O estudo da física na educação primária no meio da robotica educacional

A Aprendizagem da Física no Ensino Fundamental em um Ambiente de Robótica Educacional

Carmen Faria Santos1, Crediné Silva de Menezes2

1,2Instituto de Informática – Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)

Avenida Fernando Ferrari s/n – 29000-000 – Vitória – ES – Brasil [e-mail], [e-mail]

Abstract

This paper tells an experiment developed with students of the 8th series of the Elementary school, with the objective to observe how it happens the agreement of Physics concepts introduced in this levels, starting from experimental and theoretical activities, based on challenges and leaning in an atmosphere of Education Robotics. It is believed that an Atmosphere where the students can express their ideas building and testing prototypes will provide so much for the teachers as for the pupils, a more interactive and involving space that will facilitate them the teach/learning of this subjects.

Key-word: Educational robotics, LEGO Mindstorms, Physics.

Resumo

Este artigo relata um experimento desenvolvido com estudantes da 8ª série do Ensino Fundamental, tendo como alvo observar como ocorre a tomada de consciência dos conceitos de Física introduzidos nesta série, a partir de atividades experimentais e teóricas, baseadas em desafios e apoiadas em um ambiente de Robótica Educacional. Acredita-se que um Ambiente onde o aprendiz possa expressar suas idéias construindo e testando protótipos vai proporcionar tanto para os professores como para os aprendizes, um espaço mais interativo e envolvente que facilitará o ensino/aprendizagem desta disciplina.

Palavras-Chave: Robótica Educacional, LEGO Mindstorms, Disciplina de Física.

XI WIE

XI Workshop de Informática na Escola - WIE - 2005

Introdução

Esta proposta surgiu devido ao grande número de alunos com dificuldade no entendimento dos conceitos de física introduzidos na 8ª série do ensino fundamental. Em entrevista realizada com professores de física constata-se que há um grande desinteresse dos alunos por esta disciplina. Segundo eles, talvez por ser ensinada de uma forma muito abstrata, o aprendiz tem certa dificuldade em compreender esses conceitos. Acredita-se que um Ambiente onde o aprendiz possa expressar suas idéias construindo e testando protótipos vai proporcionar tanto para os professores como para os aprendizes, um espaço mais interativo e envolvente que facilitará o ensino/aprendizagem de Física.

Entende-se por Robótica Educacional um ambiente onde o aprendiz tenha acesso a computadores, componentes eletromecânicos (motores, engrenagens, sensores, rodas, etc), eletrônicos (Interface de Hardware) e um ambiente de programação para que os componentes acima possam funcionar, como acionar os motores fazendo-os girar no sentido horário ou anti-horário, fazer o reconhecimento do estado dos sensores para que alguma ação seja executada

Para compor este ambiente foram disponibilizados os Kits LEGO Mindstorms composto de 717 peças cada, dentre elas motores, sensores e o microcontrolador RCX. Quanto a linguagem de programação, existem várias opções como NQC, Java etc. Entretanto a linguagem escolhida para esta oficina foi a Linguagem LOGO, que devido ao seu propósito educacional entende-se ser a mais apropriada em um Ambiente de Robótica Educacional.

A escolha de trabalhar com o software RIS 2.0 e o kit LEGO Mindstorms se deu também pela versatilidade de seu uso, que permite ao aluno decidir o tipo de estrutura que vai usar na construção do robô (quais tipos de blocos, sensores e motores), que pode ser alterada a qualquer momento que o aluno desejar modificar sua estrutura inicial. Tanto o Kit quanto o software foram projetados para implementação na sala de aula.

Pretende-se, com este trabalho, oferecer um ambiente de ensino-aprendizagem estimulante e automotivador com informações teóricas e práticas que favoreça o desenvolvimento de atividades compartilhadas entre alunos e professores, criando um ambiente agradável de aprendizagem. Mais especificamente, pretende-se observar a contribuição deste ambiente no entendimento dos conceitos de Física no Ensino Fundamental

A Física nas Escolas

O conhecimento físico é um instrumento necessário para a compreensão do mundo em que vivemos e para a formação da cidadania. Espera-se que o ensino de Física contribua para a formação de uma cultura científica efetiva que permita ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação do ser humano com a natureza e o homem, como parte da própria natureza em transformação. (Villani & Pacca).

O processo de construção do conhecimento físico é um processo histórico, produzido em sociedade, associado com outras formas de expressão e produção humanas. É importante reconhecer, portanto, que o conhecimento da Física “em si mesmo” não é o objetivo final, mas deve ser entendido como um meio, um instrumento para compreensão do mundo, podendo ser prático mas, permitindo ultrapassar o interesse imediato, produzindo no aluno a sua identidade de indivíduo criativo, social e possuidor de atitudes, hábitos e habilidades úteis a si mesmo e à sociedade.

Uma característica da disciplina de física é o fato de trabalhar com conceitos abstratos, e, como a capacidade dos aprendizes em abstrair é reduzida, principalmente entre os mais novos, muitos deles não conseguem aprender a ligação da Física com o mundo real.

O LEGO Mindstorms no Ensino da Física

O LEGO Mindstorms Robitic Invention System (RIS 2.0) são kits programáveis compostos de blocos de encaixe de várias cores e tamanhos, 1 torre de transmissão de raios infravermelho, 2 sensores de toque, 1 sensor de luz, 2 motores e o Robotic Command Explorer ( RCX), que é o tijolo programável da LEGO, com capacidade de armazenar até 5 programas distintos. Este Kit é o resultado de uma colaboração entre a LEGO e o Massachusetts Institute of Technology (MIT). O trabalho que começou em 1986 consistiu no desenvolvimento de um tijolo programável chamado de RCX com capacidade de conectar motores e sensores, permitindo assim a construção de robôs que poderiam interagir com o ambiente.

Esses Kits foram construídos de