ENSINO DE PROGRAMAÇÃO ATRAVÉS DA ROBÓTICA

^[1]EIXO: Responsabilidade Educativa

ROBÔ FUN - ENSINO DE PROGRAMAÇÃO ATRAVÉS DA ROBÓTICA

Tomás Abril¹, Yago Araujo Garcia², César Augusto Tacla³

Resumo

Neste Artigo será discutido sobre o projeto Robô Fun. Este foi criado e implementado pelo grupo PET de Engenharia da Computação da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. No projeto são utilizados robôs e uma interface de programação em fluxograma, chamado de JIFI. Os dois foram projetados e implementados pelo próprio pet. Os robôs são de pequeno porte com dois sensores, os quais são utilizados nas aulas para resolução dos desafios propostos para os alunos. O projeto foi criado com a intenção de motivar e ensinar programação e robótica aos alunos, sendo eles tanto calouros da graduação como alunos do ensino médio.

Palavras-chave: RoboF, JIFI, programação, robô, ensino.

Introdução
No projeto Robô Fun (RoboF) são usados robôs que recebem comandos de uma interface de programação chamada JIFI. Tanto o hardware quanto o software do RoboF foram projetados e implementados pelo grupo PET desde 2012, sendo atualmente a terceira geração, com mais de oito robôs construídos, e sendo planejada a construção da quarta.

Os robôs construídos são de pequeno porte e contêm duas rodas, dois motores, dois sensores, uma placa arduino e um módulo de comunicação por rádio frequência. O primeiro sensor é utilizado para reconhecer linhas no chão (faixas pretas) e o segundo é um sensor de proximidade para o robô detectar quando está muito próximo de um objeto, assim os desafios propostos para os alunos foram criados com base nestes dois componentes.

Os desafios são diversos e variados, vão desde desafios para manter o robô na linha, seguindo um caminho até um ponto de chegada, até desafios mais complexos, como uma pista de obstáculos, construída com papelão, pela qual o robô deve atravessar sem bater.

O contato prático dos alunos com programação, por meio do qual eles podem ver o resultado concreto de seus esforços nos robôs, os motiva a perseverar no curso de graduação. E para os alunos do ensino médio, os incentiva a pensar na possibilidade de seguir uma carreira na área de tecnologia.

Para o ensino de programação, foi criado um ambiente de programação chamado JIFI. É um ambiente interativo usado para controlar o robô. A programação é feita por meio de fluxogramas, uma linguagem visual, ou seja, ao invés de digitar os alunos “desenham” o código com os comandos para o robô através da construção de fluxogramas. Além disto, o JIFI contém uma ferramenta de simulação na qual os alunos podem testar seus códigos antes de mandarem para o robô.

Ao utilizar o robô como um artefato de ensino e aprendizagem, o projeto tenta aumentar a confiança e o interesse por programação e robótica, sendo esta também uma tentativa de ajudar na diminuição da evasão e chamar a atenção dos alunos de ensino médio para os cursos de graduação voltados para tecnologia.

O projeto tenta prender sua atenção e provocar sua curiosidade sobre o curso e os projetos que nele são criados e implementados. Ainda o fato de programação ser ensinada pode ajudar alunos calouros com as matérias de programação do curso, dando a eles uma introdução e até mesmo um reforço sobre o assunto.

Metodologia
Um questionário sobre o nível motivacional foi desenvolvido baseado no trabalho de McGill [1]. O questionário consiste em uma parte aplicada antes da primeira aula e outra parte após o término das aulas. A primeira parte busca analisar componentes da motivação que levaram os alunos a buscar o curso e a autopercepção do seu perfil em relação a programação, robótica e lógica.

A segunda parte do questionário busca analisar os componentes da motivação após o contato com a plataforma de ensino. Com a comparação dos dados de antes e depois podemos analisar se as expectativas iniciais dos alunos foram alcançadas e de que maneira.

As questões presentes no questionário utilizam a escala de Likert e envolvem os componentes motivacionais de: atenção, satisfação, confiança e relevância. Os alunos também foram indagados sobre expectativas futuras envolvendo robótica e programação.

As aulas são estruturadas de uma maneira onde o aprendizado é baseado em projetos. Ou seja, problemas são apresentados aos alunos e estes  procuram por  uma solução, como por exemplo fazer o robô desviar de um obstáculo. Os problemas propostos utilizam estruturas lógicas computacionais como estruturas de controle (if, while), variáveis e acessos ao hardware (ler sensor, acionar motor, etc).

O método de ensino utilizado é conhecido como Project Based Learning (Aprendizado Baseado em Projetos) ou  Problem Based Learning (Aprendizado Baseado na Resolução de Problemas). Nele os alunos são encorajados a ganharem conhecimentos e habilidades através da resolução de questões, problemas e/ou desafios [2].

Os problemas estão divididos por dificuldade. Os mais simples precisam de apenas instruções sequenciais para ser resolvidos e os mais complexos exigem diversas estruturas de programação. Um exemplo de problema mais avançado é programar o robô para que ele atravesse um labirinto seguindo linhas pretas no chão e desviando de paredes. A maioria dos problemas possuem várias soluções possíveis.

Resultados e discussão

As respostas dos formulários pré e pós curso estão resumidas nas Tabela 1 e Tabela 2.

Tabela 1.

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