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|title=O Ensino da Robótica Educacional por Meio do E-Waste: Uma Proposta de Baixo Custo e Reuso de Materiais Eletrônicos (Teaching of Educational Robotics through E-Waste: A Low Cost Proposal and the Reuse of Electronic Materials)
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|authors=Everton Tadeu Gonçalves Dias Barros,Walquíria Castelo Branco Lins
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==O Ensino da Robótica Educacional por Meio do E-Waste: Uma Proposta de Baixo Custo e Reuso de Materiais Eletrônicos (Teaching of Educational Robotics through E-Waste: A Low Cost Proposal and the Reuse of Electronic Materials)==
https://ceur-ws.org/Vol-1877/CtrlE2017_AR_10_67.pdf
II Congresso sobre Tecnologias na Educação (Ctrl+E 2017)
Universidade Federal da Paraíba - Campus IV
Mamanguape - Paraíba – Brasil
18, 19 e 20 de maio de 2017
O Ensino da Robótica Educacional por Meio do E-Waste:
uma Proposta de Baixo Custo e Reuso de Materiais
Eletrônicos
Everton Tadeu Gonçalves Dias Barros, Walquíria Castelo Branco Lins
Universidade Federal de Pernambuco – UFPE. Programa de Pós-Graduação em
Educação Matemática e Tecnológica – EDUMATEC Av. Prof. Moraes Rego, 1235 -
Cidade Universitária, Recife - PE, 50670-901.
evertontgdb@gmail.com, 2wcbl@cesar.org.br.
Resumo. Este artigo descreve a experiência de um trabalho desenvolvido em
uma escola da rede pública municipal localizada no sítio Oiteiro, área rural da
cidade de Vitória de Santo Antão, interior de Pernambuco. O trabalho de
Robótica Educacional desenvolvido na Escola Manoel Domingos de Melo, que
atende alunos do ensino fundamental I, utilizou recursos baseados no conceito
E-Waste (lixo eletrônico), materiais reciclados, hardwares e softwares livres.
Alguns desses recursos foram facilmente encontrados na própria comunidade
e transformados para a desmistificação do conceito que a robótica apresenta-
se apenas na forma de kits pré-moldados, acarretando em uma metodologia que
permite reforçar o ensino e aprendizagem em diversas áreas com um baixo
custo.
Abstract. This article describes the experience of a work developed at a
municipal public school located in the Oiteiro site, rural area of the city of
Vitória de Santo Antão, in the interior of Pernambuco. The work of Educational
Robotics developed at the Manoel Domingos de Melo School, which attends
elementary students I, used resources based on the concept E-Waste, recycled
materials, hardware and free software. Some of these resources were easily
found in the community itself and transformed into the demystification of the
concept that robotics is only presented in the form of preformed kits, entailing
a methodology that allows to reinforce teaching and learning in several areas
at a low cost.
1. INTRODUÇÃO
Ao se considerar o estudo da Robótica, a partir de sua evolução histórica e cultural, a
vemos como uma antiga forma de conhecimento cuja a construção é gradativa.
Construção essa, com a qual pretende-se que assuma o caráter de uma disciplina escolar
autônoma, apoiada no ensino e aprendizagem de outras ciências.
A primeira pergunta que nos vem quando falamos em robô é, exatamente, a
definição do mesmo. Para isso, vamos elencar alguns conceitos que estão em sintonia
com a tecnologia da época em que é visto. Observamos que o conceito de tecnologia é
temporal e se apresenta de acordo com a tecnologia de determinada época.
No passado, um robô era definido com uma máquina que consistia basicamente
em um dispositivo mecânico, composto por motores, engrenagens, articulações entre
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outros itens, regido pela Teoria de Controle (TC), um campo relacionado de forma direta
à robótica. Essa teoria desenvolveu-se com a matemática clássica mais precisamente com
as equações diferenciais, que foram utilizadas para o entendimento e a formalização de
tais sistemas, no início do século XX. (MATARIC, 2014).
Voltando à pergunta: o que é um robô?
No âmbito da cultura pós-moderna, segundo a definição do R.I.A.1 (Robotics
Industries Association), podemos definir robô como: Robô é um manipulador re-
programável e multifuncional projetado para mover materiais, partes, ferramentas ou
dispositivos especializados através de movimentos variáveis, programados para
desempenhar uma variedade de tarefas. Já para Mataric, “um robô é um sistema autônomo
que existe no mundo físico, pode sentir o seu ambiente e pode agir sobre ele para alcançar
alguns objetivos” (MATARIC, 2014, p. 19).
Ao dar continuidade a essa evolução “as noções de robô passaram a incluir
pensamento, raciocínio, resolução de problemas e até mesmo emoções e consciência”
(MATARIC, 2014, p. 18). Chegamos então ao campo de estudo da Cibernética que surgiu
do estudo da teoria de controle voltado para o entendimento não só dos sistemas
mecânicos, mas também do sistema biológico. Vemos então o primeiro passo de interação
entre o mecanismo e o ambiente que o rodeia, como citado anteriormente.
(...) seus proponentes (cibernética) estudaram os sistemas biológicos
desde o nível neuronal até o nível comportamental, e em seguida
tentaram implantar princípios similares em robôs simples, utilizando os
métodos da teoria de controle. Assim, a cibernética tinha como base o
estudo e comparação dos processos de comunicação e controle nos
sistemas biológicos e artificiais (MATARIC, 2014, p. 26).
Nesta segunda parte, vemos uma concepção do ambiente com a utilização dos
mais diversos sensores, que transforma a atividade, do ponto de vista lúdico, em uma
problematização de acordo com o tema estudado.
O conceito mais atual e que vem sendo bastante discutido, tanto no meio
acadêmico quanto no campo da ficção científica, é a Inteligência Artificial. Não é de hoje
que podemos observar a preocupação do ser humano com a evolução da robótica e os
possíveis perigos que possa trazer consigo, muitas vezes uma forma assustadora retratada
no cinema.
O campo da inteligência artificial (IA) nasceu oficialmente em 1956,
em uma conferência realizada na Universidade de Dartmouth, em
Hanover, New Hampshire (Estados Unidos). Esse encontro reuniu os
pesquisadores mais proeminentes da época, (...). O objetivo dessa
reunião foi discutir a possibilidade de inserir inteligência em máquinas.
As conclusões do encontro podem ser resumidas da seguinte forma:
para uma máquina ser inteligente, teria de ser capaz de produzir um
raciocínio complexo; e, para fazer isso, ela teria de usar: (1) modelos
1
Fundada em 1974, RIA é o único grupo comercial na América do Norte, organizado especificamente para
servir a indústria robótica. O grupo é composto por empresas líderes em robô fabris, utilizadores de sistema
integradores, fornecedores de componentes, grupos de pesquisa, e empresas de consultoria.
(http://www.robotics.org/)
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internos do mundo; (2) busca de soluções possíveis; (3) planejamento e
raciocínio para resolver problemas; (4) representação simbólica da
informação; (5) sistema de organização hierárquico; (6) execução
sequencial de programas (MATARIC, 2014, p. 33).
Portanto, o grande desafio das pesquisas em IA, desde a sua criação, pode ser
sintetizado com a indagação feita por Minsky em seu livro "Semantic Information
Processing", há quase trinta anos: "Como fazer as máquinas compreenderem as coisas?"
(MINSKY, 1968). Desta forma, como importante resultado dessa conferência, teve início
diversas especulações sobre a influência desse trabalho sobre a robótica.
Como resultado dessa evolução, Mataric (2014, p. 41) nos traz um conceito que
pode determinar, de forma mais ampla, o que é um robô nos dias atuais, sendo um sistema
autônomo que existe no mundo físico, pode sentir o seu ambiente e pode agir sobre ele
para alcançar alguns objetivos.
A partir desse contexto, podemos trazer atividades que simulam situações e
problemas do cotidiano do aluno para dentro da sala de aula por meio da Robótica
Educacional, passando por esses conceitos de forma gradativa e de acordo com as
temáticas escolhidas para serem trabalhadas.
2. ROBÓTICA EDUCACIONAL E E-WASTE.
2.1. Robótica Educacional
Muitas máquinas que foram construídas poderiam ser chamadas de robôs, dependendo da
definição e da época em que foi desenvolvida. A partir dos conceitos apresentados, no
qual suas origens são oriundas em sua maioria do campo industrial e/ou computacional,
sentiu-se que a robótica traria consigo um processo de inovação que poderia ser aplicado
em um ambiente de aprendizagem, surgindo, então, a robótica educacional.
Entende-se por Robótica Educacional (RE), a utilização ou reutilização de alguns
conceitos de robótica industrial, em um ambiente de aprendizagem (DOS SANTOS,
POZZEBON, FRIGO, 2013) que tem como principal objetivo “promover o estudo de
conceitos multidisciplinares, como física, matemática, geografia, português, informática,
entre outros” (TORCATO, 2012, p. 2) onde o estudante tem acesso a computadores,
componentes eletroeletrônicos e mecânicos, que podem ser programáveis com diferentes
tipos de linguagens computacionais. Um campo da área das Tecnologias de Informação
e de Comunicação (TIC), sendo utilizado de forma lúdica tornando a aula atraente e
dinâmica.
Dentro dessa perspectiva, Papert (1985) deu início ao estudo que relacionava o
uso de softwares ao ensino e aprendizagem da matemática, conhecido como LOGO. Ao
externar essas ideias, podemos associar ao conhecimento adquirido com a robótica
educacional. O uso de mecanismos robóticos para descrever problemas de forma lúdica
através de jogos e desafios, estimulando o raciocínio lógico. Para Albuquerque (2009, p.
4)
A educação lúdica, além de contribuir e influenciar na formação da
criança e do adolescente possibilita um crescimento sadio, um
enriquecimento permanente, integrando-se ao mais alto espírito de uma
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prática democrática, enquanto investe em uma produção séria do
conhecimento. Sua prática exige a participação franca, criativa, livre,
crítica, promovendo a interação social e tendo em vista o forte
compromisso de transformação e modificação do meio.
O estudo de Papert possibilitou ver a importância para a criança dessa
externalização do software na forma de um “brinquedo”, o que facilitava suas concepções
nos diversos campos do ensino da matemática, especialmente quando ele se referia as
engrenagens.
Primeiro, elas faziam parte de meu ‘cenário’ natural, estavam
embutidas no mundo ao meu redor. Por isto pude encontrá-las sozinho
e me relacionar com elas à minha própria maneira. Segundo, as
engrenagens faziam parte do mundo dos adultos que me cercavam e
através delas eu podia sentir como as engrenagens giravam imaginando
meu corpo girando. Isso me possibilitou usar o meu ‘conhecimento do
corpo’ para pensar sistemas de engrenagens. E finalmente, porque em
todos os sentidos reais a relação entre engrenagens contém grande
quantidade de informação matemática, eu podia usá-las para pensar
sistemas formais. Isso mostra como as engrenagens me serviam como
um ‘objeto de pensar’. Foi assim que as utilizei em meu
desenvolvimento como matemático. As engrenagens me serviram
também como um ‘objeto de pensar com’ em meu trabalho de pesquisa
educacional (PAPERT, 1985, p. 25).
Tendo como aporte teórico o construcionismo de Papert (1980) e os conceitos
epistemológicos citados anteriormente, podemos relacionar atividades de Robótica em
diferentes níveis educacionais, desde o ensino fundamental até o ensino superior.
2.2. E-Waste
O termo e-waste é um nome popular para a representação de lixos eletrônicos, materiais
esses que estão ao final da sua vida útil ou, aos olhos de um leigo, completamente sem
uso. Essas sucatas eletrônicas como computadores, videocassetes, aparelhos de som, entre
outros, são facilmente encontrados em qualquer residência e muitas vezes descartados de
forma errônea.
Existe uma grande preocupação por parte das grandes potências mundiais com o
destino final desses materiais, onde, em 2010, no Brasil foi criada a Política Nacional de
Resíduos Sólidos – PNRS (12.305, de 2 de agosto de 2010). Esta lei cria a
responsabilidade e a obrigação de que todas as empresas, importadores, consumidores,
prefeituras e todo órgão público tenham a responsabilidade de recolher ou mandar para
aterros sanitários os lixos por eles criados ou utilizados, qualificando equipamentos
eletroeletrônicos para serem descartados de forma correta e em locais apropriados,
evitando dessa forma o contato de materiais pesados como mercúrio, cádmio, berílio e
chumbo, além de outros compostos químicos com o solo, contaminando o meio ambiente
de forma grave.
Com isso, uma das opções que está sendo utilizada no projeto da Escola Manoel
Domingos de Melo, é o desenvolvimento de Robótica Educacional através do e-Waste,
seguindo uma linha de “Reduzir, Reutilizar e Reciclar”. Desta forma, o desenvolvimento
do projeto se dá através do reconhecimento do lixo eletrônico que existe na comunidade
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juntamente com a utilização de materiais recicláveis, hardwares e softwares livres,
construindo etapas onde os alunos conseguem desenvolver conceitos elementares da
Matemática e da Física através da montagem de robôs e circuitos eletrônicos.
2.3. E-Waste e Robótica Educacional
Pouco se tem explorado o conceito de e-waste no meio educacional, os raros casos que
aparecem destinam-se, em sua maioria, aos campos das engenharias. No entanto, esse
cenário vem passando por um processo evolutivo devido à preocupação dos mais diversos
órgãos e entidades, com o descarte irregular desses aparelhos.
Algumas pesquisas já apresentam alguns resultados, principalmente na área da
robótica educacional, como é o caso do artigo intitulado como “Construindo robôs de
baixo custo a partir de lixo tecnológico” (LIMA et al., 2010), no qual apresenta-se uma
proposta para reutilização do e-lixo para a construção de robôs inteligentes de baixo custo,
através da criação de um catálogo de peças passíveis de utilização em robôs e da
apresentação da construção de alguns protótipos.
Outro artigo que aborda robótica educacional e e-waste é o de Celinski et al.
(2012), “Robótica Educativa: uma proposta para o reuso do lixo eletrônico em uma
atividade de extensão universitária” que relata as atividades do Programa de Extensão
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.
Este trabalho se preocupa em não só passar por esses processos descritos nos
artigos anteriores, mas criar uma metodologia que possibilite a criação de kits e-waste nas
mais diferentes situações e idades, adaptando às atividades relacionadas ao ensino da
matemática.
3. DESCRIÇÃO
Baseando-se na ideia do conceito inicial da Robótica, foi proposto para uma turma do 5°
ano do ensino fundamental I, uma turma com 21 alunos com idades entre 9 e 12 anos,
uma atividade que envolvesse robótica e o tema “Lixo”, que seria o objeto de
aprendizagem a partir da solução de problemas encontrados na comunidade.
Esta escola é localizada na zona rural de Vitória de Santo Antão e faz parte de um
projeto denominado Escolas Rurais Conectadas, uma parceria entre a prefeitura local e o
C.E.S.A.R (Centro de Estudos e Sistemas Avançados do Recife), com o apoio da
Fundação Telefonica e Qualcomm. Esta primeira atividade destinou-se a construção de
um robô com materiais recicláveis, sucatas e e-waste, no qual os alunos, individualmente
ou em grupo, criam seus projetos a partir de uma prototipação juntamente com as
descrições da montagem. No decorrer das oficinas, são introduzidas, de forma lúdica,
noções elementares de física e matemática, que auxiliará o aluno de forma direta na
construção do conhecimento de uma forma mais ampla.
Separamos esta atividade em três momento: Idealização, Prototipação e
Movimento. Trabalhando, dessa forma, os conceitos das Ciências de uma maneira que
valorizasse a criatividade do aluno, refletindo a importância do trabalho coletivo na
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produção e na socialização dos diferentes saberes docentes envolvidos (BARBOSA et al.,
2007).
3.1. Idealização
Este primeiro momento é feito de forma individual e consiste na idealização, por parte do
aluno, do robô juntamente com sua funcionalidade, transcrevendo suas ideias inicias para
uma folha de papel. Em seguida, o desenho de cada um será apresentado para os demais
da turma e discutido sobre a possibilidade da construção e melhorias que podem ser feitas,
com isso há um processo de brainstorm, podendo resolver alguns problemas específicos
que possam surgir. Nesta parte introduzimos conhecimentos de formas geométricas para
o desenvolvimento dos desenhos, com a utilização de réguas, compassos, transferidores
e outros objetos que poderiam facilitar a produção.
Figura 1: Idealização do robô.
3.2. Prototipação
A partir disso, em um novo encontro, para dar prosseguimento a atividade é necessário
coletarmos alguns materiais como: garrafas PETs; papelão; palitos de picolés; Tampas de
garrafas. Esses e outros materiais serão utilizados na prototipação dos robôs que os alunos
desenharam no primeiro momento, podendo ser divididos em equipes. Após o desenho,
será dado início a construção dos Robôs.
Figura 2: Prototipação.
3.3. Movimento
Nesta parte, o aluno entenderá o funcionamento de um robô simples, observando
conceitos elementares da Física como: Movimento; Força; Condução. Com a introdução
e, principalmente, a demonstração desses conceitos através de sucatas eletrônicas (que
são facilmente encontradas em nossas residências como: DVD´s, aparelhos de som, HD
de computadores antigos, etc) lançaremos a seguinte missão: “Podemos fazer nosso Robô
se locomover? Como?”. Tendo como base o conceito da evolução da robótica, utilizamos
os princípios básicos para promover o projeto e à medida que os alunos evoluem no
conhecimento, automaticamente, o nível do conceito trabalhado irá se alterando.
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Figura 3:Barco feito com garrafa PET, motor de DVD e bateria, utilizando o conceito e-
waste.
4. CONCLUSÃO
O desenvolvimento desta metodologia permite que os alunos potenciem sua criatividade,
passando por um processo de construção do conhecimento de forma lúdica. Foi observado
também, a ampliação das práticas didáticas por parte dos professores, onde os mesmos
têm procurado inserir de forma pedagógica o estudo de Ciências, pelo contato com as
disciplinas através de pesquisas, observações e resoluções de problemas.
REFERÊNCIAS
Albuquerque, C. S. C.; A utilização dos jogos como recurso didático no processo ensino
– Aprendizagem da matemática nas séries iniciais no estado do Amazonas. Anais:
Programa de Pós-Graduação em Educação e Ensino de Ciências na Amazônia.
Manaus, 2009.
Brasil. Lei 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos. Diário
Oficial da União, Brasília, 2 de ago. de 2010.
Celinski, T. M.; Robótica Educativa: uma proposta para o reuso do lixo eletrônico em
uma atividade de extensão universitária. 2012. 4° Congresso Internacional de
Educação, Pesquisa e Gestão. Em http://web-resol.org/textos/01340544057.pdf.
Acesso em 03/02/2017.
Dos Santos, T. N.; Pozzebon, E.; Frigo, L. B. (2013). A utilização de Robótica nas
disciplinas da Educação Básica. Araranguá-SC: II Simpósio de Integração Científica
e Tecnológica do Sul Catarinense, SICT-Sul. Em
https://periodicos.ifsc.edu.br/index.php/rtc/article/view/1165/840. Acesso em
21/7/2015.
Lima, E. F. A. et al. Construindo Robôs de baixo custo a partir de lixo tecnológico. 2010.
VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM, Campina Grande,
Paraíba, Brasil. Em http://www.abcm.org.br/anais/conem/2010/PDF/CON10-
2186.pdf. Acesso em 03/02/2017.
Mataric, M. J. (2014). Introdução à Robótica. Tradução: Humberto Ferasoli Filho; José
Reinaldo da Silva; Silas Franco dos Reis Alves. São Paulo, Editora Unesp, 2014.
Minsky, M. (editor). Semantic information processing. Cambridge: The MIT Press, 1968.
Papert, S. Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas. Basic Books, 1980.
_________ Logo: computadores e educação. Tradução de José Armando Valente, Beatriz
Bitelman e Afira V. Ripper. 2. ed. São Paulo: Brasiliense, 1985.
Torcato, P. (2012). O Robô ajuda? Estudo do Impacto do uso de Robótica Educativa como
Estratégia de Aprendizagem na disciplina de aplicações informáticas B. Congresso
Internacional de TIC e Educação. Instituto de Educação da Universidade de Lisboa.
2012.
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