fernando barros da silva filho fundamentos da … · 2019-03-29 · 3 fernando barros da silva...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE HUMANIDADES

FACULDADE DE EDUCAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO

FERNANDO BARROS DA SILVA FILHO

FUNDAMENTOS DA ROBÓTICA EDUCACIONAL

DESENVOLVIMENTO, CONCEPÇÕES TEÓRICAS E PERSPECTIVAS

FORTALEZA

2019

1




Dissertação de Mestrado apresentado ao

Programa de Pós-Graduação em Educação da

Faculdade de Educação da Universidade

Federal do Ceará.

Linha de pesquisa: História e Memória da

Educação

Eixo: História, Memória e Práticas Culturais

Digitais.

Orientador: Prof. Dr. José Rogério Santana

FORTALEZA

2019

3




Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Educação da Faculdade de

Educação da Universidade Federal do Ceará.

como requisito parcial para obtenção do título

de Mestre em Educação. Área de concentração:

História e Memória da Educação

Aprovada em: 25/03/2019

BANCA EXAMINADORA

_________________________________________

Prof. Dr. José Rogerio Santana (Orientador)

Universidade Federal do Ceará (UFC)

_________________________________________

Prof. Dr. Francisco Herbert Lima Vasconcelos

Examinador Externo ao Programa


_________________________________________

Prof. Dr. João Batista Carvalho Nunes

Examinador Externo à Instituição

Universidade Estadual do Ceará (UECE)

_________________________________________

Profa. Dra. Antonia Lis de Maria Martins Torres

Examinadora Interna


4

Ao meu filho, Fernando Neto.

5

AGRADECIMENTOS

À minha família pelo apoio, incentivo e paciência em compreender meus momentos

de incertezas e dificuldades.

Aos profissionais e colegas que ajudaram o moldar-me como educador.

Ao meu orientador pela confiança e pela oportunidade de explorar o mundo que a

academia nos proporciona.

À FUNCAP pelo apoio não só neste trabalho, mas também em todos os outros em

que tive o privilégio de ser agraciado com seu o investimento por meio do Governo do Estado

do Ceará como pesquisador e docente.

E a todas as pessoas que passaram na minha vida fazendo de mim a pessoa que sou

hoje.

6

“E formou o Senhor Deus o homem do pó da

terra, e soprou em suas narinas o fôlego da

vida; e o homem foi feito alma vivente.”

Gênesis 2:7

7

RESUMO

Considerando que as tecnologias adentram diversos meios sociais, estando presentes em quase

todos os contextos do mundo contemporâneo, temos que a educação atual tem sofrido diversas

mudanças em função principalmente das tecnologias provenientes da informática. Dentro do

contexto escolar presenciamos tanto em redes públicas como particulares o desenvolvimento

de atividades que envolvem temáticas tecnológicas e dentre elas trazemos à discussão deste

trabalho a Robótica Educacional. Há pelo menos uma década, pôde-se constatar dentro da rede

pública de educação do Ceará, um movimento científico de apoio e incentivo às atividades de

Robótica Educacional dentro das rotinas escolares. Estas atividades têm sido realizadas por

professores que não tiveram a formação específica nesta temática, mas que mesmo assim, têm

contribuído com trabalhos de relevante valor pedagógico. Isto nos instigou a questionar quais

são os conceitos normalmente trabalhados por estes docentes nas atividades de Robótica

Educacional, bem como identificar quais são as bases teóricas que norteiam suas ações

pedagógicas. Para isso, foi realizado um levantamento de dados na base de informações da

Secretaria da Educação do Estado do Ceará dos últimos dez anos, identificando todas as ações

noticiadas pela referida rede. Este levantamento permitiu verificar diversas informações como,

as formas de incentivo ao desenvolvimento de projetos, as formações dos professores

envolvidos e as instituições escolares em que mais se evidenciam a temática abordada. Com

posse destas informações foi realizado uma série de encontros com docentes e instituições de

ensino para acompanhamento e observação dos trabalhos desenvolvidos, nos permitindo então,

a identificar as temáticas abordadas e as teorias pedagógicas norteadoras das ações. Por fim, a

consolidação destes dados nos permitiu elaborar um material didático de Robótica Educacional

que foi utilizado para observar como se coloca o docente em formação diante da necessidade

tecnológica da escola atual. Em suma o trabalho aponta que a Robótica Educacional se coloca

dentro das redes de ensino trazendo consigo a oportunidade de trabalhar com duas das principais

demandas formativas dos século vigente, que são: o trabalho colaborativo e o incentivo a

resolução de problemas complexos. Além disto identificamos os problemas que podem vir a se

desenvolver na utilização de procedimentos inadequados dos materiais didáticos disponíveis

desvirtuando completamente a proposta construcionista da Robótica como instrumento de

apoio pedagógico.

Palavras-chave: Construcionismo. Educação tecnológica. Robótica Educacional.

8

ABSTRACT

Considering that the technologies penetrate diverse social means, being present in almost all

the contexts of the contemporary world, we have that the current education has undergone

several changes mainly due to technologies coming from the computer science. Within the

school context we witness both public and private networks the development of activities that

involve technological topics and among them we bring to the discussion of this work

Educational Robotics. For at least a decade, a scientific movement of support and incentive to

the activities of Educational Robotics within the school routines has been verified within the

public education network of Ceará. These activities have been carried out by teachers who did

not have the specific training in this subject, but who have contributed with works of relevant

pedagogical value. This instigated us to question what the concepts are normally worked by

these teachers in the activities of Educational Robotics, as well as to identify which are the

theoretical bases that guide their pedagogical actions. For this purpose, a data survey was

carried out in the information base of the Education Department of the State of Ceará of the last

ten years, identifying all the actions reported by said network. This survey allowed to verify

several information such as the ways of encouraging the development of projects, the training

of the teachers involved and the school institutions in which the subject matter is most evident.

With this information, a series of meetings were held with teachers and educational institutions

to follow up and observe the work developed, allowing us to identify the topics addressed and

the pedagogical theories guiding the actions. Finally, the consolidation of these data allowed us

to elaborate a didactic material of Educational Robotics that was used to observe how the

teacher is placed in formation in view of the technological need of the current school. In short,

the work points out that Educational Robotics is placed within the teaching networks, bringing

with it the opportunity to work with two of the main formatives demands of the current century,

which are: collaborative work and encouragement to solve complex problems. In addition, we

identify the problems that may develop in the use of inadequate procedures of the available

didactic materials, completely distorting the constructionist proposal of Robotics as an

instrument of pedagogical support.

Key words: Constructionism. Technological education. Educational Robotics.

9

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................. 11

1.1 Enfoque e objeto da pesquisa ........................................................... 11

1.1.1 Contexto tecnológico e educacional .................................................. 14

1.1.2 A prática docente no envolto tecnológico .......................................... 16

1.1.3 Catalisadores da Robótica Educacional ............................................ 17

1.2 Objetivos ............................................................................................ 20

1.2.1 Objetivo geral ..................................................................................... 20

1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................... 20

1.3 Justificativa ........................................................................................ 20

1.4 Organização do trabalho ................................................................... 23

1.5 Metodologia ........................................................................................ 24

1.5.1 Perfil da pesquisa ................................................................................ 24

1.5.2 Instrumentação e técnicas .................................................................. 25

2 CONCEPÇÕES ACERCA DA ROBÓTICA ................................... 26

2.1 A Robótica e seu histórico sociocultural e filosófico ........................ 26

2.1.1 História e evolução da Robótica .......................................................... 26

2.1.2 Contextualizando tecnologias em robótica na atualidade .................. 33

2.1.3 Questões sociais e filosóficas sobre robótica no século XXI .............. 40

2.2 Introdução à Robótica Educacional .................................................. 42

2.2.1 A Robótica Educacional no mundo ..................................................... 42

2.2.2 As Tecnologias Educacionais e a Legislação educacional brasileira

................................................................................................................................... 44

3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS E CONHECIMENTOS BASILARES

DA ROBÓTICA EDUCACIONAL ...................................................................... 46

3.1 Concepções teóricas ............................................................................ 47

3.1.1 Heurística de George Pólya ................................................................. 47

3.1.1.1 As quatro fases do trabalho de Pólya aplicado a Robótica Educacional

.................................................................................................................................. 48

3.1.2 A teoria epistemológica de Jean Piaget .............................................. 53

3.1.2.1 Estágios Cognitivos .............................................................................. 56

3.1.3 O construcionismo de Seymour Papert ............................................... 57

10

3.1.4 A postura do professor proposta por Borges Neto .............................. 59

3.1.4.1 Etapas da Sequência Fedathi aplicada a robótica educacional ......... 61

3.2 Conhecimentos fundamentais para a orientação de trabalhos de

Robótica Educacional ........................................................................................... 64

3.2.1 Tipologia robótica ............................................................................... 66

3.2.2 Estrutura e arquitetura de dispositivos robóticos .............................. 70

3.2.3 Componentes eletrônicos e eletromecânicos ...................................... 76

3.2.4 Circuitos digitais .................................................................................. 81

3.2.5 Raciocínio lógico e matemático .......................................................... 83

3.2.6 Interfaces de programação ................................................................. 89

3.2.7 Linguagens de programação e robótica educacional ........................ 91

3.2.7.1 Logo ..................................................................................................... 92

3.2.7.2 Scratch ................................................................................................. 100

3.2.7.3 Programação Arduino ......................................................................... 101

4 MATERIAIS DIDÁTICOS DE ROBÓTICA EDUCACIONAL ... 104

4.1 Conectakit: desenvolvimento de protótipo de material didático

.................................................................................................................................. 105

5 EXPERIMENTOS COM ESTUDANTES DO MAGISTÉRIO ..... 111

5.1 Procedimentos metodológicos ..................................................... 111

5.2 Resultados ........................................................................................... 113

5.2.1 A prática da Robótica Educacional na formação de estudantes de

pedagogia ................................................................................................................ 113

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................ 122

REFERÊNCIAS ................................................................................. 124

Anexos ................................................................................................. 127

Apêndice .............................................................................................. 142p

11

1 INTRODUÇÃO

1.1 Enfoque e objeto da pesquisa

O termo Tecnologia, etimologicamente originado a partir das palavras gregas

“tekhne” e “logia”, possui como significado, o estudo da técnica, da arte ou ofício

(GUIMARÃES & CABRAL, 2016). Com o passar dos séculos, as representações conferidas a

este termo sofreram algumas mudanças e dentre os diversos significados atualmente atribuídos

tem-se que a Tecnologia é uma relação existente entre as ciências e as engenharias, tornando-a

um produto composto pela integração de instrumentos, métodos e técnicas com a finalidade

de solucionar problemas e/ou facilitar a produtividade.

O valor que a Tecnologia assume no contexto social é claramente explicitado dentro

da redação das Diretrizes Curriculares Nacionais Gerais da Educação de 2013, que conceitua o

referido termo, bem como estabelece sua importância dentro dos processos de ensino e

aprendizagem, conforme destacado a seguir:

A extensão das capacidades humanas, mediante a apropriação de

conhecimentos como força produtiva, sintetiza o conceito de tecnologia aqui

expresso. Pode ser conceituada como transformação da ciência em força

produtiva ou mediação do conhecimento científico e a produção, marcada

desde sua origem pelas relações sociais que a levaram a ser produzida. O

desenvolvimento da tecnologia visa à satisfação de necessidades que a

humanidade se coloca, o que nos leva a perceber que a tecnologia é uma

extensão das capacidades humanas. A partir do nascimento da ciência

moderna, pode-se definir a tecnologia, então, como mediação entre

conhecimento científico (apreensão e desvelamento do real) e produção

(intervenção no real). (BRASIL, 2013)

O desenvolvimento tecnológico, dentre outros, é um dos fatores determinantes das

formas das quais as demandas humanas são atendidas, o que se configura em um fenômeno

conceituado como Imperativo Tecnológico, que segundo entendimento de Crowston e Malone

(1994) exerce efeitos determinantes em relação aos direcionamentos do desenvolvimento

humano, principalmente nos contextos, econômicos, políticos e sociais.

Historicamente, as Eras pré-históricas1 foram nomeadas de acordo com as

tecnologias então dominadas pela humanidade, fato este que por si só, já marca o valor atribuído

ao estudo sobre o desenvolvimento tecnológico.

1 Idade da Pedra: entre 2,5 milhões a 3.000 a.C; Idade do Cobre: entre 3.300 a 1.200 a.C; Idade do Bronze: entre

3.300 a 700 a.C.; Idade do Ferro: 1.200 a 1.00 a.C

12

A busca pela aquisição de vantagem sobre algo ou a necessidade de equilibrar os

interesses humanos são exemplos de catalisadores do desenvolvimento tecnológico que

classicamente são exemplificados pelo desenvolvimento de instrumentos dos homens

primitivos para a caça, defesa e agricultura. Esta instrumentação possibilitou aos homens

segurança e facilidade de aquisição de alimentos, porém, mais tarde levou a várias outras

implicações, como, extinções de espécies, desmatamento e inclusive conflitos armados,

desembocando em estruturas sociais organizadas por relações de dominantes e dominados.

Nos dias atuais, a imersão tecnológica vivenciada pela humanidade tem levado a

reconfiguração funcional de diversos setores da sociedade, envolvendo desde os modos de

produção, passando pelas formas de oferta e execução de serviços além de englobar os

processos de comunicação, sistemas de saúde, segurança e inclusive, a educação.

Como fruto desta imersão temos hoje uma sociedade na qual a produção e domínio

tecnológico é uma das principais promessas de sustentabilidade e consolidação das nações

diante da competitividade pelos recursos globais.

Refletindo a afirmação anterior sobre a dependência e/ou necessidade do domínio

e produção tecnológica, a luz do “Discurso sobre as Ciências e as Artes” proferido por Rousseau

(1750), ainda que no auge do modernismo, presenciamos hoje mais do que nunca uma

sociedade marcada pela busca do saber, da informação, espelhando isto nas relações sociais

com o empoderamento por meio das ciências e das artes num esforço contínuo de causar o

deslumbramento dos homens, e escravizando-os pela dependência.

Em suma, para Rousseau, o restabelecimento das ciências e das artes modernas não

contribuíam para a formação de homens virtuosos, como os discursos da época pregavam. Para

ele, as ciências e as artes inspiravam vaidades entre os homens e com isso seu direcionamento

para o oposto da virtuosidade.

A tecnologia contemporânea no meio social, político e econômico também tem sido

marcada em alguns aspectos por este equívoco citado por Rousseau já no século XVIII. Com a

consolidação das representações do modo de viver influenciadas pela mentalidade capitalista,

temos uma sociedade na qual a virtuosidade do indivíduo está nos bens acumulados e nas

inovações tecnológicas em seu poder.

Diga-se de passagem, que em função da materialidade que se tem atribuído a

informação e ao conhecimento, estes passam a ser também considerados parte dos bens

acumulados pelos indivíduos, empresas, nações, etc.

Ciente destas reflexões, verifica-se atualmente uma difusão mundial do incentivo

ao ensino por meio da informática, da programação e inclusive da robótica, as quais de certa

13

forma tem liderado a produtividade dos mercados tecnológicos. Essa difusão se dá não mais no

sentido de sustentar o discurso de possibilitar o acesso às tecnologias e sim viabilizar a

formação social e intelectual necessária para garantir a continuidade do processo evolutivo das

tecnologias atuais e consequentemente, a devida colocação dentro dos blocos econômicos

mundiais.

Apesar da existência deste direcionamento da educação tecnológica em interesses

econômicos, no alicerce dos sistemas de ensino, ou seja, no chão da escola, presenciamos

projetos elaborados sobre um discurso fundamentado no estímulo formador, na força educativa

e que tenta mostrar que a tecnologia é fruto da criação humana e que sua concepção pode ser

fundamentada para além da necessidade econômica e sim nas dimensões educativa, ética,

filosófica e política.

Diante destas considerações coloca-se como principal premissa deste trabalho a

investigação e a organização de forma sistemática, dos fundamentos que justificam o uso da

Robótica Educacional na educação básica pública a fim de subsidiar o desenvolvimento de

novos estudos sobre a temática.

O tema se faz oportuno em função do espaço que a Robótica Educacional tem

ganhado dentro dos sistemas de ensino, o que tem levado inclusive ao estabelecimento de

instituições de ensino especializadas para trabalhar com a Robótica Educacional. Outro

fenômeno que também tem se presenciado é justamente a reformulação de Projetos Políticos

Pedagógicos2 (PPPs) de instituições de educação básica, estes sendo elaborados e

fundamentados atrelados a programas de incentivo a educação tecnológica, inclusive por meio

da Robótica Educacional, o que tem levado empresas e instituições a se estruturarem para o

fornecimento de material didático e assessoria às escolas que desenvolvam este tipo de

atividade.

Estas colocações, vinculadas às publicações acadêmicas mais recentes sobre

Robótica Educacional, leva a colocar em pauta um estudo sistemático que venha a possibilitar

a reflexão sobre o desenvolvimento, consolidação e perspectivas desta ferramenta pedagógica.

Não se tem a pretensão de tornar este estudo uma espécie de guia sobre Robótica

Educacional, mas sim, um facilitador para a imersão de pesquisadores neste tema que cada vez

mais se coloca presente na sociedade/redes de ensino e consequentemente levantado

questionamentos sobre qual o papel da academia diante destas movimentações na educação.

2 O Projeto Político Pedagógico (PPP) é um instrumento que reflete a proposta educacional da escola. É através

dele que a comunidade escolar pode desenvolver um trabalho coletivo, cujas responsabilidades pessoais e

coletivas são assumidas para execução dos objetivos estabelecidos (OLIVEIRA, 2018)

14

1.1.1 Contexto tecnológico e educacional

Restringindo olhares para as redes de educação básica do Brasil verifica-se uma

crescente demanda por trabalhos docentes fundamentados em estratégias metodológicas que

estimulem e desenvolvam a capacidade de produção e raciocínio dos estudantes. Isto se dá, em

função das dinâmicas sociais e tecnológicas vivenciadas, que marca como característica desta

sociedade, a autonomia pelo conhecimento. Ou seja, a sociedade contemporânea, dentre outras

características é marcada pela existência de estudantes que fundamentados em suas próprias

concepções, experiências e saberes são os principais responsáveis pela produção do próprio

conhecimento.

O perfil do estudante atual é caracterizado pela presença das tecnologias digitais,

que de fato contrastam com o mundo vivenciado pelos seus pais e professores. Essa geração de

estudantes compõe, segundo Palfrey (2011), um grupo chamado nativos digitais, que são

crianças que já nasceram em um mundo permeado de tecnologias digitais, diferente de seus

antecessores3, que viram estas tecnologias em desenvolvimento e sendo consolidadas no dia a

dia implicando inclusive nas mudanças comportamentais e sociais explicitadas atualmente.

Os nativos digitais apresentam como características: a facilidade de manuseio de

dispositivos computacionais, o costume em receber informações de forma mais rápida e

dinâmica, além da aptidão pelo desempenho de multitarefas de forma paralela. Para Prensky

(2001) eles dão preferência a análise gráfica e/ou visual em detrimento a leitura, muito

provavelmente em função da relação estabelecida pela dinâmica temporal marcada pelo

imediatismo da informação e pelas múltiplas conexões estabelecidas em redes, hipertextos e

informações randômicas veiculadas via motores de busca e/ou redes sociais.

Diante dos Nativos Digitais, os professores classificados por Palfrey (2011) como

integrantes de um grupo chamado, Imigrantes Digitais, se veem em dilemas formativos para

atender as necessidades educacionais dos jovens estudantes. Primeiro pelo fato de normalmente

estar internalizada em sua prática a transmissão linear do conhecimento em função da formação

concebida a eles também por meio da transmissão linear. Segundo pela dificuldade de aceitação

3 Pessoas que nasceram antes de 1980 são normalmente consideradas “imigrantes digitais”. São caracterizados

pelo fato de experimentarem o surgimento das tecnologias digitais e por conta disto buscam engajar-se as

inovações tecnológicas consolidadas na sociedade.

15

que a “linguagem” dos Nativos Digitais é tão capaz quanto a sua própria habilidade de

realização (Prensky, 2001).

Freire (2011), ao discutir que ensinar não é transferir o conhecimento e sim criar,

por meio de diferentes estratégias, as condições favoráveis para que a construção e reconstrução

do conhecimento ocorra, subsidia a necessidade de reflexão sobre o aspecto tecnológico

presente no contexto educacional contemporâneo, uma vez que estas estratégias estarão de certa

forma atreladas as tecnologias difundidas no contexto social e educacional.

As fontes de conhecimento mudaram bastante dentro da última década, sendo que

o maior referencial de informações e acúmulo dos saberes desenvolvidos pela humanidade se

encontram não mais restrito às academias e escolas, historicamente instituídas de resguardar os

conhecimentos humanos, dentro das horas/aulas logisticamente estabelecidas e sim disponíveis

vinte e quatro horas por dia na internet, acessada principalmente por meio de dispositivos

móveis como smartphones, tablets e notebooks.

Ambientes virtuais de aprendizagem e redes sociais são largamente explorados por

estudantes de todas as idades e níveis de ensino, as vezes por mais horas do que em sala de aula

e com um nível de envolvimento e discussão muitas vezes nunca alcançados dentro das salas

de aula4.

Sites hospedam tutoriais e atividades que incitam a experimentação dos estudantes

e consequentemente seus feedbacks por meio dos fóruns de discussão na forma de postagens

ou comentários, além de videoconferências em tempo real através de transmissões ao vivo

disponíveis até nos mais simples smartphones.

Não há de negar, porém que, por trás destes mecanismos de difusão de informações

e geradores de experiências disponíveis na internet, há na realidade um complexo mecanismo

de geração de capital. Isso se dá, por meio da veiculação de produtos, serviços e

empreendimentos até os usuários da rede, baseado em dados coletados pelos mecanismos de

navegação. Por outro lado, isto não descaracteriza o potencial formativo que tem sido

explorado, principalmente pelos jovens estudantes.

Este momento evidenciado apresenta-se exemplificado nas colocações redigidas a

quase duas décadas na redação de abertura dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) do

4 Em função do amplo significado que o termo “sala de aula” tem recebido atualmente, principalmente após os

surgimentos das salas de aulas a distância promovida pela difusão da tecnologia da computação e da internet, cabe

ressaltar que, neste termo, me refiro a sala de aula tradicionalmente estabelecida na sua estrutura física comumente

utilizada pelas redes de ensino brasileiras.

16

Ensino Médio publicados no ano 2000, o qual exemplifica este perfil da educação

contemporânea, que segundo BRASIL (2000), o referido nível de ensino, neste caso o ensino

médio, era caracterizado como um sistema em mudança e que refletia a consolidação do Estado

democrático brasileiro, além da inserção das novas tecnologias na sociedade bem como as

mudanças evidenciadas nos meios de produção dos bens e serviços.

A dezoito anos, estas eram as implicações a serem vivenciadas pelos sistemas de

educação básica do Brasil, porém, nos dias de hoje, estas mudanças já estão de fato

consolidadas, internalizadas nas rotinas escolares e no dia a dia da população, levando a um

momento de reflexão acerca de quais expectativas foram de fato atendidas, bem como, quais as

implicações que tem se vivenciado neste contexto em relação aos processos de ensino,

aprendizagem e formação docente.

1.1.2 A prática docente e o envolto tecnológico

Para Lévy (1999) as novas tecnologias devem ser direcionadas para o

fortalecimento do ambiente educacional. Este fortalecimento está diretamente atribuído aos

saberes e competências profissionais dos professores para lidar com estas novas tecnologias.

Apesar de muito se discutir nos cursos de pedagogia e licenciaturas, sobre

metodologias diversificadas, participativas e com elementos tecnológicos, a prática profissional

do magistério no Brasil tem sido marcada pelo enfoque pedagógico tradicional unilateral, que

insiste em posicionar o professor como o único detentor dos saberes e com isso, estigmatizando-

-o como a principal fonte do conhecimento para os estudantes.

Segundo Viríssimo (2015) é comum no Brasil a presença de práticas pedagógicas

equivocadas em função de que alguns professores trabalham mais com a pedagogia tradicional,

o que é justificado por Luckesi (2011) ao explicitar que isso se dá em função de que, a pedagogia

tradicional permite que o professor “consiga” realizar a exposição levando-o a esperar um

resultado do educando.

Cabe ressaltar que as metodologias tradicionais5, apesar de rotineiramente

criticadas por acadêmicos e profissionais da educação, merecem seu devido destaque uma vez

5 Metodologia tradicional: A denominação “concepção pedagógica tradicional” ou “pedagogia tradicional” foi

introduzida no final do século XIX com o advento do movimento renovador que, para marcar a novidade das

propostas que começaram a ser veiculadas, classificaram como “tradicional” a concepção até então dominante.

Assim, a expressão “concepção tradicional” subsume correntes pedagógicas que se formularam desde a

Antigüidade, tendo em comum uma visão filosófica essencialista de homem e uma visão pedagógica centrada no

educador (professor), no adulto, no intelecto, nos conteúdos cognitivos transmitidos pelo professor aos alunos,

na disciplina, na memorização. (SAVIANE, 2006)

17

que as mesmas consideram a execução de ações necessárias ao atendimento de uma demanda

social temporalmente específica.

Isso significa que não se trata de a metodologia utilizada ser boa ou não e sim se a

mesma atende as necessidades vigentes na época em questão, neste caso, se os profissionais da

educação a serviço da sociedade estão utilizando as estratégias pedagógicas apropriadas para

atender a demanda social contemporaneamente vigente caracterizada pelo dinamismo e

apropriação universal das informações.

Diversas são as implicações necessárias a transpor como profissional do ensino para

vencer a barreira das concepções pedagógicas tradicionais.

Como descrito por Mizukami (1986, p.14), estando o educador primeiramente

disposto, além de academicamente e profissionalmente preparado, ainda assim, na sua rotina

de trabalho, findará por encontrar: uma gestão obrigando-o a contemplar todo o conteúdo

curricular estabelecido muitas vezes de forma desanexa à realidade dos alunos; salas de aulas

dispostas de forma a evidenciar sua presença como foco do processo de ensino; sistemas de

avaliação quantitativos e/ou quantitativos “disfarçados” de qualitativos e alunos “treinados” a

se comportarem como depósitos do educador como completa Freire (1985, p.38).

O que se pretende evidenciar neste momento a fim de fundamentar as discussões

vindouras deste trabalho é que, professores e estudantes estão envolvidos num mesmo contexto

social, mantendo muitas vezes uma comunicação maior e mais efetiva via redes sociais do que

em sala de aula. Situam-se como iguais entre os milhares espalhados pela rede, com acesso aos

mesmos saberes acumulados na história da humanidade à distância entre seus olhos e a tela,

seja do smartphone ou do computador. Em ambientes como este, o professor assume um papel

de suma importância para a educação contemporânea, que é justamente o de orientar o estudante

no desenvolvimento de sua aprendizagem levando-o a colocar seus saberes em movimento na

busca de explorar, redescobrir e redesenhar os conhecimentos humanos.

1.1.3 Catalizadores da Robótica Educacional

A difusão das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC), junto a

tecnologia dos Micro-Eletro-Mechanical-Systems6 (MEMS), bem como o advento da Web 2.0,

trouxeram para o contexto social contemporâneo novas formas de relação e movimentação da

6MEMS: Tecnologia baseada na encapsulação de sistemas formado por sensores, atuadores e elementos micro-

mecânicos além de circuitos eletrônicos em um único chip, utilizando técnicas e ferramentas desenvolvidas pela

indústria de circuitos integrados.

18

informação e foram fundamentais para o estabelecimento da robótica como estratégia

mediadora de ações pedagógicas.

Em substituição das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC), as TDIC’s

são caracterizadas pelo uso de dispositivos digitais como computadores, notebooks, tablets,

smartphones, smarttvs, dentre outros, que consistem em dispositivos eletrônicos que se baseiam

na lógica binária para armazenamento, processamento e movimentação de informações na

forma de dados.

A redução dos custos de fabricação de equipamentos digitais, bem como a

miniaturização destes se deu em função da tecnologia MEMS. Isto possibilitou atualmente a

aquisição e mobilidade destes dispositivos eletrônicos por uma considerável parcela da

população mundial, chegando ao patamar de que se tornou raro alguém sair para sua rotina

diária sem estar acompanhado de algum destes dispositivos.

Em relação a Web 2.0, a mesma promoveu a descentralização da disponibilidade

de conteúdos digitais, que em sua versão anterior estava centralizada nas grandes corporações,

agora dando espaço a uma rede de criação e troca de informações pelos próprios usuários.

Meio a este cenário, as discussões e desenvolvimento de projetos de Robótica

Educacional ganham espaço se impulsionando pela internet por meio da onda maker com

entusiastas do do-it-you (diy)7 e pelo apoio de usuários defensores da filosofia hacker8.

Ao passo que a tecnologia MEMS barateou e diminuiu o custo de equipamentos

digitais, propiciou também o surgimento de plataformas de prototipagem utilizadas como

interfaces para desenvolvimento de hardwares robóticos.

O Arduino (figura 1) é um exemplo de plataforma de prototipagem eletrônica

largamente utilizada em projetos educacionais de robótica em todo o mundo. A partir do

Arduino é possível desenvolver uma gama de projetos, que vão desde circuitos digitais e

analógicos simples para exposição em feiras científicas, até a aplicação em mecanismos de

automação industrial.

7 Diy: faça você mesmo 8 A filosofia Hacker tem como fundamento a defesa do livre acesso as informações e busca pela melhoria da

qualidade de vida. Sendo originada no Massachusetts Institute of Technology, MIT, entre 1950 e 1960, foi

difundido na década de 80 pelo jornalista e escritor Steven Levy.

19

Figura 1 – Modelos de Arduinos

Fonte: Arduino Portugal – Comunidade Arduino em Portugal (2018) 9

Trabalhos desenvolvidos no Massachusetts Institute of Technology (MIT) desde a

década de 60, como a Linguagem Logo e o Scratch, associados ao potencial apresentados pelas

interfaces de prototipagem como o Arduino, Raspberry e Esp32 têm possibilitado o acesso a

Robótica Educacional numa linguagem de desenvolvimento simplificada e caracterizada

principalmente pelo potencial educacional.

Este potencial tem sido largamente explorado por grandes corporações como

Google, Microsoft, Lego, dentre outras, as quais normalmente justificam que este investimento

se dá em função da necessidade de preparar novos desenvolvedores para dar conta do crescente

mercado tecnológico, assim como destacado na abertura do site oficial da Google For Education

(2018):

Mais de 65% dos alunos terão empregos que nem existem hoje.10 Queremos

ajudar a prepará-los para esse futuro fazendo com que se interessem pelas

possibilidades que a ciência da computação pode proporcionar para eles. Por

isso estamos criando programas e apoiando parceiros que alcançam milhões

de alunos todos os anos, com foco em garotas e outros jovens com pouca

representatividade nessa área atualmente. (Fórum Econômico Mundial. "The

Future of Jobs", 2016)

Em sala de aula, a Robótica Educacional configura-se como artefato tecnológico

que, segundo Ribeiro (2006) possibilita ao aluno a construção subjetiva do conhecimento uma

vez que os estudantes resgatam em seus próprios saberes as informações necessárias para levar

9 Disponível em: < https://www.arduinoportugal.pt/o-que-e-arduino/> Acesso em out. 2018.

10 Fórum Econômico Mundial, "The Future of Jobs", 2016

20

a assimilação de novos conteúdos, estes estrategicamente trabalhados nas problematizações

desenvolvidas pelo educador.

É claro que para tanto, as problematizações devem ser elaboradas por meio de

sequências didáticas fundamentadas em metodologias que buscam contextualizar os

componentes curriculares estabelecidos pelos programas de ensino e colocando a experiência

do educando como ponto central de partida dos trabalhos.

1.2 Objetivos

Partindo-se das considerações previamente explicitadas e nas observações de

trabalhos com a Robótica Educacional desenvolvidos nas redes de ensino público do Ceará nos

últimos dez anos, nos instigam a levantar algumas questões que fundamentam os objetivos deste

trabalho.

1.2.1 Objetivo geral

Descrever quais os fundamentos que justificam e sistematizam os trabalhos de Robótica

Educacional na educação básica por meio da observação da ação de formação de estudantes de

pedagogia da Universidade Federal do Ceará.

1.2.2 Objetivos específicos

• Traçar as relações entre o desenvolvimento da tecnologia Robótica com a Robótica

Educacional;

• Analisar quais as teorias e estratégias pedagógicas fundamentam se fazem presentes nas

atividades de Robótica Educacional;

• Identificar e relacionar os saberes científicos basilares para o trabalho pedagógico com

a Robótica Educacional.

1.3 Justificativa

A exploração do potencial pedagógico da Robótica Educacional se dá por meio do

atendimento de duas necessidades, as quais devem ser atendidas de tal a forma a garantir que a

21

mesma flua positivamente dentro das instituições escolares: a primeira é a formação do

educador e a segunda é a disponibilização de materiais e equipamentos.

Restringindo nosso foco as redes de ensino público do Ceará, evidenciamos que a

disponibilização de materiais e equipamentos têm saído na frente em relação a formação do

educador, o que é evidenciado pela disponibilização de kits de Robótica Educacional tanto na

rede pública municipal de Fortaleza como na estadual a pelo menos dez anos como

exemplificado por Farias (2012):

A Secretaria Municipal de Educação de Fortaleza (SME), em parceria com a

Empresa EDACOM TECNOLOGIA, iniciou no ano de 2008, em caráter

pioneiro, um projeto de robótica educacional. Atualmente este projeto está

sendo executado em 50 (cinquenta) unidades escolares do 6º ao 9º ano,

atendendo a aproximadamente 25.000 alunos, com ampliação em 2012 para

110 unidades escolares da Educação Infantil e Ensino Fundamental (1º ao 9º

ano).

Ao analisarmos as propostas para oferta da Robótica Educacional nas graduações,

podemos observar que, dentro dos últimos dez anos, não se evidenciou a discussão sobre o tema

dentro da composição curricular dos referidos cursos, o que pode ser constado no anexo A.

O mais próximo disto tem sido as discussões promovidas dentro das disciplinas de

Informática Educativa e Informática na Educação, que são optativas nas licenciaturas e

obrigatória somente na pedagogia. No entanto, de acordo com os dados gerais desta disciplina

disponibilizado pelo sistema de informática da Universidade Federal do Ceará (anexo B) não é

contemplada a Robótica Educacional dentro dos componentes curriculares dos graduandos.

A análise acima se restringiu aos cursos de pedagogia e licenciaturas em

matemática, física, química e biologia em função de levantamento estatístico sobre a formação

dos professores que orientam trabalhos de Robótica Educacional na rede estadual, a partir dos

arquivos de notícias da rede estadual de educação desde 2009, indicarem maior incidência de

professores destas disciplinas.

Este descompasso presente entre a disponibilidade de material didático e formação

docente aparenta ter sido a principal responsável pela constante crítica relativa ao sucateamento

destes materiais, uma vez que em função do educador não ter recebido a devida formação para

trabalhar com o referido material didático, estes findam a serem encerrados nos depósitos

escolares tendo sua integridade e função comprometida, além disso é claro que não pode deixar

de ser citado o prejuízo aos investimentos públicos realizados em materiais que não tiveram seu

fim pedagógico efetivado.

22

Apesar deste aparente desalinhamento entre formação profissional e investimento

público, um forte movimento científico tem sido observado dentro deste recorte de dez anos

nas redes de ensino públicas do Estado do Ceará, o que pode ser evidenciado por meio dos

eventos de divulgação das produções científicas que ocorrem anualmente tendo como destaque

a Feira de Ciências Estadual que atualmente encontra-se em sua décima primeira edição, com

o nome de Ceará Científico.

Este evento configura-se atualmente como um dos principais difusores da Robótica

Educacional da rede municipal e estadual, tanto que em suas primeiras edições, a Robótica

Educacional estava integrada a categoria de ciências da natureza e matemática, porém, em

função da sua repercussão nestas edições, a mesma possui atualmente uma categoria específica

a qual atrai anualmente uma das maiores audiências deste evento.

Apesar do valor pedagógico apresentado pelos trabalhos científicos de Robótica

Educacional dentro dos ambientes escolares dentro desta última década, não se pode deixar de

extrair daí uma questão muito importante que é justamente, qual o acesso efetivo desta

tecnologia educacional a maioria dos estudantes?

Este questionamento se fundamenta na observação de que, dentro das instituições

escolares, em função da limitação de materiais e principalmente pelo pouco número de

professores orientadores aptos a trabalharem com esta temática, as instituições se restringem a

trabalhar com um número reduzido de alunos, normalmente os considerados alunos

“destaques”, que apresentam habilidades e aptidões necessárias para o desenvolvimento do

projeto proposto e com isso um maior potencial de repercussão de crédito à referida instituição

escolar frente ao sistema de ensino.

Isso nos leva a retomar as reflexões tecidas na abertura deste trabalho, sobre a visão

de Rousseau sobre o desvirtuamento da ciência em vaidade, ao investigar o estampar de muros

escolares informando que “ali, os alunos trabalham com robótica educacional”.

Esta é uma questão de grande valor, pois se a Robótica Educacional apresenta

potencial pedagógico para a construção do conhecimento e desenvolvimento de habilidades dos

educandos, por que ela está restrita somente aos alunos mais desenvolvidos em detrimento aos

que de fato necessitam de suas contribuições?

Destas colocações emanam a justificativa geral deste trabalho que é a necessidade

de investigar os fundamentos da Robótica como atividade pedagógica e sistematizar seus

conteúdos a fim de subsidiar estratégias que a consolide dentro das redes de ensino de forma

abrangente.

23

1.4 Organização do trabalho

Este trabalho foi organizado em seis capítulos dos quais esta introdução faz parte e

se configura como o capítulo de número um.

O capítulo dois traz um estudo sobre a concepção da Robótica, como ciência

contemporânea, descrevendo seu desenvolvimento histórico, sua contextualização com as

tecnologias na atualidade e as questões sociais e filosóficas levantadas em função de sua

consolidação na vida das pessoas e chegando aos sistemas de ensino.

A exposição desse trilhar se faz necessária para fundamentar como de fato a ciência

Robótica veio a conceber a Robótica Educacional, bem como sua difusão pelo mundo e a

legislação educacional que a rege.

O capítulo três apresenta uma revisão bibliográfica que expõe as concepções

teóricas que fundamentam a utilização da robótica como atividade pedagógica, partindo desde

os estudos sobre Heurísticas de George Pólya, passando pela teoria epistemológica de Jean

Piaget e o Construcionismo desenvolvido por seu discípulo Seymour Papert.

Também é realizada uma discussão sobre a postura do professor ao trabalhar

atividades de robótica educacional à luz da proposta da Sequência Fedathi desenvolvida por

Borges Neto.

Além das concepções teóricas o capítulo três também encerra uma descrição

detalhada dos conhecimentos técnicos fundamentais normalmente dominados por professores

que trabalham com robótica educacional. A listagem destes conhecimentos se deu a partir de

questionários aplicados a um grupo de professores orientadores de projetos de robótica

educacional da rede pública do Ceará que se reúnem anualmente na Feira de Ciências do Estado.

O capítulo quatro apresenta um estudo realizado em campo analisando como se dão

as atividades de robótica educacional dentro da proposta curricular do curso de pedagogia

ofertado pela Universidade Federal do Ceará permitindo assim traçar um perfil formativo e

curricular da robótica educacional para a rede pública de Fortaleza.

Por fim, o capítulo cinco constitui as considerações do trabalho e as perspectivas

para novos estudos.

24

1.5 Metodologia

1.5.1 Perfil da pesquisa

Em função dos fatos a evidenciados dentro do presente trabalho só apresentarem

relevância, considerando os mesmos inseridos em um contexto, que envolve vários segmentos

humanos, como sociedade, política, economia, saúde, segurança, necessidades energéticas e

materiais, dentre outros, o mesmo foi norteado pela abordagem metodológica dialética por meio

de pesquisa qualitativa sobre a interpretação dinâmica e totalizante da realidade como orienta

Pradanov (2013, p. 34).

Gil (2008, p. 14) explica que a dialética “fornece as bases para uma interpretação

dinâmica e totalizante da realidade, uma vez que estabelece que os fatos sociais não podem ser

entendidos quando considerados isoladamente”.

Em relação a metodologia procedimental inerente aos meios técnicos utilizados

para a investigação abordada neste trabalho, utilizou-se o método experimental paralelo ao

método observacional. Apesar de não ser comum a utilização do método experimental em

investigações das ciências humanas, o mesmo possibilitou o levantamento de dados uma vez

que os objeto de estudo (aptidão no desenvolvimento de projetos de robótica educacional) sofre

influências por meio da ação do pesquisador (formador) e com isto garantiu informações e

momentos de feedback e reflexões (GIL, 2008).

O método observacional contemplou os momentos pós oficinas realizadas com

estudantes de pedagogia da Faculdade de Educação da UFC colocando neste momento o

pesquisador como expectador das ações realizadas pelos estudantes/professores envolvidos nos

trabalhos de Robótica Educacional desenvolvidos na disciplina de Informática na Educação

ministrada pelo Prof. Rogério Santana durante os semestres letivos de 2018.1 e 2018.2.

Quanto a natureza deste estudo, o mesmo se classificou como uma pesquisa

aplicada, em função de se objetivar neste trabalho a aplicação prática de novos meios e

processos metodológicos induzidos diretamente na formação docente a fim de proporcionar as

ciências implícitas no processo a serem erguidas em prol dos interesses sociais contemporâneos.

Quanto aos objetivos, classifica-se como pesquisa descritiva a fim de possibilitar a

comunidade científica/acadêmica dados e informações que levam ao desenvolvimento de

estudos mais aprofundados sobre a temática abordada e consequentemente o desenvolvimento

de métodos pedagógicos que atendam às necessidades advindas das mudanças tecnológicas.

25

No ponto de vista dos procedimentos técnicos desenvolvidos neste trabalho, optou-

se por configurá-lo como uma pesquisa participante, que segundo Pradanov (2013):

“[...]caracteriza-se pela interação entre pesquisadores e membros das

situações investigadas. A descoberta do universo vivido pela população

implica compreender, numa perspectiva interna, o ponto de vista dos

indivíduos e dos grupos acerca das situações que vivem.”

A forma de abordagem do estudo configurou-se como qualitativa em função de

utilizar-se do ambiente natural onde ocorre o fenômeno (instituição de formação docente) para

a coleta dos dados que por sua vez apresenta uma relação dinâmica entre o os sujeitos e suas

subjetividades integrados ao mundo real.

1.5.2 Instrumentação e técnicas

Pradanov (2013, p.102) apresenta que a “observação direta extensiva ocorre através

do questionário, do formulário, de medidas de opinião e de atitudes, história de vida, discussão

em grupo, análise de conteúdo, testes, sociometria”. Esta técnica apresentou as principais

características abordadas no desenvolvimento das ações de coleta de dados deste trabalho, os

quais ao serem extraídos da realidade, por meio da observação participante, nos forneceram os

dados primários a serem refinados a posteriori.

Como instrumento de avaliação do estado da arte, se fez uso da revisão de

documentos obtidos pelo canal de notícias da Secretaria da Educação do Estado do Ceará, além

dos documentos curriculares oficiais disponibilizados pelo sistema de informação na web da

Universidade Federal do Ceará.

A fim de obter dados mais objetivos relativos a natureza dos indivíduos envolvidos,

foi lançado também o uso de formulários de pesquisa em três etapas das formações, levantando

dados sobre conhecimentos prévios, perspectivas, dificuldades encontradas e saberes

consolidados de forma curricular.

Todas as atividades foram registradas em áudio e vídeo e transcritas posteriormente

sendo observadas as implicações pedagógicas instigadas por meio da revisão bibliográfica

levantada para orientar a pesquisa.

Consolidada a coleta dos dados passaremos a análise e interpretação dos mesmos

através dos conteúdos e dos discursos construídos por estes, levando assim a construção teórica

sustentada pelos teóricos abordados.

26

2 CONCEPÇÕES ACERCA DA ROBÓTICA E DA ROBÓTICA EDUCACIONAL

As alíneas redigidas a seguir objetivam fundamentar a temática abordada de tal

forma a embasar a esclarecer como os vários contextos sociais ao longo da história, estão de

fato, de uma forma ou outra relacionados com o desenvolvimento das tecnologias que

atualmente conceituamos como robótica. Busca-se apresentar como seu contexto de

desenvolvimento envolveram e impulsionaram outras ciências como: a física, química,

matemática, dentre outras, as quais encontram-se estabelecidas no atual currículo escolar. É

apresentado também, as relações existentes na arte e literatura como catalisadora do intelecto e

criação humana bem como a resposta cultural dos impactos da consolidação tecnológica na vida

da sociedade instigando a levantar discussões filosóficas e sociológicas quanto a várias

passagens da robótica como determinantes dos modos de vida da humanidade ao longo dos

anos como por exemplo: disponibilidade de recursos, poderio bélico, conforto e bem-estar.

Por fim, são apresentadas algumas concepções teóricas que fundamentam a

utilização da robótica como auxiliar nos processos de ensino e aprendizagem constituindo assim

a terminologia: Robótica Educacional.

A metodologia utilizada para este estudo consiste no levantamento bibliográfico e

consulta de documentos oficiais, tendo como principal fonte de busca, indexadores acadêmicos

e sítios de internet oficiais do Governo Federal Brasileiro.

2.1 A Robótica e seu histórico sociocultural e filosófico

2.1.1 História e evolução da Robótica

Temos presenciado o interesse das instituições de ensino por atividades que

envolvem o que tem se chamado de Robótica Educacional. Este tema, apesar de se referenciar

na atualidade, na realidade tratar-se de uma área que vem sendo desenvolvida ao longo dos

séculos, situando-se sempre ao entorno de questões cotidianas, que desde então sempre foram

exploradas mediante as necessidades de natureza energética e ambiental, e que envolvem uma

formação crítica multidisciplinar e interdisciplinar contemplada por saberes e conhecimentos

em áreas como: física, química, matemática, linguagem, geografia, biologia, história dentre

outras.

Ainda hoje, muitas pessoas acreditam que a área conhecida hoje como robótica,

seja algo recente ou, em outras palavras, que a robótica tenha tido origens a partir do século

XX, no entanto, argumentos favoráveis e fatos históricos sobre o desenvolvimento de

27

autômatos na antiguidade fundamentam que a robótica faz parte do cotidiano da humanidade

desde seus primórdios.

A Robótica se estabeleceu como ciência durante o século XX entretanto a mesma

já se fazia presente em diversas civilizações antigas através dos desenvolvimentos e construções

de dispositivos automatizados, mecanismos e ferramentas.

Normalmente é atribuído à Grécia Antiga (1100 a.C - 146 a.C.) o local de

advento dos primeiros autômatos, entretanto diversos estudos (BRETT, 1954; HOBSBAWM,

1952; THOMPSON, 1988) indicam que este tipo de atividade data de períodos e povos mais

antigos dentre os quais se pode citar a civilização Egípcia (3150 a.C. - 1070 a.C.) em que

mecanismos autônomos de segurança eram implementados nas edificações de pirâmides a fim

de impedir a ação saqueadores ou outros tipos de invasores de acordo com a tradução de Pierre

Vattier do manuscrito árabe redigido por Murtada Ibn Al-Khafîf (1154-1237), normalmente

intitulado l'Egypte de Murtadi fils du Gaphiphe (O Egito de Murtadi filho do Gaphiphe).

Dispositivos como os citados por Al-Khafîf compunham um conjunto de

mecanismos projetados e construídos de tal forma a aproveitar propriedades ópticas de pedras

preciosas, bem como, da canalização de fluxos de ar dentro de dutos de ventilação, a fim de

promover o referido efeito de tochas na impressão de presença de outros seres por meio dos

sons gerados pela modelação do ar. O que nada mais é do que uma versão primitiva dos alarmes

eletrônicos que temos hoje instalados em nossos veículos e casas.

Na literatura e na mitologia sempre se encontram elementos que inspiram a

criatividade humana. Na antiguidade este fato já era evidenciado pela busca da criação de

dispositivos que viessem a servir as ordens de seus criadores o que encontramos por exemplo

nas narrativas de Homero, o qual inspirado pelos fascínios da criação de seres perfeitos, relatou

na Ilíada a existência dos autômatos11, seres mecânicos inteligentes, criados pelo deus Hefesto

os quais eram seus serventes e protegiam seu palácio feito de metal.

De acordo com a narrativa de Homero, o deus Hefesto construiu em seu palácio

seres autômatos que lhe serviam como ajudantes em suas tarefas e protegiam seus domínios.

Dentre estes autômatos Hefesto teria criado os trípodes que continham rodas de ouro o que as

permitiam locomover-se sozinhas para as reuniões dos deuses.

11

Autômato: conversão latim da palavra grega αὐτόματον, autômato, que significa "agindo pela vontade própria".

Comumente descreve máquinas que se movimentam de forma autônoma, especialmente aquelas que imitam ações

humanas ou de animais

28

Figura 2 - Apolo sobrevoando o mar utilizando um Trípode alado

Fonte: ResearchGate repositório digital (2017)12

Obras como as de Homero e de outros escritores da época possivelmente vieram

a servir de inspiração para estudiosos como Ctesibius, matemático e engenheiro grego que viveu

entre 285-222 a.C. em Alexandria no Egito. Durante a juventude Ctesibius prestava assistência

ao pai que era barbeiro, ofício no qual concebeu sua primeira invenção, que consistia num

espelho suspenso contrabalanceado por pesos de chumbo, que com a ajuda de um sistema de

varas, permitiam ajustar a altura do mesmo de acordo com a estatura do cliente. Neste ofício

Ctesibius também presenciou sua primeira experiência com a pneumática na qual

eventualmente percebeu que o contrapeso de chumbo utilizado em seu engenho anteriormente

citado, ao passar por dentro de um tubo, comprimia o ar que ao escapar por pequenas fendas

emitia sons que podiam ser modelados abrindo assim sua mente para o desenvolvimento de

vários mecanismos pneumáticos e autômatos, que vão desde instrumentos musicais até armas

militares.

Ainda em Alexandria, outro grego chamado Heron (10 d.C. - 80 d.C.) construiu

diversas invenções dentre as quais se destaca a primeira máquina de “vender água da história”,

em que a mesma liberava um jato de água ao receber uma moeda do usuário.

12

Disponível em: <https://www.researchgate.net/figure/303820506_fig2_Fig-4-Apollo-flying-over-the-sea-on-his-winged-tripod-Below-him-dolphins-fish-

and> Acesso em out. 2017.

29

Figura 3 - Ctesibius de Alexandria

Fonte: Enciclopédia Britânica Online (2017)13

Heron foi responsável pelos primeiros experimentos com energia eólica, em que

aperfeiçoou o funcionamento do Hydraulis, um órgão a água construído por Ctesibius, através

da integração de um pistão em um cata-vento, o que alimentava os dutos do órgão com um

fluxo contínuo de ar. Também lhe é atribuída a criação de diversos outros mecanismos os quais

são: a eolípila14, a seringa, a bomba de pressão projetada para uso dos bombeiros de Roma, os

teatros de autômatos, a porta automática e um veículo móvel capaz de se movimentar para

frente e para trás movido pela energia cinética proporcionada pela queda de grãos de trigo

dentro de um mecanismo sendo este considerado um dos mais autênticos autômatos da época.

Figura 4 - Máquina de vender água

Fonte: Greek Boston (2017)15

Figura 5 - Eolípila

Fonte: ResearchGate (2017)16

Figura 6 - Teatro de autômatos

Fonte: Explorable.com (2017)17

13

Disponível em: < https://www.britannica.com/biography/Ctesibius-of-Alexandria?oasmId=136707> Acesso

em out. 2017. 14

Eolípila: considerado o primeiro motor a vapor documentado a eolípila consiste em uma câmara com tubos

curvados por onde vapores são expelidos impulsionando o movimento da câmara em torno dos hemisférios dos

quais está suspensa. 15

Disponível em: < http://www.greekboston.com/culture/inventions/vending-machine/> Acesso em nov. de

2017 16

Disponível em: < https://www.researchgate.net/figure/226680721_fig16_Fig-16-a-Heron%27s-aeolipile-and-

b-a-modern-replica-photographed-by-Katie-Crisalli> Acesso em nov. de 2017 17

Disponível em: < https://explorable.com/heron-inventions> Acesso em nov. de 2017

30

Diante destes exemplos fica esclarecido porque é atribuído historicamente aos

gregos a construção dos primeiros autômatos (AZEVEDO, 2006 p. 4).

Com o passar dos séculos muitos dispositivos robóticos foram concebidos pela

humanidade em várias civilizações. No entanto, aos árabes, se atribui o interesse no

desenvolvimento de mecanismos que fossem de encontro às necessidades humanas dando um

destaque especial ao polímata Al Jazari (1136–1206) que viveu durante a Idade do Ouro

Islâmico, equivalente a Idade Média, ao qual é atribuída a autoria do manuscrito “O Livro do

Conhecimento de Dispositivos Mecânicos Engenhosos”, em que é descrito com detalhes o

funcionamento e instruções de construção de cem mecanismos que vão desde relógios até

sistemas de irrigação.

Figura 7 – Sistema de irrigação

Figura 8 – Sistema de irrigação

Figura 9 - Relógio

Fonte: O Livro do Conhecimento de Dispositivos Mecânicos Engenhosos (Al-Jazari) (2017)

A partir do século XV os autômatos começam a trilhar rumo a uma maior

complexidade quando dentre outros destaques, Leonardo da Vinci (1452 – 1519) desenvolveu

uma extensa investigação acerca da anatomia dos animais possibilitando assim a

disponibilidade de consideráveis referências para o desenvolvimento e criação de articulações

mecânicas. Neste período se nota o surgimento de diversos exemplares de bonecos que moviam

os membros, os olhos e que conseguiam executar ações simples como escrever ou tocar alguns

instrumentos. Neste momento presenciamos o surgimento dos conceitos trabalhados atualmente

na biônica, na medicina de próteses e na cibernética, ciências estas que buscam integrar

organismos vivos, sistemas eletromecânicos e computacionais para o desenvolvimento de

próteses, órgãos artificiais e exoesqueletos de melhoria artificial de humanos.

Nesta época já se discutia o impacto da existência de máquinas que pudessem

consequentemente substituir a força de trabalho, principalmente após contribuições do inventor

e artista francês Jacques de Vaucanson (1709 – 1782) ao qual é atribuído a construção do

31

primeiro androide18, o qual tinha a capacidade de tocar flauta. De fato, este impacto realmente

começou a ser percebido durante o século seguinte no qual presenciou-se a primeira revolução

industrial, em que ocorreu um intenso deslocamento da população rural para os centros urbanos,

criando enormes concentrações urbanas (KNAPP, 1989, p. 77). Os operários viviam em

péssimas condições de trabalho e moradia bem como expostos à insalubridade o que levava a

dispersão de várias doenças.

Após os primeiros anos da industrialização foi na tecnologia fabril, financiada

pela produtividade da classe operária, que se iniciou um rápido processo de desenvolvimento a

fim de promover a substituição de mão de obra humana por máquinas e equipamentos

(HOBSBAWM, 1952), o que promoveu a rápida ascensão do nível de desemprego refletindo

no grande número de famílias vivendo em estado de miséria nos centros urbanos. Por outro

lado, ao passo que se desenvolveu a revolução industrial, se notou a revolução agrícola em

função da presença da mecanização, que também abrangeu os processos rurais. Isto possibilitou

o aumento na produtividade e oferta de alimentos, o que levou a redução de custos e

consequentemente garantiu a subsistência destas famílias em situação de miséria, o que por sua

vez promoveu um aumento da taxa de natalidade da população intensificando ainda mais a

densidade demográfica e os problemas sociais.

Por volta de 1860 se presenciou uma segunda Revolução Industrial, a qual agora

estava caracterizada pela investida às inovações técnicas, dentre as quais destaca-se a energia

elétrica, a siderurgia do aço, os avanços e desenvolvimento nos meios de transportes e o

surgimento de novos meios de comunicação como o telégrafo e telefones. Neste momento, a

mão de obra operária da qual até então não se exigia considerável capacitação técnica passou a

ser cobrada cada vez mais pela especialização que atendesse a crescente demanda dos processos

de produção condizente com os avanços tecnológicos.

Entendendo que a Educação é uma prática social que é determinada por seu

contexto histórico, há evidências que no período por hora em destaque, a escola assumiu um

papel fundamental na formação da mão-de-obra necessária ao modelo de produção industrial,

tanto que a classe hegemônica garantia materiais didáticos para que não faltasse meios às

escolas de possibilitar a qualificação dos operários nas habilidades requeridas pelos meios de

produção. Isto refletia na própria escola, uma vez que a mesma estava a se deparar com

18

Andróide: Aparelho ou máquina que se assemelha à figura humana inclusive apresentando movimentos e

ações idênticas.

32

inovações, que até então os professores também ainda não tinham formação para uso e

compreensão.

E será na virada do século XIX para o século XX, com o desenvolvimento do

behaviorismo, que se define com mais clareza o significado do termo “tecnologia do ensino e

aprendizagem”, em parte detalhado e desenvolvido pelo trabalho de Skinner (1972),

pesquisador o qual apresentou fortes influências no período, as quais repercutem ainda nos dias

de hoje através de seus estudos comportamentalistas, a partir dos quais foram desenvolvidos

diversos processos ou programas de ensino denominados métodos de instrução (SILVA, 2006,

p. 2) os quais fundamentam o instrucionismo.

Voltando a atenção à resposta cultural apresentada na época, presenciamos um

momento marcante na história dos autômatos, o qual foi a primeira vez em que a terminologia

robô foi utilizada. O escritor e dramaturgo tcheco, Karel Capek (1890-1938) em uma de suas

peças teatrais intitulada R.U.R.19, conta a história de um cientista chamado Rossum, o qual cria

uma substância química utilizada para construção de robôs humanoides, que deveriam ser

obedientes e realizar todo o trabalho físico, entretanto o exército de robôs construídos finda se

tornando muito inteligente e terminam por dominar o mundo.

Outras produções culturais da época também apresentam em sua trama a

natureza ostensiva dos robôs sobre a humanidade, se destacando dentre elas o filme alemão de

ficção científica “Metrópolis”20 no qual se apresenta a preocupação crítica com a mecanização

da vida industrial nos grandes centros urbanos.

Dentre as influências culturais sobre o tema nos anos 1940, se destaca o escritor

russo Isaac Asimov (1920-1992) o qual trilhou um caminho inverso acerca da relação humana

com a mecanização, até então muito criticada em função de quase três séculos de submissão

social, apesar da considerável evolução econômica presenciada. Asimov dedicou-se a produção

de ficções que buscavam mostrar as possibilidades da humanidade ao utilizar a robótica no

contexto diário.

A partir deste momento a robótica se consolida como ciência e surgem os

esforços para a construção de robôs industriais dos quais é atribuída ao engenheiro Joseph F.

Engelberger (1925-2015) a construção do Unimate, primeiro robô industrial montado e

comercializado mundialmente pela General Motors.

19

R. U. R. Rossumovi Univerzální Roboti (Robôs Universais de Rossum). A frase em inglês "Rossum's Universal

Robots" foi usada como legenda na versão checa original. O termo robô derivaria do tcheco e significaria “escravo”

o que implicaria em influência crítica marxista nesta peça de teatro. 20

Metropolis é um filme de ficção científica alemão lançado no ano de 1927 e dirigido por Fritz Lang.

33

Deste ponto em diante a robótica é disseminada industrialmente e fortalece o

produtivismo decorrente do modelo econômico estabelecido, os robôs industriais começaram

mais uma vez a efetivar a preocupação social iniciada no século XVI, buscando o aumento na

produtividade, a melhoria na qualidade dos produtos consequentemente possibilitando a

redução de custos com o operariado.

2.1.2 Contextualizando tecnologias em robótica na atualidade

Grandes transformações sociais ocorreram em entre as décadas de 60 e 70 em

função da internacionalização da economia.

É no cenário das grandes transformações sociais ocorridas no final dos anos

1960 e meados de 1970 que se desencadeou o que vários teóricos

compreendem como sendo a nova face da internacionalização da economia.

A globalização, sob a égide do capital financeiro, redimensiona a divisão

social do trabalho, buscando uma flexibilidade no processo de trabalho,

impulsionado pela tecnologia de base microeletrônica, pela robótica, dentre

outros. Aliando os avanços do campo tecnológico e o capital industrial,

desencadeiam-se profundas mudanças de ordem econômica, política, cultural

e social. (LIS, 2014)

Foi meio a este cenário que em 1961, a General Motors colocou em

funcionamento o robô Unimate. Cenário este, em que se observava que a sociedade se

encontrava sob influência de uma forte tendência tecnológica derivada da corrida espacial e da

expansão econômica herdada do pós-guerra. A partir deste momento se iniciou a difusão de

robôs nas linhas de produção a qual continua em expansão até os dias de hoje.

Os primeiros robôs industriais eram projetados para realizar basicamente

trabalhos de manipulação de objetos de grande massa ou sob condições nocivas a manipulação

humana. Normalmente a rotina de trabalho destes robôs era limitada a uma única função, a qual

era repetida de forma sequencial. Devido à ausência de sensores apropriados, o equipamento se

limitava a apresentar somente os seus estados internos de operacionalização o que não era

suficiente para uma leitura externa as condições ambientais ao qual o robô estava inserido e

consequentemente exigia que a estação de trabalho do equipamento fosse especialmente

projetada para tal finalidade.

Os robôs desta época ficaram conhecidos como Robôs de Primeira Geração

limitados a funções específicas e sequenciais, dependentes de uma preparação especial do

ambiente para êxito de suas funções. Alguns exemplos destes robôs podem ser conferidos nas

imagens apresentados a seguir:

34

Figura 10 – Unimate Figura 11 – Palletizer

Fonte: Robotic Industries Association (2018)21 Fonte: AZO Robotics (2018)22

Figura 12 – Puma Figura 13 – Famulus

Fonte: Timetoast (2018)23 Fonte: International Federation of Robotics

(2018)24

Uma esteira rolante que transporta caixas depositadas sobre um ponto A (começo

de sua superfície) a um ponto B (fim de sua superfície) é um bom exemplo de um robô simples

de primeira geração.

Figura 14 –Robô de primeira geração: Esteira de transporte de carga

Fonte: produzido pelo autor (2018)

A medida que caixas são depositadas no ponto A as mesmas devem ser

recolhidas quando chegam em B. Se em algum momento as caixas são forem recolhidas ao

21 Disponível em: <https://www.robotics.org/joseph-engelberger/unimate.cfm>. Acesso em jun. de 2018. 22 Disponível em: <https://www.azorobotics.com/equipment-details.aspx?EquipID=295>. Acesso em jun. de

2018. 23 Disponível em: <https://www.timetoast.com/timelines/primeros-robots>. Acesso em jun. de 2018. 24Disponível em: < https://ifr.org/robot-history>. Acesso em jun. de 2018.

35

chegar no ponto B as mesmas se acumularão e neste caso, o robô (esteira) não identificará a

ausência desta variável do ambiente, que é a ausência de um coletor no ponto B e mesmo assim

continuará em funcionamento.

Um outro exemplo de robô de primeira geração seria um braço manipulador

responsável por pegar caixas num ponto A e levá-lo a um ponto B.

Figura 15 –Robô de primeira geração: Braço manipulador robótico

Fonte: produzido pelo autor (2018)

Caso as caixas não fossem bem posicionadas na posição A, o manipulador

mesmo assim executaria a referida tarefa, mas não teríamos certeza se as caixas teriam se

acoplado perfeitamente a garra do robô, o que comprometeria o êxito de sua função uma vez

que neste exemplo, o robô não foi projetado para realizar ajustes do posicionamento de sua

garra, limitando-o a execução da programação definida estritamente em função de sua

montagem estrutural.

Apesar da limitação apresentada, os robôs de primeira geração foram de suma

importância para o desenvolvimento tecnológico das fábricas atuais e ainda hoje muitos robôs

com estas características continuam sendo utilizados sem nenhum problema em linhas de

produção na qual se tem ambientes especialmente preparados.

Com o desenvolvimento de componentes eletrônicos cada vez mais sofisticados

alguns robôs de primeira geração passaram a ser aprimorados com sensores25, os quais davam

e estas máquinas a capacidade de realizar análise dos ambientes que os cercavam, como se

fossem verdadeiros “sentidos”.

Sensores de pressão, térmicos, infravermelhos, sonares, luminosidade dentre

outros passaram a ser utilizados como “órgãos” que possibilitam aos robôs a capacidade de

realizar pequenos ajustes em sua programação a fim de possibilitar a correção de alguma

variável do ambiente que viesse a comprometer a execução das funções predeterminadas.

25 Sensores: Dispositivos eletrônicos desenvolvidos para responder a alterações físicas/químicas de ambientes, por

meio de sinais elétricos que podem ser traduzidos por especialistas da eletrônica, dentre outros, de forma

quantitativa ou qualitativa, permitindo assim realizar a análise de condições de um determinado ambiente.

36

Surgem então os Robôs de Segunda Geração os quais comparados aos anteriores apresentavam

agora uma maior autonomia funcional.

Robôs como o Hillari 1 e Hillari 2 são bons exemplos de robôs de segunda

geração.

Figura 16 – Hillari 1 Figura 17 – Hillari 2

Fonte: Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes – Toulouse, França (2018)26

O Hilari 1 foi o primeiro robô móvel desenvolvido pelo Laboratoire d'Analyse et

d'Architecture des Systèmes em Toulouse na França em 1977 e tinha como a finalidade,

possibilitar o estudo e desenvolvimento de sistemas robóticos mais avançados. Já o Hillari 2,

consistia numa plataforma móvel que se locomovia por meio de rodas dentro de ambientes de

produtividade; Seus sensores identificavam a presença de obstáculos que viessem a

impossibilitar sua movimentação ou causar alguma colisão. Ao identificar a presença de alguma

variável ambiental os sensores de Hillari 2 forçava a programação previamente estabelecida a

realizar alterações a fim de identificar novas rotas e possibilidades.

Hoje em dia muitos equipamentos apresentam tecnologias desenvolvidas

durante a difusão dos robôs de segunda geração como por exemplo, os robôs aspiradores de pó,

ou cortadores de grama, que executam rotas preestabelecidas, mas se adaptam a mudanças do

ambiente de trabalho.

26 Disponível em: <http://homepages.laas.fr/matthieu/robots/> Acesso em jul. de 2018.

37

Figura 18 – Robô cortador de grama

Fonte: AgriExpo (2018)27

A evolução da informática e da tecnologia MEMs levou ao desenvolvimento de

robôs de terceira geração, estes dotados de inteligência artificial, capazes não somente de

realizar pequenos ajustes sobre sua função pré-estabelecida, e sim realizar novas programações

e/ou reprogramações. Nesta era surgem os robôs com a capacidade de aprendizado que

consistiam em registradores de funções identificadas por seus sensores e inseridas nos códigos

fonte de sua programação, agora predominantemente computacional.

Um dos primeiros robôs de terceira geração a ser difundido foi o AIBO (figura

19), que foi um cachorro robótico desenvolvido pela Sony a partir de 1998. Este robô tinha a

capacidade de interagir com pessoas assim como um cão de verdade. O mesmo aprendia

inclusive a identificar o estado emocional do dono a fim de dar uma resposta na forma de ações

com a finalidade de proporcionar condicionamentos emocionais.

Figura 19 – Linha AIBO da Sony

Fonte: IEEE Spectrum (2018)28

Hoje temos este tipo de tecnologia difundida vastamente pela sociedade, estando

principalmente incrementada em dispositivos móveis, com maior presença ainda nos de

comunicação. Aparelhos celulares não são mais simples dispositivos que se limitam a

27 Disponível em: <http://www.agriexpo.online/pt/prod/etesia-sas/product-179050-67897.html> Acesso em jul. de

2018. 28 Disponível em: <https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/home-robots/sony-halts-support-for-aibo-still-

one-of-the-best-robot-toys-ever> Acesso em jul. de 2018.

38

comunicação móvel, são verdadeiros mecanismos robóticos capazes de identificar o usuário,

sua presença, seus dados de movimentação, seus principais interesses. Alguns equipamentos

mais sofisticados adaptados a dispositivos especiais conseguem identificar dados corporais

como frequência cardíaca, temperatura, pressão arterial dentre outros, bem como são capazes

de imergir o usuário em ambientes de realidade aumentada.

Na atualidade a robótica está tão enraizada que muitas vezes a mesma nem é

notada devido a imersão desde cedo das novas gerações em ambientes complexamente

robotizados, o que torna necessário identificar algumas das possibilidades de utilizações dos

robôs pela sociedade contemporânea.

A aplicação industrial é sem dúvida o ramo de maior presença da robótica na

atualidade uma vez que a difusão da robótica em larga escala se iniciou dentro das indústrias e

permaneceu em expansão até os dias de hoje.

Um robô industrial geralmente é definido como uma máquina manipuladora

multifuncional utilizado em aplicações de automação de processos de produção. Seus controles

são realizados de forma automática por meio de uma programação preestabelecida a qual pode

ser reprogramada na medida que o meio de produção exige. São classificados primariamente

de acordo com sua base a qual pode ser fixa ou móvel bem como pelos graus de liberdade das

articulações, o qual indica a versatilidade do robô. Sua anatomia se resume num conjunto

composto por: base, elos, juntas, atuadores, sensores e órgãos terminais.

Na indústria agropecuária robôs estão presentes em torres de irrigação, nas

máquinas coletoras de frutos, semeadeiras automáticas, ordenhadeiras computadorizadas etc.

Figura 20 – Plataforma de irrigação robótica Figura 21 – Drone dispersor de lavouras

Fonte: Dinheiro Rural (2018)29 Fonte: Gaúchazh (2018)30

29 Disponível em: <https://www.dinheirorural.com.br/robotica-nas-redeas-da-agricultura-de-precisao/> Acesso

em jul. de 2018. 30 Disponível em: <https://gauchazh.clicrbs.com.br/economia/campo-e-lavoura/noticia/2017/09/mao-de-obra-

digital-como-os-robos-estao-a-servico-do-agronegocio-cj85xdrbo006801pdbvw9a2q4.html> Acesso em jul. de

2018.

39

No entretenimento os robôs estão presentes desde pequenos brinquedos até

androides de companhia e mecanismos animatrônicos.

Brinquedos como bonecos, veículos rádio controlados, consoles de videogames,

estão sendo amplamente desenvolvidos para trabalhar sincronamente com dispositivos móveis

(smartphones e tablets) e com as redes sociais, o que tem possibilitado uma imersão cada vez

maior dos usuários durante o tempo de interação com o equipamento.

A estrutura destes equipamentos varia muito em função do grande número de

tipos de brinquedos existentes no mercado, entretanto, a presença de sensores cada vez mais

sofisticados bem como a capacidade de processamento dos componentes eletrônicos são os

principais precursores da evolução destes tipos de robôs.

Muitos androides são desenvolvidos para realizar a interação entre pessoas e

prestar variados tipos de serviços. Em função de tornar a interação o mais real possível, muitos

pesquisadores desenvolvem estruturas robóticas cada vez mais próximas da fisionomia humana,

o que tem permitido várias discussões acerca da aplicabilidade destes robôs bem como o

impacto social nos próximos anos.

Robôs animatrônicos são desenvolvidos para reproduzir a fisionomia de um ser

vivo, sejam eles: humanos, dinossauros, animais, animais fantásticos, etc. Foi uma tecnologia

muito utilizada na indústria cinematográfica, mas vem nos últimos anos cedendo espaço para a

computação gráfica. Entretanto continua sendo largamente utilizada em exposições de parques

temáticos, museus, eventos em geral ou simplesmente como objetos de decoração.

Na linha doméstica estão presentes robôs como os de limpeza, os quais são

projetados para realizar serviços domésticos como: varrer e aspirar chão, limpeza de vidros e

piscinas, cortadores de gramas dentro outros. Trabalham de forma autônoma seguindo a

programação de fábrica sob as configurações realizadas pelo usuário. Normalmente possuem

sensores de movimento e sonares o que lhes permitem trabalhar dentro do espaço físico sem o

risco de chocar-se contra objetos sensíveis ou de cair de locais altos, como escadas e sacadas.

São programados para evitar ao máximo a necessidade de atuação do usuário sobre suas funções

sendo que muitos modelos, ao identificarem a necessidade de recarga de sua bateria,

automaticamente interrompe as funções e se conecta em uma fonte de energia para recarga e

posterior continuidade no serviço de onde parou.

Há uma grande variedade de robôs desenvolvidos para a segurança pública,

militares e desenvolvimento. Os principais são os robôs de busca e salvamento, que podem ser

terrestres, marítimos ou aéreos. São projetados para atuar em situações de busca de

sobreviventes em situações de desastres naturais, incêndios dentre outras catástrofes, além de

40

possibilitar a exploração de ambientes de difícil acesso como outros planetas, profundezas

oceânicas, zonas radioativas, atmosferas tóxicas ou temperaturas extremas. Há ainda robôs

desenvolvidos para realizar a localização e desarmamento de bombas, patrulha e espionagem,

ações ostensivas e de defesa contra blindados e antiaérea, bem como mísseis, que por possuírem

sensores capazes de permitir-lhes autonomia de rastreio de alvos, podem sim ser enquadrados

como robôs.

Na área da saúde robôs estão sendo desenvolvidos em escalas microscópicas

para trabalharem dentro do corpo humano como reguladores de funções ou como nano robôs

no combate a células cancerígenas e microrganismos.

Na medicina robôs cirurgiões ampliam a precisão motora e sentidos nos

médicos desta especialidade por meio de mecanismos e sensores desenvolvidos com os estudos

da robótica háptica. Há também dispositivos sendo desenvolvidos para melhoria artificial de

humanos como exoesqueletos amplificadores de força, além de órgãos artificiais, como olhos,

coração, pulmão, fígado, rins além é claro dos já difundidos membros superiores e inferiores.

Na educação a robótica vem apresentando grande potencial no desenvolvimento

de atividades de grande valor pedagógico devido sua capacidade de colocar o aluno como autor

do próprio saber, bem como por possibilitar a interdisciplinaridade dos componentes

curriculares, além de permitir a representação prática de muitos fenômenos antes unicamente

abstraídos principalmente em disciplinas como matemática e física.

Kits de robótica educacional são produzidos em larga escala e aprimorados a

medida que novas tecnologias e linguagens de programação são desenvolvidas.

Além destes destaques, mecanismos robóticos também podem ser encontrados

em: sistemas de vigilância eletrônica, veículos, estacionamentos, terminais rodoviários e

aeroportuários, portos, computadores e gadgets pessoais, eletrodomésticos em geral, etc.

2.1.3 Questões sociais e filosóficas sobre robótica no século XXI

A sociedade vive um momento exponencial em termos de evolução tecnológica

acompanhado de uma acentuada velocidade de criação e difusão da informação.

Os meios de produção são rapidamente substituídos e o consumo de materiais e

produtos tem sido contínuo e desenfreado. Dominar a interação das relações no ciberespaço já

não é mais o suficiente, uma vez que não basta mais somente estar como espectador nesta

dimensão. Fazer parte da rede de colaboradores e produtores do conhecimento, além de dominar

41

as habilidades de produção e criação dos próprios conhecimentos são premissas para a o

indivíduo ter acesso às oportunidades sociais e principalmente profissionais na atualidade.

Diante deste espaço de intensas mudanças que não nos tem permitido presumir

o que se esperar, temos observado na prática, comportamentos e mudanças sociais que têm sido

colocados como ponto de partida para diversos estudos comportamentais da sociedade

contemporânea. As formas de interação entre os indivíduos tem sido um dos fenômenos sociais

mais afetados com a implementação das rápidas evoluções tecnológicas. Redes corporativas

virtuais tomam os espaços de conferências e reuniões presenciais, o que promove uma rápida

difusão de informação e economia de recursos de deslocamento e locações, más por outro lado

impossibilita as interações sociais e o compartilhamento de experiências de forma mais afetiva

e proximal. Neste contexto, redes como estas se aproximam cada vez mais de uma rede neural

computacional, mecanizada dentro de funções e metas preestabelecidas.

O aprendizado tem se tornado mais acessível e a produtividade pessoal tem

aumentado em termos de fenômenos de aprendizagem institucionais, por outro lado, relações

pessoais têm sido negligenciadas em função de se exigir do ser humano as habilidades de

processamento e capacidade de armazenamento de computadores, em função destes serem

atualmente as principais companhias das pessoas no dia a dia e por conseguinte se tornaram a

principal referência da sociedade.

Meios de produção completamente robotizados exigem uma formação cada vez

mais aprimorada ao passo que possibilita aos empregadores uma considerável redução com

custos de operariado o que cria dentro dos ambientes de formação profissional uma

competitividade cada vez mais acirrada.

Em termos de serviços públicos, muito se questiona acerca da confiabilidade de

empregar sistemas computacionais no gerenciamento quase que autônomo de sistemas de

segurança, saúde, educação e principalmente os sistemas militares, uma vez que a integridade

destes, bem como a evolução da inteligência computacional tem avançado além dos precedentes

até então esperados.

O modo de brincar das crianças limitou-se a acomodação diante de uma tela de

computador ou de uma tv de alta resolução conectada a dispositivos de captura de movimentos

corporais, não tendo mais espaço para os brinquedos que estávamos acostumados a vinte anos

atrás. Na melhor das oportunidades de substituir a presença destes dispositivos para um

programa em outros espaços sociais com famílias, amigos, ou diante de apreciações raras de

ambientes naturais, as pessoas passam mais tempo posando para as câmeras de seus

42

smartphones e compartilhando suas “selfies” do que de fato usufruindo do momento em

questão.

É diante deste cenário que caminhamos para o fechamento da segunda década

do século XXI, onde seres humanos são dependentes quase que absolutos de meios tecnológicos

para a manutenção de sua rotina diária e se veem emocionalmente sensíveis na sombra da

possibilidade de estar “desconectado”.

Atribuir ao avanço tecnológico a responsabilidade por todos estas mudanças

sociais de fato não vem a solucionar as questões até aqui expostas, até porque as gerações mais

jovens não conseguirão compreender em função de já terem nascido dentro deste contexto e

por conseguinte considerarem este o estado natural das coisas. Ou seja, a retirada abrupta da

tecnologia na sociedade não apresentaria resultados positivos, pois a criação tecnológica e

adaptação a mesma é um ciclo inerente a natureza humana desde seus primórdios como

civilização.

Nesta altura o que se tem observado é a necessidade de conscientização e

reconhecimento por parte dos indivíduos, que estes fazem parte desta rede de produção e que o

domínio sobre a mesma possibilitará a sociedade a capacidade não somente de ser consumidora

e sim criadora e recriadora dos próprios meios de vida.

2.2 Introdução à Robótica Educacional

2.2.1 A Robótica Educacional no Mundo

Na literatura internacional, a robótica já se consolidou como um campo de

investigação dentro da educação, possuindo inúmeros trabalhos em diversos países que, de certa

forma, convergem em alguns pontos – por exemplo, na epistemologia (Alimisis, 2013; Benitti,

2012; González y Jiménez, 2009).

O Japão em sem dúvida um dos países que mais tem consolidado sua cultura

sobre pilares tecnológicos. Apesar de ser reconhecido como um país de cunho tradicionalista

muito forte, os Japoneses aprenderam a lidar com a necessidade tecnológica em função da sua

própria estrutura social. Estima-se hoje que cerca de 39,68% da população japonesa é composta

por pessoas acima de 55 anos (CIA, 2018) e em breve esses números irão aumentar, em função

da taxa de natalidade ser muito baixa, levando a densidade demográfica a uma contínua queda.

A busca pelo desenvolvimento de robôs no Japão tem como principal motivo a necessidade de

garantia de mão de obra além de promover serviços de assistência básica, como os prestados

por robôs de segurança pública, resgates e salvamentos, assistência médica.

43

Em pesquisa publicada pela ItMedia-Online em 16 de novembro de 2009, cerca

de 19,7% dos japoneses entrevistados indicaram ter sido fortemente influenciados pela

animações e publicações de mangás durante a década de 70. Destes entrevistados uma nova

pesquisa identificou que os títulos considerados de maior influência sobre a personalidades

destas pessoas foram: Gundam, Galaxy Express 999, Space Battleship Yamato e Lupine. Dos

quatro títulos, os três primeiros apresentam em seu enredo sociedades futuristas e altamente

desenvolvidas tecnologicamente. Parece que esta tendência está tão bem enraizada nos

japoneses que até as produções culturais naturalmente são estabelecidas sobre temas

tecnológicos, influenciando gerações hodiernamente.

Dentro deste espaço onde se reúne uma necessidade natural a uma sociedade

fundamentada em valores éticos e morais reforçada pelo esforço pessoal, abastecida de artefatos

culturais que incentivam a difusão do tema tecnológico em questão, temos, portanto, um

ambiente fértil para a discussão e utilização de tecnologias como a robótica dentro dos sistemas

educacionais.

Ainda na Ásia observa-se que na China, por exemplo, ações formativas acerca

dos temas tecnológicos tem sida cada vez mais valorizadas dentro dos contextos educacionais.

Famosa por liderar o ranking dos países com maior número de ciberataques com cerca de 41%

dos crimes cibernéticos de 201731 originados neste país, os chineses buscam ganhar

competitividade no ciberespaço entre os outros países através de programas de alfabetização

em informática entre os jovens. Segundo pesquisadores da Universidade de Oxford, num futuro

próximo metade dos empregos de alguns países serão substituídos por robôs e computadores e

é baseado nesta perspectiva de futuro que o sistema de ensino chinês, além de já ter em sua

grade curricular a disciplina de Tecnologia da Informação, está inserindo também atividades de

programação o que tem classificado este tema como estratégia nacional.

Porém o ensino de programação não tem se restringido somente a China.

Segundo o BBC Brasil (2014), desde setembro de 2014, às crianças da Inglaterra têm a

oportunidade de realizar aulas de programação a partir dos cinco anos de idade nas escolas

primárias. Esta decisão veio a ser regulamentada pelo próprio governo inglês após consulta

pública realizada para obter informações sobre a necessidade de reforma curricular do país.

Além do estudo da programação, os estudantes passaram a ter aulas de tecnologia e design,

aulas de impressão 3D e robótica.

31 Segundo pesquisa realizada pela CDN GoCache em dezembro de 2017. Disponível em:<

https://www.gocache.com.br/seguranca/dez-paises-com-mais-ataques-de-hackers/>. Acesso em nov. 2018.

44

Na Inglaterra, robôs também têm sido utilizados para auxiliar na educação de

crianças autistas, como a exemplo da Escola Primária Topcliffe, em Castle Vale. Robôs Nao,

desenvolvidos pela Aldebaran Robotic, acompanham as crianças em atividades diárias. Em

função das crianças autistas apresentarem-se mais motivadas e seguras envolvidas com

dispositivos eletrônicos s computadores, o que facilita a abertura da comunicação, os robôs têm

apresentado bons resultados no trabalho com estas crianças.

Países como a Suíça já perceberam que apesar dos modelos educacionais em

geral difundidos pelo mundo na atualidade serem considerados a área de maior resistência a

mudanças nos últimos cem anos de história, a educação digitalizada e da tecnologia educacional

se coloca como uma potência ainda inexplorada por educadores, mas que está chamando a

atenção de grandes empresas e investidores. Diante deste cenário, a educação com este viés

tecnológico, composto de um currículo que valorize o domínio e criação de novas tecnologias

se colocará diante do mundo não somente como uma necessidade básica de formação do

cidadão e profissional, mas como uma nova indústria e mercado financeiro.

2.2.2 As Tecnologias Educacionais e a Legislação educacional brasileira

Atualmente, presenciamos transformações de grande significado em todas as áreas

da nossa sociedade, transformações estas que ocorrem em grande velocidade. Nosso contexto

social, econômico e cultural é afetado por estas rápidas mudanças e devido a esta dinâmica, nos

obrigamos a modificar nosso modo de pensar, interagir, agir e comunicar, refletindo assim os

perfis que caracterizam a vida pós-moderna.

Um aspecto que deve ser considerado com atenção na educação contemporânea é a

aquisição e domínio do conhecimento, diferente do modernismo onde o modelo educacional

pregava que o indivíduo deveria se colocar predominantemente como consumidor de conteúdo,

sem questionamentos nem críticos das informações que lhe eram repassadas atendendo assim

a demanda das políticas de mercado vigentes na época. Chegamos então a uma Era em que o

indivíduo é produtor do seu próprio saber, cuja autonomia é pressuposto básico da educação

contemporânea.

Conscientes deste momento histórico o Governo Federal Brasileiro vem

trabalhando com a formulação de documentos os quais por intermédio do Ministério da

Educação no ano 2000, fundamentou a integração desta característica autônoma da educação

contemporânea através de parâmetros educacionais conhecidos como PCN’s.

O Ensino Médio, neste documento, foi descrito como um sistema em mudança

advindas da consolidação do Estado democrático, da inserção das novas tecnologias na

45

sociedade brasileira bem como as mudanças nos meios de produção dos bens e serviços os quais

exigiram que a escola, corresponsável junto à família pelo preparo do estudante para o exercício

da cidadania e sua qualificação para o trabalho, se posicionasse de maneira que permitisse aos

alunos integrarem-se ao mundo contemporâneo nas dimensões fundamentais da cidadania e do

trabalho.

Tínhamos um ensino descontextualizado, compartimentalizado e

baseado no acúmulo de informações. Ao contrário disso, buscamos dar

significado ao conhecimento escolar, mediante a contextualização;

evitar a compartimentalização, mediante a interdisciplinaridade; e

incentivar o raciocínio e a capacidade de aprender.

(BRASIL, 2000, p.4)

Paralela a estas movimentações políticas notou-se também que houve uma explosão

tecnológica a qual tem sido presenciada nas últimas décadas e atribuída em parte a difusão do

acesso social as tecnologias, principalmente as da comunicação, ao passo que observamos a

miniaturização dos equipamentos eletrônicos e eletromecânicos proporcionada pelo advento da

tecnologia MEMS2 (Micro-Eletro-Mechanical-Systems). Experimentamos, portanto uma era

de forte desenvolvimento da indústria eletrônica impulsionada pelo crescente uso de

dispositivos de comunicação e bens de consumo (MELO, 2010 p.16)

No tocante em que, sociedade e política mostravam-se síncronos diante da

necessidade de considerações acerca das novas necessidades curriculares, diversos estudos na

área educacional afloraram através do trabalho de muito pesquisadores e trouxeram a tona

importantíssimas contribuições realizadas por estudos dos anos 60 de pesquisadores como

Seymour Papert, o que desde então vem evidenciando que as atividades com tecnologias

educacionais, propiciam meios para que o aprendiz formule hipóteses relacionadas ao seu

objeto de investigação, explore ideias que levem a discutir e colocar em prática a sua própria

maneira de pensar, a validar resultados e construir argumentos que possam ser aplicados, como

cita Rezende (2002, p.3):

Materiais didáticos que incorporem novas tecnologias, são capazes de

oferecer uma reestruturação do processo de aprendizagem, depende do

esforço de relacionar novas abordagens teóricas sobre a aprendizagem

a seu desenho instrucional. Tomando, porém, como exemplo a pesquisa

no campo da informática educativa nos últimos dez anos, pode-se

observar que a transferência de descobertas nas ciências cognitivas e

sociais para a prática do planejamento de materiais didáticos raramente

é um processo tão direto.

46

Entretanto apesar de toda uma estruturação legal, um ambiente fértil em termos de

integração sociedade-tecnologia e a conscientização do educador brasileiro frente às demandas

metodológicas atuais, a utilização de ferramentas educacionais que envolvem as TICs e em

específico a Robótica Educacional tem enfrentado uma série de empecilhos dos quais podemos

destacar a dificuldade do emprego de recursos financeiros de maneira objetiva fundamentados

na experiência docente e sua preparação metodológica tendo em vista alcançar os objetivos

traçados pela sociedade refletidos pelas políticas públicas através dos parâmetros norteadores

do processo de ensino.

3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS E CONHECIMENTOS BASILARES DA ROBÓTICA

EDUCACIONAL

Este capítulo tem a finalidade de expor um levantamento realizado sobre as

concepções teóricas basilares que fundamentam a utilização da Robótica Educacional como

atividade pedagógica.

Este levantamento foi estruturado por meio de revisão bibliográfica direcionada por

meio de indicações referenciadas em trabalhos acadêmicos que abordam a robótica educacional.

Um dos principais aspectos pedagógicos da Robótica Educacional é a sua utilização

para incentivar por meio da sua contextualização a resolução de situações problemas.

“...robôs como uma solução para uma situação-problema contextualizada,

integrando os conteúdos de várias disciplinas do conhecimento, com as

contribuições de tecnologias de automação, tais como computador em uma

interface tipo homem-máquina” (Chavarría e Saldaño, 2010, p. 1)

Partindo da observação de Chavarría e Saldaño, resgatamos os estudos do

matemático George Pólya, ao tratar das heurísticas, sendo este o ponto de partida para a

tentativa de construção deste alicerce teórico.

Alberto e Brito (2017) em estudo sobre as bases teóricas de teses brasileiras sobre

a robótica educacional, citam que “as principais bases epistemológicas que fundamentam as

teses brasileiras foram a teoria Construtivista de Piaget e o Construcionismo de Papert”.

Esta referência leva a necessidade de revisar as teorias construtivistas e

construcionistas a fim de traçar uma redação alinhadora destas bases epistemológicas com as

ações observadas em práticas de robótica educacional.

47

Por fim, buscando verificar a importância do professor como mediador dos

trabalhos de robótica educacional, bem como a postura que o mesmo estabelece durante estas

atividades, apresenta-se uma explanação sobre os conceitos abordados na Sequência Fedathi

desenvolvida pelo matemático Borges Neto no Laboratório Multimeio da Faced/UFC.

3.1 Concepções teóricas

3.1.1 Heurística de George Pólya

O matemático húngaro George Pólya apresenta em sua obra, “How to Solve It”

publicada pela primeira vez em 1945 em Princeton, os conceitos de heurística popularizando-o

pelo mundo desde então.

Sua obra resgata as raízes da heurística por meio de referências atribuídas a Pappus

de Alexandria em seus comentários sobre as obras de Euclides.

Segundo Pólya (1945), “a Heurística ou Heurética era o nome de um certo ramo de

estudo, não bem delimitado, mas que pertencia à Lógica, à Filosofia ou à Psicologia... raramente

apresentado com detalhes”. No geral, dentro destas áreas, a heurística tinha a função de

direcionar o estudo sobre os processos de concepções das descobertas e das invenções, o que

tenta ser resgatado por Descartes por meio de uma sistematização apresentada na obra “Regulae

ad directionem ingenii”.

Porém, foi inspirado em Bernard Bolzano, que Pólya estabeleceu sua base

ideológica para traçar uma compreensão moderna dos fundamentos da Heurística, inclusive

atualizando-a em significado como ciência que “procura compreender o processo solucionador

de problemas, particularmente as operações mentais, típicas desse processo, que tenham

utilidade”.

Os fundamentos da então chamada Heurística moderna são:

• Considerar as várias fontes de informações;

• Não despreza nenhuma informação;

• Consideram as bases lógicas e psicológicas;

• Experiência na resolução de problemas;

• Observação de outros em experiências com resoluções de problemas;

• Tratar todo e qualquer problema com os mesmos cuidados.

O objetivo da Heurística neste sentido é de possibilitar uma melhor compreensão

de como se dão as operações mentais por trás dos processos de resolução de problemas a fim

de subsidiar os contextos educacionais no que diz respeito ao ensino.

48

Uma atenção especial a matemática foi atribuída por Pólya em seu estudo com a

Heurística, porém o mesmo deixou claro que isto não era uma limitação. E é fundamentado

nisto que transcrevo a seguir algumas observações acerca das “quatro fases” detalhadas pelo

autor, porém discutidos dentro do objeto de estudo deste trabalho que é a Robótica Educacional.

3.1.1.1 As quatro fases do trabalho de Pólya aplicado a Robótica Educacional

Diante de uma situação problema, seja ele dentro dos contextos escolares ou não,

presenciamos uma tendência imediata dos jovens estudantes no questionamento acerca do

“como se faz”. Isso atrelado a uma incidência tecnológica fundamentada na dinâmica da

informação (da resposta) torna-se um problema para o trabalho docente atual.

O trabalho docente fundamentado no levantamento de questões e busca pela

reflexão discente finda sendo barrado pelo imediatismo procedimental.

Pólya defende a atenção sobre quatro fases de trabalho que devem ser consideradas

para uma assimilação e direcionamento conveniente sobre a resolução de um determinado

problema.

A primeira etapa constitui a compreensão do problema, que é determinante para o

devido envolvimento do estudante na questão a ser resolvida. Projetos de robótica educacional

podem ser desenvolvidos a partir de situações problemas comuns do dia a dia escolar, como

por exemplo, o desenvolvimento de sistema de irrigação automático da horta escolar32.

Um projeto como o citado pode ser originado a partir de diversos temas transversais

discutidos dentro dos componentes curriculares da escola, como por exemplo:

• Desperdício de água;

• Fontes de energia;

• Ciclo de vida vegetal;

• Agricultura e alimentação;

• Economia;

• Políticas sociais.

A compreensão do problema só é alcançada pelo estudante, se este problema fizer

sentido para seu contexto, seja ele social ou pessoal. Caso essa premissa não seja atendida

presenciamos de forma muito comum o questionamento discente do “para que isto vai servir na

minha vida”.

32 Falar que é comum esse tipo de projeto nas escolas

49

Este é o principal impasse para o desenvolvimento curricular uma vez que o mesmo

não traz em sua mediação significado funcional para o estudante e por conta disto, não ocorre

a compreensão do problema a ser explorado.

Neste sentido, um projeto de robótica educacional como o previamente citado, pode

atender plenamente conteúdos curriculares dentro de seu enredo, como por exemplo:

• Biologia: reprodução dos vegetal/ ciclo da água;

• Física: fontes de energia/ eletricidade;

• Química: reações fotoquímicas;

• Matemática: geometria plana/ grandezas matemáticas/ finanças;

• Geografia: Políticas de distribuição de energia

• História: Evolução das tecnologias agrícolas

Para além dos conteúdos curriculares, também findam por ser trabalhados

conhecimentos que envolvem:

• Desenho técnico;

• Desenho vetorial e 3D orientado por computador;

• Técnicas de hidráulica e eletricidade;

• Programação de microcontroladores;

• Desenvolvimento de aplicações.

Como explicitado por Pólya, o “problema deve ser bem escolhido, nem muito difícil

nem muito fácil, natural e interessante, e um certo tempo deve ser dedicado à sua apresentação

natural e interessante”.

Isso implica que o projeto de robótica educacional sugerido deve partir como base

a viabilidade de efetivação por parte dos estudantes, pois, não faz sentido propor por exemplo,

o desenvolvimento de um scanner de ondas cerebrais a alunos da primeira etapa do ensino

fundamental, que não dominam conceitos de neurociências.

As incógnitas a serem relacionadas dentro de um projeto de robótica educacional,

são as finalidades de que se propõe o desenvolvimento do protótipo, e estas devem estar bem

claras para os alunos a ponto de serem ressignificadas em símbolos ou signos apropriados para

a posterior “estabelecimento do plano”, que na robótica se configura como a “prototipação”.

Encerrar ao projeto como a solução dos problemas desencadeadores do mesmo

findam por matar a natureza exploratória da atividade, uma vez que a suposição dessa

possibilidade deve fugir da resposta definitiva. É justamente esta natureza do “será”, que motiva

a construção e posteriormente a prova, validação e reelaboração do protótipo.

50

“Há uma outra indagação que pode se útil neste estágio preparatório, desde

que não se espere para ela uma resposta definitiva e sim uma provisória, uma

suposição: É possível satisfazer a condicionante?” (POLYA)

Seguindo a exploração desta etapa, assim como Pólya em sua obra, segue abaixo

uma exposição de forma exemplificada da etapa de compreensão do problema;

Exemplo:

Verificar o desenvolvimento vegetal e consumo de água e energia em horta

escolar/comunitária com sistema de irrigação automática.

Para a devida discussão do projeto os alunos devem ter noções prévias sobre ciclo

de vida dos vegetais, ciclo da água, atuadores elétricos e programação de sensores. Os dois

últimos tópicos são inerentes a conhecimentos específicos da robótica educacional que

normalmente tem se difundido sem sistematização curricular, mas que com o apoio de

professores em oficinas específicas findam a ser discutidas entre alguns estudantes.

Em relação ao diálogo inicial entre o professor e alunos, poderíamos ter:

- Quais as questões a serem resolvidas?

- Economia de água e desenvolvimento vegetal.

-Quais informações dispomos?

- Planta baixa da horta e distribuição de plantio de hortaliças (vide pesquisa de

campo), consumo de água diário (vide experimento).

-Como podemos denotar as variáveis a serem estudadas?

- Consumo diário de água (a), tempo de maturação de hortaliça (t), economia de

água (e).

- Qual a condicionante que relaciona a economia de água (e) com o consumo diário

de água (a) e o tempo de maturação da hortaliça (t).

- A economia (e) é a diferença entre o consumo de água diário (a) antes e depois da

instalação de sistema de irrigação automatizado, considerando o tempo de maturação (t) das

hortaliças.

- A construção desse sistema de irrigação pode de fato economizar água mantendo

ou melhorando o tempo de maturação das hortaliças?

- Considerando a restrição programada do volume de água dentro dos períodos de

irrigação para alcançar a maturação de hortaliças em tempo similar a irrigação manual, pode-

se sim obter uma irrigação mais eficiente e econômica.

51

O estabelecimento do plano é colocado por Pólya como a segunda etapa para

resolução do problema. De forma indireta os questionamentos acima levam a instauração das

estratégias a serem percorridas de tal forma a obter pelo menos por alto os resultados desejados.

Estes questionamentos findam por ser refinados através da experimentação dos testes e falhas

obtidos pelo sistema proposto o que é muito comum nesta etapa da robótica, normalmente

conhecida como prototipação.

O ponto de partida para a prototipação, se embasa nos conhecimentos previamente

adquiridos, os quais são fundamentais para o desenvolvimento do projeto, assim como afirma

Polya ao dizer que:

“Sabemos, naturalmente, que é difícil ter uma boa idéia se pouco conhecemos

do assunto e que é impossível tê-la se dele nada soubermos. As boas idéias

são baseadas na experiência passada e em conhecimentos previamente

adquiridos. Para uma boa idéia, não basta a simples recordação, mas não

podemos ter nenhuma idéia boa sem relembrar alguns fatos pertinentes. Não

bastam os materiais para a construção de uma casa, mas não podemos

construí-la sem lançar mão dos materiais necessários. Os materiais

indispensáveis à resolução de um problema matemático são certos itens

relevantes do conhecimento matemático já adquirido, tais como problemas

anteriormente resolvidos e teoremas anteriormente demonstrados.” (POLYA,

p. 5)

O valor que Polya atribui ao resgate da experiência de problemas anteriores denota

a importância pela identificação de similaridades entre situações correlatas.

Na etapa de prototipação normalmente o estudante se debruça na pesquisa de outros

protótipos já existentes e que possam atender a necessidade do seu projeto. Na situação de

inexistência surge então a necessidade de remodelar alguma estrutura mais próxima ou

dependendo a modelagem completa do mecanismo a ser construído.

Esta etapa, na robótica educacional, corresponde as implícitas indagações descritas

por Polya:

1- “Conhece um problema correlato?”

2- “Considere a incógnita! E procure pensar num problema conhecido que tenha a

mesma incógnita ou outra semelhante.”

3- “Eis um problema correlato já resolvido. É possível utilizá-lo?”

Na ocorrência de nenhuma das três indagações forem suficientes para extrair das

memórias experimentadas pelos estudantes as informações necessárias para iniciar o processo

de modelagem do mecanismo surge a necessidade do professor intervir com as seguintes outras

indagações:

4- “É possível reformular o problema?”

52

5- “Se não conseguir resolver o problema, procure antes resolver um problema

correlato.”

Neste momento se oportuniza ao estudante a experimentação de problemas mais

simples que estruturam e dão corpo ao problema maior.

Na robótica educacional isso corresponde a experimentação, testes e simulações

utilizando protótipos e modelos já estabelecidos e difundidos.

Assim como na matemática, objeto de estudo de Polya, esta etapa de múltiplas

micro-experimentações finda por distanciar o estudante do problema principal a ser resolvido,

muitas vezes inclusive levando a sua total reconfiguração.

Cabe ao professor promover e administrar esta reaproximação por meio da

indagação:

6- “Utilizou todos os dados? Utilizou toda a condicionante?

Neste ponto a ação pode retornar à indagação número 3 e partir para a etapa de

execução do plano.

O plano traçado corresponde ao protótipo concebido pelo estudante.

A etapa de execução, no que diz respeito a construção do protótipo deve ser

minuciosamente analisada pelo estudante, uma vez que em função da experiência obtida na

etapa de prototipação leva muitas vezes o estudante a simplesmente executar a construção de

forma mecânica e sem reflexão a fim de levar a consolidação estrutural e consequente obtenção

da resposta sobre a viabilidade do projeto desenvolvido.

A execução da construção por parte do estudante será mais fluida a medida que a

concepção do protótipo tenha sido realizada por ele, o que não ocorre na situação em que um

protótipo é sugerido por um terceiro.

Esta tem sido a principal falha dos kits educacionais de robótica, pois suas

composições são fechadas a construção dos modelos pré-estabelecidos, o que normalmente não

correspondem a realidade tratada in loco. Por outro lado, são ótimos materiais para serem

utilizados para promover a indagação número 5 da etapa de estabelecimento do plano.

A insistência por parte do professor pela atenção em cada etapa da construção do

protótipo deve-se ao fato de que o estudante deve ter plena convicção de que os conjuntos de

sistemas que compõe o todo do protótipo responderão devidamente como planejados, o que

promove a oportunidade das múltiplas aprendizagens dentro da execução do projeto. Isso

significa dizer que ao construir um mecanismo robótico, o estudante deve ser capaz de

identificar como cada sistema (variável) influi na resposta final (incógnitas).

53

Isso não ocorre na situação em que o aluno só executa a construção baseada num

modelo pré-estabelecido em um manual de instruções, assim como na matemática ao receber a

“fórmula” que deve ser utilizada para obtenção da resposta.

O retrospecto apresentado por Polya é na robótica educacional uma das etapas mais

importantes, justamente pelo fato de proporcionar a relação da criação do estudante com o

mundo. Esta etapa propicia a revisão de todas as etapas anteriores a fim de promover um

refinamento sobre as competências e habilidades desenvolvidas durante a realização do projeto.

Um aluno que não negligencia esta etapa sempre apresenta uma nova reformulação

para seu protótipo além de execuções de construção cada vez mais aprimoradas e rápidas o que

explicita o sucesso no que diz respeito a habilidade de resolução de problemas.

Por isso é importante a atenção do professor em incitar a realização desta etapa por

parte do estudante, para que sua aprendizagem não se finalize na entrega do protótipo

construído.

É importante lembrar que, o objeto da robótica educacional não é a construção final

e sim a consciência das relações entre as variáveis e incógnitas estabelecidas durante todas as

etapas de realização de um projeto.

3.1.2 A teoria epistemológica de Jean Piaget

É comum encontrar na literatura acadêmica referências aos estudos construtivistas

desenvolvidos por Jean Piaget dentro de pesquisas desenvolvidas com práticas de robótica

educacional. Este fato ocorre justamente por que a robótica educacional baseia-se na teoria

construtivista de Jean Piaget, que atribui ao aluno a construção dos seus próprios saberes,

através da interação dos seus conhecimentos com o meio onde ele se encontra. Esta interação

produz um aprendizado baseado numa relação de troca entre o meio e o objeto de estudo,

caracterizando assim a experimentação e a vivência como marcas principais da educação

construtivista.

Na educação construtivista o aluno é considerado agente ativo no processo de

aprendizagem, uma vez que a vivência ativa sobre o objeto de estudo promove sua melhor

assimilação e acomodação do conhecimento.

A teoria de Piaget se fundamenta na prática, o que coloca o aluno em contato direto

com a necessidade de criação do saber, se opondo assim ao modelo de ensino que dá ênfase a

abstração de conceitos.

Nas palavras de Piaget:

54

O conhecimento não procede em suas origens nem de um sujeito consciente

de si mesmo, nem de objetos já constituídos do ponto de vista do sujeito. O

conhecimento resultaria de interações que se produzem entre o sujeito e

objeto. A troca inicial entre sujeito/objeto se daria a partir da ação do sujeito.

Logo, não existe conhecimento resultante do simples registro de observações

e informações, sem uma estrutura devida às atividades do próprio sujeito

(JEAN PAIGET 1998).

Trazendo estes conceitos para a robótica educacional, temos um recurso pedagógico

capaz de ilustrar o meio de tal forma a possibilitar os alunos a construção concreta de conceitos

muitas vezes somente experimentados pela abstração, por exemplo: na física experimenta-se

fenômenos de corrente elétrica e seu controle, na prática é possível o estudante verificar fatores

que influenciam nas grandezas da corrente elétrica. Via abstração o que se consolida na

aprendizagem dos alunos não passa de esquemas e fórmulas que normalmente não fazem

significado e são utilizados de forma reproducionista, impedindo o estudante de levar seus

saberes a outras situações.

Há também de se ressaltar que as teorias desenvolvidas por Piaget foram as bases

utilizadas mais tarde por Seymour Papert para delinear um estudo mais direcionado a robótica

educacional, pois, Papert foi aluno direto de Piaget e hoje é considerado um dos primeiros

estudiosos a se dedicar a este recurso pedagógico.

É fundamentado nisto que se justifica o aprofundamento teórico sobre a teoria

construtivista de Piaget em função de que os educadores que trabalham com robótica

educacional muitas vezes fazem dela, seja de forma consciente ou inconsciente.

Jean Piaget (1896-1980) foi biólogo e psicólogo suíço que se dedicou a identificar

as relações entre os processos e as formas de aquisição do conhecimento humano. O compêndio

de seus estudos se consolidou no que hoje normalmente é chamada de Teoria Epistemológica

Genética e fundamenta o ensino construtivista.

A teoria epistemológica genética também é conhecida como teoria do

conhecimento originou-se a partir do interesse de Piaget em buscar explicações de como se

dava a construção do conhecimento dos sujeitos a partir de sua base de formação inicial em

biologia. Porém, a medida que desenvolveu seus estudos várias outras áreas do conhecimento

foram por ele estudadas a fim de consolidar suas pesquisas, dentre as quais destaca-se: a

psicologia, filosofia, lógica, matemática, física, dentre outras ciências.

Para Piaget o processo de aprendizagem e desenvolvimento do intelecto é um

fenômeno biológico fundamentado na capacidade de adaptação e organização do ambiente onde

o ser está inserido, ou seja, o desenvolvimento do intelecto funciona da mesma forma que o

desenvolvimento biológico (WADSORTH, 1996).

55

Assim como a adaptação é uma das principais tendências dos seres vivos, ela

também é a base de suas estruturas intelectuais.

A adaptação ocorre em função da tendência a organização pois esta é a responsável

em promover a interação entre as estruturas físicas e psicológicas em estruturas lógicas e

coerentes, através dos estímulos fornecidos ao organismo.

A adaptação engloba dois processos, são eles: a assimilação e a acomodação.

Quando uma pessoa recebe uma nova informação, seja ela, em forma de uma

percepção, um dado motor ou um conceito, ela tende a inseri-lo junto às suas estruturas

cognitivas já presentes (PIAGET, 1996.13). Este processo de inserção e relação as estruturas

cognitivas já presentes, foi definido por Piaget como o processo de assimilação.

Esta assimilação é uma tendência de adaptar os novos estímulos oriundos dos meios

aos esquemas já consolidados na estrutura cognitiva, através da internalização de similaridades

observadas nos estímulos.

A diferença entre um conceito já internalizado na estrutura cognitiva e um novo

conceito mais complexo gera uma proximidade de estímulo que faz com que o indivíduo venha

a realizar a associação entre os esquemas postos. A partir do momento que as similaridades são

superadas e o novo conceito se estabelece como uma nova estrutura cognitiva, ocorre então o

processo de acomodação, que segundo definição de PIAGET (p.18,1996) é “toda modificação

dos esquemas de assimilação sob a influência de situações exteriores ao quais se aplicam”.

Segundo WADSWORTH (1996, p.7), enquanto a assimilação é a responsável pelo

crescimento cognitivo, a acomodação é a responsável pelo desenvolvimento da cognição, ou

seja, na assimilação novos esquemas são acumulados e levados a comparação com esquemas

já estabelecidos, ao passo que a acomodação consolida os novos esquemas em novas estruturas

cognitivas. Isto implica dizer que estes dois processos coexistem de forma dependente entre si,

uma vez que não há assimilação sem acomodação bem como o inverso também é verdadeiro.

Esse fato parte do pressuposto que só existe a assimilação se houver estruturas

cognitivas anteriormente acomodadas para efetivar o processo de percepções e proximidades

de estímulos, ao passo que, só haverá a possibilidade de acomodação de uma nova estrutura

cognitiva se antes o estímulo tiver gerado um esquema levando-o a sua assimilação.

Para WADSWORTH (1996), na assimilação os estímulos são forçados a se

ajustarem a estrutura cognitiva da pessoa ao passo que na acomodação a pessoa é forçada a

mudar sua estrutura cognitiva para acomodar os novos estímulos.

Isto implica dizer que o desenvolvimento cognitivo se dá por meio de equilíbrios

entre os processos de assimilações e adaptações, que para PIAGET (1996), é um mecanismo

56

auto-regulador, necessário para garantir que a pessoa desenvolva uma interação adequada e

eficiente com o ambiente.

3.1.2.1 Estágios Cognitivos

Ao trabalhar com o estudo sobre os processos de aprendizagem de crianças Piaget

define a existência de quatro estágios de transição que descrevem como se dá o

desenvolvimento cognitivo.

O primeiro estágio é chamado de Sensório-motor e parte do zero aos dois anos de

idade. LOPES (1996), explica que neste período a criança inicia a elaboração de esquemas para

compreender o meio onde está inserida a partir de reflexos neurológicos básicos da estrutura

fisiológica, construindo por meio de ações a noção de espaço e tempo.

Neste período inicia-se o desenvolvimento da noção de causalidade o que está

intimamente ligado à noção temporal.

A medida que os esquemas são aprimorados, a criança passa a ser capaz de

diferenciar e integralizar-se à objetos de forma mais complexa.

O segundo estágio é o Pré-operatório caracterizado pela forte presença das

representações simbólicas que são utilizadas pelas crianças na substituição de objetos e eventos.

Este estágio vai dos dois a entre sete e oito anos de idade e apesar de ser fortemente marcado

pela representação simbólica ainda está presente a atividade sensório-motora de forma mais

sofisticada e capaz de possibilitar melhores formas de exploração do meio levando ao

surgimento das percepções e intuições.

As principais características das crianças neste estágio de desenvolvimento são:

egocentrismo, inconformidade com o acaso, simulação, percepção global não refinada e

valorização da aparência em detrimento a importância factual.

O estágio Operatório-concreto engloba a idade de oito a onze anos e é marcado pelo

desenvolvimento da capacidade abstração de informações acerca da realidade. É o período da

vida da criança que ela consegue desenvolver noções de tempo, espaço, causalidade e ordem

das coisas, bem como a reversibilidade dos fenômenos.

Por fim o estágio Operatório-formal a criança consolida sua estrutura cognitiva e

seu nível mais elevado e isto pode ocorrer entre o início do estágio Operatório-concreto e os

quatorze anos de idade, período em que se torna apta a pensar de forma lógica e formular

hipóteses não limitando-se mais às representações imediatas e relações preexistente. Isto

implica no desenvolvimento da capacidade da abstração total.

57

3.1.3 O construcionismo de Seymour Papert

Seymour Papert foi aluno direto de Piaget e teve seus estudos consideravelmente

influenciados por este. Assim como Piaget, Papert também considerava a criança capaz de

construir por si só suas próprias estruturas cognitivas mesmo sem necessariamente passar pelo

processo de ensino.

Por se fundamentar no construtivismo piagetiano o construcionismo de Papert é

considerado uma reconstrução teórica da primeira e foi proposta originalmente em 1980

(NUNES, 2013, p.2) sob o questionamento acerca da possibilidade de criação de condições de

melhor aquisição de conhecimento por parte das crianças.

A ideia central da teoria construcionistas é possibilitar condições de

desenvolvimento de aprendizagem com o mínimo de intervenção possível por parte do

professor no que diz respeito ao ensino, tendo como meta o alcance de aprendizagem que se

fundamente da construção cognitiva a partir de esquemas mentais da criança fundamentada em

seus esquemas cognitivos já consolidados relacionados a sua visão de mundo.

A cultura tem papel fundamental no fornecimento de modelos e metáforas que

funcionam como estímulos promotores de assimilações a acomodações, uma vez que a visão

que a criança tem do mundo e do meio que a cerca é quem promove a apropriação de materiais

significativos para serem usados em seus processos de desenvolvimento cognitivo (PAPERT,

1986).

Papert busca complementar o pensamento piagetiano ao enfatizar que além da

maturação biológica e da interação com o meio, a disponibilidade dos materiais culturais

disponíveis para que sejam explorados pelas crianças também é determinante no processo de

influência do desenvolvimento cognitivo, explicando assim, portanto, o motivo da dificuldade

encontrada por crianças em compreender noções e conceitos vagamente experimentadas em seu

dia a dia.

Isto demonstra a relevância da disponibilização de materiais didáticos e

experiências relevantes que promovam o envolvimento das crianças em situações práticas e

vivências que trabalhem ao máximo seu envolvimento com novos esquemas cognitivos. E para

isto é fundamental a presença de um professor que promova situações individuais e coletivas

integradas a realidade vivenciada pelas crianças e que consequentemente representam valores

vinculados às suas realidades e necessidades, através de um contexto que integre diferentes

conhecimentos a serem experimentados.

58

A estrutura apresentada pelo construcionismo, apesar de buscar promover o

máximo de vivências possíveis para a construção das estruturas cognitivas das crianças, vai de

contra a ideia do rápido progresso intelectual defendido por algumas estruturas escolares que

incitam o alcance do estágio operatório-formal numa idade cada vez menos. Isto se coloca em

função de que o desenvolvimento intelectual é muito mais complexo do que o simples

armazenamento de acomodações de esquemas cognitivos e sim um processo biológico que

carece das condições fisiológicas integradas ao meio presente e que necessitam do devido

tempo para ser consolidado de forma adequada.

Como ressaltado anteriormente a experimentação, a oportunidade de colocar a

prova suas hipóteses, ideias e teorias coloca-se como estratégias centrais na aprendizagem por

meio da teoria construcionista desenvolvida por Papert. Este ambiente deve apresentar-se de

forma ativa através de construções mentais que relacionam o concreto e o abstrato para

promover o desenvolvimento do conhecimento.

E foi fundamentado no potencial de integração entre o abstrato e concreto

apresentado pela informática, que Papert voltou sua atenção no desenvolvimento de esquemas

de aprendizagem baseados na programação de computadores, dando início a criação da

linguagem Logo.

O Logo é uma linguagem de programação de computadores desenvolvida para ser

utilizada por crianças e/ou pessoas leigas em computação e com pouco domínio sobre

matemática. A ideia por trás da concepção da linguagem Logo era o de justamente concretizar

as abstrações desenvolvidas pelos alunos promovendo assim o ambiente adequado aos

princípios construcionistas.

Os estudos realizados com a linguagem de programação Logo serviram de base para

o estabelecimento dos princípios que regem a criação de ambiente de aprendizagem

construcionista, que permite a interação entre aluno, professores e objetos, fundamentados em

uma aprendizagem colaborativa e estabelecida sobre a superação de metas e desafios

individuais e coletivos.

De acordo com PAPERT (1986, p.14), os princípios construcionistas se alicerçam

sob quatro dimensões que devem ser consideradas na elaboração dos ambientes de

aprendizagem, são elas as dimensões: pragmática, sintônica, sintática, semântica e social.

Nunes (2013, p.3) relaciona cada uma destas dimensões:

“Dimensão pragmática: refere-se à sensação que o aprendiz tem de estar

aprendendo algo que pode ser utilizado de imediato, e não em um futuro

59

distante. O despertar para o desenvolvimento de algo útil coloca o aprendiz

em contato com novos conceitos.

Dimensão sintônica: ao contrário do aprendizado dissociado, normalmente

praticado em salas de aula tradicionais, a construção de projetos

contextualizados e em sintonia com o que o aprendiz considera importante,

fortalece a relação aprendiz-projeto, aumentando as chances de que o conceito

trabalhado seja realmente aprendido.

Dimensão sintática: diz respeito a possibilidade de o aprendiz facilmente

acessar os elementos básicos que compõem o ambiente de aprendizagem, e

progredir na manipulação destes elementos de acordo com a sua necessidade

e desenvolvimento cognitivo.

Dimensão semântica: refere-se à importância de o aprendiz manipular

elementos que carregam significados que fazem sentido para ele, em vez de

formalismos e símbolos. Deste modo, através da manipulação e construção,

os aprendizes possam ir descobrindo novos conceitos. Dimensão social:

aborda a relação da atividade com as relações pessoais e com a cultura do

ambiente no qual se encontra. O ideal é criar ambientes de aprendizagem que

utilizem materiais valorizados culturalmente.”

O construcionismo fundamenta a Robótica Educacional pelo fato de esta

normalmente ser desenvolvida por meio de projetos multidisciplinares que buscam englobar as

cinco dimensões acima apresentadas. A linguagem de programação Logo pode ser considerada

uma das primeiras realizações práticas da robótica educacional ao materializar a construção de

um mecanismo que responde a programação desenvolvida por crianças (figura 22).

Figura 22 – Crianças utilizando a linguagem Logo para controlar um dispositivo robótico

Fonte: cybernetczoo.com (2018)33

3.1.4 A postura do professor proposta por Borges Neto

Uma das principais preocupações deste trabalho é o papel do professor na realização

de trabalhos de robótica educacional na educação básica e é diante desta preocupação que

buscamos observar as diversas formas de trabalhar dos docentes que atualmente desenvolvem

projetos de robótica educacional na rede pública de educação do estado do Ceará a fim de

identificar divergências e/ou similaridades que venham a caracterizar este recurso pedagógico.

33 Disponível em: <http://cyberneticzoo.com/tag/radia-perlman/> Acesso em ago. de 2018.

60

No geral observa-se que a metodologia de projetos tem sido a normalmente

utilizada por estes docentes em função principalmente de a principal forma de implantação da

robótica educacional nas escolas tem sido justamente por meio de projetos extracurriculares

socializados anualmente em eventos de divulgação científica promovida pela própria rede

pública estadual.

Ao acompanhar alguns destes projetos presenciamos basicamente duas situações: a

primeira é a de professores propondo aos estudantes o desenvolvimento de um determinado

protótipo fundamentado em materiais disponíveis no contexto escolar; e a segunda é a de

professores se colocando como suporte para investir em ideias de protótipos provenientes dos

alunos.

Em ambas as situações se verifica o desenvolvimento de situações de

aprendizagem, não sendo, ao menos por enquanto, possível identificar qual das duas propostas

têm sido mais produtiva em termos de aprendizagem. Porém a fim de estabelecer para este

trabalho uma proposta metodológica geral e convergente na intenção de fundamentar a

formação docente proposta, na execução de trabalhos de robótica educacional, utilizamos neste

trabalho as referências desenvolvidas pelo professor Hermínio Borges Neto acerca da

Sequência Fedathi.

O matemático e pesquisador Borges Neto formalizou a Sequência Fedathi em 1996

durante Pós-Doutorado na Universidade de Paris e desde então tem se dedicado a este estudo

através da coordenação de grupos de pesquisa do Laboratório Multimeio da Faculdade de

Educação da Universidade Federal do Ceará.

Borges Neto compara o aluno a um matemático ao se deparar com uma situação

problema passando inclusive por todas as etapas das quais o matemático normalmente utiliza.

A Sequência Fedathi é composta por quatro etapas, sendo elas: tomada de posição,

maturação, solução e prova. Estas etapas são sequenciais e interdependentes e são importantes

para garantir aos estudantes a construção dos conhecimentos mediados por meio resolução de

problemas.

Nas situações observadas na rotina dos trabalhos escolares de robótica educacional

notamos que os projetos normalmente partem de uma situação problema proposta seja pelo

professor ou pelos estudantes. Em sequência o professor transpõe estas situações problemas em

metas e objetivos mais claro aos alunos levando-os a exploração dos objetos a serem estudados

e a levantarem sugestões de soluções. Após levantadas as possibilidades de soluções estas são

socializadas em reuniões para definições e direcionamentos para a materialização do protótipo

construído de forma conjunta.

61

Dentro deste fluxo de ações identifica-se a similaridade com as Relações professor-

aluno-saber na Sequência Fedathi como descrito por Borges Neto et al (2001).

Isto justifica e consolida a opção de utilizar a Sequência Fedathi para nortear o

desenvolvimento de sequências didáticas de robótica educacional neste trabalho.

A seguir é exposto uma síntese das quatro etapas da Sequência Fedathi tentando

contextualizá-las dentro de trabalhos com robótica educacional.

3.1.4.1 Etapas da Sequência Fedathi aplicada a robótica educacional

Na tomada de posição no geral ocorre a apresentação do problema para o aluno.

Este problema normalmente parte da observação do contexto vivenciado pelos estudantes tendo

sua origem dentro do próprio ambiente escolar ou proveniente de natureza social onde a

instituição está inserida.

Normalmente apresentam-se como problemas contextuais a estrutura física escolar,

gerenciamento energético, acessibilidade e inclusão social, desenvolvimento de produtos,

dentre outros.

Apesar da complexa possibilidade dos diferentes problemas iniciais, cabe ao

professor garantir que o problema escolhido tenha relação com o saber que se quer desenvolver

ou ao menos identificar quais saberes podem ser desenvolvidos a partir daquela situação

colocada, o que é mais comum quando o aluno é quem levanta o problema.

Esta verificação possibilita o professor identificar quais conceitos devem ser

trazidos a discussão prévia para nortear o trabalho dos alunos e esta discussão deve vir a ser

desenvolvida de forma colaborativa.

Em função da robótica educacional ser normalmente desenvolvida por docentes que

não possuem formação específica nesta área a interação multilateral como coloca Bordanave

(1983) é mais facilmente alcançada por forçar o professor a inserir-se ao grupo refletindo,

ouvindo, indagando e levantando hipóteses junto com os alunos.

Justamente por não compor a formação do docente os conceitos da robótica

educacional findam por levá-lo a um estudo pessoal e consequentemente um planejamento

apropriado das atividades com seus alunos.

A etapa que segue é a maturação que é a responsável em possibilitar aos alunos a

compreensão e identificação das variáveis envolvidas nos problemas. Na robótica educacional

corresponde a verificar as condições estruturais de hardware, software, programação, sistemas

62

de sensores e mecanismos atuadores, que poderão ser utilizados para elaboração de um

protótipo que venha a sanar ou atuar sobre o problema estabelecido.

Assim como explicitado por Souza (2013, p.23), os questionamentos estão muito

presentes nesta etapa e é de suma importância o professor colocar-se de forma adequada diante

destes, utilizando-se o que o autor da teoria apresentada chamou de “postura mão-no-bolso”.

A fim de contextualizar a presente etapa, tomemos como exemplo a seguinte

situação problema, levantada por um grupo de estudos em robótica educacional da rede de

educação pública estadual do Ceará, em um projeto desenvolvido no ano de 2011:

Situação problema: Foi verificado um aumento considerável no número de focos

de incêndio no Parque do Cocó no ano de 2011. Os bombeiros tinham dificuldades de controlar

os incêndios quase que periódicos por não ter o controle sobre a identificação dos focos dos

incêndios.

Esta situação problema após ser socializada entre alunos e estudantes por meio de

notícias, visitas de campo, entrevistas e reuniões levaram ao estabelecimento dos seguintes

questionamentos:

Dúvida do aluno: Professor podemos construir um drone para ser usado para

apagar o incêndio?

Pergunta esclarecedora do professor: Será que um drone é capaz de apagar um

incêndio?

Reflexão do aluno: E se o drone fosse capaz de identificar o foco do incêndio

orientando as equipes de bombeiros o exato local de dispersão das chamas?

Pergunta estimuladora do professor: Quais sistemas de sensores o drone

necessitaria possuir para ter essa capacidade?

Hipótese do aluno: Professor, uma filmadora com filtro térmico é capaz de

identificar o foco do incêndio?

Pergunta orientadora do professor: Será que esta filmadora acoplada em um drone

no céu consegue visualizar o foco de incêndio?

Cabe ressaltar que em função da natureza de projeto extracurricular da robótica

educacional, todos estes questionamentos se estendem por vários encontros permeado de troca

de informações e levantamento de dados sendo muito raramente experimentados de forma

sintética como exposto nos exemplos matemáticos apresentados por Souza (2013, p.25).

A atenção do professor sobre o aluno é muito importante nesta etapa, pois na

estrutura de projeto escolar, muito facilmente os alunos findam por desistir na ocasião de não

63

se sentirem seguros sobre si mesmos diante da situação problema abordada. Esta importância é

reforçada por Souza (2013, p 28) quando cita:

“Durante a maturação do problema, o professor deve estar atento aos alunos,

observando e acompanhando seus comportamentos, interesses, medos,

atitudes, raciocínios, opiniões e estratégias aplicadas na análise e busca da

solução da atividade, bem como suas interpretações e modos de pensar, a fim

de perceber quando e como mediar o trabalho que os alunos estão

desenvolvendo.”

A participação do aluno tanto é crucial para consolidação de uma aprendizagem

significativa, bem como é determinante para fundamentar o trabalho construcionista da robótica

educacional, que em muitas circunstâncias tem sido descaracterizada pela atuação direta do

professor no objeto desenvolvido.

Em termos práticos podemos exemplificar esta situação com o trabalho docente que

evita as situações de discussão por achar que a exposição direta garante a transposição do

componente curricular de forma mais rápida. O mesmo prejuízo ocorre na robótica educacional

quando o professor apresenta o problema, traz a solução, fornece os materiais e ainda participa

ativamente da construção, quando não constrói por si mesmo, o protótipo robótico sugerido.

Na terceira etapa temos a representação e organização dos esquemas e modelos que

foram elaborados objetivando a solução do problema o que na robótica educacional pode ser

representado pela prototipação por meio de desenhos técnicos, vetoriais, 3d, simulações

computacionais ou simplesmente por meio de verbalizações. Diga-se de passagem, que de

forma implícita estas técnicas findam sendo trabalhadas com os alunos de forma natural,

levando estes estudantes e se apropriarem de estratégias e domínio tecnológico muito além do

que normalmente se trabalha no cotidiano escolar.

Nesta etapa ocorre a discussões entre os alunos principalmente no que diz respeito

a funcionalidade estrutural dos protótipos propostos, levando muitas vezes a reformulações do

modelo apresentado para solução do problema.

O professor deve ter o cuidado de acompanhar e analisar o protótipo de cada

estudante a fim de dar segurança e fazer o aluno sentir o valor de sua produção buscando apoio

nele e nos outros colegas na ocasião de seu modelo não satisfazer de forma eficiente ao

problema proposto.

De acordo com Souza (2013, p.30), nesta etapa o professor deve instigar a

experimentação por parte dos alunos para verificação de seus resultados. Entretanto, na robótica

educacional uma atenção maior deve ser dada em toda indicação de experimentação, pois a

64

mesma implica no dispêndio de recursos e tempo do aluno de forma mais considerável o que

pode levar a frustrações na ocasião da não efetividade do modelo diante do problema.

Por este motivo, não é indicado a sugestão da materialização do protótipo de

modelos inadequados, e para isto o professor deve dispor de toda uma sutileza para direcionar

o aluno de forma confiante a encarar refutações e verificações de contraexemplos sobre seu

modelo, assim como sugerido pelo teórico em relação à matemática.

Por fim, tem-se o momento da prova que consiste na apresentação de maneira

formal o modelo elaborado a fim de atender ao problema proposto. Esta etapa é muito mais do

que a apresentação do modelo materializado na forma de um mecanismo ou sistema robótico.

Na realidade a prova deve estar assentada sobre o problema em questão. Sua verificação acerca

da solução proposta deve trazer consigo à tona todos os saberes que o professor implicitamente

delineou no planejamento do projeto na etapa de tomada de decisão. Ou seja, o foco não é o

problema em si e sim os saberes agregados nos estudantes durante todas as etapas de

consecução da Sequência Fedathi.

3.2 Conhecimentos fundamentais para a orientação de trabalhos de Robótica

Educacional

Trabalhar atividades de robótica educacional com estudantes da educação básica brasileira

exige que o professor tenha conhecimentos que vão além dos obtidos na sua formação

acadêmica, pois as graduações até então vigentes no Brasil não contemplam em seus

componentes curriculares, conteúdos específicos sobre esta temática. Nó máximo o que

encontramos próximo a este sentido na formação de licenciados e pedagogos são disciplinas de

informática aplicada e em alguns casos, lógica de programação em cursos de matemática e

física.

Dentro deste cenário o professor que tem trabalhado a robótica educacional nas

escolas provavelmente deve ter disposto, em algum momento de sua vida profissional, algum

tempo e interesse em procurar informações e conhecimentos sobre o tema, além de

provavelmente ter sido influenciado pela cultura Maker.

Isto implica no fato de que, como as atividades de robótica educacional são

desenvolvidas a partir de conhecimentos e aptidões pessoais dos atuais docentes, não se tem

ainda, uma base curricular de conhecimentos mínimos necessários para se trabalhar no

desenvolvimento destas atividades.

65

Surgiu dessa indagação a necessidade de realizar um levantamento sobre quais os

conhecimentos mínimos que os professores dominam para levar a discussão e prática da

robótica educacional dentro dos ambientes escolares.

Este levantamento se deu a partir de análise de documentos de projetos escolares

da rede pública Estadual do Ceará e municipal de Fortaleza, além de entrevistas realizadas com

docentes que participaram como orientadores de projetos de Robótica Educacional das mostras

científicas promovidas pelas Secretaria da Educação do Estado do Ceará nos últimos dez anos.

Os dados obtidos neste estudo permitiram destacar a incidência mais comum dos

conceitos rotineiramente destacados pelos professores orientadores de robótica educacional,

conforme apresentado abaixo:

1. Tipologia robótica

2. Estrutura e arquitetura de dispositivos robóticos

3. Componentes eletrônicos e mecatrônicos

4. Circuitos digitais

5. Raciocínio lógico e matemático

6. Interfaces robóticas

7. Linguagem de programação

8. Kits de robótica educacional

Considerando a relevância destacada ao domínio destes tópicos pelos docentes que

trabalham com robótica educacional apresento a seguir, uma síntese detalhada sobre cada um,

a fim de possibilitar o aprofundamento sobre o domínio conceitual que na maioria das vezes

são obtidos pelos professores de forma informal. Conhecimentos estes que mesmo sendo

captados fora da formação acadêmica específica compõem considerável parcela no valor e

sucesso da prática educativa com a robótica.

66

3.2.1 Tipología robótica

Um objeto de discussão recorrente entre professores de robótica educacional é a

natureza classificatória dos protótipos construídos. Isso leva a constante indagação do que de

fato constitui um sistema construído a se consolidar como elemento robótico ou não.

Riascos (2010) nos traz a informação de que existem vários critérios que juntos

classificam os sistemas robóticos, são eles: autonomia do sistema de controle, a mobilidade da

base, sua estrutura cinemática, as formas de acionamento, a quantidade de graus de liberdade,

a geometria do espaço de trabalho, dentre outros.

Dentre estas classificações talvez a mais determinante é a autonomia do sistema

de controle que distingue de forma bem clara a diferença entre dispositivos mecatrônicos

teleoperados e os robôs.

Em um dispositivo mecatrônico controlado remotamente (teleoperado), sempre

haverá a presença de um operador humano controlando cada um dos atuadores34 que constituem

a estrutura do dispositivo. Dentro desta classificação situam-se de forma mais comum os

veículos e manipuladores radiocontrolados, exemplificados pelos carros de controle remotos,

aeromodelos, pinças cirúrgicas mecatrônicas, guindastes, plataformas de carga e descarga

portuária, dentre outros.

Isto significa dizer que, nos dispositivos mecatrônicos radiocontrolados, não existe

a autonomia do sistema de controle, pois sempre haverá a necessidade de um controlador

atuando sobre este sistema para definir a execução das tarefas concebidas da consolidação

estrutural do dispositivo.

Para classificar-se como um robô, o sistema de controle deve ser programável, a

execução de suas tarefas deve se dar de forma autônoma e garantir a utilização apropriada de

seus sistemas a fim de manipular estruturas e obter informações espaciais efetuando-as dentro

de seu algoritmo de programação a fim de alinhar todas suas rotinas de execução às variáveis

do ambiente.

Esta classificação em primeiro momento leva a uma divergência de ideias dentro

das rotinas escolares, principalmente em mostras e feiras científicas, eventos estes em que

muitas discussões afloram acerca da aceitação ou não de um projeto dentro da categoria de

robótica educacional.

34 Consideram-se atuadores, todo dispositivo que tem a função de promover uma ação dentro do mecanismo que

o compõe. São exemplos: motores, pistões, êmbolos.

67

Apesar desta distinção entre os dispositivos mecatrônicos e robôs, cabe ressaltar

que ambos são desenvolvidos dentro da mesma linha de estudo, que é a robótica. Isto implica

então dizer que, ambos constituem sistemas robóticos, porém com diferentes níveis de

autonomia do sistema de controle.

Quanto a mobilidade da base dos mecanismos robóticos podemos subcategorizar

os dispositivos mecatrônicos em veículos teleoperados e manipuladores teleoperados, ao passo

que os robôs se subcategorizam em robôs móveis e robôs fixos.

Dentro dessa classificação temos uma relação de semelhança em relação a

mobilidade dos veículos teleoperados com os robôs móveis assim como similaridade entre os

manipuladores teleoperados e os robôs fixos.

Esta similaridade permite a classificação quanto a estrutura cinemática de forma

comum às duas categorias de mecanismos robóticos. A estrutura cinemática diz respeito a forma

de movimentação do dispositivo.

Figura 23 – Robô terrestre

“Optimus prime” para manuseio

de artefatos explosivos no estado

do Amazonas

Figura 24 – Robô

aquático Luma para

manuseio exploração de

ambientes submersos

Figura 25 – Robô aéreo “Pars”

desenvolvido para resgate de

afogamentos

Fonte: Adneison Severiano/G1

AM (2018)35

Fonte: Pesquisa FAPESP

(2018)36

Fonte: PopularScience (2018)37

Veículos teleoperados e robôs móveis podem apresentar estrutura cinemática

terrestre, aérea ou aquática. Esta categorização relacionada diretamente ao ambiente de atuação

se dá em função de que normalmente estes dispositivos são concebidos visando de fato sua

capacidade de movimentação dentro destes diferentes espaços, normalmente atuando no

transporte de cargas e/ou sensores.

35 Disponível em: <http://g1.globo.com/am/amazonas/noticia/2014/05/copa-em-manaus-tera-seguranca-com-

geotecnologias-e-robo-antibombas.html> Acesso em nov. 2018. 36 Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/2007/11/01/robos-aquaticos/> Acesso em nov. 2018. 37 Disponível em: <https://www.popsci.com/article/technology/lifeguard-drone-ready-mass-production-video>

Acesso em nov. 2018.

68

Os robôs fixos normalmente se configuram como manipuladores robóticos que são

utilizados para compor parques de montagem industrial em linhas de produção em que se exige

um trabalho contínuo e completamente automatizado. Já os manipuladores teleoperados

normalmente são utilizados para manusear objetos com precisão em tempo real ou em situações

que exigem esforços além da capacidade física humana, mas com a contínua assistência de

decisão deste, atendendo por exemplo, desde minuciosas incisões cirúrgicas até o carregamento

de containers com dezenas de toneladas. Além disto, são muito utilizados em situações onde

existe o risco a integridade humana, como manipulação de objetos radioativos, amostras com

riscos biológicos.

Os manipuladores teleoperados e os robôs fixos podem apresentar estrutura

cinemática paralela ou em serial. A estrutura serial compreende uma linha de manipuladores

nos quais os elos38são dispostos interconectados entre si em série como nos robôs apresentados

a seguir:

Figura 26 – Robô cartesiano Figura 27 – Robô cilíndrico

Figura 28 – Robô esférico Figura 29 – Robô articulado

Figura 30 – Robô SCARA

Fonte: PPGENE - fundação Universidade Federal do ABC (2018)39

38 Correspondem as juntas móveis das estruturas mecânicas robóticas. 39 Disponível em:

http://pgene.ufabc.edu.br/docentes/Riascos/ensino/disciplinas/Robotica/FundamentosRobotica.html> Acesso em

dez. 2018.

69

A forma de conexão entre estes elos subcategorizam os manipuladores seriais em:

cartesianos, cilíndricos, esféricos, articulados ou SCARA40.

No manipulador serial cartesiano, o efetuador41 pode ser posicionado dentro de um

espaço cúbico definido pelas limitações de movimento da estrutura dentro dos três eixos

cartesianos (X, Y e Z).

No manipulador serial cilíndrico, o efetuador pode ser posicionado dentro de um

espaço cilíndrico em torno do eixo de rotação principal definido pelo elo de conexão com a

base. Já nos manipuladores seriais esféricos, o efetuador pode ser posicionado dentro de um

espaço esférico a partir do raio que parte do eixo de rotação do elo com rotação angular

perpendicular ao elo de rotação principal da base.

Por fim os modelos SCARA apresentam posicionamento muito similar aos modelos

cilíndricos, porém com a diferença de que o local de atuação terminal se concentra numa área

plana.

A estrutura paralela é constituída pela disposição dos elos de forma paralela que

interligam a base do manipulador ao efetuador. Normalmente estes manipuladores são

subclassificados de acordo com a quantidade de graus de liberdades (GdL).

Figura 31 – Robô com 3 GdL Figura 32 – Robô com4 GdL

Figura 33 – Robô com 5 GdL Figura 34 – Robô com 6 GdL

Fonte: PPGENE - fundação Universidade Federal do ABC (2018) 42

40 SCARA: selective compliance assembly robot arm 41 O efetuador é considerado a ferramenta que o robô utiliza. Podem ser pinças, alavancas, chaves, etc. 42 Disponível em: <

http://pgene.ufabc.edu.br/docentes/Riascos/ensino/disciplinas/Robotica/FundamentosRobotica.html> Acesso em

dez. 2018.

70

Em geral os robôs manipuladores são muito estudados na robótica industrial em

função de seu potencial de produção, porém em algumas situações veículos teleoperados/robôs

móveis são integrados a manipuladores sejam eles teleoperados ou robóticos. Essa integração

permite a gama de possibilidades da robótica principalmente no que diz respeito a exploração

de ambientes de difícil acesso, como grandes profundidades oceânicas até coleta de amostras

extraterrestre.

Apesar das classificações acima detalhadas, em função do vasto alcance que estes

dispositivos ganharam nas últimas décadas evidencia-se uma considerável difusão de novas

classificações que extrapolam as terminologias estabelecidas pela literatura acadêmica com

viés da robótica industrial.

Hoje fala-se muito sobre robôs domésticos, animais robóticos, humanoides,

androides e genoides, robôs militares, assistentes pessoais robóticos, chatbots. Todos estes

dispositivos extrapolam a classificação acima descrita, muitas vezes envolvendo a interrelação

entre si levando a concepção de novos conceitos estruturais e funcionais.

Um exemplo disto são os robôs virtuais que nada mais são que softwares

desenvolvidos para realizar determinadas ações baseadas em seu banco de dados em resposta a

entrada de dados, normalmente fornecida pelo usuário e/ou ambiente, sendo um dos exemplos

mais comuns os assistentes pessoais implementados em smartphones, consoles de vídeogames,

smart tvs e computadores pessoais.

3.2.2 Estrutura e arquitetura de dispositivos robóticos

No ano de 1920, Karel Kapek em sua obra teatral, associou o termo robô a “servos”

automáticos que atendessem a suas ordens e vontade. Apesar desta ocasião não se tratar de um

evento científico, observa-se que esta determinação parece estar consolidada na consciência

humana, o que pode ser evidenciado ao observar o fato de que não se discute, por exemplo, a

concepção de robôs pela simples ação de criação. Em termos mais objetivos, não se discute a

construção de robôs para serem “seres” livres e autônomos, por mais sofisticada que seja sua

capacidade de processamento e inteligência artificial.

Um bom exemplo desta situação se configura como o caso da genoide Sophia

desenvolvida e ativada em 2016 pela Hanston Robotics sediada em Hong Kong. De acordo com

O GLOBO (2017), a genoide recebeu oficialmente do Reino da Arábia Saudita, o primeiro

título de cidadania concedido a um robô. Porém, por mais próxima que seja a intenção de

equiparar os potenciais e direitos entre humanos e robôs, mesmo a genoide em destaque, foi

71

desenvolvida para ajudar no estudo das relações humanas e potencialidades de humanóides em

aplicações de serviços e entretenimento, como destaca o próprio sitio eletrônico da Hanson

Robotics.

“created by combining our innovations in science, engineering and artistry.

Think of me as a personification of our dreams for the future of AI, as well as

a framework for advanced AI and robotics research, and an agent for

exploring human-robot experience in service and entertainment applications”

(HANSONROBOTICS, 2018)

Isto implica dizer que, ao menos por enquanto, a intencionalidade de

desenvolvimento de robôs sempre está permeada pela possibilidade de tirar proveito das

potencialidades que estes sistemas podem possibilitar a humanidade.

Neste aspecto infere-se então que a arquitetura mínima que corresponde a estrutura

de um sistema robótico seria a relação direta de um processo de ação de concepção humana

para responder a suas necessidades ou conveniências relativas à natureza, sejam elas

relacionadas a obtenção de recursos ou prestações de serviços.

Essa afirmação deixa clara a intencionalidade de desenvolvimento da robótica para

a finalidade do servir, o que me restringirei a discutir neste estudo em função da complexidade

sociológica do tema que não cabe a este estudo, porém acreditando que em breve findaremos

por nos deparar com este objeto de complexa discussão social e política.

A arquitetura geral de um robô deve levar em consideração em primeiro lugar o

seu grau de automação o que o situará dentro das classificações previamente discutidas. Em

segundo lugar deve levar em conta as relações entre seus sensores, atuadores e efetuadores

com o ambiente. Num terceiro momento deve-se inferir qual o potencial de reconfiguração do

algoritmo previamente programado e se esta ocorre de forma automática e por fim estabelecer

as fontes de energia e sistemas de alimentação que promovem todo processo de

processamento da programação e funcionamento de sensores, atuadores, efetuadores, etc.

É importante notar que o esquema desenhado acima corresponde de forma irrestrita

qualquer tipo de robô, inclusive os robôs virtuais.

A fim de possibilitar um melhor entendimento, segue abaixo alguns exemplos

detalhando a arquitetura de diferentes dispositivos robóticos:

Exemplo 1: Robô manipulador industrial

• Função:

Pegar objetos sobre uma esteira e colocar sobre outra esteira

72

• Nível de automação:

Total (não considerando o acionamento e programação inicial que deve ser

realizada pelo humano)

• Relações com o meio:

Sensores (identificam a presença ou ausência de um objeto sobre a primeira

esteira e mantém a unidade de processamento informada sobre o estado);

Atuadores (motores ou pistões que movimentam os elos para posicionar o

efetuador no ponto de contato com o objeto). São acionados pela unidade de

processamento em resposta ao estado enviado pelos sensores;

Efetuadores (terminal composto por garra mecânica projetada geometricamente

para fazer fixar o objeto a ser manipulado). Também são acionados pela unidade

de processamento em resposta ao estado enviado pelos sensores.

• Potencial de reconfiguração (IA):

Os efetuadores podem também possuir sensores integrados para realizar uma

análise mais precisa de seu posicionamento forçando a unidade de processamento

realizar ajustes no algoritmo programado responsável pelo posicionamento dos

atuadores, permitindo assim uma correção mais refinada da posição final de contato

efetuador-objeto.

Estes ajustes dependerão do potencial da unidade de processamento e de sua

capacidade de armazenamento e movimentação de informações.

• Fontes de energia:

Fonte estabilizada de energia contínua com tensão e corrente suficientes para

alimentação de todos os sistemas. Preferencialmente atrelada a unidade de reserva

de energia a fim de garantir a efetivação completa do ciclo de trabalho na ocasião

que um corte súbito do fornecimento de energia principal.

Exemplo 2: Robô Aibo (cachorro robótico para entretenimento)

• Função:

Entretenimento e relações humanas


Total (não considerando o acionamento e programação inicial que deve ser

realizada pelo humano)


73

Sensores: Identificam informações do usuário como: nome, reconhecimento fácil,

reconhecimento de expressões faciais, reconhecimento de voz, reconhecimento de

entonação vocal, horário e tempo de sono, horário e tempo de ausência no

ambiente residencial. Além destas informações alguns sensores analisar e definem

o perímetro espacial para movimentação do robô);

Atuadores: Motores que movimentam os elos que compõem o chassi sob a

carenagem para possibilitar movimentos similares aos de um cachorro). A unidade

de processamento acionará os atuadores de tal forma a posicionar o robô na entrada

da porta de casa e aguardar o dono chegar no horário identificado pelos sensores e

armazenados na unidade de memória e processamento de acordo com a rotina

realizada. Além desta função os atuadores responderão de forma característica

quando o dono apresentar feições e entonações vocais expressando diferentes

emoções.

Efetuadores: Neste caso os efetuadores correspondem a resposta visual

apresentada pelo robô, pois por definição o efetuador é a resposta final do

processo por parte da máquina a fim de se alcançar o objetivo previamente

programado, neste caso imitar o comportamento animal ao responder as emoções

e ações do dono.


A unidade de processamento está a todo instante recebendo informações

provenientes dos sensores, informações estas que podem permanecer similares ou

apresentar consideráveis variações, portanto o dispositivo deve ser dotado de uma

unidade de memória de considerável espaço de armazenamento além de

processadores que consigam reescrever diversos algoritmos simultâneos.


Bateria de células de Lítio-Íon com baixa taxa de descarga integrado a sistema de

carga utilizando módulo conversos e regulador de tensão de corrente contínua.

Exemplo 3: Drone para filmagem aérea (DJI Phanton)

• Função:

Veículo aéreo para transporte e controle de câmera filmadora com capacidade de

decolar e aterrissar verticalmente, bem como estabilizar-se de forma fixa no céu

possibilitando ao piloto o controle sobre a câmera acoplada.

74


Parcial: No controle manual o piloto pode controlar todo direcionamento do veículo

inclusive contrabalanceando as movimentações das massas de ar que eventualmente

desestabilizam o posicionamento da aeronave. No controle automático a unidade

de processamento irá forçar os motores a contrabalancear automaticamente a

movimentação das massas de ar para dar ao piloto a experiência de controlar

unicamente o direcionamento da aeronave. Piloto automático, fixa seu

posicionamento num determinado ponto do céu para permitir ao piloto realizar

outras ações como assumir o controle da câmera.


Sensores: Acelerômetros identificam o alinhamento do robô informando em tempo

real a unidade de processamento a ocasião de variações de angulação provenientes

de rajadas de vento. Barômetro identifica a altura de voo em função da pressão

atmosférica permitindo ao piloto a opção de solicitar que a unidade de

processamento não permita variações numa determinada altura de voo. GPS

identifica a localização, a distância e a trajetória realizada possibilitando ao piloto

a solicitação da unidade de processamento a fixar o posicionamento do robô em um

determinado ponto. Integração de informações entre barômetro e GPS possibilitam

a aterrissagem de forma automática bem como avisam ao piloto sobre a relação

tempo de retorno/aterrissagem e local de decolagem, entrando imediatamente em

estado de aterrissagem segura na ocasião de identificar que o tempo de bateria não

é suficiente para o retorno seguro.

Atuadores: São compostos por quatro motores elétricos do tipo brushless

síncronos alimentados por inversores para realizar a movimentação da aeronave.

Já o sistema de câmera é estabilizado por sistemas de servomotores.

Efetuadores: Para garantir a mobilidade utiliza-se como propelente hélices de

fibra de carbono dispostas a anular a resultante centrífuga no centro do chassi do

veículo. Considera-se o acionador da câmera como efetuador em função de sua

ação objetiva da função estabelecida.


Todos os sensores atuam de forma contínua garantindo o pleno funcionamento dos

atuadores em resposta as condições ambientais. A programação e calibração deste

mecanismo é feito de forma prévia via software específico de acordo com as

75

condições geográficas e climáticas do local de voo, portanto não podem ser

reconfiguradas durante a execução do funcionamento.


Bateria de Lítio-Polímero com alta taxa de descarga com no mínimo 14,4V e

4400mAh, carregada em módulo específico para carga balanceada em até 3 células

individuais.

Exemplo 4: ChatBot integrado a assistente virtual e automação residencial

• Função:

Executar ações programadas via controle de voz. A integração do software e

unidade computacional central possibilita as seguintes ações: Abertura de

softwares computacionais, abertura e leitura de e-mails, execução de playlists,

acionamento de hardware externos integrados a unidade computacional via

interface de comunicação (luzes, portas, eletrodomésticos, câmeras, etc).


Parcial: todas as funções são executadas de acordo com programações prévias,

inclusive respostas a perguntas e expressões vocais acontecem por meio de busca

em banco de dados de áudios previamente gravados para serem executados.


Sensores: Infravermelhos capturam a presença e tempo de permanência dos

usuários em cada cômodo. Câmeras fazem o reconhecimento facial para identificar

a identidade do usuário. Microfones captam os comandos de voz e encaminham

para a unidade de processamento (computador central) efetuar a resposta ou ação

solicitada

Atuadores: Caixas de som espalhadas pela residência apresentam para o usuário

áudios armazenados na unidade computacional, em respostas a comandos de voz

realizados. Na interface de comunicação entre o computador e os hardwares

externos sistemas de relés e fotoacopladores funcionam como atuadores para

ativar ou desativar luzes e eletrodomésticos, bem como os motores para abertura e

fechamento de portas e janelas.

Efetuadores: São os sistemas conectados a unidade computacional.


76

Todas as ações e respostas são realizadas em função de uma programação

previamente estabelecida, portanto novas funcionalidades e ajustes devem ser feitos

diretamente no código fonte ou software que gerencia o robô virtual (assistente

pessoa). Um software de aprendizagem pode ser implementado para obtenção de

dados pessoais do usuário como: movimentação dentro da residência, tempo de

permanência em diferentes cômodos, horários de chegada e saída de casa, etc.


Fonte estabilizada de energia contínua com tensão e corrente suficientes para

alimentação de todos os sistemas. Preferencialmente atrelada a unidade de reserva

de energia a fim de garantir a desativação completa de todos os sistemas de tal

forma a nenhum permanecer em processo de execução parcial na ocasião de uma

queda repentina de energia.

3.2.3 Componentes eletrônicos e eletromecânicos

Apesar da robótica contemporânea apresentar arquitetura fundamentada

basicamente na eletrônica, em outros momentos da civilização humana a mesma se apresentava

em autômatos com outros princípios energéticos.

É importante esclarecer que o que fundamenta o funcionamento de mecanismos

robóticos, não é em si o controle da eletricidade fornecida pela sua fonte de alimentação, por

meio de unidades de processamento e direcionamento por meio de cabeamentos elétricos.

Essa visão limita muito o potencial da robótica inclusive em suas versões mais

antigas como nos mecanismos autômatos.

O que fundamenta a robótica em si é o controle do fluxo energético em sistemas

projetados para responderem de forma devida a este fluxo energético. Ou seja, não se trata

somente do controle da eletricidade, pois ela é só uma das formas de representação física de

inúmeras outras formas de energia.

Considerando este fato, a comunidade científica (DOUAT, 2008, p.6) consente que

a autoria de um dos primeiros robôs, já registrados da história humana é devida ao inventor

Heron de Alexandria no século 1 d.C. O mecanismo concebido consistia em um veículo com a

capacidade de se movimentar em diferentes direções utilizando como fonte de energia a fricção

de cordas estrategicamente enroladas nos eixos de rotação das rodas do veículo. A fonte de

energia deste veículo baseava-se na queda de grãos de trigo, o que promovia a movimentação

contrapesos que forçavam a rotação dos eixos.

77

Este é somente um exemplo de diversos mecanismos autômatos que executam

funções programadas, mas que não utiliza como fonte de energia a eletricidade.

Apesar desta possibilidade, não há de se negar que em função do domínio da

tecnologia do controle da eletricidade, as possibilidades que emergiram para o desenvolvimento

de mecanismos robóticos aumentaram de forma considerável, principalmente após o

desenvolvimento de diversos componentes eletrônicos e mais atualmente os microcomponentes

eletrônicos.

Neste sentido os mecanismos robóticos normalmente desenvolvidos dentro dos

projetos de robótica educacional se baseiam basicamente na utilização de componentes

eletrônicos e mecatrônicos, justamente em função da disponibilidade e domínio tecnológico

vigente e dominante desta tecnologia.

Com isso não é surpresa que um dos conceitos mais pesquisados e trabalhados pelos

professores orientadores de robótica educacional logo no início de atividades com estudantes é

justamente os tipos de componentes eletrônicos e como eles funcionam.

Os componentes eletrônicos são peças utilizadas para controlar o fluxo da energia

dentro dos circuitos elétricos. Os exemplos mais simples são: resistores, capacitores, diodos,

transistores (figura 35). O encapsulamento destes componentes em componentes menores

constitui o que se chama de circuitos integrados (figura 36).

Figura 35 – Alguns componentes eletrônicos comuns

Fonte: Arquivos pessoais (2018)

Figura 36 – Circuitos integrados


78

Os componentes eletromecânicos são mecanismos que normalmente estão

envolvidos em processos onde há a conversão da energia elétrica e outras formas de energia,

como por exemplo: motores, autofalante, relés, chaves, botões.

Como dito anteriormente, o conhecimento básico sobre o funcionamento destes

componentes é fundamental para o trabalho do professor orientador de robótica educacional,

no entanto a descrição destes componentes só faz sentido a partir do momento que se tem

consciência do que é um circuito elétrico.

Tomemos como exemplo um sistema formado por um motor e uma pilha elétrica.

A pilha consiste em um componente eletrônico com a capacidade de criar uma

corrente elétrica entre condutores que eventualmente interligarem seus dois pólos (positivo e

negativo).

O motor elétrico por sua vez é um componente eletromecânico que ao receber

eletricidade proveniente de uma fonte de energia, como uma pilha, promove a repulsão de uma

bobina interna que tem como resultante a rotação da mesma que está integrada a um eixo que

normalmente é utilizado como terminal de condução de movimento circulares.

Para que o fenômeno de rotação do motor ocorra é necessário que a pilha seja

conectada ao mesmo por meio de condutores elétricos, sendo os mais comuns os fios elétricos.

Este sistema compõe o que se chama de circuito elétrico, que é definido como a

integração de componentes eletrônicos e eletromecânicos por meio de condutores elétricos.

Figura 37 – Circuito elétrico simples


O circuito elétrico representado acima pode ser controlado de diferentes formas a

medida que novos componentes eletrônicos são devidamente incluídos.

79

Para isso se faz necessário a compreensão de como cada tipo de componente pode

influir dentro de um circuito.

O componente eletrônico mais simples é o resistor. Ele é formado por um material

mau condutor (grafite, níquel-cromo ou filme metálico) usado para diminuir a corrente e a

tensão em determinados pontos do circuito. O valor da resistência de um resistor é indicado

através dos anéis coloridos ou números impressos em seu corpo.

Com um resistor é possível por exemplo, diminuir a tensão elétrica que chega ao

motor fazendo com que a velocidade de rotação da bobina diminua e consequentemente obter

o controle de velocidade do mecanismo desenvolvido.

Existem vários tipos de resistores, porém um dos mais utilizados em projetos de

robótica educacional são os chamados, LDR que significa Light Dependent Resistor, que nada

mais é que um resistor cuja resistência varia conforme a quantidade de luz emitida sobre sua

superfície.

O LDR possibilita a construção de diversos mecanismos e sistemas que inclusive

compõe sensores capazes de identificar a presença e a intensidade da luz.

Uma outra variante de resistores são os chamados resistores ajustáveis e trimpots,

que podem ter sua faixa de resistência controlada por meio de ajustes em manuais em seu

mecanismo.

Figura 38 – Resistor simples, LDR e trimpot


Outro componente eletrônico muito utilizado é o capacitor. Este componente é

capaz de armazenar energia quando uma fonte de eletricidade é conectada em seus polos. Após

carregado o capacitor pode ser utilizado para fornecer a energia armazenada em um circuito, o

que permite várias utilizações, principalmente quando envolvem grandes descargas como start

de motores e reatores elétricos.

Os diodos são componentes que dentre várias funções tem como principal garantir

o fluxo da corrente elétrica em um único sentido. Eles normalmente são formados por dois

80

cristais semicondutores de germânio ou silício, porém na sua fabricação, aos semicondutores

são misturadas outras substâncias formando assim um cristal do tipo P (anodo) e outro do tipo

N (catodo). Esta diferença de potencial garante que a eletricidade só conseguirá fluir em um

sentido.

Dentre os vários tipos de diodos os mais utilizados em projetos de robótica

educacional são: o diodo comum, o zener, o LED (Light Emitting Diode) e o fotodiodo.

O diodo zener é utilizado como regulador de tensão, o LED emite luz quando a

corrente elétrica flui entre seus pólos e o fotodiodo gera uma pequena carga elétrica ao receber

luz.

Figura 39 – Diodo simples, zener, LED e fotodiodo


Por fim, os transistores são componentes semicondutores utilizados como

interruptores de sinais elétricos ou como amplificadores. Eles possuem ao menos três

terminais sendo: uma base, um coletor e um emissor.

Basicamente seu funcionamento se dá por meio da permissão de passagem da

corrente elétrica entre o coletor e o emissor na medida que uma carga elétrica incide sobre a

base.

Figura 40 – Alguns transistores


81

Além destes componentes existem muitos outros disponíveis para o trabalho com robótica

educacional, porém me limitarei a estes em função deles serem os mais comumente utilizados.

Sobre os componentes eletromecânicos, o mais utilizado em projetos escolares é

com certeza o motor elétrico, o qual apresenta uma arquitetura que permite a conversão de

energia elétrica em energia mecânica.

Os motores elétricos mais comuns são: motores de rotação contínua, motor

brushless, servomotor e motores de passo.

Em sua grande maioria, com exceção dos servomotores, normalmente são obtidos

a partir de sucatas eletrônicas em função da considerável disponibilidade em relação ao custo

de aquisição. Suas utilizações constituem a base da movimentação de veículos e manipuladores

o que faz com que normalmente sejam equiparados aos músculos presentes nas estruturas

biológicas.

Figura 41 – Motores elétricos de pequeno porte


3.2.4 Circuitos digitais

A importância de se falar de circuitos digitais está justamente no fato dela ser umas

das principais características dos sistemas robóticos, ou seja, dos mecanismos que executam

ações previamente programas de forma autônoma e eventualmente realizam ajustes nesta

programação para transpassar variáveis que não haviam sido consideradas pelo programador

em sua concepção estrutural.

Há um certo erro de interpretação difundida entre as pessoas no que diz respeito

as tecnologias digitais. Em função da tecnologia digital ter ganhado o mundo com a difusão

com computadores e estes por sua vez serem manipulados através das ações realizadas pelo

usuário so “digitar” as informações, predominou no meio popular que a tecnologia digital é a

que é manuseada com a ponta dos dedos. Esse erro de interpretação perpetua até hoje,

principalmente agora com a tecnologia do touchscreen.

82

De fato, o termo tecnologia digital deve a informática sua popularização, porém o

significado deste termo carece de ser devidamente esclarecido.

Os sistemas computacionais modernos, utilizam em sua arquitetura os chamados

circuitos digitais.

Os circuitos digitais são projetados e construídos baseado na lógica digital, ou

seja, considerando dois possíveis estados de funcionamento de um circuito, que são: desligado

ou ligado.

Para um melhor entendimento, considere o seguinte circuito:

Figura 42 – Circuito aberto


No estado representado pela figura 42, a chave apresenta-se aberta, o que significa que a

energia não chegará ao LED e consequentemente ele não acenderá. Este estado é representado

na lógica binária como estado 0 (zero).

Figura 43 – Circuito fechado


No estado representado pela figura 43, a chave apresenta-se fechada, possibilitando

assim o acendimento do LED em consequência da passagem da energia pelo mesmo. Quando

o circuito está neste caso, ativo, a lógica binária representa o estado como 1 (hum).

Em suma, os estados de um circuito quando representados pelos dígitos 0 ou 1

configura-se como um circuito digital.

83

Daí que provém a terminologia, digital e consequentemente, binário, que representa

os dois possíveis estados de um dígito.

Considerando a natureza binária dos circuitos digitais, estes podem ser agrupados

de tal forma a satisfazer condições dentro do raciocínio lógico booleano o que dá aos sistemas

por eles compostos a possibilidades de se condicionarem em função de razão das variáveis

obtidas através da entrada de dados.

A entrada de dados normalmente se configura como dispositivos que realizar a

integração entre homem-máquina, como botões, chaves, potenciômetros. A entrada de dados

fornece a energia para as centrais de processamento, que consistem em transistores, circuitos

integrados e microcontroladores. Estas centrais de processamento interpretam a entrada do sinal

elétrico de forma binária, o que permite com que ela execute uma resposta ou não de acordo

com a programação estabelecida em sua estrutura ou programada, se for o caso de um

microcontrolador programável.

A resposta da central de processamento é representada pelos componentes de saída

de dados. Esta resposta pode ser por exemplo, o acendimento de um LED, a rotação de um

motor, etc.

Todo este circuito funciona desde que haja condições estruturais e energéticas para

que todo fluxo da informação (eletricidade) se movimente de forma adequada entre os

componentes e para isso são necessários os chamados, componentes de apoio, que são as fontes

de alimentação, resistores, diodos, capacitores, dentre outros.

3.2.5 Raciocínio lógico e matemático

A capacidade de executar funções em razão de informações extraídas do meio é

uma característica comum na maioria dos seres vivos. Esta entrada de informações, ou dados,

são feitas por meio dos sentidos através de órgãos especializados no organismo dotados da

capacidade de extrair diferentes informações do meio.

Na robótica isso não é diferente. Em geral, desenvolvedores de robôs os concebem,

mesmo inconscientemente, com semelhança estrutural aos organismos biológicos.

O chassi de um robô corresponde a estrutura óssea biológica, eixos funcionam como

articulações. Os diversos sensores possibilitam, reconhecimento do ambiente, temperatura,

posicionamento, dentre outras condições ambientais assim como os sentidos dos animais.

Atuadores como motores e pistões correspondem a musculatura.

84

Todas as informações que circulam em forma de eletricidade entre, sensores e

atuadores, viajam através de cabeamentos elétricos similar aos nervos que por sua vez estão

conectados ao cérebro que se configura nos robôs como as centrais de processamento.

Ambos sistemas, robóticos e biológicos necessitam de fontes de energia para

realizarem suas funções. Na ocasião desta fonte de energia vir a faltar o comportamento também

é similar, representado pela morte ou estagnação da função programada.

Neste aspecto surge um diferencial crucial entre a estrutura biológica e a robótica,

que é justamente a capacidade de utilizar suas estruturas lógicas para buscar suprir a

necessidade biológica de perpetuação de si como espécie.

Dentro da perspectiva desta busca pela concepção da robótica à imagem e

semelhança, já era de se esperar o interesse em prover a estes mecanismos ao menos uma

estrutura que possibilitasse a capacidade mínima de operacionalizar informações de tal forma a

agir condicionalmente às proposições estabelecidas. Isso só foi possível graças aos estudos de

Claude Shannon sobre a álgebra booleana em 1937, sendo que ele foi o primeiro a considerar

os estados lógicos SIM e NÃO (1 e 0) como as diferenças de potenciais elétricos em circuitos

abrindo assim espaço para a evolução que a informática passaria mais tarde.

No contexto educacional sabe-se que o raciocínio lógico tem sido objeto de valor

pedagógico, principalmente em função das oportunidades profissionais exigirem cada vez mais

da capacitação de indivíduos com experiência na resolução de situações problemas.

Considerando o fato de a álgebra booleana ser a principal via de programação de

robôs bem como tem sido objeto curricular da educação atual, temos os motivos deste tema ser

consideravelmente abordado e estudado pelos professores orientadores de trabalhos de robótica

educacional, o que justifica a breve apresentação sobre seus princípios a seguir.

A álgebra booleana fundamenta-se nos trabalhos desenvolvidos pelo matemático

inglês George Boole (1815-1864), e tem como principal característica a definição de que no

universo só existem dois únicos estados ou condições possíveis e inversas para qualquer

proposição que se deseja analisar, são elas: o estado verdadeiro ou o estado falso.

Por exemplo, um LED só pode estar ligado ou desligado. Trazendo estes estados

para a eletrônica digital, podemos estabelecer os estados 1 ou 0, sendo 1 para o estado ligado

(verdadeiro) e o para o estado desligado (falso).

Na programação os estados verdadeiro ou falso, podem apresentar diferentes

nomenclaturas como apresentado no exemplo do LED.

85

Tabela 1 – Estados lógicos

VERDADEIRO

(true)

FALSO

(false)

Ligado

(on)

Desligado

(off)

1 0

Alto

(hi)

Baixo

(low)

Fonte: dados da pesquisa (2018)

O estudo da lógica booleana parte da conceituação do termo proposição. Uma proposição

corresponde a uma sentença que pode ser declarada por meio de palavras ou simplesmente

explicitada por meio de símbolos. A proposição só pode assumir dois valores lógicos, o

verdadeiro ou o falso, nunca os dois simultaneamente, por exemplo: a declaração “o gato é

maior que o elefante”.

A declaração acima trata-se de uma proposição porque ela incita uma análise que

pode ter como resposta um valor lógico verdadeiro ou falso e neste caso o valor lógico é falso,

pois gatos não são maiores que elefantes.

Já as declarações a seguir não são proposições:

“Bom dia pra você!”

“Você vai à escola hoje?”

“Desligue o computador.”

Isto se dá porque elas não se estruturam com a finalidade de se obter um juízo de valor, ou seja,

não permitem a extração de um valor lógico verdadeiro ou falso.

A lógica estudada neste sentido se fundamenta em três princípios, que são:

• Princípio da identidade: Uma proposição sempre terá o valor lógico

atribuída inicialmente a ela, ou seja, uma proposição verdadeira, sempre

será verdadeira e nunca se tornará falsa e uma proposição falsa, sempre será

falsa e em nenhum momento se tornará verdadeira;

• Princípio da Não-contradição: A proposição so pode assumir um único valor

lógico, como só existem dois valores lógicos, verdadeiro ou falso, ela só

poderá assumir um destes valores e nunca os dois simultaneamente;

86

• Princípio do terceiro excluído: Como só existem dois valores lógicos,

verdadeiro ou falso, uma proposição só pode assumir um destes dois valores

não havendo, portanto, outra possibilidade.

As proposições podem se expressas de forma simples ou compostas. Na proposição

simples só existe uma sentença a ter o valor lógico atribuído como por exemplo:

“O LED é um componente eletrônico”.

Quando duas ou mais proposições apresentam conectadas entre si formando uma

única sentença temos uma proposição composta, como as apresentadas abaixo:

“O LED acende e o motor gira”.

“O LED acende ou o motor gira”.

“Ou o LED acende ou o motor gira”.

“Se o LED acende, então o motor gira”.

“O motor gira se e somente se o LED acender”.

Para a construção de proposições compostas é necessário a utilização de conectivos

lógicos que nos exemplos acima estão destacados na cor vermelha.

Os conectivos lógicos podem ser representados por símbolos conforme a tabela 2.

Tabela 2 – Simbologia dos conectivos lógicos

CONECTIVO SÍMBOLO TIPO DE PROPOSIÇÃO

e ∧ Conjunção

ou ∨ Disjunção

Se... , então... → Condicional

... se somente se ... ↔ Dupla condicional

Fonte: elaborado pelo autor (2018)

Diferente das proposições simples, as proposições compostas exigem a análise

sobre o valor lógico de cada proposição para verificação do valor lógico do conjunto completo

de proposições.

Numa conjunção, o valor lógico do conjunto só será verdadeiro se todas as

proposições que compõem o conjunto forem também verdadeiras, por exemplo:

Tomemos as seguintes proposições:

87

Tabela 3 – Quadro lógico da conjunção

LED acende Motor gira LED acende e o motor gira

l m l ∧ m

verdadeiro verdadeiro Verdadeiro

verdadeiro falso falso

falso verdadeiro falso

falso falso falso


Na disjunção, o valor lógico do conjunto será verdadeiro na ocasião de qualquer

uma das proposições componentes, ou todas, serem verdadeiras:

Tabela 4 – Quadro lógico da disjunção

LED acende Motor gira LED acende ou o motor gira

l m l ∨ m


verdadeiro falso Verdadeiro

falso verdadeiro Verdadeiro

falso falso falso


Existe um caso especial de disjunção, chamada de disjunção exclusiva, que é

representada pelo símbolo “∨”. Nela a proposição composta só é verdadeira quando uma entre

as proposições componentes é verdadeira e todas as outras falsas.

Tabela 5 – Quadro lógico da disjunção exclusiva

LED acende Motor gira Ou LED acende ou o motor gira

l m l → m

verdadeiro verdadeiro falso

verdadeiro falso Verdadeiro


falso falso falso


88

No caso das proposições compostas condicionais, temos a situação na qual a

veracidade da mesma será verificada por meio da análise sobre a suficiência da condição

geradora do resultado necessário.

Por exemplo, tomemos a seguinte proposição: “Se o LED acende o motor gira.”

Temos que a condição presente é o LED estando aceso e o resultado esperado é o

acionamento do motor. Sendo assim, a única forma da condicional ser falsa é na situação da

condição ser válida, ou verdadeira, e o resultado não ser alcançado.

Tabela 6 – Quadro lógico da condicional

LED acende Motor gira Se o LED acende então o motor gira

l m l → m




falso falso Verdadeiro


Por fim a bicondicional é uma proposição composta formada pela conjunção entre

duas condicionais. Isto implica dizer que ela só será verdadeira na ocasião dos valores lógicos

das proposições componentes forem idênticos.

Tabela 7 – Quadro lógico da bicondicional

LED acende Motor gira LED acende se e somente se o motor gira

l m l ↔ m



falso verdadeiro falso

falso falso Verdadeiro


No raciocínio lógico a compreensão e percepção das implicações da negação de

uma proposição é muito importante. Dependendo da estrutura da proposição a presença de

negações podem levar a consideráveis mudanças nos valores lógicos.

89

No entanto basta considerar que o valor lógico da negação de uma proposição,

sempre será o inverso do anterior, ou seja, se a proposição apresenta valor lógico verdadeiro,

sua negação apresentará valor lógico falso.

Tabela 8 – Quadro lógico da negação de uma proposição

LED acende LED não acende

l ~l

verdadeiro falso

falso verdadeiro


Na robótica educacional o raciocínio lógico está muito presente principalmente nas

atividades que incluem a programação de mecanismos robóticos.

3.2.6 Interfaces de programação

Um dos principais catalisadores responsáveis pela difusão da robótica a nível

escolar foi o desenvolvimento das interfaces de programação.

Antes exigia-se que os mecanismos desenvolvidos fossem conectados a portas de

comunicação de computadores, o que limitava a mobilidade e principalmente aumentava o

custo de desenvolvimento de trabalhos escolares nesta área.

As interfaces de programação normalmente consistem em pequenas placas de

circuito impresso com componentes eletrônicos e microcontroladores programáveis.

Por ser possível a programação dos microcontroladores via computadores e

posteriormente seu embarque nos mecanismos desenvolvidos, a mobilidade tornou-se uma das

principais características da robótica educacional.

Dentre as várias interfaces de programação destacamos a Arduino. Seu

desenvolvimento de seu na cidade de Ivrea na Itália no ano de 2005, tendo como principal

intuito, a interação de projetos escolares a um custo mais acessível. Por ser uma plataforma de

prototipagem eletrônica de hardware e software livre, qualquer pessoa pode criar e inclusive

comercializar produtos com esta placa embutida.

A construção da placa Arduino se fundamenta na integração de um

microcontrolador Atmel AVR com sistemas de entrada e saídas digitais e analógicas. A

programação do microcontrolador é feita em C/C++ em IDE de programação específica.

90

Figura 44 – Arduino UNO

Fonte: Arduino Store (2019)43

A placa normalmente possui um conector USB para promover a comunicação com

o computador que irá funcionar como hospedeiro, possibilitando a comunicação e programação

por parte do usuário.

As saídas digitais, funcionam em nível lógico alto ou baixo, fornecendo corrente

elétrica com tensão de 5V, para o nível alto e 0V para o nível baixo.

Se configuradas, via programação, como entradas, as saídas digitais ficam aptas e

responder ao usuário as ocorrências de entrada de tensões elétricas próximas a 5V, ou seja, se

um pino digital receber 5V, o software da placa irá considerar aquele estado como nível alto,

ou 1(hum), em linguagem binária.

De forma diferente, os pinos analógicos trabalham fornecendo ou recebendo

tensões variáveis, possibilitando assim o fornecimento e leitura de variáveis.

A utilização de módulos permite a integração do Arduino com diferentes tipos de

sensores e controladores, como os apresentados da figura a seguir:

43 Disponível em: <https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3> Acesso em Jan de 2019

91

Figura 45 – Kit com 37 sensores para Arduino

Fonte: Arquivo pessoal (2019)

3.2.7 Linguagens de programação e robótica educacional

Trabalhar a linguagem de programação com crianças no mundo atual tem a mesma

importância apresentada pela aprendizagem da leitura e escrita da língua materna, pois a

linguagem computacional é a que rege a comunicação mundial entre pessoas-pessoas, pessoas-

máquinas e máquinas-máquinas.

Não possibilitar ao educando acesso a esta nova forma de se comunicar e interagir

com o mundo é mesmo que tirar dele as oportunidades de acompanhamento e contribuição

cultural para o futuro humano.

Pensando nisso, Seymon Papert, na década de 60 já trabalhava no desenvolvimento

de uma linguagem de programação que possibilitasse ao educando a capacidade de

comunicação com as máquinas ao passo que construía seu próprio conhecimento ao observar

como as máquinas respondiam a seus estímulos.

Nasceu assim, o Logo; a primeira linguagem de programação voltada para o ensino

de crianças e jovens.

O Logo abriu portas para o desenvolvimento de uma extensa área de estudo,

fazendo surgir mais recentemente estruturas de programação como: o Scratch e o Blockly.

92

3.2.7.1 Logo

A palavra “Logo” é originada do grego logos, que significa conhecer. Trata-se de

uma linguagem de programação interativa que possibilita trabalhar de modo prático o

raciocínio, os conceitos de matemáticos, de geometria e de lógica (PAPERT, 1985).

Esta linguagem de programação foi desenvolvida nos anos 60 pelo Professor

Seymour Papert no instituto de Tecnologia de Massachusetts com a finalidade de ajudar a

introduzir crianças e jovens do ensino regular ao estudo da programação de computadores

fundamentando-se na teoria Construcionista.

O ambiente de programação Logo consiste em uma tartaruga gráfica que responde

aos comandos inseridos pelo usuário possibilitando normalmente a construção de figuras

geométricas e objetos gráficos.

Além de controlar o robô virtual (tartaruga) a linguagem Logo possui comando que

controlam entradas e saídas da porta paralela do computador possibilitando o controle de

dispositivos robóticos construídos e conectados no computador.

Tomamos como referência o Software de programação Super Logo 3.0 traduzido e

adaptado no ano 2000 pelo Núcleo de Informática Aplicada à Educação da Universidade

Estadual de Campinas. Apesar de já possuir 18 anos, este software tem apresentado potencial

considerável no desenvolvimento de projetos de robótica educacional permitindo assim que o

estudante avance para linguagens mais modernas.

Figura 46 – Janela gráfica do SuperLogo

Fonte: Arquivo pessoal (2019)

Neste software existem basicamente dois tipos de comandos, os comandos de

translação e os comandos de rotação.

93

Tabela 9 – Comandos de translação e rotação da linguagem Logo

Tipo de comando Sintaxe de

programação Exemplo Resposta gráfica

PARA FRENTE

(pf)

pf nº de pixels

(passos)

pf 100

Tartaruga caminha 100 pixels (passos) para deixando frente um rastro desenhado.

PARA TRÁS

(pt)

pt nº de pixels

(passos)

pt 100

Tartaruga caminha 100 pixels (passos) para deixando trás um rastro desenhado.

PARA

ESQUERDA

(pe)

pe nº de graus pe 90

Tartaruga gira 90 graus para o lado direito (giro anti horário).

PARA DIREITA

(pd)

pd nº de graus pd 90

Tartaruga gira 90 graus para o lado esquerdo (giro horário).


A utilização destes comandos permite que a criança realize a construção de figuras

gráficas na medida que orienta a trajetória da tartaruga, explicitando neste sentido a base da

teoria construcionistas.

A tartaruga virtual, neste contexto, configura-se como um robô virtual que executa

suas funções na medida que instruções são a ele atribuídas.

94

Além dos comandos de translação e rotação existem também comandos de

programação avançada, que se configuram como funções. Estas funções atribuem diferentes

propriedades as ações realizadas durante a movimentação da tartaruga.

A tabela a seguir apresenta um resumo destas funções:

Tabela 10 – Funções da linguagem Logo

Tipo de

comando

Sintaxe de

programação

Exemplo Resposta gráfica

REPITA

(repita)

repita nº de vezes

[comando]

repita 4 [pf 100

pd 90]

Tartaruga irá para frente 100 pixels e posteriormente girar 90 graus no sentido horário,

repetindo esta seqüência 4 vezes, o que formará a figura de um quadrado

USE NADA

(un)

un un

pf 100

Depois de executar este comando você observará que ao se movimentar a tartaruga não

deixará nenhum rastro.

USE

BORRACHA

(ub)

ub un

pf 100

Depois de executar este comando você observará que ao passar por cima de rastros

anteriormente deixados, a tartaruga irá agora apagá-los.

USE LÁPIS

(ul)

ul ul

pf 100

95

Repõe o lápis como função da tartaruga permitindo agora que novamente a mesma deixe

rastros ao se movimentar


É possível programar um algoritmo a ser executado pela tartaruga de tal forma que

cada comando não seja necessariamente digitado de forma individual. Isto é feito por meio de

um comando especial chamado “aprenda”.

Este comando permite a aglutinação de diversas linhas de comandos sendo a este

conjunto atribuído um nome específico, que será neste caso, uma nova função.

Por exemplo, a tartaruga não possui nativamente em sua programação informações

sobre a execução de movimentos que plotam na interface gráfica a figura de um quadrado, mas

podemos “ensiná-la” a fazer um quadrado quando solicitado.

Para isso é necessário que dentro da caixa de programação aberta na função

“aprenda” seja inserida as seguintes linhas de comando:

aprenda quadrado

pf 100

pd 90

pf 100

pd 90

pf 100

pd 90

pf 100

pd 90

fim

Ao executar a função “quadrado” todas as linhas de comando apresentadas acima

serão executadas sequencialmente, formando a figura de um quadrado na interface gráfica.

Esta função de fato é a que se configura como programação, pois como o próprio

nome sugere, trata-se de elaborar um plano de execução de funções.

Para o contexto educacional essa atividade permite trabalhar o planejamento e a

abstração do estudante, levando-o a pensar sobre do fenômeno.

Além de realizar a programação da tartaruga virtual, pode-se por meio de alguns

comandos especiais realizar a comunicação entre o usuário e hardware especialmente

desenvolvidos conectados através da porta paralela de computadores.

Para iniciar a comunicação com a porta paralela utiliza-se o comando: abraporta

lpt1; ao executar este comando o software irá estabelecer comunicação com a porta paralela

conectada ao endereço lpt1 do computador por meio de um conector chamado DB25.

96

O DB25 é um conector que se localiza na parte posterior do gabinete dos

computadores convencionais. É por meio deste conector que o cabo paralelo conecta diferentes

hardwares ao computador permitindo assim a troca de dados.

Quando a tensão elétrica em um pino do DB25 está entre 0 à 0,4v, convenciona-se

que ele está em nível lógico 0 (zero).

O nível lógico 1 (hum) é atribuído ao(s) pino(s) em que a tensão elétrica se encontra

entre 3,1 a 5v.

A figura abaixo mostra os 25 pinos de um conector padrão DB25:

Figura 47 – Esquema dos pinos da porta paralela (DB25)

Fonte: ROGERCOM.COM (2019)44

Utilizando alguns softwares específicos, pode-se utilizar a porta paralela para

realizar o acionamento de dispositivos conectados a ela.

Na figura 47 é apresentado um exemplo de circuito elétrico conectado à porta

paralela que tem como finalidade o acionamento de 8 LEDs conectados ao computador por

meio do DB25. O terminal do catodo (K) dos LEDs devem ser ligados aos terminais dos

resistores, que estão conectados aos pinos do DB25.

Figura 48 – Circuito de acionamento de LEDs via DB25

Fonte: ROGERCOM.COM (2019)45

44 Disponível em: <http://www.dxyzmecatronica.xpg.com.br/paralela/intro/intro.html> Acesso em jan de 2019 45 Disponível em: <http://www.dxyzmecatronica.xpg.com.br/paralela/intro/intro.html> Acesso em jan de 2019

97

A construção de uma interface de comunicação que utilize a porta paralela para

controlar os circuitos eletrônicos desenvolvidos pode ser desenvolvida utilizando-se dos

seguintes materiais:

• Capa de caderno velho

• 8 resistores de 470 kΩ

• 8 leds de 2 mm

• Grampeador

• Fio preto de 2 mm

• Fio vermelho de 2mm

• Fita isolante

• OPCIONAL: Solda de estanho

• Plug DB25

A seguir é apresentado o passo a passo para construção da interface de comunicação

utilizando os materiais acima listados:

1) Corte 8 pedaços de fio preto em 50 cm cada;

2) Observe na parte da frente do plug DB25 existem pequenos números que identificam

cada pino da porta paralela;

3) Prenda um fio em cada um dos seguintes pinos: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9;

4) Na ponta de cada fio prenda um resistor de 470 kΩ;

5) Corte um pedaço de capa de caderno na medida de 10 cm x 20 cm e grampeie cada um

dos resistores conforme mostra a figura abaixo:

Figura 49 – Resistores grampeados na capa de caderno


98

6) Prenda um led na ponta de cada resistores, lembrando de que a perninha que deve ser

ligada é a menor (Ânodo);

Figura 50 – LEDs Grampeados e ligados aos resistores


7) Una as pontas de todos os leds com um fio vermelho;

8) Corte um fio vermelho com cerca de 50 cm e ligue na ponta do terminal dos leds

interligados, o outro terminal do fio vermelho deve ser ligado no pino 18 do plug DB25;

Figura 51 – Fio vermelho interconectando os LEDs


Com a interface de comunicação pronta é possível realizar alguns testes para

verificar como a Linguagem de programação Logo pode interagir com hardwares externos bem

como por meio de outros softwares. Para isso serão necessários os seguintes itens:

• Microcomputador com entrada da porta paralela

• Sistema operacional no mínimo Windows XP

• Software UserPort

99

• Software Dspcom

Nos sistemas operacionais modernos, o acesso a algumas portas ligadas diretamente

à placa mãe são bloqueados para garantir a segurança e integridade do equipamento. A porta

paralela é uma destas portas “bloqueadas” e por conta disto deve ser devidamente liberada para

ter sua funcionalidade controlada por software.

Isto pode ser feito por meio do programa UserPort desenvolvido por Tomas

Frazon46, através do seguinte passo a passo:

“Descompacte o arquivo userport.zip em um diretório de trabalho.

No Windows 2000, NT ou XP, copie o arquivo UserPort.sys (que foi

descompactado) para o diretório "...\system32\drivers".

Execute o programa UserPort.exe.

Insira os endereços para 0x378-0x37A (para LPT1) na caixa de textos superior

esquerda e clique em ADD.

Pressione o Botão START.

Esse procedimento é necessário somente uma única vez. Você poderá desligar

seu PC sem a necessidade de executar o UserPort novamente. Caso queira

desinstalar o driver, basta executar o UserPort.exe e pressionar o botão Stop.

Conecte sua interface no computador e reinicie.”

(SOARES, 2018)47

Após liberado o acesso a porta paralela é possível por meio dos comandos da

linguagem Logo acionar cada um dos pinos da porta paralela conforme mostrado na tabela

abaixo:

Tabela 11 – Descrição de funções de comandos avançados do Logo

Pino Descrição Comando Logo Descrição do comando

1 Saída de dados portasaídab 890 10 Libera 5v no pino 1













46 Programa disponibilizado em: < http://www.arnerobotics.com.br/eletronica/sources/Userport.zip

47 Disponível em: <http://www.arnerobotics.com.br/eletronica/UserPort_Logo_XP_2000.htm> Acesso em Jan de

2019

100

Com a interface de comunicação exemplificada integrada aos comandos acima é

possível, portanto utilizar a Linguagem de programação para controlar o acionamento dos

LEDs.

Considerando as possibilidades de criação de diferentes mecanismos externos a

unidade computacional, como manipuladores robóticos, robôs móveis, dentre outros, pode-se

considerar a linguagem logo a via de comunicação mais simples. Isso pode ser demonstrado ao

sugerir, por exemplo, que no lugar de cada LED, fosse integrado um mecanismo de

acionamento de um motor.

Ao controlar a interface via linguagem logo consequentemente estaríamos

controlando os motores que compõem o sistema em desenvolvimento.

3.2.7.2 Scratch

Assim como a linguagem Logo, o Scratch também foi desenvolvido no Media Lab

do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

Criada por Mitchel Resnik em 2007, a linguagem Scratch foi desenvolvida visando

ajudar iniciantes no estudo da programação computacional bem como auxiliar na assimilação

de conceitos matemáticos para crianças acima de oito anos de idade.

Sua interface se baseia na utilização de blocos de programação no lugar de linhas

de comando textuais, o que torna a construção de programas mais fácil e intuitivo.

Figura 52 – Interface gráfica do Scratch


101

A interface gráfica do Scratch apresenta os seguintes itens:

Palco: É onde os objetos (personagens) são apresentados graficamente;

Objeto ativo: Janela que mostra os “atores” ativos e em edição;

Lista de objetos: Mostra todos os objetos que compõem o programa em

desenvolvimento, sejam eles imagens, áudios ou vídeos;

Área de edição do script: Local onde são dispostos os blocos de programação para

combinação entre si;

Blocos de comandos: Lista com todos os blocos de comandos disponíveis para

serem utilizados na composição do programa;

Categorias de comandos: Indica os diferentes conjuntos de blocos de programação,

são eles: movimento, aparência, som, eventos, controle, sensores, operadores, variáveis e meus

blocos.

Iniciar/parar script: botões que iniciam e param a execução do programa.

Assim como na linguagem Logo, a interface de programação do Scratch também

possibilita a integração de hardwares externos, configurando-se também como uma interface

de controle e programação de robôs.

3.2.7.3 Programação Arduino

As placas de prototipação eletrônica Arduino utilizam uma linguagem de

programação de alto nível chamada C++ com algumas pequenas modificações.

O programa é escrito e ambiente de desenvolvimento específico para o Arduino

chamado de Arduino IDE (Integrated Development Environment).

O Arduino IDE possui um compilador próprio que converte o código fonte escrito

pelo programador em linguagem de máquina que é inserida no microprocessador da placa

através de uma conexão USB.

Em geral um programa para Arduino apresenta dos blocos de funções: o void

setup() e o void loop().

O setup compõe todas as informações que o programa irá utilizar em sua execução,

são dados que estabelecem funções, modos, variáveis, dentro outros.

O loop se refere de fato ao algoritmo em si. É a sequência de comandos a serem

executados de forma sequencial.

int led = 10;

void setup()

pinMode(led, OUTPUT);

102

void loop()

digitalWrite(led, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(led, LOW);

delay(1000);

Algumas vezes é necessário o armazenamento de dados na memória do

processador, e para isso se utiliza das variáveis.

A declaração da variável antecede o void setup() e podem assumir os seguintes tipos:

boolean: podem assumir somente dois valores true (verdadeiro) ou false (falso).

char: corresponde ao armazenamento de algum caractere

byte: é utilizado para armazenar um byte, ou uma sequência de 8 bits

int: armazena um número inteiro de 16 bits entre -32768 a 32767

unsigned int: armazena um número inteiro de 16 bits entre 0 a 65535

long: armazena um número inteiro de 16 bits entre - 2147483648 a 2147483647

unsigned long: armazena um número inteiro de 16 bits entre 0 a 4294967295

float: armazena um número real de precisão simples

double: armazena um número real de precisão dupla

string: armazena uma sequência de caracteres

Quando uma variável é declarada, significa dizer que aquela atribuição será

posteriormente utilizada para a execução do programa.

Por exemplo, em:

int led = 10;

Nesta linha de comando é declarada a existência de uma variável do tipo int

nomeada de led e a ela será atribuído o valor 10, ou seja, posteriormente verificaremos que o

pino 10 do Arduino será utilizado para acionar um LED.

Após declaradas as variáveis e atribuído os devidos valores, realiza-se a declaração

das funções.

As funções correspondem a comandos que serão executados dentro do programa,

podendo estes serem reutilizados ou não.

Na função setup() em:

void setup()

pinMode(led, OUTPUT);

103

Esta função tem a atribuição de fazer executar todas as outras funções que estão

dentro de seu conteúdo. Neste caso, o setup(), fará executar a função pinMode(), que é

responsável por definir qual o modo a ser desempenhado pelo pino atribuído do Arduino.

Neste caso o pino 10, que corresponde a variável led, irá se configurar como uma

saída de dados. Como presume-se a presença de um LED neste pino, temos então que o pino

10 está configurado para fornecer energia para o acionamento de um LED.

No Arduino a função setup() é chamada automaticamente executando todas as

funções internas a ela. Feito isso, o programa para a executar a função loop(), que fica repetindo

continuamente os comandos internos a ela.

void loop()

digitalWrite(led, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(led, LOW);

delay(1000);

No exemplo acima a função digitalWrite(), atribui a variável led, ou seja, ao pino

10 o nível lógico HIGH.

Atribuir o valor lógico alto significa liberar 5v para o respectivo pino. Como nele

estará ligado um LED, o mesmo acenderá ao receber a corrente elétrica.

A função delay, corresponde ao espaço de tempo entre a execução das funções. No

exemplo o valor 1000 corresponde ao tempo em milissegundos entre o acionamento e o

desligamento do LED.

Após a execução de todas as funções internas a função loop(), esta é reiniciada

mantendo-se em execução até que o Arduino seja desligado.

Em suma, o programa exemplificado na figura ?? corresponde à liga e desliga de

um LED conectado ao pino 10 do Arduino em intervalos de tempo de um segundo.

Além de variáveis e funções existem outros recursos muito importantes para o

desenvolvimento de programas com o Arduino, como os parâmetros, valores de retorno,

comentários, estruturas de controle e bibliotecas, mas que necessita de um estudo mais

direcionado.

104

4 MATERIAIS DIDÁTICOS DE ROBÓTICA EDUCACIONAL

As redes de educação públicas tanto do estado do Ceará como da prefeitura de

Fortaleza já vêm há alguns anos disponibilizando materiais didáticos de robótica educacional

para a algumas escolas.

Estes materiais são disponibilizados na forma de kits educacionais normalmente

composto por peças modulares integrados a componentes e placas de programação, que buscam

atender as necessidades de envolvimento dos diversos saberes apresentados no capítulo

anterior.

Materiais como o Lego Mindstorms®, Modelix, Robotix ou Pop1 e 2 da Grande

Idéia Estudio compõem o acervo didático normalmente encontrado dentro das instituições de

educação públicas em Fortaleza e nas escolas públicas estaduais.

Estes materiais possuem certificação de qualidade e passam por processos de

avaliação que garantem as redes de educação sua utilidade e segurança para a utilização junto

aos estudantes.

Porém, como contraponto, os custos de aquisição destes materiais ainda são

consideravelmente elevados se tomarmos como referência a dimensão do quantitativo de

estudantes matriculados na rede pública.

Uma das pesquisas realizadas com o grupo de professores orientadores de projetos

escolares de robótica educacional de Fortaleza consolida uma das hipóteses levantadas por este

estudo que se configura justamente com a preocupação acerca da restrição de utilização destes

materiais por pequenos grupos de estudantes, sendo estes normalmente indicados por

professores por apresentarem perfil adequado para o trabalho com os kits educacionais.

Isto vem por descaracterizar a utilização do material didático por não possibilitar

aos estudantes que de fato necessitam desenvolver suas habilidades por meio do contato com o

referido material.

Outra justificativa muito presente na fala dos professores é justamente a ausência

de uma capacitação ou formação específica na temática da robótica educacional, o que os

impossibilita de ampliarem seu atendimento a um número maior de estudantes.

Fundamentado nestas implicações bem como baseados nos tópicos delineados no

capítulo dois e três utilizou-se da engenharia didática para desenvolver um kit de robótica

educacional que possibilitasse em primeira instância a formação docente.

105

4.1 Conectakit: desenvolvimento de protótipo de material didático

Conforme a análise curricular, os cursos de Pedagogia e Licenciaturas da

Universidade Federal do Ceará não tem contemplado em sua base curricular a preparação dos

futuros docentes em atividades de Robótica Educacional a qual já se encontra implantada na

forma de materiais didáticos nas redes de ensino.

Neste sentido, foi desenvolvido como fruto dos estudos deste trabalho um material

didático que atendesse as características de um kit de robótica educacional comercial, mas que

fosse construído a partir das concepções dos próprios professores, inclusive partindo dos

saberes dos mesmos de tal forma a possibilitar a estes profissionais a se identificarem dentro

das possibilidades apresentadas pelo material.

O kit de robótica Conectakit (CK 1.0) teve sua primeira versão trabalhada com

alunas bolsistas do Laboratório de Práticas educativas Digitais e Imagéticas da Faculdade de

Educação da Universidade Federal do Ceará (LAPEDI/FACED/UFC) no primeiro semestre de

2017.

O CK 1.0 consistia numa placa eletrônica feita a partir do reaproveitamento de

capas de caderno. Nesta placa encontrava-se dois circuitos integrados responsáveis por receber

o sinal de uma saída de dados de um microcomputador direcionando a componentes eletrônicos

por meio de um cabeamento construído a partir de cabos flats retirados de sucatas de

computadores.

Figura 53 - Kit CK (Versão 1.0)


Esta Interface de comunicação permitia o controle de LEDs e motores, estes

também reaproveitados de sucatas eletrônicas. Para composição do corpo dos mecanismos

robóticos foram utilizados materiais alternativos como: tampas de garrafas, palitos de picolés e

papelão.

106

Este material respondeu as expectativas até então esperadas em função de que

possibilitava a integração da programação Logo para o controle dos dispositivos robóticos

construídos, além de marcar-se pelo apelo ambiental, consolidando no grupo de estudos o

legado energético-ecológico como norteador dos trabalhos a serem desenvolvidos.

Os entraves apresentados pelo CK 1.0 consistiam na fragilidade estrutural

apresentada pelas conexões eletrônicas bem como exigiam do estudante de pedagogia um

conhecimento técnico sobre arquitetura computacional e lógica de circuitos eletrônicos, o que

até então acreditava-se não ser competência de uma graduação de magistério do ensino básico.

Fundamentados nos problemas apresentados foi desenvolvido no semestre de

2017.2 o CK 1.1 que apresentava agora uma estrutura mais resistente e modular possibilitando

o desenvolvimento de atividades não só integradas a saída de controle via programação

computacional, mas também a construção de dispositivos controlados analogicamente, bem

como desconectados de qualquer equipamento ligado diretamente a rede elétrica, o que viria a

ser um critério de aprimoramento, uma vez que por mais que as saídas utilizadas na

programação liberassem no máximo 3,4 V a eletricidade estática acumulada no equipamento

em função de redes mal aterradas poderia comprometer o desenvolvimento de atividades com

estudantes de pedagogia no caso de uma preparação descuidada da atividade laboratorial.



Alunos da turma de pedagogia matriculados na disciplina de Informática na

Educação no semestre de 2017.2, se voluntariaram a realizar alguns experimentos utilizando o

CK 1.1 após trabalhar com a programação Logo e em blocos do software Scratch. Seus

107

apontamentos sobre o material didático utilizado na disciplina indicaram que, dentre outras

questões, a mais importante a ser observada para atender as necessidades dos professores em

formação seria o design visual do kit, uma vez que no ensino fundamental I e II, a concepção

da forma, cor e tamanho são cruciais para o envolvimento das crianças.

Com estas observações levantadas foi concebida uma reformulação estrutural no

design do kit de robótica educacional em desenvolvimento levando a construção do CK 2.0,

que apresentava agora uma estrutura modular na forma de blocos.

A interação entre os blocos realizava diferentes ações e a integração dos blocos com

outras estruturas provenientes de materiais reciclados levava a construção de diferentes

dispositivos robóticos.

Foram desenvolvidos quatro tipos de blocos:

• Bloco de energia

• Bloco de luz

• Bloco de motor

• Bloco de botões



O bloco de energia tinha a função de energizar os blocos de luz e/ou motor para

promover o referido fenômeno físico (liberação de luz ou geração de movimento). Neste sentido

abria-se a possibilidade de trabalhar com os estudantes de pedagogia a necessidade de

contemplar já no ensino fundamental o conceito de: armazenamento e conservação de energia,

108

conversão de energias e lógica Booleana (a partir do momento que se condiciona a integração

dos blocos de tal forma a explorar a concepção de proposições).

O bloco de botões possibilitava trabalhar o conceito de direcionamento de fluxo

energético levando a exploração de condicionais e controle assistido de dispositivos.

Apesar da estruturação do CK 2.0 ainda no fim do semestre de 2017.2, o mesmo passou pela

análise de vários integrantes de grupo de estudos em robótica educacional vigente na época na

Faculdade de Educação da UFC levando a uma série de reformulações, antes mesmo de passar

para uma possível avaliação experimental.

Os principais destaques que foram revisados na estruturação do kit foram:

• Redução dimensional dos blocos de tal forma a ser manipulável por mãos pequenas de

crianças, atentando-se a possibilidade de ingestão;

• Construção dos blocos a partir de encaixes de faces ao invés de coladas como na versão

2.0;

• Inscrição de formas e símbolos nas faces dos blocos de tal forma a tornar suas formas

de interação mais intuitivas;

• Criar uma variedade maior de blocos.

Utilizando as observações levantadas foi desenvolvido a versão CK 2.1 com uma

variedade maior de blocos além de peças modulares que serviam para estruturar o corpo dos

mecanismos robóticos a serem controlados a partir da interação com os blocos.

O principal diferencial desta versão foi a inclusão de interface de carga e

comunicação, que não existiam na versão anterior.

A interface de carga foi desenvolvida de tal forma a não existir pontas de

cabeamento passíveis de serem levadas a boca, apesar de que a ação de carga seja realizada

exclusivamente pelo professor, ainda assim a inexistência destas pontas é importante para a

eventualidade do contato de crianças com a referida interface.

Já a interface de comunicação foi concebida de tal forma a facilitar o cabeamento

dos sinais provenientes das portas de saída de dados do computador, tendo como um

intermediário um controlador de sinais que servia de intermediário entre o computador e os

blocos interativos. A vantagem da interface nesta configuração se dá pelo fato de não haver

corrente elétrica proveniente do computador fluindo pela estrutura dos blocos. O sinal elétrico

que vem do computador serve simplesmente para autorizar ou não o fluxo de energia do próprio

bloco de energia que também é utilizado na interface de comunicação. Além de maior segurança

109

em relação a possibilidade de corrente de fuga presente na estrutura da comunicação

computacional, a interface de comunicação tornou-se mais intuitiva quanto seu funcionamento.

Somente uma unidade do kit CK2.1 foi construída, porém a mesma foi extensamente explorada

por alunos da turma de 2018.1 da disciplina de Informática na Educação, ministrada pelo

Professor José Rogério Santana, passando também pela exploração de alunos da disciplina de

Informática Educativa, ministrada pela Professora Antonia de Lis de Maria Martins, além de

passar pelas contribuições de alunos de iniciação científica do ensino médio da EEEP Dona

Creusa do Carmo Rocha, Mateus Neres de Carvalho e Paulo Ricardo e pelo aluno bolsista do

LAPEDI, Jefferson Gomes Brito.

O CK 2.1 é composto basicamente por quatro conjuntos que seguem descritos a

seguir:

Tabela 12 – Constituição do Kit CK (versão 2.1)

Blocos interativos Interfaces Módulos de construção

1 Bloco de luz verde Interface de carga

Ferragens:

(parafusos, porcas e arruelas)

1 Bloco de luz amarela

1 Bloco de luz vermelha

2 Blocos de motor Interface de comunicação

(via db25)

Peças em MDF pré-

moldadas: para encaixes e

construção de estruturas.

1 Bloco sensor de toque

1 Bloco sensor de luz

1 Bloco sensor de sombra

1 Bloco de distribuição

2 Blocos de eixos de rotação

Fonte: Elaborada pelo autor (2018)



110

Os módulos de construção permitiam a criação de diferentes dispositivos robóticos,

porém, para direcionamento das atividades com os estudantes de pedagogia, estes módulos

foram organizados para o desenvolvimento de oito sequências didáticas que seguem descritas

a seguir:

Atividade 1 – Liga e desliga

Atividade 2 – Controles com sensores

Atividade 3 – O trânsito

Atividade 4 – Pisca-pisca

Atividade 5 – Corrida de carrinhos

Atividade 6 – Parque de diversões

Atividade 7 – Esteira automática

Atividade 8 – Serviço de entrega

Figura 57 - Arte 3D dos blocos interativos / construções propostas


Os trabalhos realizados por estes colaboradores evidenciaram a possibilidade de

consolidação do kit CK 2.1 como material didático a ser utilizado na formação em robótica

educacional de professores, porém algumas sugestões foram levantadas para o aprimoramento

111

do material a ser utilizado na formação piloto em robótica educacional a ser ministrada via

projeto de extensão já em desenvolvimento junto a pró-reitoria de extensão da UFC.

5 EXPERIMENTOS COM ESTUDANTES DO MAGISTÉRIO

O kit CK 2.1 consolidou-se como o principal material didático a ser utilizado no

projeto de extensão promovido pelo Laboratório de Práticas Educativas Digitais e Imagéticas

(LAPEDI), com o título: “Conectakit - Formação para ensino e aprendizagem de robótica

educacional com kit para educação infantil e séries iniciais do ensino fundamental”.

A promoção deste projeto de extensão se deu oficialmente a partir de setembro de

2018, mas já vinha desenvolvendo ações junto a comunidade desde janeiro de 2018

principalmente junto a estudantes do curso de pedagogia da Faculdade de Educação

(FACED/UFC).

Como descrito no capítulo anterior este material foi desenvolvido a fim de suprir as

demandas explicitadas pelos docentes participantes da pesquisa em questão, sendo neste sentido

projetado e concebido primeiramente para o foco da formação docente, mas que com o passar

do tempo possibilitou a utilização em outras demandas sociais, como em oficinas de robótica

educacional para crianças da segunda etapa do ensino fundamental.

5.1 Procedimentos metodológicos

O kit CK 2.1 foi utilizado como material didático nas aulas de informática educativa

da turma de pedagogia de 2018.1 e 2018.2 da Faculdade de Educação da UFC.

Para melhor desenvolvimento das atividades foram construídas três novas unidades

especialmente projetadas para este experimento, sendo esta versão codificada como CK 2.2.

Todos os esquemas de desenvolvimento deste kit estão disponíveis para consulta

no anexo D.

Neste experimento os kits CK 2.2 foram distribuídos entre os estudantes que se

dividiram em três grandes grupos.

Na primeira atividade os estudantes foram orientados a explorar o material didático

em relação a sua estrutura, formas modulares e possibilidades de utilização.

Evitou-se realizar a demonstração de como os blocos interativos funcionavam

justamente para verificar o potencial intuitivo do material. Para isto utilizou-se dos fundamentos

que caracterizam a postura do professor estabelecida através dos estudos da Sequência Fedathi.

112

A segunda atividade tinha como objetivo utilizar da programação com a linguagem

Logo para interagir com os blocos componentes do kit, o que se deu por meio de uma atividade

em grupo que consistia em realizar a programação de um semáforo digital, para a turma de

2018.1 e uma árvore de Natal para a turma de 2018.2, sendo que cada estudante acrescentava

uma nova linha de comando no código fonte criado no software, SuperLogo.

Esta atividade tinha a intenção de verificar como o kit respondia a linguagem de

programação Logo bem como analisar a construção de conceitos de forma colaborativa através

da forma de interação entre os estudantes, ao trabalhar com o código fonte herdado do estudante

anterior.

Por fim, na terceira atividade os estudantes novamente foram divididos em equipes

e orientados a utilizar dos materiais disponíveis para realizar a construção de carrinhos

acionados pela lanterna de seus aparelhos celulares.

A intenção desta atividade era verificar a capacidade de construção do material

didático no que diz respeito a variedade de possibilidades em função da construção sugerida

pelo manual disponibilizado.

Estas três atividades foram aplicadas tantos na turma de 2018.1 quanto na turma de

2018.2 conforme calendário apresentado abaixo:

Tabela 13 – Cronograma de atividades realizados com estudantes de pedagogia

Turma 2018.1 Turma 2018.2

Atividade 1 07/05/2018 16/10/2018

Atividade 2 14/05/2018 23/10/2018

Atividade 3 04/05/2018 30/10/2018


Aproveitando a oportunidade desencadeada pela aprovação do projeto de extensão

do qual este estudo faz parte, entre 04 de outubro de 2018 a 06 de novembro de 2018 as mesmas

sequências didáticas trabalhadas com os estudantes de pedagogia foram aplicadas em crianças

com faixa etária entre 10 a 14 anos, estudantes da rede pública de Fortaleza entre 6º ao 9º ano

do ensino fundamental dois. Todas as atividades foram registradas com a devida autorização

dos participantes e as imagens, vídeos e áudios foram capturados e arquivados utilizando de

todos os cuidados inerentes a garantia da segurança e integridade da imagem dos participantes,

sendo estas organizadas e transcritas para análise a posteriori.

113

5.2 Resultados

5.2.1 A prática da Robótica Educacional na formação de estudantes de pedagogia

A postura do professor baseada na sequência Fedathi teve fundamental importância

para avaliar o potencial exploratório do material didático utilizado nas atividades de robótica

educacional com as turmas de pedagogia matriculadas no semestre de 2018.1 e 2018.2 na

disciplina de Informática na Educação.

Com o mínimo de intervenção observou-se que o primeiro bloco interativo a

chamar a atenção dos estudantes foi o bloco de energia, muito provavelmente em função de sua

forma apresentar-se ligeiramente diferenciada dos outros blocos.

Em função da insegurança apresentada pelos estudantes em relação a integridade

do material, foi verbalizado que eles deveriam tentar identificar relações, similaridades e

diferenças entre os blocos presentes e não se preocuparem na ocasião de eventuais quebras ou

danificações estruturais.

Esta situação ocorreu nas duas turmas avaliadas, o que reflete uma possível carência

na formação docente no que diz respeito a manipulação de objetos bem como familiaridade

com materiais didáticos tecnológicos.

Em geral, após a superação da insegurança quanto a manipulação dos blocos, os

estudantes passaram a tentar realizar conexões entre os diferentes blocos e percebe-se momento

de exaltação quando eventualmente algum grupo percebe que ao conectar um bloco de luz ao

bloco de energia, o primeiro acende revelando o fenômeno físico de conversão de energia

elétrica m energia luminosa.

Nesta situação foi observado que imediatamente as outras equipes levantam

questionamentos sobre quais procedimentos a equipe que efetivou o fenômeno utilizou, a fim

de o reproduzirem com seus próprios materiais.

Neste momento evidencia-se tanto a aprendizagem colaborativa como a prática da

replicação experimental, onde o aluno observa o fenômeno e tenta reproduzi-lo inserindo

gradualmente novas variáveis.

Na prática isso foi evidenciado ao observar que após perceberem que o bloco de luz

ligava ao ser conectado diretamente ao bloco de energia, instigando então e inserir outros blocos

entre os dois já citados.

O teste com o bloco sensor de luminosidade criou um espaço de discussão

interessante dentro da turma

114

Primeiramente é importante deixar claro que nenhum bloco teve sua função

explicitada no o início das atividades. Suas funções foram sendo estabelecidas à medida que

eram experimentadas pelos estudantes.

Ao colocar o bloco entre o bloco de energia e o de luminosidade, algumas equipes

presenciaram a acionamento da luz e outras não.

Além disso eventualmente presenciaram o acionamento da luz com intensidades

variáveis e quando se deslocavam entre as equipes para comparar os fenômenos, ocorriam

mudanças no acionamento da luz.

Alguns estudantes apontaram a possibilidade de mau contato entre os blocos e

sugeriram a troca dos mesmos entre as equipes, permanecendo assim a mesma situação até que

uma das equipes percebeu a influência da luz ambiente que incidia sobre o bloco intermediário,

explicitando assim sua função como sensor de luminosidade.

As duas turmas apresentaram um fluxo de pensamento e ações similares, o que

evidencia a eficácia do propósito do qual foi construída a sequência didática.

Por fim, foi sugerido aos estudantes que pensassem em formas de construção de

mecanismos que interagissem com os blocos experimentados, finalizando assim as observações

gerais da primeira atividade experimentada.

A segunda atividade foi organizada de tal forma a possibilitar que todos os alunos

presentes fizessem parte da composição do código fonte programado para execução de funções

estabelecidas na construção proposta na ocasião.

Na turma de 2018.1 foi construído o semáforo digital apresentado na figura abaixo:

Figura 58 – Semáforo digital utilizado na aula de programação com a turma de 2018.1


115

O objetivo era simular uma atividade na qual os estudantes se colocaram como técnicos de

trânsito responsáveis em realizar a reprogramação de um semáforo desativado.

O hardware construído consistia em três blocos de luz conectados a porta paralela

de um computador através de um bloco especial desenvolvido para comunicação.

Foram utilizados os pinos 2, 3 e 4 da porta paralela, conectados individual e

respectivamente a blocos de luz vermelha, amarela e verde.

Em função da limitação de tempo o hardware já estava montado quando os

estudantes iniciaram a atividade, mas isto foi superado na medida que os alunos iam chegando

o monitor da atividade já ia os envolvendo dentro do contexto teatralizado.

Como os estudantes já haviam tido atividades prévias sobre a programação em

linguagem Logo, no início desta atividade, o monitor limitou-se a apresentar o código básico

para acionamento do pino 2 da porta paralela, sendo este:

portasaídab 888 1

O primeiro estudante tinha o objetivo de identificar o comando de acionamento de

cada um dos três blocos, sendo que já tinha, neste caso conhecimento sobre o primeiro

comando.

Intuitivamente o estudante junto com indicações dos outros colegas da turma

decidiu alterar uma variável no comando anterior a fim de verificar sua resposta no hardware.

A modificação foi feita através da substituição do algarismo 1 pelo algarismo 2 no comando

apresentado acima, ficando desta forma:

portasaídab 888 2

Ao enviar o comando para a porta paralela a turma evidenciou o acionamento do

bloco conectado ao pino 3 (bloco de luz amarela).

Imediatamente sugeriu-se pelos estudantes presentes que fosse agora utilizado a

algarismo 3, na expectativa de acionar o terceiro bloco (luz verde).

Seguindo as orientações da turma o estudante no controle inseriu o código:

portasaída 888 3, mas ao enviar o comando a porta paralela, não foi evidenciado o que se

esperava.

Notou-se a surpresa geral ao verificarem que o comando sequencialmente lógico

não atendia ao resultado esperado, pois ao invés de acionar o terceiro bloco, o que ocorreu foi

o acionamento simultâneo do primeiro e segundo bloco.

Na tentativa de verificar o comportamento do sistema proposto, o aluno no controle

da interface decidiu utilizar o comando: portasaídab 888 4, segundo a sequência numérica e

com isto efetivou o acionamento individual do terceiro bloco.

116

Neste momento surgiu uma discussão entre os estudantes, a fim de identificarem a

lógica de construção que os comandos utilizados apresentam em relação a resposta do hardware.

A fim de organizar as informações o monitor da atividade monta uma tabela no

quadro utilizando os dados levantados pelos estudantes.

Tabela 14 – Resposta do material em função da programação Logo (Observações 1)

Comando em linguagem Logo Fenômeno observado no hardware

portasaídab 888 1 Acende bloco 1

portasaídab 888 2 Acendo bloco 2

portasaídab 888 3 Acende bloco 1 e 2

portasaídab 888 4 Acende bloco 3


O professor então lança o seguinte questionamento: qual a relação entre o comando

3 com o acionamento dos blocos 1 e 2?

Imediatamente os estudantes verificam a afirmam que temos uma relação de adição,

ou seja, para o acionamento de vários blocos simultâneos, basta realizar a soma dos algarismos

que os acionam individualmente.

Diante disto, justifica-se a necessidade do algarismo de acionamento do pino

seguinte ser sempre o dobro do pino anterior o que dá espaço para o professor explicar como é

estruturado o sistema de numeração decimal na computação.

Tendo agora todos os comandos de acionamento identificados e cientes de como

proceder para o acionamento individual, um novo estudante assume o comando do sistema e

decide estabelecer comandos mais simplificados para realizar o acionamento dos blocos.

A sugestão do estudante foi utilizar da função “aprenda” da linguagem Logo para

efetivar este procedimento estabelecendo os seguintes comandos:

Tabela 15 – Resposta do material em função da programação Logo (Observações 2)

Comando nativo da

linguagem Logo

Comando simplificado

proposto por estudante via

programação

Resposta do Hardware

portasaídab 888 1 LVerm Luz vermelha ativa

portasaídab 888 2 LAm Luz amarela ativa

117

portasaídab 888 3 LVerd Luz verde ativa

portasaídab 888 7 TL Todas as luzes ativas

portasaídab 888 0 TA Todas as luzes apagadas


Os comandos foram programados e posteriormente testados individualmente pelo

estudante, efetivando e finalizando sua contribuição na atividade, passando para um novo

estudante o controle do sistema.

O terceiro estudante teve dificuldades em dar continuidade a atividade e para inseri-

lo ao contexto o monitor verbalizou o seguinte discurso:

“O turno do técnico de trânsito (estudante dois) finalizou e ele identificou que o

problema no semáforo era que os comandos que acionam cada uma das luzes ainda não

existiam. Com isso ele resolveu criar cada um desses comandos e deixou para você (estudante

três), a tarefa de juntar estes comandos em um programa que faça cada luz acender em um

determinado período de tempo”.

Após estas instruções o estudante três abriu a caixa de programação do programa

SuperLogo e redigiu as seguintes linhas de comando:

aprenda semaforo

LVerm

LAm

LVerd

Fim

Antes de realizar a execução do comando “semaforo” outro estudante argumentou

sobre a necessidade de estabelecer o intervalo de tempo entre os comandos de acionamento de

cada luz, colocando-se como situação surpresa sobre planejamento do professor, pois na

intencionalidade da atividade, esperava-se que o estudante três executasse o comando

“semáforo” e verificasse que somente o bloco verde acenderia, o que abriria oportunidade de

levantar sobre este questionamento.

Porém, aproveitou-se da situação e com o auxílio do monitor, o estudante três foi

orientado e inserir o comando de tempo entre cada comando de luz, ficando o código fonte da

seguinte forma:

aprenda semaforo

LVerm

espere 60

118

LAm

espere 60

LVerd

espere 60

Fim

O teste do comando “semaforo” mostrou o acionamento sequencial do bloco

vermelho, amarelo e verde em intervalos de um segundo (equivalente a 60 na linguagem Logo)

permanecendo com a luz verde acionada prementemente.

Neste momento assume o controle o quarto estudante que tinha como objetivo

ajustar o tempo de acionamento de cada luz assim como em um semáforo real.

Foram realizadas as seguintes alterações no código fonte:

aprenda semaforo

LVerm

espere 900

LAm

espere 240

LVerd

espere 1800

Fim

A intenção na variação dos valores do comando “espere” era de simular de forma

mais real o comportamento do semáforo sendo que, 900 corresponde a 15 segundos de semáforo

fechado (vermelho), 240 corresponde a 4 segundo de semáforo em alerta (amarelo) e por fim,

1800 corresponde a 30 segundo de semáforo aberto (verde).

O teste revelou a devida funcionalidade do que se esperava da programação

redigida, porém surgiu o argumento que na passagem do semáforo ocorre entre o verde para o

vermelho e não do vermelho para o verde como até então programado.

Diante desta argumentação, um quinto estudante procedeu a correção do código

fonte e acrescentou o efeito de pisca-pisca da luz amarela, representado pelo comando “repita

4 [LAm espere 30 AT Espera 30]”:

aprenda semaforo

LVerd

espere 900

repita 4 [LAm espere 30 AT Espera 30]

LVerm

119

espere 1800

Fim

Por fim, o sexto estudante ficou com a responsabilidade de identificar como fazer

para o semáforo funcionar continuamente, pois até então, após a execução de todos os

comandos, ele permanecia travado com a luz verde acesa.

A primeira sugestão do estudante foi “copiar” e “colar” o código criado em uma

infinidade de vezes. O monitor acrescentou que a solução era plausível, porém em algum

momento o código iria ser completamente consumido e eventualmente finalizado, levando-o

novamente ao travamento.

Uma nova sugestão foi inserir todo o comando dentro de um comando “repita” com

variável ajustada em um número de vezes suficiente a consumir um intervalo de tempo

considerado como “manutenção” preventiva do equipamento.

Esta sugestão também foi aprovada pelo monitor da atividade, porém foi contestada

a necessidade de considerar gastos com manutenção que poderiam ser direcionados para outros

benefícios.

Neste ponto o professor faz a seguinte indagação: “quando o programa “semaforo”

está sendo executado, para ele ser executado novamente o que deve ser feito?”

O sexto estudante respondeu que o programa deve ser executado antes que o próprio

programa termine.

Diante desta resposta o professor pediu a abertura do código fonte do programa e

realizou uma nova indagação: “no seguinte código, como executamos o comando “semaforo”

no final do programa?”

Diante deste questionamento o sexto estudante acrescentou o comando semaforo

antes do comando fim, consolidando assim, o que posteriormente na execução do programa o

professor conceituou como loop de programação.

aprenda semaforo

LVerd

espere 900

repita 4 [LAm espere 30 AT Espera 30]

LVerm

espere 1800

semaforo

Fim

120

A turma de 2018.2 realizou a atividade utilizando da mesma sequência didática, a

diferença se deu unicamente que, com eles foi explorado melhor a identificação dos comandos

individuais de acionamento dos pinos, pois na construção da árvore de Natal proposta para a

atividade, a mesma era composta de 8 blocos de luz.

Esta atividade evidenciou mais uma vez a possibilidade de construção do

conhecimento de forma colaborativa entre os estudantes envolvidos em atividades de robótica

educacional bem como demonstrou que a postura do professor fundamentado na sequência

Fedathi tem grande valia quando se pretende trabalhar a construção do conhecimento a partir

de saberes dos estudantes.

Na terceira atividade os estudantes receberam os blocos interativos, peças

modulares, parafusos e ferramentas para realizarem uma atividade de construção de carrinhos.

Baseados na experiência adquirida na primeira atividade, as equipes procederam

com a construção de veículos tendo como principal fonte de tração, dois blocos de motores

dispostos de forma invertidas sobre uma base de construção.

Esta experiência teve seu desenvolvimento prejudicado em função de previamente

os alunos terem eventualmente tido contato com material técnico que apresentava sugestões de

montagem. Isto findou direcionando-os a realizar as montagens similares a sugestão proposta

impedindo-os de explorar suas potencialidades de criação.

Apesar de não ter atendido ao interesse experimental inicial, este dado vem a ser

um importante indicador sobre os prejuízos da prática limitadora dos manuais presentes nos

materiais didáticos de robótica educacional, que findam, por ofuscar a criatividade e a

habilidade de relacionar objetos e possibilidades dos estudantes.

Pode-se comprovar este fenômeno ao comparar esta terceira atividade realizada

com os estudantes de pedagogia com a mesma atividade realizada com estudantes da rede

pública de educação de prefeitura de Fortaleza e São Benedito.

Apesar do foco deste trabalho se situar sobre a formação docente não se pode deixar

de considerar os dados observados com os estudantes da educação básica.

Os dados relatados a seguir foram obtidos nas oficinas realizadas por meio de

projeto de extensão devidamente credenciado junto a pró-reitoria de extensão da UFC em

parceria com as Prefeituras de Fortaleza e São Benedito e o Projeto RONDON.

A atividade tinha como contexto a realização de uma corrida de carrinhos acionados

a partir de uma fonte de luz. A característica talvez mais importante desta atividade era que

nesta corrida os carrinhos não correriam ao mesmo tempo.

121

A intencionalidade nesta atividade era fazer os estudantes envolvidos a pensarem

como seria possível realizar uma corrida na qual todos os corredores não participassem

simultaneamente.

Durante as construções individuais das equipes era comum ouvir a discussão entre

os estudantes sobre, espaço, tempo e velocidade. Termos estes que em nenhum momento foi

mencionado pelos oficineiros presentes e devidamente orientados, principalmente na prática da

sequência Fedathi.

Isso serve para evidenciar que a atividade sugerida elevou os estudantes a um estado

de necessidade de compressão, experimentação e domínio sobre os fenômenos da natureza, ou

seja, o processo inverso das rotinas escolares que normalmente se observam em aulas

expositivas de ciências da natureza.

O momento mais marcante desta atividade ocorreu ao observar que os próprios

alunos já estavam formulando matematicamente a função da velocidade média a fim de

verificar qual dos carrinhos seria mais rápido.

Figura 59 – Estudantes da Prefeitura de Fortaleza em aula de Robótica Educacional


Retornando ao que se expunha acerca da limitação da criatividade imposta pelos

manuais, os alunos da educação básica das oficinas relatadas não tiveram contato com os

mesmos e, por conseguinte a variedade de construções foram bem maiores do que as

apresentadas pelos estudantes de pedagogia.

122

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

É inevitável pensar na escola atual sem a presença de artefatos tecnológicos

permeando sua forma de chegar até os educandos e reescrevendo sua contínua mudança

cultural.

É dentro deste cenário que percebemos a Robótica Educacional como mais uma das

possibilidades de contextualização e dinamização dos fundamentos científicos inerentes aos

fenômenos da natureza bem como como objeto de desenvolvimento de competências e

habilidades entre os estudantes.

Trata-se quase como uma área do conhecimento que ultrapassa a barreira das

escolas particulares e se dispersam por onde quer que a informação chegue por meio

principalmente das redes sociais na internet.

Foi-se o tempo que o discurso apontava que a escola pública não tem acesso a

Robótica Educacional, pelo contrário, observa-se um considerável movimento em busca de

incentivar a cultura maker dentro destas instituições em função do próprio propósito de

subsistência da forma alternativa de se viver e obter as coisas.

O problema identificado considera-se o mesmo seja na rede pública ou particular,

afinal os docentes que atuam nestas duas instituições receberam a mesma formação, isto é, não

receberam a formação específica para trabalhar com a robótica educacional em sala de aula.

Isto implica em uma série de fatos que não podem deixar de ser relacionados. O

primeiro deles é a política de abastecimento das redes com materiais didáticos, o que

identificamos como uma estratégia precipitada por parte das políticas públicas bem como por

parte dos administradores escolares.

O segundo é o que chamarei de pseudohabilidade, que se configura como a ilusão

de achar que por seguir as orientações do manual de instruções, o aluno está desenvolvendo sua

capacidade de criação. Não há de se negar que por trás desta atividade existem muitas

competências e habilidades sendo desenvolvidas, porém, em relação a proposta

construcionistas no qual se alicerça o trabalho da robótica educacional não há muito o que se

aproveitar disto.

Diante deste cenário onde não se sabe ao certo o que é afinal de contas o que a

robótica educacional trabalha encontramos inúmeros docentes, de variadas áreas do

conhecimento, atuando de forma ativa e gradualmente estabelecendo, mesmo que

inconscientemente uma espécie de currículo da robótica educacional.

123

O trabalho destes docentes converge e sincroniza-se em função principalmente das

redes colaborativas de compartilhamento de projetos disponíveis na internet e nos eventos

científicos que visam dar publicidade a estes trabalhos.

A medida que este currículo implicitamente vai sendo delineado, investigamos

como a academia se coloca diante desta demanda formativa docente e percebemos que muito

pouco tem sido considerado ao levar em conta que a robótica educacional acompanhada de

materiais didáticos já adentrou a rotina escolar a mais de uma década.

Ao observar como os futuros docentes, estudantes de pedagogia, se colocam diante

da robótica educacional como componente curricular dentro da disciplina de Informática na

Educação, percebemos o espanto e resistência que vai gradualmente dando espaço a curiosidade

e interesse na medida em que os conceitos são compartilhados por meio de uma proposta

pedagógica que fale por ela mesma, e através dela mesma sirva-se de exemplo prático da forma

de trabalhar a pedagogia exploratória e geradora do conhecimento.

Isto significa dizer que, neste estudo, verificamos que a melhor forma de trabalhar

a formação docente nesta temática, que envolve o contato com os artefatos culturais

tecnológicos a fim de transformá-los em objetos geradores e movimentadores de conhecimento

é através da própria prática. E para tanto a postura do professor é fundamental para a

conscientização de que não se ensina habilidades e sim instiga-se seus desenvolvimentos nos

educandos.

Este é o principal aspecto da sequência Fedathi aplicada a formação docente neste

trabalho, pois ela é capaz de trabalhar a habilidade por meio da própria habilidade, o que é

muito valioso para os futuros professores que irão se deparar com um sistema de ensino em que

o educando é o principal precursor do próprio conhecimento.

124

REFERÊNCIAS

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WADSWORTH, Barry. Inteligência e Afetividade da Criança. 4. Ed. São Paulo: Enio Matheus

Guazzelli, 1996.

127

ANEXO A – Estrutura curricular dos cursos de Pedagogia e Licenciaturas ofertados pela

Universidade Federal do Ceará

140

ANEXO B – Dados gerais da disciplina de Informática na Educação (UFC)

142

APÊNDICE A – CUSTOS DE CONSTRUÇÃO CK 2.2

A Tabela abaixo apresenta os custos de componentes e serviços para a construção

de cinco unidades do kit CK 2.2.

Tabela 1: Custos de construção CK 2.2 (Q: quantidade; VU: Valor unitário; VT: Valor total)

ITEM

Q (unid.)

VU (R$)

VT (R$)

01 Arruela 680 0,045 30,60

02 Bateria Recarregável 6800 mah Li-íon Lítio Nk18650 3.7v 5 3,00 15,00

03 Capacitor 10 0,50 5,00

04 Chave Táctil 6x6x4,3mm 2 Terminais 15 0,26 3,90

05 Circuito de carga 1 25,00 25,00

06 Circuito integrado uln2803/td62083 5 1,49 7,45

07 Conector db25 macho 180 graus solda fio 5 1,49 7,45

08 Diodo zener 3,4V 5 0,10 0,50

09 Ímã Neodímio N35 Disco 3x2 mm Força Aprox. 180g 810 0,14 113,40

10 LDR 7mm 40 1,23 49,20

11 Led 10mm Transp. Acende Amarelo 1.000 MCD Alto Brilho 10 0,64 6,40

12 Led 10mm Transp. Acende Azul 18.000 MCD Alto Brilho 10 0,78 7,80

13 Led 10mm Transp. Acende Branco 18.000 MCD Alto Brilho 10 1,05 10,50

14 Led 10mm Transp. Acende Verde 18.000 MCD Alto Brilho 10 0,84 8,40

15 Led 10mm Transp. Vermelho 1.800 MCD 10 0,74 7,40

16 Led 3mm Transp. Acende Amarelo Alaranjado 1000 MCD 5 0,17 0,85

17 Led 3mm Transp. Acende Branco 3.000 MCD 5 0,64 3,20

18 Led 3mm Transp. Acende Verde 5.000 MCD 5 0,33 1,65

19 Led 3mm Transp. Acende Vermelho 2.500 MCD 5 0,26 1,30

20 Micro servo 9g 10 10,00 100,00

21 Mola 110 0,00 0,00

22 Parafuso MQ PH RED BICR MA 4 X 8 600 0,0775 46,50

23 Resistor A 90 0,05 4,50

24 Resistor B 10 0,05 0,50

25 Rolamento de HD 20 1,00 20,00

26 Serviço de corte de peças 5 150,00 750,00

27 Transistor 2n2222a (ksp2222a) plástico 10 0,29 2,90

28 Transistor TIP122 10 1,16 11,60

TOTAL R$ 1.241,00 Fonte: Elaborada pelo autor

143

APÊNDICE B – CATÁLOGO DE PEÇAS DO CK 2.2

Tabela 2: Codificação de peças CK 2.2 (Q: quantidade; VU: Valor unitário; VT: Valor total) REFERÊNCIA DESCRIÇÃO DE BLOCOS QUANTIDADE

B1 Bloco de energia (Li-íon 2800mAh) 1 unid.

B2 Bloco de Luz (Branca 18.000mcd) 1 unid.

B3 Bloco de Luz (Branca 18.000mcd) 1 unid.

B4 Bloco de Luz (Azul 18.000mcd) 1 unid.

B5 Bloco de Luz (Azul 18.000mcd) 1 unid.

B6 Bloco de Luz (Verde 18.000mcd) 1 unid.

B7 Bloco de Luz (Verde 18.000mcd) 1 unid.

B8 Bloco de Luz (Vermelha 1.800mcd) 1 unid.

B9 Bloco de Luz (Vermelha 1.800mcd) 1 unid.

B10 Bloco de Luz (Amarela 1.000mcd) 1 unid.

B11 Bloco de Luz (Amarela 1.000mcd) 1 unid.

B12 Bloco de movimento (Motor com redução) 1 unid.

B13 Bloco de movimento (Motor com redução) 1 unid.

B14 Bloco de sensor táctil com 3 saídas 1 unid.

B15 Bloco de distribuição de energia 1 unid.

B16 Bloco de sensor de luminosidade 1 unid.

B17 Bloco de sensor de luminosidade 1 unid.

B17 Bloco de sensor de sombra 1 unid.

B19 Bloco de sensor de sombra 1 unid.

B20 Bloco de eixo de construções 1 unid.

B21 Bloco de eixo de construções 1 unid.

REFERÊNCIA DESCRIÇÃO DE INTERFACES QUANTIDADE

I1 Interface de carga (Li-Íon) 1 unid.

I2 Interface de comunicação (Via DB-25) 1 unid.

REFERÊNCIA DESCRIÇÃO DE MÓDULOS DE CONST. QUANTIDADE

M1 Base de construção (grande) 2 unid.

M2 Base de construção (pequena) 10 unid.

M3 Pés 12 unid.

M4 Suporte vertical 2 unid.

M5 Palitos 36 unid.

M6 Ganchos 16 unid.

M7 Disco para eixo (grande) 4 unid.

M8 Disco para eixo (médio) 4 unid.

M9 Disco para eixo (pequeno) 4 unid.

M10 Disco para motor (tam. único) 2 unid.

M11 Engrenagem (grande) 4 unid.

M12 Engrenagem (pequena) 4 unid.

Fonte: Elaborada pelo autor

144

APÊNDICE C – PROTOTIPAÇÃO CK 2.2

Os esquemas a seguir foram construídos utilizando o Software: CorelDRAW 2017,

Versão 19.1.0.419.

As espessuras utilizadas em azul (0,1 mm) demarcam as linhas de corte a serem

realizadas em máquina de corte a laser padrão tipo SK1390 100w.

As demarcações em verde correspondem a gravação na superfície da peça.

REFERÊNCIA: B1 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 B.01 (1/5)

REFERÊNCIA: B1 (continuação) Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

146

REFERÊNCIA: B1 (continuação) Estrutura 3D

147

REFERÊNCIA: B2 a B11 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 B.02 (1/5)

REFERÊNCIA: B2 a B11 Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

148

REFERÊNCIA: B2 a B11 (continuação) Estrutura 3D

149

REFERÊNCIA: B12 e B13 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 B.12 (1/5)

REFERÊNCIA: B12 e B13 Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

150


151


CK v2.2 B.14 (1/5)

REFERÊNCIA: B14 Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

152


153


CK v2.2 B.15 (1/5)

REFERÊNCIA: B15 Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

154


155

REFERÊNCIA: B16 a B19 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 B.16 (1/5)


156


157

REFERÊNCIA: B20 e B21 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 B.20 (1/5)


158

REFERÊNCIA: B20 2 B21 (continuação) Estrutura 3D

159

REFERÊNCIA: I1 Peças em MDF (3 mm)

CK v2.2 I.01 (1/5)

160

REFERÊNCIA: I1 (continuação) Peças em MDF (3 mm)

REFERÊNCIA: I1 (continuação) Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

161

REFERÊNCIA: I1 (continuação) Estrutura 3D

162

REFERÊNCIA: I2 Peças em MDF (3 mm)

163

REFERÊNCIA: I2 (continuação) Peças em MDF (3 mm)

REFERÊNCIA: I2 (continuação) Peças em Acrílico transparente (2,5 mm)

164

REFERÊNCIA: I2 (continuação) Estrutura 3D

165

REFERÊNCIA: M1 Peças em MDF (3 mm)

166




168




169




170



171

APÊNDICE D – DATASHEET E PCB

Os esquemas elétricos e PCBs a seguir foram construídos utilizando os Softwares:

ISIS e ARES, ambos distribuídos em pacote unificado do Proteus 7.7 SP2 (build 9089) com

simulador avançado.

REFERÊNCIA: B1 Datasheet e PCB

REFERÊNCIA: B2 a B11 Datasheet e PCB

172

REFERÊNCIA: B12 e B13 Datasheet e PCB


173



174


REFERÊNCIA: I2 Datasheet e PCB

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