EasyCode: um ambiente de programação visual para o ensino de Lógica de Programação

Transcrição

1 EasyCode: um ambiente de programação visual para o ensino de Lógica de Programação Emmerson Santa Rita da Silva Endy Mitsuya Takano Jucimar Brito de Souza Miguel Vanderlei de Oliveira (IFAM / CNPq) Resumo: Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma ferramenta de auxílio ao ensino da Lógica de Programação, utilizando- se de uma interface simplificada e interativa, aliada ao uso de robótica educacional na sala de aula. Considerando que grande parte das desistências e baixo desempenho dos alunos dos cursos da área de informática devem- se a essa disciplina, a interface desenvolvida busca reduzir o impacto gerado nos discentes e melhorar o nível de compreensão dos mesmos. Trata- se de um ambiente de programação em blocos que mostra o algoritmo convertido para código em Linguagem C, que facilita para o aluno a tarefa de diferenciar comandos e estruturas, praticando aquilo que vê nas aulas teóricas de Lógica. Além disso, o ambiente conta com a possibilidade de programar diretamente os microcontroladores da família Atmel, muito utilizados em aulas de Robótica e competições do gênero. Para comprovar a eficiência da ferramenta desenvolvida, foram realizados experimentos com um grupo de alunos do primeiro ano de um curso técnico de informática de nível médio, utilizando o ambiente para criar algoritmos simples e em uma simulação com microcontrolador. Os resultados, obtidos por meio de aplicação de questionários, mostram que as ferramentas interativas facilitam ao aluno visualizar com maior clareza os conceitos assimilados apenas na teoria, são essenciais para melhorar o desempenho dos discentes e mantê- los motivados em relação à disciplina. Palavras- chave: Lógica de Programação, Informática na Educação, Métodos de Ensino, Robótica Educacional. Abstract: This work aims to present a tool to aid in the teaching of programming logic using a simplified and interactive interface, allied to the use of educational robotics in the classroom. Considering that a great part of the dropouts and low performance of the students of the courses of the computer science 134

2 area are due to this discipline, the interface developed seeks to reduce the impact generated in the students and to improve the level of understanding of them. It is a block- programming environment that shows the algorithm converted to code in Language C, which facilitates for the student the task of differentiating commands and structures, practicing what he sees in the theoretical classes of Logic. In addition, the environment has the possibility of directly programming the microcontrollers of the Atmel family, much used in Robotics classes and competitions of the genre. In order to prove the efficiency of the developed tool, experiments were carried out with a group of first year students of a technical course of computer science of medium level, using the environment to create simple algorithms and in a simulation with microcontroller. The results obtained through the use of questionnaires show that the interactive tools make it easier for the student to visualize the concepts assimilated only in theory, are essential to improve students' performance and keep them motivated in relation to the discipline. Keywords: Programming Logics, Informatics in Education, Teaching Methods, Educational Robotics. Introdução Grande parte dos alunos que iniciam um curso voltado para a área da Programação enfrentam dificuldades ao se deparar com os conceitos e aplicações da Lógica de Programação. Segundo DJIKSTRA (1989), o aprendizado de programação pode ser complexo e até mesmo desmotivador, devido à forma como lidamos com novidades. Os impedimentos no processo de ensino- aprendizagem se baseiam na falta de abstração dos conceitos fundamentais, somados à dificuldade que tem os professores em identificar em que ponto cada aluno deixa de progredir (ROCHA, P. S. et al, 2010). Nos últimos anos, os métodos que vem se mostrando capazes de reduzir as dificuldades do aluno em aprender programação são: o uso de interfaces lúdicas e interativas (RAPKIEWICZ et al, 2009); o uso de robótica para concretizar os conceitos já apresentados (ZILLI, 2004); o desenvolvimento de um método avaliação capaz de detectar problemas no processo de ensino- aprendizagem (DE ARAÚJO et al, 2013). 135

3 O objetivo deste trabalho é apresentar o EasyCode, uma ferramenta que dispõe de um ambiente de programação visual para ser empregado no aprendizado de lógica de programação, e que pode ser integrado com aulas interativas de robótica. 1. Pressuposto teórico para o desenvolvimento Existem alguns softwares que possibilitam ao aluno programar robôs apenas montando uma sequência de blocos lúdicos para formar o algoritmo, no entanto, em sua maioria são voltadas exclusivamente para programação de microcontroladores Atmel (FERREIRA, 2013). Um exemplo de software que trabalha no mesmo contexto é o que acompanha o kit de robótica educacional Modelix (2013). Nele, é possível programar rotinas nos microcontroladores, por meio de fluxogramas. No entanto, a ferramenta não exibe o código gerado. O software é proprietário e funciona apenas com as placas vendidas pela Modelix Robotics. Pode- se citar também o Scratch (2007), projeto desenvolvido por uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que visa, como objetivo primário, facilitar a introdução de conceitos relacionados à matemática, lógica, computação e desenvolver o pensamento criativo. 2. A ferramenta EasyCode A proposta do EasyCode é ser uma ferramenta de apoio nas aulas de lógica de programação, que se utilizando da robótica educacional e da programação visual como recursos, seja capaz de mostrar aos alunos de forma mais concreta, os conceitos abordados. 136

4 Geralmente, ao iniciar a disciplina de lógica de programação, os alunos são apresentados aos conceitos básicos da construção de algoritmos e programação por intermédio de um pseudocódigo conhecido como Portugol, ou Português Estruturado. E é com base nessa estrutura que os comandos visuais do EasyCode são apresentados ao aluno, usando os mesmos termos presentes no Portugol (salvo algumas adaptações) para fundamentar conceitos lógicos O design simples e convidativo da interface tem a tarefa de fazer o aluno trabalhar apenas o seu raciocínio lógico. Por meio de botões na parte superior da área de trabalho, o usuário pode adicionar o bloco que corresponde ao comando desejado (Figura 1). Figura 1: Interface principal do EasyCode e dos blocos de ações. 137

5 O ambiente possui uma ferramenta interna que transforma cada bloco e as informações nele inseridas em códigos da linguagem C, a ser exibido na janela ao lado da área de trabalho principal. Este código é transformado em um arquivo.c por meio do compilador TDM- GCC, e logo executado por meio do Prompt de Comando no Windows (Figura 2), assim como os grandes Ambientes de Desenvolvimento em C/C++. Figura 2: EasyCode exibindo o código em C e executando o programa que exibe a série de Fibonacci. 3. Resultados Para os testes, foram realizados encontros com duas turmas do primeiro ano do Curso Técnico Integrado em Informática do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas Campus Manaus Centro (IFAM CMC), identificadas como A e B. Nestes, os alunos interagiram diretamente com o programa, sendo realizados no 138

6 primeiro momento apenas exercícios simples de lógica, para comprovar a eficiência do ambiente como facilitador da lógica. Os resultados foram coletados por meio de questionários, e da observação do desempenho dos alunos na utilização da ferramenta. Já no segundo encontro, apenas com a turma A, foram realizadas atividades relacionadas à robótica afim de cumprir o objetivo de motivar os alunos para a lógica de programação. Os resultados também medidos em questionário mostraram pequenos aumentos nos níveis de interesse da turma, além de provar a facilidade que o ambiente de programação proporcionou para ensinar os comandos básicos da programação em robótica educacional. 3.1 Demonstrações dos Resultados Quadro 1: Resultados do primeiro encontro na Turma B Pergunta Sim Não Você teve facilidade em entender a organização das estruturas? Você teve facilidade ao navegar pelas seções de blocos do EasyCode? Uma Duas Três Quatro Você realizou quantas das atividades propostas? Discordo Totalmente Discordo Parcialmente Concordo Parcialmente Concordo Totalmente 139

7 O programa facilita o desenvolvimento da lógica de programação O EasyCode me ajudou a compreender os exercícios O programa é fácil de aprender a usar Total 18 Quadro 2: Resultados do primeiro encontro na Turma A Pergunta Sim Não Você teve facilidade em entender a organização das estruturas? Você teve facilidade ao navegar pelas seções de blocos do EasyCode? Uma Duas Três Quatro Você realizou quantas das atividades propostas? Discordo Totalmente Discordo Parcialmente Concordo Parcialmente Concordo Totalmente O programa facilita o desenvolvimento da lógica de programação O EasyCode me ajudou a compreender os exercícios O programa é fácil de aprender a usar

8 Total 25 Quadro 3: Resultados do segundo encontro na Turma A (pré- experimento) Pergunta Sim Não Você já considerou desistir do curso por causa dessa disciplina? 7 12 Muito Baixo Baixo Alto Muito Alto Qual o seu nível de interesse em Lógica de Programação? Qual o seu nível de interesse em aprender coisas novas relacionadas à informática? Total 19 Quadro 4: Resultados do segundo encontro na Turma A (pós- experimento) Pergunta Sim Não Você se sente mais motivado(a) a estudar LP? O EasyCode torna fácil a programação de componentes de robótica? Muito Baixo Baixo Alto Muito Alto Qual o seu nível de interesse em

9 Lógica de Programação? Total Discussão Os resultados obtidos indicam que há uma necessidade de modificar a abordagem usada durante as aulas de lógica para que estas tornem- se mais interativas e despertem gradativamente o interesse do aluno, apesar das possíveis dificuldades enfrentadas. O software desenvolvido, junto com a metodologia utilizada, mostrou- se capaz de suprir em partes essas necessidades. As avaliações positivas dos alunos em relação à usabilidade, interpretação do código desenvolvido e aceitação da aplicação, demonstram que os discentes estão aptos ao uso de novas ferramentas de ensino dentro da sala de aula. A mudança dos métodos de ensino em lógica de programação deve ocorrer o quanto antes, visto que os cursos da área de informática vêm sofrendo um crescimento exponencial na procura durante as últimas décadas. A gamificação, os ambientes interativos e até mesmo as aulas com dinâmicas que atraem o interesse do indivíduo são soluções que devem ser consideradas e pesquisadas afim de encontrar uma forma eficiente de se ensinar a programar. Referências Bibliográficas FERREIRA, H. J. D. (2013). Os robôs no ensino da programação (Dissertação de Mestrado). Universidade de Lisboa, DIJKSTRA, E. W. (1989). On the cruelty of really teaching computing science. Communications of the ACM, v p- 1404p. 142

10 ROCHA, P. S.; FERREIRA, B.; MONTEIRO, D.; NUNES, D. D. S. C.; DO NASCIMENTO GÓES, H. C. Ensino e aprendizagem de programação: análise da aplicação de proposta metodológica baseada no sistema personalizado de ensino. 8. ed. Porto Alegre: RENOTE, v. 3. MANSO, A.; OLIVEIRA, L.; MARQUES, C. G. Ambiente de aprendizagem de algoritmos Portugol IDE. 1. ed. Minho, Portugal: VI Conferência Internacional de TIC na Educação, v p- 983p. DE ARAÚJO, A. L. S. O.; SCAICO, P. D.; DE PAIVA, L. F.; DE MORAIS RABÊLO, H.; DE LUNA SANTOS, L.; PESSOA, F. I. R.; DOS SANTOS COSTA, L. Aplicação da Taxonomia de Bloom no ensino de programação com Scratch. 1. ed. Campinas: Anais do XXI Workshop de Informática na Escola, v p. RAPKIEWICZ, C. E.; FALKEMBACH, G.; SEIXAS, L.; DOS SANTOS ROSA N.; DA CUNHA, V. V.; KLEMANN, M. Estratégias pedagógicas no ensino de algoritmos e programação associadas ao uso de jogos educacionais. 4. ed. Porto Alegre: RENOTE, v. 2. ZILLI, S. D. R. A robótica educacional no ensino fundamental: perspectivas e prática. (Dissertação de Mestrado). Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina, BLOOM, B. S.; KRATHWOHL, D. R.; MASIA, B. B. Bloom taxonomy of educational objectives. Boston: Pearson Education,