Robótica Educativa: uma proposta para o reuso do lixo eletrônico em uma atividade de extensão universitária

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1 Robótica Educativa: uma proposta para o reuso do lixo eletrônico em uma atividade de extensão universitária Tatiana Montes Celinski (UEPG) tmontesc@uepg.br Diolete Marcante Lati Cerutti (UEPG) diolete@uepg.br Victor George Celinski (UEPG) vgcelinski@uepg.br Idomar Augusto Cerutti (UEPG) idomar@cd.inf.br Frederico Guilherme de Paula Ferreira Ielo (UEPG) fgielo@uepg.br Resumo: Como em muitos países, recentemente o Brasil tem visto um crescente aumento na produção e consumo de equipamentos eletro-eletrônicos, o que conseqüentemente produz uma grande quantidade de lixo eletrônico. Entretanto, há uma geral falta de informação sobre assuntos ambientais entre os sujeitos envolvidos com o ciclo do lixo eletrônico e pouca discussão sobre este tema. Algumas universidades estão promovendo ações entre os estudantes. Assim, este artigo tem por objetivo relatar as atividades do Programa de Extensão Museu da Computação da UEPG sobre o descarte consciente do lixo eletrônico e discutir a viabilidade do reuso de partes deste material em oficinas de robótica educativa de baixo custo a serem realizadas em escolas públicas. Embora haja muitos desafios, os resultados desta proposta apontam para um grande engajamento dos estudantes dos cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação envolvidos na atividade de construção das oficinas. Além disso, foram desenvolvidos dois protótipos de artefatos robóticos a serem utilizados nas escolas a fim de complementar os conhecimentos sobre Matemática, Física, Biologia, Design e Artes (temas sugeridos pelos acadêmicos). Neste contexto, a proposta de realizar oficinas sobre robótica utilizando o lixo eletrônico é desafiadora. Os resultados preliminares mostram a necessidade de análises e discussões a fim de proporcionar aos alunos do ensino público atividades pedagógicas que incentivem o estudo, a pesquisa e a busca pelo conhecimento. Palavras chave: Programa de extensão. Lixo eletrônico. Robótica Educacional. Educational Robotics: a proposal to reuse the electronic waste in an activity of university extension program Abstract As in many countries in the world, in recent years Brazil has seen an increase in the production and consumption of electro-electronics equipments, which consequently generates a high amount of electronic waste. However, there is a general lack of information about environmental issues among actors involved with the electronic waste cycle and few discussions about this topic. Universities are promoting consciousness actions among students. In this way, the present article reports activities of the extension program Computing Museum of UEPG about the conscious destination of the

2 electronic waste and discuss the viability of reusing this kind of material in workshops on educational robotics with low cost for public schools. Although there are lots of challenges, results from the proposal show a great engagement of Computing Engineering and Informatics students who are involved with constructing the workshops. Moreover, two prototypes of robotic artifacts were designed to be used in the workshops in order to complement students with knowledge on Mathematics, Physics, Biology, Design and Arts (topics were suggested by university students). In this context, the proposal of workshops on robotics by using electronic waste is challenging. Preliminary results show a need for analyses and discussions in order to provide public teaching students with pedagogical activities which foster the study, research and knowledge searching. Key-words: Extension program. Electronic waste. Educational Robotics. 1 Introdução Atualmente a crescente preocupação com as questões relacionadas ao lixo e ao meio ambiente está mobilizando cada vez mais a sociedade, o governo e as instituições de ensino a fim de conscientizar a sociedade sobre esta problemática. A rápida evolução dos dispositivos tecnológicos (computador e celular) também está se tornando uma questão a ser discutida em relação ao descarte no meio ambiente dos artefatos que não funcionam mais ou artefatos que ainda funcionam, mas não atendem mais a necessidade dos usuários o lixo eletrônico. Dentro desta perspectiva, a Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), como uma instituição pública e formadora de opiniões, pode promover ações de sustentabilidade a fim de fornecer à comunidade conhecimento sobre estas ações, promover formas de operacionalizar estas ações bem como conscientizar a comunidade em geral sobre o descarte correto de materiais. Em relação ao conceito de sustentabilidade, o documento Our Common Future (Nosso Futuro Comum conhecido também como Relatório Brundtland de 1987, elaborado pela Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento) apresenta o desenvolvimento sob uma nova perspectiva e define-o como o processo que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades. Este documento também demonstra a incompatibilidade entre desenvolvimento sustentável e os padrões de produção e consumo, mas sem sugerir a estagnação do crescimento econômico. Portanto, práticas sustentáveis são aquelas que, uma vez aplicadas, garantem a utilização de recursos concorrentemente com a sua recuperação de forma natural ou através de ações específicas. A preocupação com o lixo eletrônico na Universidade Estadual de Ponta Grossa surgiu a partir de um programa de extensão denominado Museu da Computação da UEPG conduzido

3 por professores do Departamento de Informática. Este programa visa integrar comunidade e universidade em um espaço de ciência, propiciando o conhecimento sobre a história do computador e sobre o seu relacionamento com os diversos contextos sociais. Neste programa extensionista foram realizadas algumas atividades com os alunos e a comunidade sobre o lixo eletrônico. Observaram-se resultados positivos ao mesmo tempo em que se percebeu uma problemática em relação a como destinar este lixo eletrônico de forma consciente e sustentável. Neste sentido, este artigo tem por objetivo relatar a experiência deste programa extensionista em relação ao descarte consciente do lixo eletrônico e discutir a viabilidade do reuso de parte deste material em oficinas de robótica educativa de baixo custo a serem realizadas com as escolas da região. 2 O que é o lixo eletrônico É possível observar tanto no âmbito nacional como regional uma preocupação crescente com o lixo denominado eletrônico. Este tipo de lixo possui características específicas, constituindo uma categoria especial e que vem recebendo grande atenção: o e-lixo (SILVA, 2010). O termo e-lixo engloba uma série de produtos eletroeletrônicos. De maneira geral, pertencem a essa categoria: componentes e periféricos de computadores, monitores e televisores, assim como aparelhos celulares e videogames. A composição dos resíduos eletrônicos é especifica de cada equipamento. No entanto, segundo Crowe et al. (2003 apud FRANCO, 2008), são identificadas as seguintes categorias: ferro e aço, metais não-ferrosos (como cobre e alumínio), vidro, plásticos diversos, dispositivos eletrônicos, borracha, madeira e cerâmica. Oliveira et al. (2010) ressaltam que a maioria dos equipamentos eletroeletrônicos vai para lixões ou aterros sanitários como resíduos urbanos comuns, por falta de políticas e leis que determinem o descarte e tratamento ideal para esses resíduos e por falta de incentivo para a prática da reciclagem. Desta forma, o lixo eletrônico é duplamente nocivo ao meio ambiente, na produção e no descarte. Em relação ao Brasil, um estudo realizado por Schluep et al. (2009) aponta que o Brasil é o maior produtor per capita de resíduos eletrônicos de computadores pessoais entre os países emergentes (0,5 kg/cap.ano). Da mesma forma, o país é campeão quanto à falta de dados e estudos sobre produção, reaproveitamento e reciclagem de eletroeletrônicos. Já na cidade de Ponta Grossa, Celinski et al. (2011) relatam em seu estudo que em torno de 55%

4 dos entrevistados (os cursos de computação da universidade, uma rede de supermercado e empresas de telefonia) têm celulares antigos guardados, e 43% possuem um computador em desuso. Observa-se assim, a necessidade de discutir e promovover atividades de conscientizacao social a fim de previnir e minizar os danos ao meio ambiente casaudos pelo lixo eletrônico. 3 O contexto do estudo: Programa de extensão Museu da Computação da UEPG e suas atividades sobre o lixo eletrônico Atualmente, as instituições de ensino levam em consideração o fato de que envolver os alunos em atividades de desenvolvimento de artefatos e pesquisas extraclasse (fora da sala de aula) pode ser uma estratégia de ensino eficiente. Estas atividades podem proporcionar aos alunos oportunidades de confronto com problemas reais, os quais podem ter soluções alternativas que poderiam não ser percebidas no contexto da sala de aula. Uma destas atividades é a extensão universitária e uma das discussões mais importantes nesse contexto é a indissociabilidade entre ensino-pesquisa-extensão (HISTÓRIA, 2008). Assim, segundo (PLANO, 2001, Extensão Universitária é o processo educativo, cultural e científico que articula o ensino e a pesquisa de forma indissociável e viabiliza a relação transformadora entre Universidade e Sociedade. Esta articulação entre ensino, pesquisa e extensão constitui-se em um princípio norteador das universidades brasileiras. Atualmente, as atividades realizadas pelo Museu da Computação da UEPG promovem esta articulação com os cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação, por meio do desenvolvimento de trabalhos de conclusão de curso (CERUTTI et al., 2011; REZENDE et al., 2011) e integração com algumas disciplinas destes cursos, como por exemplo, Projeto de Sistemas de Informação e Interface Humano-Computador, cujos temas surgiram das discussões realizadas. O programa de extensão Museu da Computação da UEPG tem como objetivo central disponibilizar conteúdo histórico sobre a evolução dos computadores bem como discutir os impactos éticos e sociais de seu uso. O programa está dividido em duas linhas de ação: o Museu Físico (o cenário para este artigo), que realiza mostras sobre o acervo de equipamentos antigos obtidos através de doações; e o Museu Virtual que é um site o qual será disponibilizado na Internet com conteúdo histórico para pesquisas e informações sobre o

5 acervo físico e outros conteúdos históricos. Como objetivo geral, o Museu Virtual visa proporcionar à comunidade interna e externa da UEPG a oportunidade de conhecer e refletir sobre o passado e o futuro das tecnologias relacionadas ao computador e suas implicações nos diversos contextos sociais. Como objetivos específicos têm-se: 1) Fornecer um canal de comunicação para a comunidade esclarecer dúvidas, fazer doações para o acervo físico do museu e colaborar de maneira ativa e construtiva com a produção do conteúdo histórico. 2) Proporcionar aos alunos e professores dos cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação um laboratório didático para disciplinas destes cursos a fim de propiciar o inter-relacionamento entre pesquisa, ensino e extensão; 3) Engajar os alunos em atividades de desenvolvimento de material pedagógico interativo para o Museu Virtual; 4) Realizar oficinas, workshops, minicursos e palestras com a comunidade interna e externa sobre a história do computador e sobre temas atuais relacionados à computação; 5) Oportunizar aos pesquisadores o desenvolvimento de projetos relacionados ao tema do Museu Virtual. O Programa Museu da Computação da UEPG é coordenado por um professor e duas professoras supervisoras os quais estão lotados no Departamento de Informática, e conta neste ano de 2012 com seis alunos participantes em várias atividades. A participação dos alunos é desenvolvida como estágio voluntário e conta como atividade extracurricular para obtenção de horas complementares através de certificação. Os alunos devem cumprir uma carga horária de dez horas semanais. As atividades realizadas no programa envolvem alunos dos Cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação e são as mais diversas e relacionadas às linhas de ação mencionadas anteriormente. Entretanto, para os objetivos deste artigo, serão relatadas as atividades sobre o lixo eletrônico e relacionadas ao estudo sobre robótica educativa de baixo custo. Um primeiro estudo foi realizado por alunos em seu trabalho de conclusão de curso, com o objetivo de caracterizar, classificar, conhecer os riscos e danos ao ser humano e ao meio ambiente, assim como a legislação vigente com relação ao lixo eletrônico. Neste estudo,

6 Rezende et al. (2011) mostram os dados obtidos por levantamento acerca da questão na UEPG e junto à comunidade, e propõem ações para coleta e destino do lixo eletrônico. Outra atividade realizada junto ao Programa Museu da Computação da UEPG, no contexto do lixo eletrônico, foi um mutirão para coleta de lixo eletrônico no âmbito da UEPG, envolvendo alunos dos cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação, como um projeto piloto para ações futuras. Os resultados desta ação podem ser vistos em Santos et al. (2012). A partir da triagem das peças coletadas, surgiu a idéia da realização das oficinas de robótica. 3 Robótica educacional A robótica é a ciência que trata da construção e programação de robôs. Os robôs, por sua vez, caracterizam-se como dispositivos que podem ser reprogramados e realizar diferentes tipos de tarefas do mundo real. A robótica, portanto, possui um caráter multidisciplinar, envolvendo conceitos de diferentes áreas, como Matemática, Física, Mecânica, Informática, entre outras. Segundo César (2005), essa característica faz da robótica uma ferramenta interessante para uso da educação, pois permite o desenvolvimento de situações de aprendizagem pela resolução de problemas interdisciplinares e transdisciplinares, simples ou complexos. O ambiente onde o professor ensina ao aluno a montagem, automação e controle de dispositivos mecânicos que podem ser controlados pelo computador é denominado Robótica Educacional ou Robótica Pedagógica. De acordo com Santos et al. (2010), a construção de protótipos robóticos faz com que o aluno questione e seja capaz de relacionar diferentes conhecimentos e aptidões, de forma a solucionar um problema. Acrescentam os autores que a busca por soluções estimula o espírito investigativo, fortemente motivado pela curiosidade permitindo que o aluno extrapole os conhecimentos individuais de cada disciplina. O ensino da robótica, em geral, é realizado com a utilização de kits comerciais, envolvendo software e hardware proprietários. Tal configuração apresenta custo elevado e está restrita a instituições de ensino superior e escolas técnicas. Este modelo, em geral, não permite que alunos e professores da escola fundamental tenham contato com esta área do conhecimento.

7 O lixo eletrônico apresenta potencial para ser utilizado em robótica pedagógica. Muitos componentes advindos do lixo eletrônico podem ser aproveitados na parte mecânica e eletrônica de robôs para diversos fins. Na parte mecânica, por exemplo, engrenagens que compões drives de CD/DVD podem ser usadas para movimentar rodas. Eixos, roldanas, gabinetes, entre outros componentes, podem ter outros fins na composição de um robô. Na parte eletrônica, há diversos componentes advindos do lixo eletrônico como, por exemplo, transistores, sensores, motores, leds e circuitos integrados. O uso do lixo eletrônico em oficinas de robótica educacional para professores e alunos do ensino fundamental, além de promover a conscientização quanto ao uso e descarte de equipamentos eletrônicos, pode contribuir para o desenvolvimento da criatividade associada aos conhecimentos adquiridos na escola. Neste último aspecto, pode estimular os alunos para o aprendizado de Matemática e Ciências, integrando conceitos e mostrando a sua importância na solução de problemas do mundo real. 4 Procedimentos metodológicos Inicialmente, foi feita uma triagem junto às peças coletadas no mutirão do lixo eletrônico realizado na UEPG, no segundo semestre de 2011, para verificar quais os componentes que poderiam ser aproveitados na construção de artefatos robóticos. Para ampliar a visão sobre o desenvolvimento de protótipos, foi realizada uma pesquisa sobre robótica educacional, a qual permitiu relacionar conceitos de robótica com os componentes obtidos da triagem do lixo eletrônico. A partir do estudo realizado, foi definido o artefato robótico a ser construído e com o que ele se assemelharia em relação ao mundo real e quais as suas funcionalidades. Optou-se, num primeiro momento, pela construção de um robô mecânico eletrônico, sem programação. Uma vez escolhido o artefato robótico, foram selecionados os componentes, a partir do lixo eletrônico, que poderiam atender às funcionalidades definidas na fase anterior. A Figura 1 exibe peças de lixo eletrônico obtidas a partir do mutirão. Além destes componentes, buscaram-se peças de baixo custo para complementar o modelo definido, a fim servir de suporte aos componentes mecânico e eletrônico. Foram desenvolvidos e testados alguns protótipos, procurando a cada nova versão melhorar aspectos como design, funcionalidade e possibilidade de replicação por meio de oficinas. Os resultados

8 deste estudo preliminar são apresentados a seguir. Figura 1 Peças coletadas no mutirão do lixo eletrônico realizado na UEPG em Resultados obtidos Neste estágio do estudo, dois protótipos estão sendo estudados: um robô que imita um inseto e um robô que imita um carro. Como dito anteriormente, estudos estão sendo realizados a fim de tornar os artefatos programáveis. Embora as oficinas com a comunidade ainda não tenham ocorrido, um dos resultados obtidos foi em direção aos próprios alunos dos cursos de graduação (Engenharia de Computação e Bacharelado em Informática) que participam da preparação destas oficinas. Estes alunos demonstraram grande interesse no estudo e realizaram diversas pesquisas a fim de preparar o material escrito que será inicialmente trabalhado com os alunos do ensino fundamental. Neste material, estão relacionados os conceitos de robótica, robô (conceito, tipos e contextos de aplicações), áreas que desenvolvem estes artefatos e exemplos de robôs. Com base em suas pesquisas sobre o tema, os próprios alunos sugeriram aos professores coordenadores do projeto os conceitos que serão trabalhados por meio do artefato criado por eles. Decidiu-se então, em um primeiro consenso, utilizar conceitos de Física

9 (como movimento, equilíbrio e ótica), Matemática (como cálculos de peso, medidas e distância) e Informática (como programação e lógica). Como uma das primeiras idéias é utilizar alguns componentes de celular para criar um artefato que imite um inseto, a oficina ainda pretende envolver Arte e Biologia. Já para o carro, a oficina ainda pretende trabalhar conceitos de Design. Em relação ao material escrito, que será a base da oficina, um dos desafios encontrados pela equipe de desenvolvimento é a maneira como serão explicados os conceitos de robótica para os participantes das oficinas, ou seja, os alunos do ensino fundamental e os professores. A área de construção de robôs possui uma terminologia complexa para os iniciantes. Assim, para que o objetivo da oficina, de trabalhar os conceitos de Física e Matemática com os alunos, seja alcançado, é preciso adequar a linguagem para que as crianças possam entender. Em relação ao protótipo, outro desafio é construir o artefato com materiais vindos somente do lixo eletrônico, a fim de que seja possível construir kits de baixo custo, os quais podem ser adquiridos pelas escolas ou mesmo montados pelos próprios professores interessados. Para os professores coordenadores do programa de extensão um desafio que se apresenta é como operacionalizar e mediar as inúmeras ideias e debates provocados pelos alunos sobre o tema. Deste modo, os alunos estão sendo incentivados a buscar respostas não somente em livros ou artigos científicos sobre o tema, mas também junto a outros professores dos cursos de Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação, promovendo assim, uma integração entre os cursos, os professores, os alunos e as diversas áreas de conhecimento. 5 Conclusões A metodologia utilizada neste trabalho preliminar associando o lixo eletrônico à robótica educacional, junto ao Programa de Extensão Museu da Computação da UEPG, mostrou-se adequada e estabeleceu as bases para a sua difusão por meio de oficinas. As discussões realizadas proporcionaram aos acadêmicos dos cursos de graduação (Bacharelado em Informática e Engenharia de Computação) a integração de diferentes disciplinas e conceitos, além do estímulo à criatividade e à busca de soluções para os problemas que surgiram no decorrer do trabalho.

10 As atividades realizadas permitiram aos acadêmicos e professores participantes do estudo a oportunidade de articular ensino, pesquisa e extensão, reafirmando esta linha de trabalho junto às atividades do Museu da Computação como um espaço apropriado para a concretização deste princípio norteador das universidades brasileiras. Referências CELINSKI, T. M. et al. Perspectivas para reuso e reciclagem do lixo eletrônico. II Congresso Brasileiro de Gestao Ambiental. Anais Eletronico. Disponivel em: < III-020.pdf>. Acesso em: 20 mai CERUTTI, D. M. L. et al. MUSEU DA COMPUTAÇÃO DA UEPG: ENSINO-PESQUISA-EXTENSÃO E O MUSEU VIRTUAL In: CBEU - Congresso Brasileiro de Extensao Universitaria, 2011, Porto Alegre. Disponível em: < Acesso em: 12 de jun. de CÉSAR, D. R. Robótica educacional com tecnologias livres. In: 6º Fórum Internacional de Software Livre, 6., 2005, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre, Armazém, Disponível em: < Acesso em: 6 mai FRANCO, R. G. F. Protocolo de referência para gestão de resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos domésticos para o município de Belo Horizonte, Dissertação. 162p. (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos), Universidade Federal de Minas Gerais UFMG, Belo Horizonte, Disponível em: < Acesso em: 6 mai HISTÓRIA. In: Pró-Reitoria de Extensão e Assuntos Culturais. Universidade Estadual de Ponta Grossa, Disponível em: < Acesso em: 20 mai OLIVEIRA, R. da S.; GOMES, E. S.; AFONSO, J. C. O lixo eletrônico: uma abordagem para o ensino fundamental e médio. Química Nova Escola, v. 32, n. 4, p , nov Disponível em: < Acesso em: 29 abr OUR COMMON FUTURE. The concept of sustainable development. In Report of the World Commission on Environment and Development. Disponível em: < Acesso em: 20 mai PLANO nacional de extensão. In: Universidade Estadual Paulista. Caderno de extensão universitária. Bauru: FC, p REZENDE, H. G. et al. Museu da Computação: o resíduo eletrônico e a responsabilidade social e ambiental. In: Encontro Conversando sobre Extensão na UEPG, 9., 2011, Ponta Grossa. Anais CONEX, Disponível em: < >. Acesso em: 20 mar SANTOS, F. et al. Resíduos eletrônicos: projeto piloto para o descarte correto. In: Encontro Conversando sobre Extensão na UEPG, 10., 2012, Ponta Grossa. Anais CONEX, Disponível em: < Acesso em: 20 jun SANTOS, F. L.; NASCIMENTO, F. M. S.; BEZERRA, R. M. S. REDUC: a robótica educacional como abordagem de baixo custo para o ensino de computação em cursos técnicos e tecnológicos. In: XVI Workshop sobre Informática na Escola, 16., 2010, Belo Horizonte. Anais WIE, Disponível em: < Acesso em: 3 mai SCHLUEP, M. et al. Recycling from e-waste to resources. StPE study report commissioned by UNEP and UNU. Germany: UNEP, p. SILVA, J. R. N. da. Lixo eletrônico: um estudo de responsabilidade ambiental no contexto no Instituto de Educação Ciência e Tecnologia do Amazonas IFAM Campus Manaus Centro. In: Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental, 1., 2010, Bauru. Anais IBEAS, Disponível em: < Trabalhos2010/III-009.pdf>. Acesso em: 3 mai