Projeto didático cidade do futuro: a robótica educativa de baixo custo como
uma possibilidade para o ensino de física
City of the future didatic project: a study on the
Potential of low cost educational robotics as a possibility for physics teaching
DOI:10.34117/bjdv6n4-406
Recebimento dos originais: 10/03/2020 Aceitação para publicação: 30/04/2020
Bianca Lazareto
Graduanda em Licenciatura em Física
Instituição: Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus Birigui Endereço: Avenida Dois, 2060 - Residencial Vitória, Brejo Alegre – SP, Brasil
E-mail: [email protected]
Luciana Leal da Silva Barbosa
Professora Mestre – PEBTT pela Unesp de São José do Rio Preto
Instituição: Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus Birigui Endereço: Rua Pedro Cavalo, 709 - Residencial Portal da Pérola 2, Birigui - SP, Brasil
E-mail: [email protected]
RESUMO
A Física é uma ciência aplicável a tudo no cotidiano, mas apesar disso, ela é ensinada de forma essencialmente teórica nas salas de aula. O ensino e aprendizagem dessa disciplina têm encontrado dificuldades pela falta de professores com formação em Física e por falta de metodologias que enfatizam experimentações. Dentro deste cenário, este trabalho propõe ativa de ensino baseada nos fundamentos da Pedagogia de Projetos com o objetivo de ensinar conceitos de Física a crianças do ensino fundamental através da Robótica Educativa de Baixo Custo, a fim de contribuir para amenizar as dificuldades de alunos e professores. Para isso será desenvolvido o projeto Cidade do Futuro com crianças do ensino fundamental, que consiste na construção de uma maquete de uma cidade do futuro com protótipos robóticos. Por via deste projeto espera-se que os alunos construam seu próprio conhecimento num ambiente interativo.
Palavras-Chave: pedagogia de projetos; robótica; física; construtivismo.
ABSTRACT
Physics is a science applicable to everything in everyday life, but nonetheless, it is taught essentially theoretically in classrooms. The teaching and learning of this subject has been hampered by the lack of physically trained teachers and the lack of methodologies that emphasize experimentation. Within this scenario, this work proposes a non-traditional teaching methodology based on the foundations of Project Pedagogy and aims to teach physics concepts to elementary school children through the use of Low Cost Educational Robotics, in order to alleviate the difficulties of students and teachers. To this end, the Future City project with elementary school children will be developed, which consists of building a model of a future city with robotic prototypes. Through this project students will build lasting knowledge in an interactive environment.
1INTRODUÇÃO
A Física é uma ciência que estuda a natureza e seus fenômenos e, portanto, ela é aplicável a tudo no cotidiano. Apesar de ser aplicável, essa disciplina tem sido abordada de forma essencialmente teórica nas salas de aula, o que desperta pouco interesse nos alunos. Além disso, o processo de ensino e aprendizagem de Física na educação básica tem encontrado dificuldades pela falta de professores com formação em física e por suas opções metodológicas que enfatizam os cálculos em detrimento das experimentações. Uma forma de superar essa limitação seria adotar uma metodologia de ensino fundamentada na Teoria Construtivista de Piaget (FOSSILE, 2010), utilizando a robótica educacional como ferramenta.
O Construtivismo afirma que o conhecimento é resultado da construção pessoal do aluno e o professor é um importante mediador do processo ensino-aprendizagem (FOSSILE, 2010). Dentro desta perspectiva cita-se a robótica educacional, a qual concebe o aluno como construtor de sua aprendizagem, promovendo um ambiente interativo e um aprendizado duradouro. Diversas pesquisas têm sido realizadas a fim de investigar as contribuições da robótica educativa na educação básica (ROMÃO, 2015; SANTOS, 2005; FORNAZA, 2014).
Dentro deste contexto, este trabalho apresenta o projeto Cidade do Futuro que tem como objetivo investigar possibilidades não tradicionais para o ensino de física, sobretudo metodologias de ensino que fazem uso da robótica educativa. O referido projeto pretende ensinar os rudimentos da Física através de atividades de robótica a alunos do ensino fundamental, antecedendo assim o ensino das ideias iniciais da física, a qual é iniciada no 9ª ano. Pretende-se com isto investigar se esta metodologia contribui para amenizar as dificuldades encontradas pelos professores de ciências para ensinar física a estes alunos, bem como as dificuldades dos alunos do nono ano de iniciarem seu aprendizado nesta disciplina.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Com o objetivo de ensinar os rudimentos da Física utilizando a robótica, o projeto Cidade do Futuro propõe a construção de uma maquete de uma cidade com protótipos robóticos por crianças do 5º e 6º ano do ensino fundamental, com idades entre 10 e 11 anos. Esta ação está em execução em uma ONG que atende crianças em estado de vulnerabilidade social, oferecendo atendimento nas áreas social e educacional através de diversos cursos nas áreas de línguas, empreendedorismo e tecnologias. A maquete fará uso de materiais recicláveis e de protótipos robóticos tais como: carrinho seguidor de trilha, semáforo e postes com luzes que acendem e apagam com palmas. Levando em consideração a natureza da ONG, os protótipos serão produzidos com materiais de baixo custo, seguindo o pressuposto da chamada Robótica Pedagógica de Baixo Custo (D’ABREU, 2011)
A adoção de novas práticas para o ensino de física promove um desenvolvimento mais produtivo do conhecimento nos alunos respeitando a bagagem de conhecimento que este já possui, a qual, de acordo com Ausubel, (RABELO, 1998) promove a relação entre a estrutura já existente de conhecimento de um indivíduo e uma nova informação.
A Robótica Educacional promove a criação de um ambiente onde o aprendiz tem acesso a computadores, componentes eletromecânicos (motores, sensores, rodas, etc), eletrônicos (Interface de Hardware) e um ambiente de programação para que estes componentes possam funcionar, permitindo o envolvimento ativo do aluno na concepção e na elaboração dos seus projetos de aprendizagem e na sua implementação e avaliação. Este envolvimento, além de estimulante (por ser do interesse do aluno), torna a sua aprendizagem ativa e significativa – indo além de um simples absorver de informações (MASSON, 2012; SANTOS, 2005). Através da Robótica Educacional é possível ensinar muitos conceitos de Física, como: Velocidade, Espaço, Tempo, Atrito, Força, Peso, Movimento, Aceleração e Eletrônica. Tais conceitos serão alvos de um estudo posterior durante o projeto de IC a fim de definir quais deles serão objetos de estudos durante o projeto e construção da maquete Cidade do Futuro.
SANTOS e MENEZES (2005) desenvolveram um projeto didático com o objetivo de ensinar Física para alunos do 8º ano por meio de um ambiente de robótica educacional utilizando o LEGO Mindstorm. A proposta é oferecer condições para que o ensino desta disciplina aconteça de forma mais participativa por parte dos alunos, para que estes construam seu conhecimento a partir de algo que desperte seu interesse. Para isso organizaram oficinas nas quais os alunos deveriam construir robôs, entre eles um robô seguidor de trilha, robô que arremessa bola na cesta, montanha russa, entre outros. Durante a construção dos robôs foi discutido conceitos de física como: velocidade, tempo, distância, aceleração e atrito. Os resultados obtidos pelos autores mostram o projeto didático agiu como facilitador na aprendizagem dos alunos, pois ao final deste os alunos conseguiram assimilar conceitos de Física que antes eles não conseguiam.
Paralelamente, FORNAZA (2014) desenvolveu um projeto didático com o objetivo de investigar as concepções iniciais dos alunos do 5º ano sobre conceitos de Física. Para isso ela elaborou perguntas sobre gravidade e atrito para os alunos a fim de obter suas concepções sobre estes conceitos. Em seguida, tais conceitos foram ensinados durante a execução do projeto, o qual utilizava kits Lego. Por fim os alunos foram desafiados a montar seu próprio carrinho com esse Kit. De acordo com a autora
“O uso de ferramentas tecnológicas interferiu significativamente na motivação dos aprendizes e no seu engajamento nas tarefas” (FORNAZA, 2014, p.9).
A elaboração do projeto Cidade do Futuro baseia-se nos fundamentos da Pedagogia de Projetos, assim como os que foram apresentados acima, que propõe uma metodologia de ensino através da qual o aluno aprende no ato de produzir, de levantar dúvidas, de pesquisar e de criar relações, que incentivam novas buscas, descobertas, compreensões e reconstruções de conhecimento e que lhe conduz a contextualizar conceitos já conhecidos e descobrir outros que emergem durante o desenvolvimento do projeto (PRADO, 2003).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A revisão da literatura apresentada é apenas um dos estudos realizados a fim de fundamentar o projeto de iniciação científica Cidade do Futuro. Estudo este que ainda está em andamento e de forma concomitante a algumas fases do referido projeto, o qual foi dividido em etapas.
A primeira delas já foi concluída e contemplou o momento de apresentação do tema do projeto ao público-alvo. Para tanto, foi proposto que a turma construísse um desenho que retratasse uma cidade do futuro através da pergunta: como vocês imaginam que será uma cidade do futuro? O objetivo deste momento foi despertar a criatividade das crianças sobre o tema, ao mesmo tempo em que se estimulou seu processo de construção através dos desenhos. Na sequência, foi projetado um filme sobre robôs a fim de introduzir o tema a turma (Robôs, dirigido por Chris Wedge, lançado em 2005).
Figura 1. Alunos desenhando. Figura 2. Ilustração de um aluno.
Figura3. Alunos assistindo o filme proposto.
A Figura 1 retrata o momento em que os alunos fizeram os desenhos propostos na Etapa 1. A Figura 2 é um exemplo dos desenhos feitos por um dos alunos. A figura 3 retrata o momento que foi projetado o filme sobre robôs. Todas as crianças apreciaram as atividades e participaram ativamente. Aconteceram trocas de ideias durante a realização das ilustrações o que resultou em desenhos criativos e cooperação para a construção de novas ideias, alcançando assim as expectativas previstas para o projeto até o presente momento.
As próximas etapas do projeto compreendem um estudo sobre os conceitos da física que serão trabalhados, a construção do planejamento dos encontros com seus objetivos específicos, a definição dos critérios e instrumentos de avaliação dos resultados, a organização e apresentação dos trabalhos desenvolvidos na comunidade interna e externa da ONG. Após a conclusão do projeto didático, este será colocado em prática através da montagem dos protótipos de robótica na maquete, enquanto se desenvolve o processo de ensino e aprendizagem dos conceitos da física selecionados. A culminância do projeto prevê um momento em que os produtos gerados pelo projeto serão socializados com a comunidade interna e externa da instituição.
4 CONCLUSÕES
Este trabalho apresentou um estudo sobre o uso da Robótica como método alternativo para o ensino de Física. Embora este artigo apresente um trabalho de pesquisa em andamento, a consulta a literatura sobre este tema demostrou resultados promissores no que diz respeito a uma metodologia de ensino ativa capaz de despertar nos alunos o interesse e motivação para a construção do próprio conhecimento em física.
A continuidade deste trabalho consiste em realizar um estudo sobre os conceitos de Física que serão estudados com os alunos durante o planejamento e execução do projeto didático Cidade do Futuro.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Instituto Federal de São Paulo pela oportunidade de executar este projeto de IC através da pessoa de minha professora orientadora. Agradeço a ONG pela oportunidade de executar este projeto com seus alunos.
REFERÊNCIAS
D’ABREU,João Vilhete V.;MIRISOLA, Luiz G. B.; RAMOS, Josué J. G. Ambiente de Robótica Pedagógica com Br_GOGO e Computadores de Baixo Custo: Uma Contribuição para o Ensino Médio, 2011. Disponível em: <https://br- ie.org/pub/index.php/sbie/article/view/1580/1345> Acesso em 20 ago 2019.
FORNAZA, Roseli; WEBBER, Carine G. Robótica educacional aplicada à aprendizagem em Física, 2014. Disponível em: <https://www.seer.ufrgs.br/renote/article/view/50275>; Acesso em 14 ago 2019.
MASSON,Terezinha Jocelen; MIRANDA,Leila Figueiredo de; MUNHOZ,Antonio Hortêncio Jr.; CASTANHEIRA, Ana Maria Porto. Metodologia de ensino: Aprendizagem baseada em projetos (PBL),
2012. Disponível em < http://www.abenge.org.br/cobenge/arquivos/7/artigos/104325.pdf> Acesso em 27 ago 2019.
MELO,Marcos Gervânio de Azevedo; CAMPOS, Joanise Silva Campos; ALMEIDA Wanderlan dos Santos. Dificuldades enfrentadas por Professores de Ciências para ensinar Física no Ensino Fundamental, 2015. Disponível em: <https://periodicos.utfpr.edu.br/rbect/article/view/2780> Acesso em 14 ago 2019.
ROMAO,Luiz; SACCHELLI, Carlos Mauricio. Uma Proposta Construtivista na Aprendizagem dos Conceitos da Física com o Auxílio da Robótica Educacional, 2015.Disponível em
<https://www.researchgate.net/profile/Luiz_Romao/publication/266878236_Uma_Proposta_ Construtivista_na_Aprendizagem_dos_Conceitos_da_Fisica_com_o_Auxilio_da_Robotica_E ducacional/links/55a5360908aef604aa042c30/Uma-Proposta-Construtivista-na- Aprendizagem-dosConceitos-da-Fisica-com-o-Auxilio-da-Robotica-Educacional.pdf>; Acesso em 14 ago 2019.
SANTOS, Carmen Faria; MENEZES, Crediné Silva de. A Aprendizagem da Física no Ensino Fundamental em um Ambiente de Robótica Educacional, 2005. Disponível em: <https://www.brie.org/pub/index.php/wie/article/view/856>. Acesso em 14 ago 2019
