estudo das atividades na comunidade on-line Scratch e em workshops sobre Scratch, nos quais se desenvolveu uma definição de PC que envolve três dimensões:
Conceitos computacionais - quais conceitos computacionais são empregados durante a programação. Identificaram sete conceitos que são usados nos projetos Scratch: sequências, loops, paralelismo, eventos, condicionais, operadores e dados;
Práticas computacionais – quais práticas são desenvolvidas enquanto programam. Observaram quatro conjuntos principais de práticas: incremental e iterativo, teste e depuração, reutilização e remixagem, e abstração e modularização;
Perspectivas – quais as perspectivas que o programador forma sobre o mundo ao seu redor e sobre si mesmo. Em conversas com os Scratchers (nome de quem programa com software Scratch), Brennan e Resnick ouviram jovens designers descreverem a evolução do entendimento de si mesmos, seus relacionamentos com os outros e o mundo tecnológico ao redor deles. Brennan e Resnick acreditam que esta dimensão envolve as perspectivas: Expressar, conectar e questionar. (BRENNAN e RESNICK, 2012).
Nas abordagens sobre aprendizagem descritas até o momento, é possível perceber que existem semelhanças entre elas: ênfase na criação, uso do computador, desenvolvimento do raciocínio lógico e cooperação. Algumas abordagens são evoluções de outras e elas se mesclam ou se completam, mas em todas as abordagens de aprendizagem descritas, o foco é o aprendiz como construtor do seu conhecimento.
2.5 Objetos de Aprendizagem e Recurso Educacional Aberto
Nesta seção é apresentado um estudo para entender os conceitos de Objetos de Aprendizagem e Recursos Educacionais Abertos. Segundo Silva e Rodrigues (2013), os Objetos de Aprendizagem (OA) são ferramentas ou recursos digitais que podem ser utilizados no apoio ao aprendizado. Suas principais características são:
Reusabilidade: usar o OA para diferentes propósitos;
Interoperabilidade: oossibilita usar o OA em qualquer plataforma ou sistema operacional;
Granularidade: um OA pode ser agrupado em conjuntos maiores de conteúdos;
Autonomia: podem ser apresentados individualmente;
Customização: o OA pode ser usado sozinho ou combinado com outros recursos;
Escalabilidade: pode ser usado por um grupo pequeno ou grande de pessoas.
Além deste conceito de OA, um conceito muito utilizado é o conceito de Dado Aberto, que consiste em qualquer dado que pode ser livremente utilizado e
redistribuído por qualquer um. Dados Abertos são publicados e compartilhados na Web em formatos legíveis por máquinas e que podem ser novamente usados de forma livre pela sociedade (SILVA e RODRIGUES, 2013). Um dado é considerado aberto quando apresenta as características:
Disponibilidade e acesso: o dado precisa estar disponível por inteiro, deve estar num formato conveniente e modificável;
Reuso e redistribuição: o dado precisa ser fornecido em condições de reuso e redistribuição podendo ser combinado com outros;
Participação universal: todos podem usar e redistribuir o dado, sem restrições de áreas, pessoas ou grupos.
O conceito de Recurso Educacional Aberto (REA) diz respeito à provisão de recursos educacionais, fazendo uso de ferramentas tecnológicas para consulta, uso e adaptação por uma comunidade de usuários com propósitos não comerciais (SILVA e RODRIGUES, 2013). Os REA podem ser adaptados, reutilizados em situações diferentes e alterados por outros usuários, devendo estar sob domínio público ou licenças de direito autoral livre (SILVA e RODRIGUES, 2013).
OAs com boa qualidade tem boa funcionalidade, um manuseio intuitivo, botões e ícones visíveis e de fácil acesso, ícones que não contém imagens para viabilizar a tradução e fontes para informação adicional (MARTINS, MENDES e DUARTE, 2015)
2.6 Repositórios Digitais
Repositórios de Objetos de Aprendizagem (ROA) podem ser vistos como bancos de dados que armazenam Objetos de Aprendizagem e seus metadados. Os repositórios oferecem facilidades para localizar e obter objetos para serem usados em diversas situações de ensino e aprendizagem. Um ROA também pode ser definido como um local na Web no qual os objetos de aprendizagem são armazenados juntamente com seus metadados (SILVA e RODRIGUES, 2013).
Os OAs podem ser centralizados e armazenados nos repositórios digitais, que podem armazenar e disponibilizar diversos tipos de objetos em formato digital. Geralmente, os repositórios digitais estão vinculados a uma instituição ou a uma área do conhecimento (SILVA e RODRIGUES, 2013). Os OAs podem ser mais facilmente recuperados se forem adotados critérios de interoperabilidade no
repositório digital para facilitar a recuperação da informação (SILVA e RODRIGUES, 2013). Uma característica possível no repositório digital é o auto arquivamento: o próprio autor disponibiliza seus artigos para acesso aberto, armazena em forma digital, pode editá-los, substituí-los e receber críticas e contribuições. Ao submeter um trabalho para armazená-lo e disponibilizá-lo no arquivo eletrônico, um autor também o descreve em formulário de catalogação, do qual podem ser extraídos os metadados como autor, título, categoria, assunto etc. que permitirão recuperar o documento. “Os metadados são, portanto, obtidos como um subproduto da submissão de um documento“ (SILVA e RODRIGUES, 2013).
Um repositório digital educacional tem o papel de organizar e disseminar as informações intelectuais produzida no âmbito das instituições públicas e privadas ou pode ser utilizado como apoio do processo de ensino-aprendizagem, possibilitando o acesso ao conhecimento, configurando um processo de interação entre pesquisadores, professores e aprendizes (SILVA e RODRIGUES, 2013).
3 FERRAMENTAS
Neste capítulo são apresentadas algumas ferramentas desenvolvidas por pesquisadores do MIT. Segundo Resnick (2017), estas ferramentas foram desenvolvidas utilizando conceitos que buscam auxiliar os aprendizes a construir seu conhecimento e podem ser usadas de múltiplas maneiras, criando mais oportunidades para a imaginação dos aprendizes.
Na seção 31 é apresentada a ferramenta Logo; na seção 3.2, a ferramenta Lego Mindstorms; na seção 3.3, a ferramenta Cricket e na seção 3.4, a ferramenta Scratch.
3.1 Logo
A linguagem Logo (significa na língua Grega: Pensamento, raciocínio, cálculo, linguagem, razão, ciência) foi criada no final dos anos 60 no Massachussets
Institute of Technology (MIT) por Seymour Papert e Wally Feurzeig. Logo é
uma linguagem de programação que pode ser utilizada por uma ampla variedade de pessoas. Logo pode ser usada como ferramenta de apoio ao ensino regular e por aprendizes em programação de computadores (CYBERNETICZOO, 2010).
O ambiente Logo tradicional envolve uma “tartaruga”, representada por um robô físico ou graficamente em uma tela, que responde aos comandos do usuário. A linguagem é interpretada e interativa e o resultado é mostrado logo após digitar-se o comando. O aprendiz aprende por tentativa e erro: se algo está errado em seu raciocínio, é demonstrado na tela, fazendo com que o aprendiz pense sobre o que poderia estar errado e tente, a partir dos erros vistos, achar soluções para os problemas. A tartaruga migrou para a tela gráfica do computador na qual é usada para
desenhar formas, desenhos e imagens. Na Figura 4 são apresentados alguns comandos usados no Logo (CYBERNETICZOO, 2010).
Os comandos, na sua maioria, são para desenhar e pintar. Em versões mais atuais, como o AF Logo, os comandos abrangem também textos, fórmulas e Inteligência Artificial (CYBERNETICZOO, 2010).
Nas Figuras 2 e 3 são apresentados exemplos do Logo em suas primeiras versões.
O Logo tem algumas características que permitem criar novos comandos para a linguagem e responder imediatamente a um comando aplicado. Logo pode ser usado com crianças no ensino fundamental ou aprendizes de curso superior e pode criar programas com diversos graus de sofisticação (CYBERNETICZOO, 2010).
Fonte: Cyberneticzoo (2010) Figura 2 - Primeiras tartarugas
Fonte: Cyberneticzoo (2010) Figura 3 - Testes desenvolvidos com Logo
Em algumas versões do Logo é possível alterar a forma da tartaruga para ser um pássaro, carro, avião ou o que o aprendiz escolher. Em ambientes de Logo com muitas "sprites", como às vezes são chamadas as tartarugas, são criadas animações elaboradas e jogos (CYBERNETICZOO, 2010).
3.2 Lego Mindstorms
Lego é um brinquedo feito de plástico com várias partes que se encaixam e permitem muitas combinações. O Lego Mindstorms contém as partes plásticas que se encaixam e difere do Lego tradicional porque é um brinquedo programável, que contém um controlador lógico e sensores, como mostra a Figura 5 (AGUIAR, MACIEL, et al., 2015). Com o Lego Mindstorms é possível montar diversos tipos de robôs com as peças de encaixar e programar usando uma linguagem visual adequada para crianças e jovens.
Fonte: CYBERNETICZOO (2010) Figura 4 - Comandos básicos do Logo
O LEGO Mindstorms foi lançado no final de 1998.Foi o resultado de uma pesquisa conduzida no Media Lab do MIT, sob a orientação dos professores Seymour Papert e Mitchel Resnick e financiado pela companhia LEGO. Inicialmente,foi desenvolvido o Programmable Brick, uma unidade que continha conexões para sensores e atuadores para criar robôs e outras aplicações para interagir fora do computador (AGUIAR, MACIEL, et al., 2015).
A primeira versão do Lego Mindstorms foi chamada de RCX (Robotic Command Explore). O RCX tinha kits compostos por engrenagens, cremalheiras, polias, um bloco programável e sensores. Usava o Robolab, um software para a programação, que funcionava arrastando os blocos de comando das funções e interligando os blocos utilizando a lógica e essas informações eram transferidas para o bloco programável. Quando recebia os comandos, o bloco programável seguia os comandos dados (VEIGA, 2014 ).
Uma nova versão do Lego em 2006 trouxe mais sensores, o software renovado e as interfaces gráficas mais intuitivas. Chamado de LEGO Mindstorms
Fonte: Aguiar et al (2015) Figura 5 - Kit Lego
NXT 2.0, seus blocos são separados por sete tarjas, cada uma representando uma função no programa (VEIGA, 2014 ):
Verde: blocos que comandam as ações externas usando atuadores, motores, sons, visor etc.;
Amarelo: utilizados para leituras dos sensores;
Laranja: utilizados como blocos de fluxo e possuem funções de Loop e Switch;
Vermelho: blocos de tratamento, utilizados para operações matemáticas e booleanas;
Vinho: com o padrão avançado dos blocos é possível calibrar os sensores, converter strings e abrir conexões Bluetooth;
Azul: é possível criar blocos de comandos que ficam salvos nas tarjetas de cor azul, como mostra a Figura 6.
Figura 6 - Cor dos blocos do LEGO
Fonte: Veiga (2014)
Em janeiro de 2013 foi lançada a versão mais avançada, a LEGO Mindstorms EV3, com interface de programação baseada em ícone e a possibilidade de criar e comandar robôs que andam, falam e seguem o que for programado.
O site da LEGO Mindstorms4 possui um fórum de relacionamento que
permite a todos os usuários postarem suas experiências com os kits, programações e até passo a passo de suas montagens, formando assim uma grande rede de usuários com uma ampla variedade de informações (VEIGA, 2014).
4 https://education.lego.com/en-us
3.3 Cricket
O grupo de pesquisa de prof. Resnick, do MIT, desenvolveu também a tecnologia Cricket, uma evolução do projeto do Programmable Brick, com o objetivo de ampliar a gama de projetos que os aprendizes poderiam criar. A Figura 7 mostra o Cricket, um pequeno dispositivo programável, que pode ser acoplado a motores, luzes, sensores, e outros blocos eletrônicos e programar suas criações para rodar, acender e tocar música (AGUIAR, MACIEL, et al., 2015).
Figura 7- Projeto feito com Cricket
Fonte: Aguiar et al (2015)
O Cricket pode controlar motores e receber informações de sensores como mostra Figura 8. Ele possui a capacidade de comunicação com Computador e entre Crickets e inclui uma porta de expansão periférica, que amplia sua capacidade em se comunicar com outros dispositivos. O Cricket oferece um ambiente de software conhecido como Logo Cricket, que é uma linguagem procedural que inclui variáveis globais e locais, procedimentos, argumentos, valores de retorno, estruturas de controle como repeat, loop, if e ifelse e funções primitivas especializadas para interagir com motores e com o hardware de sensores (AGUIAR, MACIEL, et al., 2015).
Cricket pode possibilitar uma diversa gama de projetos combinando arte e tecnologia e no kit Cricket estão inclusos blocos de LEGO, motores, uma coleção de materiais artesanais, luzes coloridas, e uma caixa de som para tocar efeitos sonoros e músicas, conforme mostra a Figura 9.
Figura 9 - Kit Cricket
Fonte: Aguiar et al (2015)
Resnick (2007) define o Mindstorms e o Cricket como novas tecnologias para expandir o enfoque da Educação Infantil para os estudantes de todas as
Configuração:
conector do motor
(quadrados pretos de LEGO em cada extremidade)
cabo
placa do motor
eixo Figura 8 - Modelo de projeto Cricket
idades. Ele acredita que o desafio do design é desenvolver características específicas o suficiente para que as crianças possam, rapidamente, aprender como usá-las, mas gerais o suficiente para que as crianças possam continuar a imaginar novas maneiras de usá-las (RESNICK, 2007).
3.4 Scratch
O grupo de pesquisa Lifelong Kindergarten, do MIT Media Lab, em 2007 desenvolveu a linguagem de programação Scratch, que permite a criação de jogos, histórias interativas, animações, música e arte. A Figura 10 mostra o editor Scratch e suas ferramentas. O ambiente Scratch procura facilitar a habilidade de pensar, de misturar os pedaços dos programas e dar a possibilidade de testar, desmanchar e recombinar (RESNICK, 2017).
Para criar programas no Scratch, deve-se posicionar os blocos gráficos de forma similar às peças de LEGO. Os blocos se encaixam de forma que faça sentido: não há erros de sintaxe como em programação de linguagem tradicional (RESNICK, 2017).
Figura 10 - Editor Scratch
Fonte: Scratch3
A Figura 11 mostra o ambiente Scratch, que possui uma comunidade colaborativa na qual os aprendizes estão constantemente construindo e colaborando
no trabalho de outros (RESNICK, 2017). Com o compartilhamento dos projetos, os aprendizes podem testar projetos criados por outras pessoas, reutilizar, modificar os códigos desses projetos e postar seus próprios projetos para outros testarem.
Figura 11- Página principal Scratch
Fonte: Scratch 3
Segundo Resnick (2017) o design do Scratch foi baseado nos 4 Ps da Aprendizagem Criativa: Projetos, Pares, Paixão e Brincar:
Projetos: usando o Scratch, os aprendizes imaginam o que querem fazer, criam um projeto com base em suas ideias, brincam, compartilham com outros, refletem sobre suas experiências e começam tudo de novo envolvendo-se na espiral de aprendizagem criativa (RESNICK, 2017);
Pares: quando criaram o Scratch, criaram também a comunidade online do Scratch para propiciar a interação com outros, e agregar mais este elemento no processo de aprendizagem. Autores de projetos divulgados na comunidade recebem comentários e sugestões e buscam inspiração e novas ideias, quando experimentam projetos feitos por outros (RESNICK, 2017);
Paixão: na comunidade online do Scratch são compartilhados projetos com temas variados. Essa diversidade é uma indicação de que os aprendizes estão desenvolvendo no Scratch projetos nos quais eles realmente se interessam e é um reflexo da diversidade de
interesses dos aprendizes. Quando as pessoas trabalham em projetos de seu interesse, elas tendem a trabalhar mais e aprender mais (RESNICK, 2017);
Brincar: o ambiente Scratch permite a experimentação e exploração, esses aspectos do ambiente são fundamentais para o processo criativo de aprendizagem. O Scratch foi projetado para encorajar o aprendiz a mexer, experimentar e brincar com seus projetos (RESNICK, 2017).
O Scratch, o Cricket, o Lego Mindstorms e o Logo são ferramentas que os pesquisadores do laboratório “Life Long Kindergarten” do Media Lab do MIT desenvolveram utilizando os conceitos da espiral da Aprendizagem Criativa, buscando possibilitar caminhos para os aprendizes se tornarem pensadores criativos (RESNICK, 2017).
4 A REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA SOBRE APLICAÇÃO
DO PENSAMENTO COMPUTACIONAL
Neste capítulo é apresentada uma pesquisa sistemática sobre projetos realizados com objetivo de desenvolver habilidades de PC no aprendiz Para que a pesquisa tivesse mais foco, os projetos teriam que ter algumas características: Optou-se por conhecer os projetos que estão sendo realizados no Ensino Fundamental por não se tratarem de cursos de programação ou profissionalizantes e sim cursos com o objetivo de desenvolver habilidades do PC no aprendiz. Neste primeiro momento, o foco ficou para projetos que usam especificamente a ferramenta Scratch, por ser uma ferramenta muito difundida e desenvolvida por pesquisadores do MIT que buscam possibilitar caminhos para aprendizes se tornarem pensadores criativos (RESNICK, 2017). Como o projeto tem como foco a realidade brasileira, a pesquisa foi focada em projetos desenvolvidos no Brasil.
Pesquisar projetos que utilizam a ferramenta Scratch para desenvolver habilidades de PC nos aprendizes do Ensino Fundamental no Brasil, fecha um pouco o escopo da pesquisa, mas permite responder os questionamentos deste trabalho.
A pesquisa é importante para contextualizar os trabalhos relacionados que estão sendo conduzidos e as experiências e desafios encontrados no desenvolvimento das habilidades do PC no Ensino Fundamental contidas nesses trabalhos. Pretende-se, com a pesquisa, observar quais abordagens estão sendo propostas e os resultados obtidos.
Para a realização da pesquisa sistemática, foram utilizadas as técnicas propostas de Petersen, Pedersen e Lyles (2008), que dividem a pesquisa em quatro etapas: Na seção 4.1 definição das questões de pesquisa, na seção 4.2 execução da pesquisa por estudos primários relevantes, na seção 4.3 extração e síntese dos dados e na seção 4.4 análise dos dados.
4.1 Definição das Questões de Pesquisa
A pesquisa pretende extrair dos trabalhos, de forma resumida, o público alvo, métodos utilizados e os resultados obtidos.
No final do levantamento pretende-se concluir se os projetos pesquisados teriam informações suficientes para serem armazenados no protótipo do RACC e se poderiam ser replicados por outros educadores
As questões que a pesquisa pretende responder são:
QP1: Qual a metodologia utilizada nestes projetos para auxiliar no desenvolvimento de habilidades do PC?
QP2: Os resultados obtidos foram os esperados? QP3: Qual o público alvo dos projetos?
QP4: Estes projetos tem detalhamento suficiente, que possibilitam a replicação do projeto por outros educadores?
4.2 Pesquisa de Estudos Primários
Após a definição das questões de pesquisa, foram definidas as fontes de buscas. As bases de dados pesquisadas inicialmente foram o Scopus e a Web of Science por ter fácil acesso pelo portal da Unicamp e serem bem reconhecidas no meio acadêmico.
O Scopus tem busca refinada de documentos científicos de todo o mundo e é uma base de dados multidisciplinar de resumos e citações de artigos de periódicos acadêmicos revisada por pares, livros e anais de eventos (CAPES, 2018). A base de dados Web of Science contém registros de artigos de periódicos, anais de conferência e livros. A cobertura de alguns títulos data de 1900 e a Web of Science permite acesso a referências e resumos em todas as áreas do conhecimento (CAPES, 2018).
O período definido para a pesquisa foi a partir do ano de 2009. O início da pesquisa foi fixado em 2009, por ser um período após a definição de PC pela Wing (2006) e pela criação do Software Scratch em 2007 O levantamento foi feito em 2016, no primeiro ano do mestrado, e norteou os rumos do trabalho e o desenvolvimento do protótipo.
Para verificar a quantidade de projetos realizados usando a ferramenta Scratch no Ensino Fundamental no Brasil, a pesquisa sistemática realizada usou as palavras chaves: Scratch, Programação no Ensino Fundamental, PC e Raciocínio Lógico. Usando palavras chaves em português nas pesquisas realizadas nas bases de dados citadas, obtiveram-se somente dois artigos com títulos em Português. Optou-se então por usar palavras chaves em Inglês como: Computational Thinking,
Logical Reasoning, Programming In Fundamental Teaching, retornando a quantidade de artigos como segue na Tabela 1:
Tabela 1 - Base de Dados SCOPUS e WEB OF SCIENCE
Base de Dados SCOPUS WEB OF SCIENCE
Quantidade de Artigos 223 187
Fonte: Próprio autor
O processo de pesquisa escolhido foi a busca manual nas bases de dados citadas. O processo de busca foi feito em duas etapas: A primeira etapa selecionou os estudos baseados em seus títulos, resumos e palavras-chaves e a segunda etapa envolveu a leitura e seleção dos estudos com base em seus conteúdos.
Os critérios adotados para inclusão e exclusão de artigos na pesquisa seguem conforme Tabela 2:
Tabela 2 - Critérios de Inclusão e Exclusão dos artigos
Critérios de inclusão Critérios de Exclusão
Artigos completos Artigos no formato de revisão sistemática da literatura
Conter as palavras chaves no Título ou no Resumo
Estudos realizados em países que não o Brasil
Publicados após o ano de 2009 Estudos realizados com aprendizes do Ensino Médio e Ensino Superior
Projetos desenvolvidos envolvendo aprendizes do Ensino Fundamental
Estudos que não trabalharam com a ferramenta Scratch no Ensino Fundamental Artigos que abordem pelo menos uma prática
didática usando a ferramenta Scratch ou proponha alguma metodologia
Artigo possuir detalhamento do projeto que possibilite sua replicação
O artigo possuir versão na integra disponível online
Fonte: Próprio autor
Dos 410 artigos identificados nas Bases de Dados Scopus e Web of Science, após a leitura dos seus resumos, verificou-se que nenhum trabalho foi publicado sobre o uso da ferramenta Scratch no Ensino Fundamental em escolas Brasileiras. Os estudos pesquisados trabalhavam com o desenvolvimento de habilidades do PC dos aprendizes nas escolas de países como Espanha, Austrália, Coreia, Estados Unidos, Grécia, Sérvia, Taiwan, Japão, Israel, Hungria e Nova Zelândia. Foram encontrados dois artigos com projetos em escolas brasileiras, mas
não utilizavam a ferramenta Scratch. Por este motivo, as pesquisas nestas Bases de Dados foram desconsideradas e adotou-se nova estratégia de pesquisa.
Dado o enfoque brasileiro da pesquisa, a nova estratégia de pesquisa foi escolher como fontes de buscas eventos e periódicos do Brasil voltados para educação e informática. A nova pesquisa ocorreu nos anais do Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (SBIE/ CBIE), Workshop de Informática na Escola (WIE/ CBIE), Workshop sobre Educação em Informática (WEI/ CSBC) e Revista Brasileira de Informática na Educação. A pesquisa foi realizada de forma manual nas ferramentas de busca disponíveis de cada fonte.
O período definido para a pesquisa foi do ano de 2009 até 2016 Para verificar a quantidade de projetos realizados usando a ferramenta Scratch para desenvolver habilidades do PC no Ensino Fundamental no Brasil, a pesquisa sistemática realizada usou as palavras chaves: Scratch, Programação no Ensino Fundamental, PC e Raciocínio Lógico. O processo de pesquisa escolhido foi a busca manual nas bases de dados citadas. O processo de busca foi feito em duas etapas: A primeira etapa selecionou os estudos baseados em seus títulos, resumos e palavras-chaves e a segunda etapa envolveu a leitura e seleção dos estudos com base em seus conteúdos. Os critérios de inclusão e exclusão dos artigos foram mantidos. Não foi encontrado nas buscas realizadas em 2009, 2010 e 2011 nenhum artigos sobre o tema.
Foram encontrados trabalhos que tinham como objetivo ensinar os conceitos de Programação no Ensino Médio e no Ensino Superior, que não foram considerados, por não estarem no foco desta pesquisa. No total de 98 trabalhos pesquisados como mostra a Tabela 3, vinte e um (21) trabalhos apresentaram projetos que trabalhavam com a ferramenta Scratch no Ensino Fundamental no Brasil, sendo esses os trabalhos considerados neste estudo.
Tabela 3 – Nº de trabalhos encontrados
Anais 2012 2013 2014 2015 2016
SBIE/ CBIE 0 0 4 7 8
WIE/ CBIE 0 2 3 12 11
WEI/ CSBC 4 9 8 15 8
RBIE 1 0 1 3 2
