Artigo 6 - Faculdade de Tecnologia

Relatório Final de Atividades
Projeto: Alternativas de Baixo Custo para o uso da Robótica Educacional: Construção
e Avaliação do Framework GoGo Board
Bolsista: Ramiz Augusto de Oliveira Nascimento – 077018
Orientador: Marcos Augusto Francisco Borges
Vigência: 01/08/2008 à 31/07/2008
Local: Limeira – SP
1.Introdução
A utilização do construtivismo no ensino proporciona o aumento do interesse dos
alunos pelo assunto que está sendo tratado, uma vez que eles são responsáveis pela
construção do seu próprio conhecimento. Em especial, quando os alunos têm a
possibilidade de construir e usar dispositivos que possam ser usados em aplicações
propostas e desenvolvidas por eles próprios, o construtivismo mostra-se bastante eficaz
na promoção do aprendizado, ou seja, o aluno tem a oportunidade de usar o
conhecimento aprendido aliado a sua curiosidade e criatividade.
Segundo Serafim (2006), “Construtivismo, que no contexto educacional, pode ser
entendido como uma tendência epistemológica, ou teoria do conhecimento. Teoria que
privilegia a noção de “construção” do conhecimento, efetuada mediante interações entre
sujeito (aquele que conhece) e objeto (sua fonte de conhecimento), buscando superar as
concepções que focalizam apenas o empirismo (condições ligadas apenas a percepções
ou a estimulação ambiental) ou a pré-formação de estruturas (condições ligadas a
aspectos inatos ou advindos da maturação). A teoria valoriza as noções de atividade do
sujeito em suas relações com o meio de conhecimento, de conflito cognitivo, de
compreensão de erros e defasagens como hipóteses ou momentos construtivos da
aquisição de conhecimentos.”
Tendo em vista o conceito de construtivismo apresentado por Serafim, podemos
concluir que o construtivismo suscita no aluno o espírito de pesquisa e é com base nessa
característica que os dispositivos e as placas são eficazes para o desenvolvimento da
robótica educacional.
Vários trabalhos inspirados na tradição do aprendizado construcionista
demonstraram como os Programmable Bricks- um pequeno computador de propósito
geral com sensores e motores – podem ser usados para enriquecer as atividades de
aprendizado (Sipitakiat 2004). Uma das metas deste projeto de iniciação científica foi
buscar avaliar o baixo custo de projetos desenvolvidos com as placas GoGo Board
juntamente com a análise de outros conjuntos do tipo programmable
bricks(CTPB).Através de dinâmicas com framework GoGo Board, buscou-se identificar
sugestões de uso para o framework GoGo Board em um ambiente de estudo de nível de
graduação. Mais que a avaliação do uso do framework GoGo Board avaliamos, se
necessário, a construção de uma placa GoGo Board.
2.Materiais e Métodos
Como materiais foram utilizados, o
framework GoGo Board e os CTPB
disponibilizados através de parceria, pelo NIED (Núcleo de Informática Aplicada à
Educação): Lego Mindstorm RCX, Lego Mindstorm NXT e o PNCA ALFA 2008. Assim
pude compará-los com o conjunto de robótica da GoGo Board.
2.1Lego Mindstorm RCX/RoboLab 2.0
Figura 1: RoboLab
O CTPB Lego Mindstorm RCX utiliza um ambiente de programação bem versátil, O
RoboLab (ver figura 1), que permite a programação de robôs e dispositivos robóticos
criados com o RCX, após a programação podemos enviar os dados a através de de
transmissões infravermelho (LEGO, 2009).No RoboLab pequenos blocos programados
são utilizados para montar o corpo do programa do robô como se estivéssemos
desenhando um circuito eletrônico. Na figura 2, um exemplo simples de programação no
RoboLab.
Figura 2: Ambiente de programação do RoboLab
2.2 Lego Mindstorm NXT / Software NXT
O ambiente de programação, NXT software, dos CTPB Lego Mindstorm NXT e
Lego Mindstorm RCX também utiliza blocos pré-programáveis, que se interligam para
montar o corpo do programa do robô. Sua transmissão de dados pode ser sem
fio(bluetooth) ou uma conexão física via USB ou mesmo podemos programar o robô no
diretamente no microcontrolador (LEGO, 2008). Veja na figura 3 o ambiente de
programação do Lego Mindstorm NXT.
Figura 3: Ambiente de programação NXT
2.3 PNCA ALFA 2008 / LEGAL
Este conjunto de robótica educacional apresenta peças de montagem muito
robustas, além de apresentar um ambiente de programação (LEGAL) simples, que utiliza
a linguagem de programação LEGAL (PNCA, 2008). Veja o ambiente de programação do
ALFA na figura 4.
Figura 4: Ambiente de programação LEGAL
A Interface do ambiente de programação LEGAL é divida e em três blocos
principais: o bloco de botões de comando; ele esta localizado a esquerda e com esse
botões podemos inserir comandos no corpo do programa, bloco de implementação; esta
localizado no centro é o local onde construiremos o corpo do programa e por fim o bloco
de erros que é a faixa preta localizada logo abaixo do bloco de programação, é através
dela que os erros de implementação são acusados.
2.4 Framework GoGo Board
O framework GoGo Board é uma coleção de projetos de hardware e ferramentas
de software. A figura 5 apresenta uma ilustração de uma placa que segue esse
framework. Além do projeto da placa, o framework oferece um conjunto de ferramentas de
software, incluindo um ambiente para transferência de programa para a placa e outro para
controle e teste dos dispositivos da placa diretamente do computador. Tendo sido
desenvolvido pelo mesmo grupo que propôs o construcionismo (liderado por Seymour
Papert e David Cavallo, do Media Laboratory, do MIT). O Logo é a linguagem de
programação utilizada para programar os robôs e outros dispositivos robóticos (MIT,
2008).
O framework GoGo Board é um projeto aberto, ou seja, tanto o software quanto o
hardware estão disponíveis na internet para consulta. Ela é composta de componentes
simples que são facilmente encontrados em lojas de eletrônica e a sua principal diferença
dos outros conjuntos educacionais de robótica é o baixo custo e o incentivo a utilização de
sucatas para construção de robôs (MIT, 2008).
Figura 5: Placa GoGo Board 3.0
Através de placas previamente construídas no LIAG (Laboratório de Informática,
Aprendizado e Gestão, da Faculdade de Tecnologia da Unicamp), a avaliação foi feita
com testes de componentes da placa, montagem de sensores, testes de programação na
linguagem LOGO e montagem de pequenos projetos pelos alunos. Nestes projetos
desenvolvidos com os alunos, pude dar suporte acompanhando o desenvolvimento. Na
figura 6, a imagem de software utilizado em todos os projetos para programar a GoGo
Board em linguagem LOGO.
Figura 6: GoGo Monitor 3.2.2
3.Resumo Geral dos objetivos
Os objetivos deste projeto podem ser enumerados conforme abaixo:
1. Estudo e avaliação de placas seguindo o framework GoGo Board;
2. Estudo e avaliação de outros Programmable Bricks para robótica;
3. Propor uma forma de uso de em aprendizado colaborativo e construtivista de
placas GoGo Board e outros Programmable Bricks ;
4. Analisar e comparar os diferenciais e o potencial de adequação das placas
GoGo Board e dos outros Programmable Bricks para uso em aprendizagem colaborativa.
As metas a serem atingidas :
a) Avaliação de placas GoGo Board (previamente construídas em projeto de
iniciação científica do mesmo orientador), incluindo testes de funcionamento,
desenvolvimento de programas, sensores/motores com sucata e construção de placas;
b) Estudo de outros Programmable Bricks.
c) Definição da condução das dinâmicas;
d) Condução das dinâmicas;
e) Consolidação das sugestões de uso para as placas e outros Programmable
Bricks.
Tabela 1. Cronograma
3.1 Resultados
Os objetivos foram alcançados acompanhando e apoiando atividades conduzidas
em sala na disciplina de Tópicos Avançados em Arquitetura de computadores, que foi
ministrada pelo professor Marcos Augusto Francisco Borges, da Faculdade de
Tecnologia(FT), como “carro coletor” e a fonte externa de energia para placa, que servem
como estudo e avaliação do framework GoGo Board. A seção 3.1.2 demonstra as
características de cada conjunto de robótica educacional avaliado no NIED, e a 3.1.3
descreve como através das dinâmicas realizadas na FT observamos o aprendizado
colaborativo e construtivista com apoio do framework GoGo Board. Na seção 3.1.4
descrevemos o andamento do objetivo 4 “analisar e comparar os diferenciais e o
potencial de adequação das placas GoGo Board e dos outros Programmable Bricks para
uso em aprendizado colaborativa”
3.1.1 Estudo e avaliação de placas seguindo o Framework GoGo Board
Com as placas previamente construídas, a avaliação foi feita com a montagem de
pequenos projetos por alunos da FT. Nestes projetos desenvolvidos com os alunos, pude
dar suporte acompanhando o desenvolvimento. Um dos projetos que pude dar suporte foi
um jogo de memória, que consiste na memorização de uma sequência de luzes, sendo
que a cada jogada é adicionada uma nova cor à sequência. De modo simplificado, o
projeto possui quatro lâmpadas, sendo duas para a visualização da sequência e outras
duas para informar se houve erro ou acerto de memorização. Na figura 7, a imagem do
projeto genius.
To principal ; Onde tudo começa
make "contador 0 ;
resetdp ;
memoria
setpower 3
forever ;
[
make "contador :contador + 1
record (((random + 1) % 2) + 1)
resetdp
repeat :contador ;
[
make "luz recall ;
apontado
if :luz = 1 [a, on wait 20 a,off ]
if :luz = 2 [b, on wait 20 b,off]
wait 10
]
cria var contador e seta como zero
volta o ponteiro para a primeira posição da
Aqui tudo começa 2
mostra a sequência de luzes
cria var luz e seta como valor da memoria
pega as entradas, se errar a placa desliga
ifelse entradas = 0 [stop][abcd, on wait 20 abcd, off wait 10] ;
]
end
To entradas
resetdp ;
repeat :contador ;
[
make "luz recall ;
fim do corpo principal do
volta ponteiro para primeira posição
testa toda a sequência
seta o valor de luz para o valor da memoria
espera o usuário teclar
waituntil[sensor1 < 500 or sensor2 < 500 ] ;
if sensor1 < 500
[
a, on wait 20 a, off
if not (:luz = 1)
[output 0]
]
if sensor2 < 500
[
b, on wait 20 b, off
if not (:luz = 2)
[output 0]
]
wait 10
]
output 1
end
Texto 1: Trecho de código 1
fim do programa
O programa em linguagem Logo ( texto 1) funciona de forma simplificada: duas
lâmpadas são usadas para mostra a sequência, e as quatro piscam quando o jogador
acerta a sequência. Caso contrário o programa termina.
Figura 7: Projeto Genius
Outro projeto que pude acompanhar foi a montagem de uma fonte externa de
energia para a GoGo Board. Através de um relê podemos acionar esta fonte externa
apenas com um sinal enviado da GoGo Board. Veja o esquema de circuitos na figura 8.
Figura 8: Desenho esquemático de relê
Seguindo a figura 8, o sinal de comando que vem da GoGo Board (5Volts) chega à
base do transistor (TIP122) através de um resistor de 10 Kilo ohms ¼ Watts . Esse
transistor tem seu emissor aterrado (o mesmo terra da GoGo Board) e seu coletor é
ligado ao pino 3 do relê (uma ponta da bobina de acionamento) e também ao ânodo do
diodo D1 (que pode ser o 1N4007 ou 1N4004). Esse diodo tem função protetora, evita
transientes de chaveamento da bobina que poderia gerar correntes excessivas no
transistor e danificá-lo. Tanto o cátodo do diodo e o pino 1 (outra ponta da bobina do relê)
são alimentado pela tensão VCC (entre 8 Volts e 15 Volts nominal até 28Volts).
O relê, a ser usado como chave aberta que se fechará ao comando da GoGo
Board, tem também o contato normal fechado, que não será usado em nosso caso. A
lâmpada utilizada 127 Volts / 60 Watts tem um contato ligado à tomada da rede elétrica e
o outro ligado ao pino 2 do relê (pino de contato comum).
O pino 4 do relê (normal aberto) vai ligado ao outro contato da rede elétrica,
fechando assim o circuito de alimentação da lâmpada. A corrente nesse caso é dada por
I=P/V  I = 60 Watts /127 Volts  I = 0,472A(ampere), que é baixa, pois o relê usado
nominalmente agüenta 7A em 220 Volts e 15A em 127 Volts. O próprio transistor poderia
comandar essa carga, porém é mais prudente utilizar relês ou apto acopladores e garantir
que uma eventual falha não chegue a atingir a GoGo Board.
Mesmo assim, pode-se usar a criatividade para alimentar quaisquer outros
equipamentos cujas potências estejam dentro dos parâmetros mencionados.
Além de dar suporte ao desenvolvimento dos projetos, também tive a oportunidade
de desenvolver um projeto, o “carro coletor”. O projeto consiste em reconhecer o local de
parada para coletar o objeto. Quando o carro coletor reconhece o local de parada, o
objeto é empurrado por uma pá para dentro de uma caçamba e então ela é levantada
através do tracionamento de um motor acoplado na base do carro coletor. Veja a imagem
do carro coletor na figura 9.
Figura 9: Carro Coletor
3.1.2 Estudo e avaliação de outros Programmable Bricks para robótica
Nesta seção apresentarei os resultados das avaliações dos conjuntos educacionais
de robótica com relação a GoGo Board. Além do framework GoGo Board diversos
conjuntos de robótica educacional foram disponibilizados para este projeto, avaliados e
comparados: PNCA ALFA 2008, Lego Mindstorm RCX e Lego Mindstorm NXT. O primeiro
dos CTPB a ser avaliado foi o ALFA da PNCA, logo depois o Lego Mindstorm RXT
seguido pelo Lego Mindstorm NXT.
Após a avaliação de cada conjunto, constatei que apesar dos CTPBs
apresentarem ótimos ambientes de programação e peças de montagem muito intuitivas a
GoGo Board demonstrou ser mais acessível e vantajosa em aspectos como:
-o preço: a montagem de uma placa GoGo Board está bem abaixo dos outros
conjuntos de robótica avaliados.
-acessibilidade: as peças de montagem da placa podem ser encontradas
facilmente em lojas de componentes eletrônicos. E o software de programação pode ser
obtido direto do site oficial da GoGo Board (www.gogoboard.org) gratuitamente.
Contudo, a GoGo Board não possui a robustez dos conjuntos de robótica
educacional avaliados , visto que ao manusear a placa podemos facilmente danificar seus
componentes. Esta fragilidade foi comprovada durante o desenvolvimento dos projetos já
citados na seção 3.1.1 (Estudo e avaliação de outros Programmable Bricks para robótica).
Diferente da GoGo Board, os módulos de controle dos conjuntos educacionais possuem
revestimento de proteção o que evita o contato direto com componentes eletrônicos da
placa do módulo de controle não permitindo assim o desgaste das trilhas e eventual
danificação componentes eletrônicos. Além disso, por se utilizarem de peças
especificamente elaboradas para uso com esses conjuntos, e não sucata para
construção de dispositivos robóticos, os conjuntos possuem mais rigidez no encaixe das
peças, como por exemplo as peças do CTPB ALFA da PNCA que são peças metálicas
(Ver figura 10). Esta rigidez diminuí a flexibilidade de uso, por um lado, mas evita
problemas no uso da placa, por outro, como conexões mal feitas ou curto-circuitos.
Figura 10: Robô construído com CTPB da
PNCA
3.1.3 Aprendizado colaborativo e construtivista de placas GoGo Board
Neste seção apresentarei uma descrição sobre as dinâmicas de Robótica, com o
framework GoGo Board, ministradas no LIAG (Laboratório de Informática Aprendizado e
Gestão) da FT, com a participação de alunos de graduação em Tecnologia em Informática
e Alunos do Ensino Médio.
Através das dinâmicas de Robótica pude identificar indícios claros da efetividade
do construcionismo associado ao uso de robótica. Com o desafio proposto na dinâmica
aliado a curiosidade e criatividade, os alunos conseguiram desenvolver a própria lógica de
programação e interagir com o framework GoGo Board mesmo apresentando graus
diferentes de dificuldade.
A avaliação heurística de Nielsen é uma técnica de usabilidade diferente das
técnicas de usabilidade convencionais onde grupos de pessoas se reúnem para descobrir
eventuais problemas em projetos ou mesmo em sistemas, pois ela não exige uma gama
de recursos que normalmente são usados em testes de usabilidade. Ela é uma técnica
simples com métodos aproximados e menos exatos.
Figura 11: Tutorial Logo
Contudo as iterações ainda estão presentes para se chegar a um sistema ou
projeto estável. Esta técnica pode ser usada como uma livre exploração de um sistema ou
projeto com uma coleção de questões que foram previamente selecionadas com
importante para avaliar o sistema em questão (Muller, Matherson, Page end Gallup,1998).
A avaliação heurística demonstrou ser uma ferramenta muito eficaz no ambiente de
aprendizado de robótica educacional. Através dela avaliei os alunos e o framework GoGo
Board.
Para a condução das dinâmicas um material de apoio foi montado para os alunos
iniciantes em robótica educacional. Este material é constituído de um tutorial com
comandos em linguagem logo e exemplos de programação (ver figura 10 ) e um slide com
informações sobre a origem do framework GoGo Board. Um carrinho que reconhece uma
faixa preta no chão através de sensores de luz (figura 12) foi implementado para a
execução do desafio durante adinâmica.
As dinâmicas foram conduzidas no LIAG (Laboratório de Informática, Aprendizado
e Gestão) com no máximo 1 hora e 30 minutos de duração cada, com grupos com
experiência em programação diversas interagindo com o framework GoGo Board em
busca de um objetivo previamente definido. As dinâmicas foram filmadas e fotografadas
com a devida autorização prévia dos participantes.
No início da dinâmica houve uma breve apresentação da GoGo Board, informando
sobre o local onde a placa foi desenvolvia, descrevendo seus componentes logo depois
uma breve explicação sobre conceitos de física, que auxiliariam a entender o
funcionamento do robô.
E antes de iniciar o desafio da dinâmica apresentei-lhes a linguagem logo com o
apoio de um tutorial contendo exemplos de programas da linguagem logo juntamente com
o software GoGo Monitor ilustrado na figura 1, onde os participantes programavam o robô.
Figura 12: Carrinho que reconhece faixa no chão
O grupo de alunos dispostos a participar da dinâmica eram na sua maioria alunos
da FT cursando Tecnologia em Informática e outros de escola de Ensino Médio, sendo 5
alunos do 1ª semestre, 3 alunos do 3ª semestre, 2 alunos do 5ª semestre e 1 do 6ª
semestre em Tecnologia em informática.
Para dividir os alunos em grupos defini a seguinte classificação: alunos com boa
experiência em programação básica; alunos do 5ª e do 6ª semestre, alunos com
experiência razoável ou mediana em programação básica; alunos do 1ª e do 3ª semestre
e alunos com nenhuma experiência em programação básica que correspondem aos
aluno do Ensino Médio.
Figura 13: Aluna programando no GoGo Monitor
Durante três dias os grupos se revesaram em dinâmicas de 1 hora e 30 minutos
de duração. No decorrer das dinâmicas avaliei o comportamento dos participantes
segundo a Avaliação Heurística Participativa bem como suas dificuldades ou facilidades,
o nível de interesse sobre o assunto principal exposto na dinâmica, as motivações e as
reclamações com relação ao Framework GoGo Board.
No final da dinâmica eles preencheram uma avaliação, na qual expunham suas
dificuldades com relação a linguagem Logo , a placa GoGo Board, o GoGo Monitor e
onde também demonstrariam suas disposições para cursar uma disciplina relacionada a
Robótica Educacional ou mesmo um projeto de Iniciação Científica.
Através destas dinâmicas pude avaliar o framework GoGo Board aplicando os
conceitos de aprendizado colaborativo e construtivista com apoio da avaliação heurística
participativa.
As dinâmicas foram realizadas com a participação de 14 alunos no total. A GoGo
Board apesar da fragilidade de sua estrutura demonstrou ser capaz de ser introduzida em
disciplinas de cursos de graduação ou ensino médio para aprendizado com relação a
robótica educacional.
Os alunos
com boa experiência em programação participaram da primeira
dinâmica, que tinha por objetivo validar o processo. Após verificar os pontos negativos da
dinâmica, conclui que a dinâmica não deveria possuir um nível de complexidade elevado,
para não desmotivar os alunos.
Assim melhorados alguns pontos, obtive bons resultados nas dinâmicas com
alunos com pouca experiência e alunos sem experiência . Na tabela 2 (Resultados das
avaliações das dinâmicas) podemos verificar os resultados das avaliações entregues aos
alunos.
Tabela 2 . Resultados das avaliações das dinâmicas
Dinâmica
resposta /pergunta
clareza de funcionamento Framew ork
interface GoGo Monitor agradável
a interface GoGo monitor ajuda realiz ação da tarefa
possui conhecimento em robótic a
dif ic uldades com a GoGo Board
disposto a partic ipar de projetos de robótica
Alunos
sem experiência
sim
experiência mediana
não
2
2
2
0
1
1
sim
0
0
0
2
1
1
boa experiência
não
8
8
6
1
2
9
sim
1
1
3
8
7
0
não
0
0
0
2
0
1
3
3
3
1
3
2
Os alunos com boa experiencia aparentaram pouco interesse com relação a
robótica educacional e desistiram do desafio devido ao nível de complexidade da
dinâmica. Assim as dinâmicas foram adaptadas para cada grupo de alunos.
Os alunos com nenhuma experiencia em programação sentiram-se motivados
apesar das dificuldades em entender os conceitos básicos de programação assim como
os alunos com experiência mediana.
Portanto, foram realizadas diferentes tipos de dinâmicas para cada grupo de alunos
com diferentes níveis de programação, ou seja, para alunos com boa experiência um
desafio com nível elevado sem introduzir conceitos de física e de lógica de programação,
para alunos com experiência mediana um desafio de nível baixo mas com uma introdução
de lógica de programação e para alunos sem experiência em programação um desafio
com nível baixo com uma introdução sobre logica de programação e conceitos de física
elétrica.
3.1.4 Analise e comparação dos diferenciais e o potencial de adequação das placas
GoGo Board e dos outros Programmable Bricks para uso em aprendizagem
colaborativa e construtivista.
Este objetivo foi iniciado, em antecedência ao previsto pelo cronograma. Foi
realizado em parceria com o NIED que disponibilizou os conjuntos de robótica
educacional. Construindo robôs com os diferentes Programmable Bricks, pude averiguar
as dificuldades que cada conjunto de robótica apresenta no momento de desenvolver um
robô.
Interagir com os diversos Programmable e com framework GoGo Board,
passando por todas as etapas do aprendizado construtivista e colaborativa. Fez-se,
desde a construção da placa GoGo Board, com a construção do robô com materiais
sucateados até a implementação da programação do robô, uma base de informações
suficientes para a análise e comparações dos diferenciais e o potencial de adequação das
placas. Essas informações foram complementadas com as dinâmicas realizadas na FT.
Com a realização das dinâmicas pude observar com maior clareza o potencial do
framework GoGo Board com relação a outros Programmable Bricks e alguns pontos de
desvantagem com relação aos outros Programmable Bricks.
Com a reunião dessas informações pude averiguar que a GoGo Board, bem
como os outros Programmable Bricks, de certa maneira, obrigam o aluno a construir seu
conhecimento base através de pesquisas, testes da implementação de programas para
os robôs e as observações de cada novo teste. Ao envolver conceitos de física na
construção de robôs os alunos tem contato direto com os conceitos e aprendem com seus
erros, construindo assim o conhecimento. A construção do conhecimento através da
robótica educacional com a GoGo Board demonstrou ser mais eficaz, quando feita com o
acompanhamento de um orientador no processo de montagem do robô, pois muitos dos
erros que aparecem durante o processo de implementação de algum projeto com a GoGo
Board apenas são visualizados por pessoas com experiência. Com as dinâmicas
realizadas na FT verifiquei que se alguns erros de projeto não forem acompanhados por
orientadores, por vezes podem desestimular o aluno a prosseguir na construção do
projeto com a GoGo Board.
Em geral com outros Programmable Bricks
em que os projetos não
necessariamente exigem conceitos de física para iniciar uma implementação, o
acompanhamento colaborativo não é vital. O CTPB Lego Mindstorm NXT, por exemplo,
que acompanha peças como motores e sensores, propõe exemplos de montagem de
robôs que facilitam a implementação de projetos e faz com que conceitos de física
elétrica não precisem ser abordados tão profundamente. Nas tabelas 3, 4 e 5
(comparação entre CTPBs) resumo uma comparação com base em aprendizado
colaboracionista construtivista.
Tabela 3: comparação entre CTPBs Framework GoGo Board e Alfa PNCA
GoGo Board
ALFA da PNCA
Nível de conceitos básicos Alto
para
implementação
de
projetos
médio
Necessidade de pesquisas sim
para
implementação
de
projetos
sim
Necessidade
não
de sim
acompanhamento
de
orientador
para
implementação de projetos
Dificuldade na programação média
de robôs com base no
software,
na
linguagem(orientada ou não,
por blocos programados ou
não )
média
Tabela 4 : comparação entre CTPBs Framework GoGo Board e NXT Mindstorm
GoGo Board
NXT Mindstorm
Nível de conceitos básicos Alto
para
implementação
de
projetos
baixo
Necessidade de pesquisas sim
para
implementação
de
projetos
não
Necessidade
de sim
acompanhamento
de
orientador
para
implementação de projetos
não
Dificuldade na programação média
de robôs com base no
software,
na
linguagem(orientada ou não,
por blocos programados ou
não )
baixa
Tabela 5 : comparação entre CTPBs, Framework GoGo Board e RCX Mindstorm
GoGo Board
RCX Mindstorm
Nível de conceitos básicos Alto
para
implementação
de
projetos
médio
Necessidade de pesquisas sim
para
implementação
de
projetos
sim
Necessidade
de sim
acompanhamento
de
orientador
para
implementação de projetos
não
Dificuldade na programação média
de robôs com base no
média
software,
na
linguagem(orientada ou não,
por blocos programados ou
não )
Como podem verificar nas tabelas 2, 3 e 4 também comparo o nível de dificuldade
que o aluno deverá encontrar ao programar seus robôs nos seguintes CTPBs. Com base
nestas tabelas, indico que a programação por blocos programáveis, no caso os CTPBs
Lego NXT e RXT Mindstorms apresentam maior facilidade de programação e detecção
de erros que na lógica programacional, enquanto que em uma linguagem de programação
como a LOGO do GoGo Monitor e a LEGAL da PNCA que não são por blocos
programacionais, e apesar de serem linguagens em Português não facilitam para um
iniciante em robótica a detectar erros de lógica programação tanto quanto em um
linguagem por blocos de programação.
4.Programa de Iniciação Científica Junior
Nesta seção descrevo o trabalho de orientação dos alunos de Iniciação científica
Junior.
Este trabalho consiste em introduzir alunos de nível de Ensino Médio no amplo
mundo da pesquisa acadêmica. Os aluno aprendem todo o processo que envolve a
elaboração de um projeto na área de robótica , passando pela pesquisa como construção
do conhecimento base (conceito de física, matemática entre outras disciplinas),
planejamento para determinar as diretrizes a serem seguidas por etapas (averiguação
de custo de materiais, datas de entregas etapas de construção e programação ) e por fim
testes para identificação e compreensão dos erros cometidos durante todo o processo
envolvido e por implementação de relatórios e artigos.
Neste programa de iniciação cientifica júnior, introduzi os alunos na robótica
educacional e utilizando o framework GoGo Board ensinei conceitos de física elétrica, que
são ministradas em ambientes de aprendizado de nível de ensino médio, alguns conceitos
sobre lógica de programação com apóio do software GoGo Monitor, também apresentei
componentes eletrônicos.
Após esta preparação, para formar a base de conhecimento necessária para o
processo de construção de robôs, disponibilizei robôs ilustrados nas figuras 9 e 12 para
que pudessem desenvolver novos programas na linguagem Logo e aprendessem a
programar através de testes com os robôs
e verificação de erros de lógica
programacional.
As próximas etapas desta iniciação cientifica júnior será desenvolver robôs ou
ambientes robóticos utilizando sucatas.
5.Conclusão
Com os doze meses disponibilizado para este projeto, cumpriu-se com o esperado.
No LIAG, pude pessoalmente desenvolver um robô e orientar alunos com outros projetos
usando o framework GoGo Board. No NIED tive contato com outros Programmable
Bricks , para que pudesse descobrir as vantagens de desvantagens entre eles e com
relação ao framework GoGo Board. Através das dinâmicas verifiquei como seria a
aceitação da GoGo Board em um ambiente de aprendizado colaboracionista e
construtivista. Com a reunião de todas as informações obtidas analisei com base na
aprendizagem construtivista e colaborativa o potencial da GoGo Board.
Portanto, depois de realizar estes experimentos em ambientes reais de
aprendizado, concluo que o framework GoGo Board poderá ser introduzido em ambientes
tanto de graduação quanto de ensino médio. Sugere-se, apenas, algumas melhorias no
hardware, voltadas para sua durabilidade e resistência; e no software, com relação a
melhorias na interface e tratamentos de erros da programação. Uma adequação do
framework GoGo Board para aceitar linguagens de programação mais comumente
usadas, ou programação por blocos, poderia atingir alunos de nível de graduação que
não se mostraram motivados a seguir algum projeto com o framework GoGo Board,
devido ao nível de complexidade da dinâmica. Isto foi percebido nos resultados
apresentados na tabela 2 (Resultados das avaliações das dinâmicas) da sub-seção 3.1.3
e dos resultados das tabelas 3, 4 e 5 da sub-seção 3.1.4 , pois todo o processo que
envolve a engenharia de ambientes robóticos ou mesmo a construção de robôs com a
GoGo Board adequasse muito bem em ambiente de aprendizado colaborativo e
construtivista que visam o baixo custo.
6.Bibliografia
LEGO, Lego Mindstorm RCX Disponível em <http://www.legozoom.com.br> Acessado
em maio de 2009.
PNCA, Kitalfa.pd Disponível em <http://www.pnca.com.br/images/stories/kitalfa.pdf>
Acessado em maio de 2009
LEGO, Lego Mindstorms NXT. Disponível em <http://mindstorms.lego.com> .
Acessado em: dezembro de 2008.
MIT, Media Laboratory, Future of Learning Group. GoGo Board. Disponível em
<http://www.gogoboard.org> . Acessado em: agosto. 2008.
PNCA(2008) programacaoavançada.pdf Disponível em:<http://www.pnca.com.br/
images/stories/programacaoavancada.pdf> Acessado em: novembro. 2008.
PNCA(2008)programacaobasica.pdf Disponível em:
<http://www.pnca.com.br/images/stories/programacaobasica.pdf>
novembro. 2008.
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