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|title=Proposta de Oficina para Ensino de Programação Utilizando a Plataforma Arduino (Proposal of a Workshop for Teaching Programming Using the Arduino Platform)
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==Proposta de Oficina para Ensino de Programação Utilizando a Plataforma Arduino (Proposal of a Workshop for Teaching Programming Using the Arduino Platform)==
https://ceur-ws.org/Vol-1877/CtrlE2017_AR_14_123.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
Proposta de oficina para ensino de programação utilizando
a plataforma Arduino
Rivanildo Silva dos Santos, Raul Louiz da Silva Genuino, Robson Soares de Lima,
Jailma Januário da Silva, Igor Ferreira Dantas, Flávia Veloso Costa Souza,
Renata Viegas de Figueiredo
Centro de Ciências Aplicadas e Educação – Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
Caixa Postal: 58297-000 – Rio Tinto – PB – Brasil
{rivanildo.silva,raul.louiz,robson.soares, jailma.januario,
igor.ferreira, flavia, renata}@dcx.ufpb.br
Abstract. This article aims to present a proposal of robotics workshop of
educational programming using the Arduino platform. Basic programming
concepts will be worked on in robotics helping students think about new
automation applications using models to solve small everyday problems. With
the completion of the workshop, we hope that students can develop skills such
as teamwork, logical reasoning and problem solving.
Resumo. Este artigo tem como objetivo apresentar uma proposta de oficina
para ensino de programação com robótica utilizando a plataforma Arduino.
Serão trabalhados conceitos básicos de programação na robótica estimulando
os alunos a pensar em novas aplicações de automação utilizando maquetes
para resolver pequenos problemas do cotidiano. Com a realização da oficina
esperamos que os alunos possam desenvolver habilidades como trabalho em
equipe, raciocínio lógico e resolução de problemas.
1. Introdução
De acordo com de Souza Pio et al. (2006) a robótica traz benefícios para o aluno uma
vez que promove o desenvolvimento de competências relacionadas a resolução de
problemas e ao trabalho em equipe. Segundo Trentin et al. (2013) a robótica pode apoiar
o desenvolvimento de responsabilidade, criatividade, imaginação, espírito observador,
habilidade na resolução de problemas, socialização, comunicação, compreensão visual
de matemática e ciências, aprimoramento do raciocínio lógico e abstrato, dentre outras
vantagens.
A robótica também é uma ferramenta com potencial interdisciplinar com isso,
ela assume o papel de ponte de ligação interdisciplinar visando a construção do
conhecimento coletivo através da aplicação com a realidade Trentin, et al. (2013).
Segundo Alves et al. (2013) a atividade da robótica educacional é desafiadora e lúdica,
onde o esforço do educando é utilizado na criação de soluções visando à resolução de
um problema proposto.
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Este trabalho apresenta uma proposta de oficina para ensino de programação
com robótica utilizando a plataforma Arduino1. Tem-se como objetivo buscar e
trabalhar situações que acontecem no cotidiano para demonstrar aos participantes da
oficina o processo de automatização de tarefas usando a programação com Arduino.
Dessa forma, os alunos poderão ter o primeiro contato com tecnologias para trabalhar
automação e serão estimulados a apresentar soluções diante de desafios encontrados em
seu dia a dia.
Além disso, os estudantes vivenciarão a aplicação de conteúdos da base
curricular do ensino médio presentes nas disciplinas de matemática e física, a exemplo
de conceitos de eletricidade (tensão, corrente, resistência) e ângulo. A oficina foi
planejada e será executada por bolsistas do PIBID (Programa Institucional de Bolsas de
Iniciação à Docência) de Licenciatura em Ciência da Computação da Universidade
Federal da Paraíba - Campus IV, com a finalidade de atender as escolas conveniadas ao
projeto: a Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio Luiz Gonzaga Burity e a
Escola Estadual de Ensino Médio Senador Rui Carneiro, localizadas nas cidades de Rio
Tinto - PB e Mamanguape- PB, respectivamente.
O presente artigo está estruturado em 3 seções: na seção 2 é detalhada a
metodologia planejada para oficina; a seção 3 discute os resultados esperados na
aplicabilidade da oficina. Por fim, na seção 4 são apresentadas as considerações finais.
2. Metodologia
Na oficina os alunos do ensino médio realizarão atividades com aplicações de
automação utilizando duas maquetes. Para os dois primeiros encontros será utilizada a
maquete de uma casa, e no projeto final, a maquete de um prédio. Todo planejamento da
oficina foi realizado buscando estimular o aluno a pensar em aplicações que possam vir
a resolver problemas presentes nesses ambientes. No decorrer da oficina conteúdos de
matemática (ângulos), física (corrente e resistência), conceitos básicos de programação
e de automação serão trabalhados.
Para a programação dos componentes será utilizada uma plataforma de
prototipação eletrônica chamada Arduino. O Arduíno foi projetado em 2015 na Itália, é
uma plataforma que possibilita a iniciantes em programação e/ou em eletrônica a
possibilidade de criar seus próprios objetos de interação e automação. Assim, depois de
programado o Arduino é possível controlar diversos tipos de componentes eletrônicos
como, por exemplo, luzes, botões, sensores de luminosidade, temperatura, display entre
outros. O projeto utiliza linguagem de programação visual chamada Blockly2 que faz
uso de blocos de códigos e possibilita introduzir os conceitos de forma mais fácil e
intuitiva.
2.1 Planejamento da oficina
A oficina está estruturada em 3 encontros/aulas, com duração de 3 horas/aula,
totalizando uma carga horária de 9 horas. As aulas apresentarão e trabalharão os
conceitos e sensores necessários para que os iniciantes em programação com Arduíno
1
https://www.arduino.cc/
2
https://developers.google.com/blockly/
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possam ser autônomos na realização de suas aplicações, sendo assim a cada encontro os
alunos deverão propor soluções envolvendo os conteúdos estudados. Os encontros estão
organizados da seguinte forma:
Primeiro encontro
Tema: Onde podemos encontrar automação no nosso dia a dia?
Objetivo: apresentar a plataforma Arduíno e os primeiros componentes
(leds, botões e buzzers) além Blocky que será o ambiente de
programação.
Atividades: O aluno será estimulado a pensar no que poderiam
automatizar no dia a dia, a partir de soluções que apresentarão para a
todos. Terão que aplicar os conceitos vistos na maquete da casa.
Conteúdos trabalhados: conceitos de algoritmo, leds, botões e
programação com Blockly.
Segundo encontro
Tema: A engenharia por trás do Arduíno.
Objetivo: Apresentar aos alunos o que são sistemas autômatos e como
são produzidos.
Atividades: Os alunos irão conhecer e programar o sensor ultrassônico e
o LDR, e também o atuador servo motor, aplicando na maquete.
Também deverão automatizar as luzes do ambiente.
Conteúdos trabalhados: tensão, corrente, voltagem, sensor
ultrassônico, atuador, servo motor, sistemas autômatos.
Terceiro encontro
Tema: Criando com Arduíno
Objetivo: Revisar o conteúdo apresentado durante a oficina.
Atividade: Cada grupo irá aplicar os conceitos aprendidos na maquete
do prédio. Cada equipe irá selecionar um projeto que estava dentro da
caixa para poder executar.
Conteúdos trabalhados: leds, botões e programação com Blockly,
ângulos, resistência, voltagem, sensor ultrassônico, atuador, servo motor,
sistemas autômatos.
2.2 Levantamento dos materiais e produção didático pedagógica.
Para a realização do planejamento das aulas foi realizado um levantamento dos
materiais onde procurou-se identificar os sensores a serem trabalhados com a
plataforma Arduíno. Foram selecionados os seguintes componentes e sensores: leds,
botões, fotoresistores, buzzers, servo motores e sensor ultrassônico. Após selecionados,
e analisados por níveis de dificuldades que cada sensor apresenta, os mesmos foram
classificados por nível de complexidade que podem ser visualizados na Figura 1.
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Figura 1: Nível de dificuldade dos sensores
2.3 Linguagem de programação
Com a ideia de propiciar uma melhor experiência para os alunos da oficina, foi
selecionada uma linguagem de programação visual. Segundo Alves et al. (2013), usar
uma Linguagem de Programação Visual ajuda o aluno a criar uma ação com o mínimo
de treinamento, assim, reduzindo a carga cognitiva sobre os estudantes que aprendem
sua primeira linguagem de programação.
A linguagem de programação visual escolhida foi a linguagem Blockly, pois a
mesma possui uma interface intuitiva que ajuda na criação dos blocos. Após a escolha
da linguagem deu-se início ao processo de criação dos blocos, onde os bolsistas
desenvolveram os códigos para cada atividade que seria realizada durante a oficina,
Para cada bloco de código da linguagem do Arduino foram criados blocos na linguagem
visual Blockly.
2.4 Criação dos materiais
Após a seleção e classificação dos componentes, deu-se início o desenvolvimento da
maquete de uma casa para cada grupo, cada uma contendo componentes que apresentam
os 3 níveis de dificuldade. Para o terceira e último encontro, foi criada a maquete de um
prédio, onde os alunos aplicarão os conceitos de automação trabalhados na oficina.
Para apoiar o processo de ensino e aprendizagem na oficina, foi utilizada a
metodologia de sala de aula invertida (Flipped Classroom). Essa metodologia foi
desenvolvida por dois professores americanos em 2007, onde foi notado uma melhoria
na aprendizagem dos alunos para solucionar problemas na sala de aula. De acordo com
Moura (2014) esta abordagem possibilita um maior envolvimento dos alunos nas
atividades em grupo, mais tempo para resolução de exercícios em sala de aula e o uso
de atividades criativas. Para Valente (2014) o fato de o estudante ter o contato com o
material instrucional antes da sala de aula apresenta diversos pontos positivos, dentre
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eles, o aluno ter a possibilidade de trabalhar com esse material no seu ritmo.
Para dar suporte ao uso da metodologia da sala de aula invertida foi
desenvolvido um folheto onde estarão presentes os conceitos de Arduíno e seus
componentes de forma didática. O folheto também conterá os links para o blog
desenvolvido para apoiar a oficina bem como para duas vídeo-aulas. As vídeo-aulas irão
abordar os conteúdos que serão trabalhados em cada um dos encontros. Esse material
será entregue para os alunos no ato de inscrição na oficina e os mesmos serão orientados
a ler o folheto e assistir as vídeo-aulas antes dos encontros. Os alunos receberão o
acompanhamento do(a) Manú, um personagem que foi criado para estar presente
durante toda oficina.
2.5 Formas de avaliação
Para a avaliação dos alunos foram elaboradas atividades e questionários para cada
encontro. As atividades têm por finalidade proporcionar ao aluno a oportunidade de
aplicar os conceitos estudados na maquete. Os questionários serão respondidos pelos
alunos ao final de cada oficina e tem como objetivo acompanhar o processo de
aprendizagem dos conteúdos trabalhados. Por fim, será aplicado um outro questionário
para buscar identificar as percepções dos alunos em relação a oficina.
3. Resultados Esperados
Durante a realização da oficina é esperado que os alunos tenham a oportunidade de
vivenciar aplicações práticas dos conceitos de tensão, corrente e resistência estudados
na disciplina de física e de ângulo na disciplina de matemática. Os mesmos aplicarão
esses conceitos durante o uso de controladores e sensores presentes na plataforma
Arduino.
O conteúdo de programação presente na oficina também proporcionará aos
alunos o desenvolvimento de habilidades de raciocínio lógico, conhecimento de
algoritmos e capacidade de solucionar problemas. Essas habilidades os ajudarão em
disciplinas como física e matemática bem como em atividades presentes no seu
cotidiano. Como todas as atividades serão realizadas em equipes também é esperado
que os alunos desenvolvam a habilidade de trabalho coletivo e de resolução de
problemas em equipe.
4. Considerações Finais
Neste trabalho foi apresentado o planejamento e desenvolvimento de uma oficina que
tem como objetivo o ensino de conceitos de programação e automação usando a
robótica a partir da plataforma Arduino.
Atualmente a oficina encontra-se em fase de desenvolvimento, foram feitos os
planejamentos das aulas e as maquetes representando uma casa e/ou prédio. Em cada
ambiente serão utilizados elementos como leds, sensores, botões, ultra-sônico, servo
motor, ldr, buzzer, para que seja possível demonstrar os sensores em funcionamento em
situações vivenciadas diariamente.
No decorrer da oficina, esperamos que os alunos possam desenvolver
habilidades como: trabalho em equipe, raciocínio lógico e resolução de problemas.
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Sendo assim, é de extrema importância utilizar o ensino de programação oferecido pelo
PIBID de computação, onde promove a oportunidade para os alunos aprenderem o uso
de novas tecnologias e refletirem sobre o uso de robótica no seu cotidiano.
As atividades de planejamento e desenvolvimento da oficina também
proporcionaram aos bolsistas a oportunidade de refletir sobre uso de metodologias e de
tecnologias no processo de ensino voltado para atender as necessidades dos nossos
alunos.
Referências
Alves, R. M., da Silva, A. L. C., de Castro Pinto, M., Sampaio, F. F., & da Fonseca Elia,
M. (2013). Uso do hardware livre Arduino em ambientes de ensino-aprendizagem.
Jornada de Atualização em Informática na Educação, 1(1), 162-187.
de Souza Pio, J. L., de Castro, T. H. C., & de Castro Júnior, A. N. (2006, November). A
robótica móvel como instrumento de apoio à aprendizagem de computação. In
Brazilian Symposium on Computers in Education (Simpósio Brasileiro de
Informática na Educação-SBIE) (Vol. 1, No. 1, pp. 497-506).
Moura, A. (2014). Apps e podcasts para a aula invertida: um projeto eTwinning em
língua estrangeira no ensino básico. Atas do, 2, 345-351.
Trentin, M. A., Pérez, C. A. S., & Teixeira, A. C. (2013). A robótica livre no auxílio da
aprendizagem do movimento retilíneo. In Anais do Workshop de Informática na
Escola (Vol. 1, No. 1, p. 51).
Valente, J. A. (2014). Blended learning e as mudanças no ensino superior: a proposta da
sala de aula invertida. Educar em Revista, 79-97.
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