UMA EXPERIÊNCIA DE APRENDIZAGEM DE ROBOTICA EDUCACIONAL COM ALUNOS DO ENSINO MÉDIO DE ESCOLAS PÚBLICAS Educação Marcos Banheti Rabello Vallim (coordenador da ação de extensão) Marcos Banheti Rabello Vallim, Mayara Miranda, Welington Pestana Conrado da Costa, André Luiz Salvat Moscato, Lígia Cristina Bitencourt, Rodrigo Guilherme Baptista, Giovane Negrini Marques Costa Palavras-chave: robótica educacional, oficinas de robótica, educação em engenharia. Resumo Este artigo apresenta uma experiência de aprendizagem com robótica educacional através de oficinas de robótica realizadas com estudantes de ensino médio de escolas públicas. As oficinas têm o objetivo de incentivar estudantes do ensino médio da região de Cornélio Procópio, Norte Pioneiro do Paraná, a seguir carreiras na área de ciência e tecnologia. O artigo apresenta a metodologia de realização das oficinas e descreve a formação de uma rede de núcleos de robótica na região. 1 Introdução Aumentar o interesse das novas gerações pelas profissões na área tecnológica tem sido uma preocupação constante nos países desenvolvidos (VALLIM, 2009). Determinado em assegurar o contínuo e ascendente nível da taxa de desenvolvimento da nação, o governo federal criou o PROMOVE (Programa de Melhoria e Valorização da Engenharia) (ABENGE, 2003), e, em 2007 foi aberta a Chamada Pública MCT/FINEP/FNDCT PROMOVE Engenharia no Ensino Médio 05/2006 (FINEP, 2006) para apoiar financeiramente projetos que despertem o [1] Doutor em Engenharia Elétrica, docente do departamento de engenharia elétrica, mvallim@utfpr.edu.br [2] Curso de graduação em Engenharia Elétrica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná [3] Curso de graduação em Engenharia Elétrica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná [4] Curso de graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná [5] Psicóloga escolar, Universidade Tecnológica Federal do Paraná [6] Curso técnico em mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná [7] Curso técnico em mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná
interesse, e aproximem estudantes de ensino médio à área tecnológica. Nesta Chamada, a UTFPR, campus Cornélio Procópio foi contemplada com a aprovação do projeto Ninho de Pardais, cujo objetivo geral é despertar o interesse pela Ciência e Tecnologia de estudantes do ensino médio da região. Com os recursos adquiridos foi construído o centro de experimentação Ninho de Pardais, ambiente que integra ensino, pesquisa e extensão. O projeto tem parceria da Secretaria de Estado da Educação do Paraná (SEED-PR) e possui atividades de extensão que são realizadas por meio de oficinas de robótica, desenvolvidas no âmbito do núcleo regional de Cornélio Procópio, com cinco escolas participantes, e tem como objetivo incentivar bons estudantes do ensino médio a prosseguir seus estudos na área tecnológica. Este artigo apresenta a metodologia de realização das oficinas, descreve o processo de construção da rede de núcleos nos colégios e conclusões. 2 Metodologia de desenvolvimento das oficinas A metodologia é constituída de quatro etapas: 1. Contato com a direção dos colégios estaduais da cidade. 2. Desenvolvimento das oficinas. 3. Seleção dos alunos para o núcleo de robótica. 4. Implantação do núcleo. 2.1 Contato com a direção dos colégios estaduais da cidade O contato com a direção é feito através de uma visita ao colégio, onde são expostos os objetivos do projeto e sugerido os seguintes critérios para a seleção de vinte quatro alunos: bom rendimento escolar, interesse e disciplina. Após a seleção a direção se compromete em encaminhar os alunos na data definida na reunião com o coordenador do projeto Ninho de Pardais. 2.2 Desenvolvimento das oficinas O desenvolvimento das oficinas se divide em três fases: atividades de preparação, execução e pós-oficina. 2.2.1Atividades de Preparação Após a seleção dos alunos, o colégio envia uma lista com os nomes, a qual será usada para controle de presença e é assinada no dia da oficina. No verso da lista de chamada há o mapa de sala que é preenchido pelos condutores, durante a oficina, e auxilia na marcação dos nomes dos alunos que se destacam, candidatos à composição do núcleo de robótica da escola participante. São usados para a ação os kits de robótica educacional LEGO TM MINDSTORMS NXT e o software de programação dos robôs fornecido pela LEGO TM. O ambiente de programação é fácil de ser compreendido visto que é uma linguagem de interpretação de blocos.
Figura 1 Ambiente de programação LEGO TM Edu Figura 2 - Imagem do kit No final de todas as oficinas são aplicados questionários de avaliação para melhoria destas, obtenção do nível de interesse na área tecnológica, e grau de satisfação dos alunos em relação às atividades. Com base nas experiências em oficinas, foram desenvolvidas checklists para cada nível de atividade. Por meio delas é verificado o material que será usado: lista de chamada, computadores, kits, questionários de avaliação. Toda a infraestrutura é conferida antes de cada oficina. 2.2.2 Atividades de execução Nas atividades de execução são realizadas as oficinas que se dividem em três estágios de acordo com o nível de dificuldade: oficina iniciante, intermediária e avançada. Elas se desenvolvem em quatro dias com duração de cinco horas, um dia para a iniciante, um para a intermediária e dois para a avançada. Tabela 1 Atividades das Oficinas Nível da Oficina Objetivo Iniciante Primeiro contato com o kit Intermediária Aprendizado de funções Avançada Aprofundamento do conhecimento adquirido nos níveis anteriores
Figura 3 Alunos na oficina avançada As oficinas são realizadas com 24 alunos que são divididos em seis grupos, cada equipe recebe um kit e trabalham com um computador. Durante as oficinas os tutores coletam dados dos alunos e observam seu comportamento para verificação de interesse e disponibilidade de cada um. A oficina iniciante é a etapa em que o aluno tem o primeiro contato com o material. Toda a oficina é baseada no manual que acompanha o kit, assim, eles seguem as instruções de montagem de oito robôs. Nesta fase, eles enfrentam o desafio de como montar e fazer programações elementares no robô e os tutores auxiliam com informações básicas relativas a encaixes de peças e programação. Os seis primeiros robôs são programados diretamente no hardware. Para programar os dois últimos é utilizado o software da LEGO TM. Na oficina intermediária o estudante tem a liberdade para aplicar sua criatividade tanto para a confecção mecânica quanto para a programação do robô. É uma competição entre as equipes, o desafio é fazer com que o robô dê duas voltas em uma pista, parando no ponto de largada posicionado em lugar arbitrário, e emitir um sinal ao término da tarefa. A restrição é referente à altura do robô, que deve ser menor que 20 cm, também não é permitido qualquer tipo de interação de pessoas com o dispositivo enquanto o robô executa a tarefa. É declarada campeã a equipe, cujo robô resolver o desafio no menor tempo de três baterias. Durante a execução da oficina os tutores sanam dúvidas dos alunos e vão apresentando conceitos que serão utilizados no próximo nível. No final, é fornecido um DVD contendo o desafio avançado, uma imagem da pista, o tutorial montado pelos alunos do projeto, os softwares LEGO TM Mindstorms Education NXT e LEGO TM Digital Designer (usado para montagens virtuais de robô). Figura 4 Teste de robô na oficina avançada
Na oficina avançada é proposto um desafio mais complexo que exige um robô com mais recursos e programação mais sofisticada. O desafio consiste em fazer o robô dar uma volta em uma pista com inversão de lógica, ou seja, a pista que antes apresentava somente a cor preta, agora é ora preta e ora branca. As restrições são impostas às três dimensões: 15 cm para altura, 17 para largura e comprimento. Os critérios para a eleição do vencedor são tempo de percurso, criatividade na montagem, estrutura de programação, e custo. A equação utilizada para a pontuação em cada etapa bem como para a declaração da equipe campeã é apresentada logo no início da oficina, e dúvidas pertinentes são esclarecidas com cada equipe. 2.2.3 Atividades Pós-Oficina Nas atividades pós-oficina os tutores se reúnem e decidem a composição do núcleo de acordo com o nível de interesse e habilidades demonstrados e disponibilidade para as atividades do núcleo, o que exibir maior aptidão para o papel de líder será indicado à liderança do núcleo e assim receber a bolsa PIBIC-Jr ou PIBIC EM, financiadas, respectivamente, pela Fundação Araucária e CNPQ. A seguir a coordenação do projeto apresenta a lista de alunos selecionados à escola e agenda a entrega do kit para o núcleo. Na última etapa da metodologia é fornecido como cessão de uso um kit de robótica, um notebook que são entregues após a verificação e assinatura do termo de compromisso. Após a implantação do núcleo é feito um acompanhamento periódico pelos alunos de extensão, no qual é dado suporte com indicações de montagens, sites para pesquisa e verificação da manutenção do material cedido. Um indicativo da satisfação dos alunos das escolas parceiras do trabalho pode ser verificado através do comentário coletado no questionário de avaliação: Os instrutores são muito atenciosos, o kit LEGO TM é muito prático, e a oficina me fez descobrir um interesse pela área tecnológica que eu não conhecia. Jacqueline da Fonseca Sertório. 3 Conclusões Foram implantados dois núcleos nos seguintes colégios: C.E. Castro Alves, C.E. Monteiro Lobato e está em fase de implantação o núcleo no C.E. André Seugling. No mês de junho serão realizadas duas sequências de oficinas para implantação de dois núcleos nos colégios: C.E. Zulmira Marchese Silva e C.E. Vandyr de Almeida, que completarão a rede de núcleos. Outro resultado importante é que três ex-alunos participantes do projeto Ninho de Pardais, os quais foram bolsistas de Iniciação Científica Júnior, atualmente são alunos de nível superior nos cursos de agronomia, física e informática. Além das oficinas, o Ninho de Pardais recebe visitas de colégios e faz demonstrações em eventos sociais, tais como: Festa do Trabalhador, promovida pelo SESC (Serviço Social do Comércio), EXPO-UT, EXPOCOP (Exposição Agropecuária e Industrial da região de Cornélio Procópio), aproximando a comunidade com a universidade. Referências
ABENGE. Programa de Modernização e Valorização das Engenharias - PROMOVE. Revista de Ensino de Engenharia, vol. 22, n. 2, p1-5, 2003. Figura 1 - Ambiente de programação LEGO TM Edu, acervo próprio. Figura 2 - Imagem do kit, acervo interno, acervo próprio. Figura 3 - Alunos na oficina avançada, acervo próprio. Figura 4 - Teste de robô na oficina avançada, acervo próprio. FINEP. Chamada Pública MCT/FINEP/FNDCT PROMOVE Engenharia no Ensino Médio 05/2006. Disponível em: <http://www.finep.gov.br//fundos_setoriais/outras_chamadas/editais/chamada_publi ca_mct_finep_fndct_promove_eng_ensino%20medio_05_2006.pdf>. Acesso em: 27 maio 2011. VALLIM, M. B. R.; HERDEN, A. ; GALLO, R. ; CARDOSO, L. R. ; BITENCOURT, L. C.. Incentivando Carreiras na Área Tecnológica Através da Robótica Educacional. In: 37o. Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, 2009, Recife.