A utilização da robótica educacional nas escolas do Rio Grande do Norte

ii DECLARAÇÃO DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho acadêmico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual CC BY-NC-SA https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ iii AGRADECIMENTOS Primeiramente, a Deus, pelas inspirações e discernimento para externar o conhecimento adquirido. Aos meus pais Alfredo e Maria (em memória), pela vida e pelas oportunidades que contribuíram para que eu chegasse até aqui. Aos familiares, especialmente minha esposa Eridan, minhas filhas Ana Beatriz e Ana Carolina e minha neta Ana Júlia, pelo apoio, colaboração, compreensão nas ausências e por nunca ter esquecido que tudo foi e, sempre será, por elas. Ao Professor Osório, pela valorosa orientação e pela disponibilidade nos momentos de dúvidas e questionamentos. Aos colegas e amigos do IFRN, em especial, Adriana, Allison, Anna Cecília, Miguel, Moisés e Sarah, pelo conhecimento compartilhado e pela ajuda prestada. Aos colegas do mestrado, Ana Márcia, Auxiliadora, Eloísa, Jorge, Kelson, Michel e Paulo pelo companheirismo e colaboração. Aos professores que participaram da pesquisa, pela colaboração com as respostas ao questionário. E a todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram ou, simplesmente, se fizeram presentes nessa caminhada. iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho acadêmico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. v A utilização da Robótica Educacional nas Escolas do Rio Grande do Norte RESUMO A educação é uma ampla área para a utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) que podem agregar ao processo de ensino-aprendizagem maior motivação para professores e alunos, tornando o ambiente escolar mais dinâmico e interessante para a articulação dos conteúdos curriculares e de formação dos estudantes. Neste contexto, a Robótica Educacional se destaca pelo seu elevado potencial lúdico e pela sua capacidade de promover o desenvolvimento de habilidades e competências, sejam, entre outras, de caráter cognitivo, investigativo, comportamental ou afetivo. Desta forma, definimos como objetivo geral analisar a utilização da Robótica Educacional aplicada ao processo de ensinoaprendizagem nas escolas, públicas e privadas, do Rio Grande do Norte. Metodologicamente, o trabalho está ancorado em uma pesquisa bibliográfica que proporcionou uma familiarização com o tema e uma pesquisa exploratória para a qual coletamos os dados através da aplicação de um questionário a 24 professores que participaram da Olimpíada Brasileira de Robótica – 2018 – etapa Rio Grande do Norte. Através da análise qualitativa e quantitativa dos dados, obtivemos resultados que indicam como a Robótica Educacional está presente nas escolas do Rio Grande do Norte, destacando aspectos pedagógicos, de infraestrutura e relativos às contribuições para o processo de ensino-aprendizagem, bem como as dificuldades para sua implementação. PALAVRAS-CHAVE: Educação, Ensino-aprendizagem, Robótica Educacional, Tecnologias da Informação e Comunicação. vi Using Educational Robotics in Schools of Rio Grande do Norte ABSTRACT Education is a wide area used for Information and Communication Technologies (ICT) adding to the teaching-learning process a highly motivation for teachers and students making the school environment more dynamic and attractive for articulation of curricular content and students training. In this context, Educational Robotics stands out due to its high ludic potential and ability for promoting development of skills and competences, being, among others, related to cognition, investigation, behavioral or affective. Therefore, it was defined as general goal, analyzing the Educational Robotics use applied to the teaching-learning process in public and private schools. This study was based on a bibliographic research in order to obtain familiarity with the subject, also in an exploratory research, in which were collected data by applyng a questionnaire to the teachers who participated in the Brazilian Olympiad in Robotics 2018 (Rio Grande do Norte). By qualitative and quantitative analyzes, were presented results that showed how Educational Robotics is active in schools of Rio Grande do Norte, highlighting pedagogical aspects, physical infrastructure regarding to contributions to the teaching-learning process, as well as the difficulties for implementation. KEYWORDS: Education, Educational Robotics, Information and Communication Technologies, Teaching-learning. vii ÍNDICE LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................... viii LISTA DE GRÁFICOS ........................................................................................................... ix LISTA DE QUADROS ............................................................................................................x LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................................................... xi 1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 12 1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 14 1.2 JUSTIFICATIVA .................................................................................................................... 15 1.3 RESULTADOS ESPERADOS .................................................................................................. 16 1.4 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ...................................................................................... 16 2 AS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO E A EDUCAÇÃO ......................... 18 2.1 AS TEORIAS DA APRENDIZAGEM E AS TIC ......................................................................... 18 2.2 ROBÓTICA EDUCACIONAL ................................................................................................. 24 2.2.1 Robótica aplicada à Educação ........................................................................................ 28 2.2.2 Plataformas de Robótica Educacional ........................................................................... 31 3 METODOLOGIA ........................................................................................................... 49 3.1 UNIVERSO DA PESQUISA .................................................................................................... 50 3.1.1 Participantes ................................................................................................................... 50 3.2 PROCEDIMENTOS ............................................................................................................... 52 3.2.1 Questionário ................................................................................................................... 52 4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................ 56 4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS ESCOLAS PESQUISADAS NO RIO GRANDE DO NORTE .................. 56 4.2 COMO A ROBÓTICA É APLICADA AO PROCESSO DE ENSINO-APRENDIZAGEM ................. 63 4.3 PERCEPÇÃO DOS PROFESSORES SOBRE AS CONTRIBUIÇÕES DA ROBÓTICA ..................... 68 4.4 PLATAFORMAS UTILIZADAS E ASPECTOS RELACIONADOS A IMPLANTAÇÃO DA RE ......... 70 5 CONCLUSÕES .............................................................................................................. 79 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 85 APÊNDICES ................................................................................................................................ 89 APÊNDICE A - Inquérito sobre a Utilização da Robótica Educacional (RE)nas Escolas do RN.. 89 viii LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - Pombo .................................................................................................................... 25 FIGURA 2 - O Homem Vitruviano ............................................................................................. 25 FIGURA 3 - Plataformas EV3 – 313123 ..................................................................................... 33 FIGURA 4 - Bloco Controlador EV3 ........................................................................................... 33 FIGURA 5 - Sensores de cor/luminosidade, som, ultrassônico, giro, toque e temperatura .... 33 FIGURA 6 - Motor Grande e Motor Médio ............................................................................... 34 FIGURA 7 - Controle Remoto .................................................................................................... 34 FIGURA 8 - Alguns modelos de robôs possíveis de montagem ............................................... 34 FIGURA 9 - Montagem com blocos .......................................................................................... 37 FIGURA 10 - Montagem com protoboard ................................................................................ 37 FIGURA 11 - Programação de um robô com o Microcontrolador ............................................ 38 FIGURA 12 - Programação através de cenário virtual interativo ............................................. 38 FIGURA 13 - Visão geral do Software Modelix System ............................................................ 39 FIGURA 14 - Plataforma Robótica Falcon ................................................................................. 40 FIGURA 15 - Placa Julieta .......................................................................................................... 41 FIGURA 16 - Plataformas de robótica da RoboCore ................................................................ 42 FIGURA 17 - Ambiente virtual do simulador S-Educ ................................................................ 44 FIGURA 18 - Módulos do RoboEduc ......................................................................................... 45 FIGURA 19 - RoboEduc - Programação em ambiente gráfico ................................................ 46 FIGURA 20 - RoboEduc – Programação em ambiente textual ................................................. 46 FIGURA 21 - Posicionamento motor e controlador ................................................................. 47 FIGURA 22 - Plataforma LabsRia .............................................................................................. 47 FIGURA 23 - Ambiente de programação multiplataforma W-Educ ......................................... 47 15 1.2 JUSTIFICATIVA Durante os últimos oito anos, nos cursos de nível técnico, médio e superior do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN), foi possível observar a queda contínua do rendimento na qualidade do aprendizado e isso vem se traduzindo de forma negativa nos indicadores de permanência e êxito dessa instituição. As causas identificadas empiricamente certamente são diversas e, em muitas delas, não há possibilidade de contribuirmos diretamente para minimizar seus efeitos. Porém, quando utilizamos formas práticas de ensino em laboratórios de informática, eletrônica ou através de softwares simuladores ou emuladores, observamos o despertar para o aprender espelhado pelo interesse, pela criatividade e pela cooperação. Isso se traduz na melhoria dos resultados na aprendizagem. Transportando essa observação para o Ensino Fundamental gratuito, função de Estado, sentimos que esse problema já é bem grave em função da falta de infraestrutura, investimento e má gestão ao longo de décadas. Logo, uma das causas mais relevantes da nossa observação em relação ao baixo rendimento dos alunos em cursos médios e superiores, advém da falta de base educacional em função da deficiente formação no ensino fundamental. Ainda nesse sentido, aprofundando a perspectiva crítica, observamos que o problema da falta de interesse pela aprendizagem não é pontualmente localizado. Está distribuído em todo o espectro do processo de ensino. Assim, entendemos que se faz necessário tornar o ensino-aprendizagem um processo mais estimulante e atrativo e isso passa pela redefinição dos papéis dos docentes e discentes diante das novas Tecnologias Educacionais (TE), dentre as quais a robótica que, pelo seu apelo lúdico, vem se destacando principalmente na aprendizagem de crianças e adolescentes. Segundo De Almeida e Da Silva (2011) os computadores e a internet alavancaram o desenvolvimento da cultura digital e consequentemente influenciam o modo de pensar, criar, produzir, comunicar e aprender das pessoas. Os estudantes criados e formados nesse mundo digital consideram que os sistemas educacionais tradicionais são enfadonhos e não estão motivados para participar nesta prática pedagógica. Diante dessa realidade, é preciso que os educadores se apropriem dessa cultura digital e das contribuições que cada TIC pode agregar ao processo de ensino-aprendizagem de forma a utilizá-las em suas práticas didáticas (DE ALMEIDA; DA SILVA, 2011). 16 Assim, entendemos a robótica pode aproximar a escola ao ambiente sócio-cultural digital do estudante e propiciar um espaço de ensino-aprendizagem de interesse crescente que associe a cada dia o aprender com o prazer. Diante do exposto, despertamos o interesse em conhecer o perfil e a forma como a robótica é aplicada nas escolas do Estado do Rio Grande do Norte - Brasil, de maneira a apresentar conclusões capazes de identificar o estágio atual da sua utilização. 1.3 RESULTADOS ESPERADOS Espera-se, ao final desse trabalho de pesquisa, obter o conhecimento necessário para disponibilizar à comunidade acadêmica informações sobre o atual estágio de utilização da Robótica Educacional nas escolas de Ensino Fundamental e Médio das redes pública e privada do Rio Grande do Norte, identificando: as escolas utilizadoras, em quais níveis de ensino se aplica, a inclusão nos projetos pedagógicos, os objetivos do uso curricular ou extracurricular, o perfil dos professores usuários e a visão que eles têm sobre o desenvolvimento das habilidades e competências atribuídas à robótica, as dificuldades para implantação dessa tecnologia e quais as plataformas utilizadas, destacando suas principais características quanto ao ambiente de programação, desenvolvimento e portabilidade dos projetos, bem como, o fornecimento de material pedagógico e suporte técnico. 1.4 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO Até o momento, foi apresentada uma visão geral do trabalho, seus objetivos, sua justificativa e o que se espera atingir. A partir de então, a dissertação será organizada conforme abaixo. No capítulo 2 serão abordadas algumas teorias de aprendizagem e suas relações com os recursos tecnológicos. Também será apresentada a conceituação da Robótica Educacional e descritas as plataformas de robótica mais utilizadas nas escolas do Rio Grande do Norte, destacando-se suas características de hardware e software. No capítulo 3 será descrita a metodologia aplicada para o desenvolvimento deste trabalho de pesquisa. No capítulo 4 serão apresentados os resultados obtidos na pesquisa e a análise dos dados, ressaltando-se os pontos relevantes de acordo com os objetivos propostos. 17 Já no capítulo 5, serão tecidas as conclusões, indicando futuras possibilidades de trabalhos. Por fim, serão apresentadas as referências, bem como, o apêndice. 18 2 AS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO E A EDUCAÇÃO As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) começaram a influenciar a educação de forma mais significativa a partir do surgimento do computador nos anos 1950 e 1960 (RIBEIRO, 2018). Nessa época, o paradigma pedagógico vigente se baseava nas teorias instrucionistas. Esse modelo pedagógico aderiu à utilização do computador como forma de automatizar o processo de ensino-aprendizagem, ou seja, a utilização do computador se fez como ferramenta tecnológica para a simples transmissão da informação ao estudante no método de ensino tradicional, no qual o professor é o aporte de todo o conhecimento e controla o conteúdo a ser ensinado (VALENTE, 1998). Segundo o mesmo autor, surgiram outras teorias de aprendizagem que percebem o uso do computador, das TIC, como uma ferramenta para propiciar a construção do conhecimento e não apenas informatizar sua transmissão. Destacam-se nesta linha de pensamento a teoria construtivista e a teoria construcionista. A primeira vê nas TIC a possibilidade de criação de ambientes de aprendizagem que permitam ao estudante construir o seu conhecimento, enquanto a teoria construcionista, apesar de acompanhar o pensamento construtivista, acrescenta que o aprendizado acontece de forma mais favorável quando o aluno constrói algo do seu interesse sendo auxiliado, isto é, mais motivado e facilitado por um mediador. A seguir serão abordadas as teorias de aprendizagem das linhas de pensamentos supra indicadas, que lastreiam com maior significância a utilização das TIC na pedagogia, bem como, a Robótica Educacional que é a tecnologia educativa objeto desse estudo. 2.1 AS TEORIAS DA APRENDIZAGEM E AS TIC Nesse subcapítulo, apresentaremos as teorias de aprendizagem behaviorista, construtivista e construcionista, destacando como explicam o processo de ensinoaprendizagem e como se relacionam com as TIC. Nesse sentido, buscamos um diálogo entre as teorias da aprendizagem e o uso das TICs na educação. São elas: o behaviorismo, teoria na qual se destaca o pensador Skinner; o construtivismo, na qual se destaca Piaget; e o costrucionismo, que tem em Papert sua maior expressão. 19 a) O Behaviorismo Através das teorias behavioristas, modelo instrucionista mais tradicional, é que aspectos importantes do comportamento humano e fatores que favoreciam o processo de aprendizagem começaram a ser melhor explicados cientificamente. Os seus defensores entendiam o comportamento humano como produto de reflexos a estímulos físicos que podiam ser observados e medidos. Assim, fenômenos mentais como o pensamento e as emoções, não observáveis fisicamente, não deveriam ser estudados cientificamente pela psicologia (CAVALCANTI; OSTERMANN, 2011). Foram as ideias do seu principal protagonista, Burrhus F. Skinner, fundador do behaviorismo radical, que influenciaram significativamente a aprendizagem a partir da metade do século passado. Skinner defendia que o comportamento humano se desenvolvia através de processos que relacionavam ações de estímulos e respostas. As ações de estímulo poderiam se caracterizar por eventos naturais que provocassem respostas comportamentais involuntárias, correspondentes a reflexos sensoriais intrínsecos aos indivíduos. Também, poderiam se caracterizar por ações de reforço, que se manifestariam através de respostas, positivas ou negativas, emitidas por um outro indivíduo a um comportamento emitido sem nenhuma prévia ação de estímulo. E ainda, por estímulo de caráter ambiental ou social, caracterizado por um contexto favorável a emissão de um determinado comportamento (MOREIRA, 2014). Em resposta a estes estímulos, Skinner definiu dois tipos de comportamentos denominados operantes e respondentes, que correspondiam às respostas reflexivas aos estímulos e às interações com o meio físico ou com outros indivíduos, respectivamente (MOREIRA, 2014). Ainda, para esse autor, foi a teoria do condicionamento operante, originada do comportamento operante, que veio a influenciar fortemente o processo de aprendizagem. Essa teoria, defendia que se um indivíduo emitisse um comportamento, sem estímulo algum, e se em consequência recebesse, de um outro indivíduo, um reforço agradável (positivo), tenderia a repetir o comportamento. Já, se o reforço fosse desagradável (negativo), o comportamento tenderia a ser descartado. Também, para Skinner, o comportamento pode ser construído aos poucos, passo a passo, através de um processo que denominou de modelagem. A modelagem consiste em 20 reforçar positivamente, de forma gradual, o emissor de um comportamento desejável. Outra forma de favorecer a probabilidade de um comportamento acontecer é criando um contexto, ambiental ou social, no qual o indivíduo se sinta confortável e seguro para se manifestar. Assim, tanto o estímulo através do contexto ambiental quanto a modelagem por reforço, são maneiras de influenciar a emissão de um comportamento (MOREIRA, 2014). Porém, a grande contribuição de Skinner para a pedagogia foi a ideia de que a motivação dos alunos pode ser alcançada através da percepção progressiva do sucesso nos estudos. Assim, criou tecnologias educativas, entre as quais merece destaque a máquina de ensinar, na qual o aluno tinha acesso à uma questão individualmente, a respondia e comandava a máquina para obter a resposta de forma imediata (RIBEIRO, 2018). Esse processo interativo, aliado a um ensino por instrução programada, mesclava ritmo no estudo, reforço pelo sucesso no aprender e modelagem do processo de aprendizagem em um formato passo a passo (SANTOS, 2014). O computador é um bom exemplo de TIC que pode ser utilizado como uma máquina de ensinar para possibilitar uma abordagem instrucional ao processo de educação. Ele pode substituir o livro, o papel e, através da sua grande capacidade de armazenamento e de busca na internet, até a biblioteca. Nesse formato de utilização, os softwares educacionais são categorizados como de instrução direta (tutorias e exercício-e-prática) ou como de exploração autodirigidas (jogos educacionais e simuladores). Nessa perspectiva, na década de 1960, houve uma grande disseminação de softwares educacionais no formato de instrução programada denominados Instrução Auxiliada por Computador (CAI) ou Programas Educacionais por Computador (PEC) (VALENTE, 1998). Apesar do grande avanço no processo educacional, esse modo de ensino se caracteriza por contemplar a aprendizagem através de conhecimentos fechados e de forma individual. Isto é, não vislumbra as possibilidades do aprendizado através de discussões ou experimentos partilhados que permitam a visão de um assunto por vários pontos de vista. b) O Construtivismo O pesquisador suíço Jean Piaget, principal autor da teoria construtivista, foi um dos pioneiros a incluir o estudo da mente no processo de aprendizagem do homem. Seus trabalhos datam dos anos 1920, mas só ganharam projeção no cenário mundial nos anos 1970. 21 Certamente, foi nesse período que a corrente de psicólogos cognitivistas conseguiu desafiar, de fato, as ideias do behaviorismo radical de Skinner no que diz respeito ao processo de ensino-aprendizagem (MOREIRA, 2014). Segundo De Pádua (2009), Piaget em suas conclusões gerais de Les formes élémentaires de la dialectique (1980), afirma: A relação cognitiva sujeito/objeto é uma relação dialética porque se trata de processos de assimilação (por meio de esquemas de ação, conceitualizações ou teorizações, segundo os níveis) que procedem por aproximações sucessivas e através dos quais o objeto apresenta novos aspectos, características, propriedades, etc. que um sujeito também em modificação vai reconhecendo. Tal relação dialética é um produto da interação, através da ação, dos processos antagônicos (mas indissociáveis) de assimilação e acomodação (PIAGET, 1980 apud DE PÁDUA, 2009, p. 24). Corroborando o pensamento de Moreira (2014) afirma que o construtivismo considera que as diferentes formas de ver o mundo vão se desenvolvendo ao longo da vida do indivíduo e isso acontece através de processos de interações nos quais ele, em várias fases da sua vida, vai modificando o ambiente e o ambiente o modificando. Entende que as pessoas precisam aprender para se sentirem adaptadas, equilibradas. Assim, quando um indivíduo se depara com algo desconhecido, entra em estado de desequilíbrio e busca compreender essa novidade. Esse processo de compreensão, denominado equilibração, se divide em dois subprocessos, assimilação e acomodação. A assimilação acontece quando o indivíduo fica diante de alguma novidade que, com base no conhecimento que já possui, a compreende com facilidade. Já a acomodação ocorre quando o indivíduo se depara com uma nova informação e, para compreendê-la, há necessidade de transformação dos conhecimentos absorvidos anteriormente. O ciclo acomodação-assimilação-acomodação dá origem a novos estágios de equilíbrio que acompanham o indivíduo desde a infância até a idade adulta. Segundo Campos (2011), no construtivismo piagetiano, o indivíduo aprende quando interage com alguma coisa e não simplesmente quando alguém o transmite algo. No entanto, ainda segundo o autor, o papel do professor não é de simples expectador do aprendizado, ele deve avaliar o aprendizado dos alunos, verificar se está relacionado ao planejado pelo próprio aluno e provocar o desequilíbrio do processo para que o aluno possa reconstruir e construir novos conhecimentos. Isto é, o professor deve criar as condições para facilitar a resolução e a autorregulação por parte dos alunos, sem conduzir, explicitamente, o processo de aprendizagem. 22 Conforme Valente (1998), Piaget defende que o processo de reflexão produzido pela interação do indivíduo com os objetos do ambiente que o cerca, podem resultar em três níveis de abstrações que provocam modificações em sua estrutura mental. Um nível de abstração empírica permite a obtenção de informações sobre o objeto, como sua forma e sua cor; um nível de abstração pseudo-empírica permite a dedução de algum conhecimento resultado de sua ação sobre o objeto; e um nível de abstração reflexiva permite a reorganização do próprio conhecimento prévio do indivíduo. Hoje o modelo de ensino construtivista é visto como uma forma de despertar o interesse do aluno para os assuntos discutidos em sala de aula. Nesse sentido, TIC como o computador e a robótica são artefatos aliados da educação para proporcionar um ambiente que conecte o conteúdo curricular com a realidade, permitindo e estimulando a pesquisa e a criatividade dos estudantes c) O Construcionismo Para os autores Morelato, Nascimento, D’abreu e Borges (2010) o construcionismo proposto por Seymour Papert, mescla a teoria de aprendizagem baseada no construtivismo de Piaget e uma estratégia pedagógica que considera o aluno responsável pela aquisição do próprio conhecimento a partir da sua experiência e da construção de algo no mundo concreto. Para Papert, mais importante que ensinar teorias corretas para as crianças, é ajudá-las a desenvolver e verificar suas próprias teorias. Conforme Valente (1998), Papert diferencia o processo de construção do conhecimento no construcionismo em relação ao construtivismo, face a sua teoria apresentar dois novos aspectos no processo de ensino-aprendizagem. Primeiro, o aluno deve “colocar a mão na massa” e construir algo. Segundo, o objeto construído deve ser do seu interesse. Isto é, Papert defende que o envolvimento afetivo motiva o aluno e torna a aprendizagem mais significativa. O autor ainda afirma que o processo construcionista proporciona um ambiente rico e efetivo para a construção do conhecimento e exemplifica através do uso do computador como ferramenta para a aprendizagem. Segundo ele, através da linguagem de programação, o aluno descreve a solução do problema e isso corresponde à manipulação do objeto computador, que executa o programa e oferece uma resposta. O aluno então reflete sobre a resposta e 23 pode não modificar o programa, caso a resposta tenha atendido sua expectativa, ou o depurar, caso deseje ajustar a estratégia de resolução do problema ou corrigir algum erro de programação. A oportunidade de encontrar e corrigir erros no programa possibilita ao aluno o aprendizado sobre um conceito necessário ou uma estratégia para solução do problema (o que corresponde a abstração pseudo-empírica de Piaget). O aluno também pode analisar o programa para refletir sobre sua própria estratégia e efetividade de resolução do problema (o que corresponde a abstração reflexiva de Piaget). Entretanto, para Papert, o diferencial do construcionismo em relação ao construtivismo, é que não basta colocar o aluno diante do computador, pois a sua interação com o computador deve ser mediada e facilitada por um professor que dê suporte computacional, pedagógico e psicológico. Além disso, o aluno pode se utilizar de todo o seu convívio social, em sala de aula ou no mundo extraclasse, para agregar experiências e ideias para a resolução de problemas através do computador (VALENTE, 1998). Nessa perspectiva, ainda de acordo com Valente (1998), o construcionismo se aproxima mais da teoria socio-interacionalista de Vigotsky que do construtivismo piagetiano, que considera o papel do professor como observador clínico e não como facilitador da aprendizagem, enquanto para Vigotsky, A zona de desenvolvimento proximal da criança é a distância entre seu desenvolvimento real, que se costuma determinar através da solução independente de problemas e o nível de seu desenvolvimento potencial, determinado através da solução de problemas sob a orientação de um adulto ou em colaboração com companheiros mais capazes (VYGOTSKY, 2001, p. 52 apud CAMPOS, 2011, p. 90). A Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) de Vigotsky, define que o indivíduo possui um espaço entre a sua capacidade de aprender a resolver um problema sozinho e a de resolver auxiliado por alguém. Assim, o professor e as pessoas do convívio social do indivíduo podem ajudá-lo a conseguir atingir o mais alto nível de resolução de um problema. Para Vigotsky, é na ZDP que o indivíduo pode desenvolver novas formas de pensar e agir (CAMPOS, 2011). Transportando o exemplo de utilização da ferramenta educacional computador, descrita por Valente (1998), para a ferramenta educacional Robô, TIC objeto do nosso estudo, destacamos que o Robô, além das características computacionais, possui outras que muito favorecem sua utilização no processo de ensino-aprendizagem. São algumas delas: o apelo 24 lúdico da figura robótica, o manuseio das peças na montagem, a possibilidade de planejar uma solução para um problema do mundo real, construi-lo, testá-lo, corrigi-lo e modificá-lo. De tal forma, analisando as teorias estudadas acima, sob a ótica da utilização da robótica no processo de ensino-aprendizagem, podemos vislumbrar que no modelo behaviorista, o professor definiria o projeto ou atividade a ser executada, explicaria o passoa-passo para a implementação e controlaria a execução. No modelo construtivista, o professor criaria possibilidades e ambientes para que o aluno através de exploração ativa, sem ação explícita do professor, criasse e implementasse um projeto robótico para a resolução de um problema real que o motivasse a solucioná-lo. Já no modelo construcionista, o professor, diferentemente do paradigma construtivista, teria o papel de facilitar o entendimento do aluno e mediaria sua compreensão e solução dos problemas, ou seja, o aluno teria o amparo afetivo para modular suas angústias em busca do conhecimento. 2.2 ROBÓTICA EDUCACIONAL Nesse subcapítulo apresentaremos o conceito de robótica, aspectos relevantes relacionados à inserção da robótica na educação e as principais plataformas robóticas utilizadas no processo de ensino aprendizagem no estado do Rio Grande do Norte, Brasil. Segundo Silva (2009) o termo Robô surgiu no século XX e é derivado da palavra tcheca robota que significa trabalhador escravo. Foi criada a partir da peça teatral do escritor Karel Capek, Robôs Universais de Rossum (R.U.R.), em 1921. Nessa peça teatral o personagem chamado Rossum, um cientista, projeta e constrói um exército de robôs inteligentes e obedientes a ele que dominam o mundo. Entretanto, a autora destaca que o desejo de criação de um ser artificial, comandado pelo homem, está registrado em várias passagens da história da humanidade conforme descrito a seguir:  No Egito antigo, como meio de impressionar os povos, sacerdotes construíram braços mecânicos em estátuas de deuses que atuariam sob suas inspirações;  Na mitologia judaica existe Golem, um humanoide construído de barro e água que cumpre ordens para a realização de pequenas tarefas repetitivas e protege seu criador de ameaças; 31 Considerando todos esses benefícios atribuídos à robótica pedagógica, os autores afirmam que os professores podem mediar o conhecimento utilizando a robótica pedagógica como uma forma de refletir sobre como o aluno compreende o mundo em que vive, trabalhando seu pensamento investigativo para descobrir como o robô terá que funcionar, atendendo as exigências impostas pela atividade solicitada em consonância com os conteúdos curriculares (AZEVEDO; AGLAÉ; PITTA, 2010, p. 29). Desse modo, compreendemos que é fundamental que os professores ao utilizarem a robótica no processo de ensino-aprendizagem busquem dialogar com os objetivos da disciplina e o conteúdo ministrado para que, assim, aplique a robótica com o intuito de alcançar o melhor desempenho e contribuir com a formação crítica dos alunos. 2.2.2 Plataformas de Robótica Educacional Atualmente, existem várias empresas que fabricam e comercializam plataformas e produtos para uso em Robótica Educacional. Algumas plataformas possuem linguagens de programação próprias e outras usam linguagens existentes no mercado. No Rio Grande do Norte - Brasil, são utilizadas diversas plataformas educacionais comerciais e outras que seguem o paradigma da robótica livre, também denominada robótica com sucata por utilizar de componentes eletrônicos e peças recicladas. Independentemente do tipo, uma plataforma de Robótica Educacional deve ser constituída por vários componentes, entre os quais destacam os autores Azevedo, Aglaé e Pitta (2010, p. 7 - 8):  Estrutura ou carcaça: é usada como base para sustentar os demais componentes que constituem o robô. Composto por placas, parafusos, encaixes e peças diversas;  Controlador: é a parte central de um protótipo robótico. Deve ser composto por um microprocessador e memória para armazenamento e execução do(s) programa(s);  Sensores: são dispositivos que servem para detectar sinais tais como tato, som, imagem. Os mais comuns são os de toque, rotação, som (microfone), ultrassom, luz, câmera (para captura de imagens);  Atuadores: são motores elétricos, mecânicos, hidráulicos ou pneumáticos que são utilizados para possibilitar a movimentação dos robôs e seus manipuladores; 32  Manipuladores: são geralmente braços e garras com graus de liberdade para realizar movimentos e realizar tarefas com precisão. Geralmente possuem um ou mais atuador;  Engrenagens: são elementos mecânicos compostos por rodas dentadas. Quando duas engrenagens estão em contato, a que fornece força para a outra é denominada engrenagem motora e a outra é denominada engrenagem movida. Quando se deseja aumentar a força transmitida pelas engrenagens, a engrenagem motora deve ser a menor. Já quando queremos o aumento da velocidade transmitida, a engrenagem motora deve ser a maior;  Eixo: serve para ligar um motor às engrenagens ou rodas.  Fonte de energia: é o tipo de bateria e/ou gerador que fornece a alimentação elétrica aos componentes eletrônicos e ao controlador.  Fiação: servem para a interligação dos componentes eletrônicos ao controlador e suas alimentações elétricas. Entre as plataformas disponíveis e que são mais utilizadas no âmbito educacional no Rio Grande do Norte, estão a LEGO MindStorms, Modelix, RoboCore e Robótica Livre (ou sucata), as quais, com o propósito de ilustrar suas características básicas e as possibilidades de utilização para o aprendizado em sala de aula, iremos apresentar a seguir: a) A plataforma LEGO MindStorms 1 Lançada comercialmente em 1998, é uma das mais completas e populares no âmbito educacional. Voltada para a educação tecnológica, é constituída por um computador denominado RCX (versão original) ou NXT (versão 1.0 ou 2.0) e peças plásticas que permitem o encaixe e facilitam as montagens. Também compõem essa plataforma componentes como placas, rodas, blocos vazados, blocos cheios, motores, eixos, engrenagens, polias, correntes, roscas sem fim, cremalheiras, rodas, pneus e sensores de toque, luz, temperatura e infravermelho. O conjunto padrão comercializado atualmente, LEGO MINDSTROMS EV3, que possui cerca de 612 peças. 1 LEGOMINDSTORMS. Plataforma da legomindstorms. Disponível em: www.lego.com/pt-br/mindstorms. Acesso em 10 jan. 2019. 33 Em seu site oficial2, pode-se obter os manuais de montagens e o guia do usuário em português, além de softwares como os aplicativos que permitem a programação do módulo NTX 2.0 através de tablets (programação limitada) e das plataformas computacionais Windows ou Mac. Também, pode-se obter novas versões para atualização do firmware do controlador NTX e aplicativo para controlar o robô à distância através do celular ou tablet, inclusive com a possibilidade de uso de comando por voz. As Figuras 3 e 4 apresentam, respectivamente, os componentes que podem ser utilizados para a construção dos protótipos robóticos da plataforma modelo EV3 – 313123 e do módulo controlador (CPU e memória). FIGURA 3 - Plataformas EV3 – 313123 FIGURA 4 - Bloco Controlador EV3 Fonte: Legomindstorms (2019) Fonte: Legomindstorms (2019) A Figura 5 destaca os diversos tipos de sensores que equipam a plataforma. FIGURA 5 - Sensores de cor/luminosidade, som, ultrassônico, giro, toque e temperatura Fonte: Legomindstorms (2019) 2 www.lego.com/pt-br/mindstorms 34 As Figuras 6 e 7, mostram os tipos de motores e o módulo de controle remoto disponibilizados para os projetos robóticos. FIGURA 6 - Motor Grande e Motor Médio FIGURA 7 - Controle Remoto Fonte: Legomindstorms (2019) Fonte: Legomindstorms (2019) A Figura 8 ilustra alguns dos modelos de protótipos robóticos possíveis de montagens através de manuais que acompanham a plataforma EV3. FIGURA 8 - Alguns modelos de robôs possíveis de montagem Fonte: Legomindstorms (2019) A programação efetuada é produzida em um computador através do software RoboLab (RXC) ou Lego Mindstorms Software (NXT), que permitem uma interação intuitiva através de ícones que podem ser selecionados, arrastados, soltados e ligados. Assim, dispensam os usuários de serem iniciados em qualquer linguagem de programação e até mesmo terem conhecimentos de lógica. Aliás, a aprendizagem de lógica é uma das habilidades que essa plataforma proporciona aos estudantes. A plataforma também permite programação em C++ e em Java, dependendo da atualização do firmware do módulo 35 controlador. O programa produzido no computador pode ser carregado no controlador através da interface serial USB, WiFi ou Bluetooth. b) A Plataforma Modelix Robotics3 A Modelix Robotics é uma empresa estabelecida a mais de 10 anos no mercado brasileiro que desenvolve, industrializa e comercializa plataformas para a Robótica Educacional. As suas plataformas disponibilizam todo o material didático incluindo o software de programação próprio (Software Modelix System) e, por ser uma empresa nacional, garante suporte técnico direto, reposição de peças e atualizações tecnológicas. Também agrega ao seu produto a metodologia STEM (incentivo ao aprendizado multidisciplinar baseado em projetos e no ensino científico considerando quatro áreas do conhecimento: ciência, tecnologia, engenharia e matemática) e o conceito MAKER (estímulo a aprendizagem através da criação, planejamento, desenvolvimento e implementação), visando desenvolver nos alunos a capacidade de inovar, empreender e evoluir de forma autônoma (MODELIX ROBOTICS, 2019). Disponibiliza cinco tipos de plataformas considerando os diferentes níveis escolares, atendendo todas as faixas etárias na grade curricular ou no ensino extracurricular. Seguem breves descrições das plataformas oferecidas:  Infantil (Pré 1 e Pré 2): Direcionado a educação infantil, possibilita o primeiro contato com a robótica, com foco na montagem de projetos mecânicos, utilizando peças de plástico a base de encaixe. Cada conjunto possui 205 peças e foi idealizado visando estimular o raciocínio lógico, a criatividade, o desenvolvimento de habilidades motoras e a capacidade de resolução de problemas. O material didático é completo, simples e as atividades são acompanhadas por manuais passo a passo para a montagens de projetos. Também, permite total liberdade para que o aluno ponha em prática sua imaginação e criatividade, desenvolvendo projetos próprios. Nas atividades, os alunos aprendem de maneira 3 MODELIX ROBOTICS. Plataforma modelix robotics. Disponível em: www.modelix.com.br. Acesso em 31 jan. 2019. 36 divertida e descontraída no formato de jogos, como por exemplo: siga a linha, achar algum objeto na imagem, etc..  Fundamental 1A: Direcionado aos 1º, 2º e 3º ano do ensino fundamental 1, visa o aprendizado de conceitos básicos de robótica, como a montagem de projetos mecânicos com a utilização de motores. Introduz o uso dos componentes elétricos e eletrônicos, bem como aulas de programação por fluxograma com resultados apresentados em cenários da própria tela do computador. Utiliza peças de plástico de encaixe com componentes eletrônicos plug-and-play e software de programação através de cenários interativos. O conjunto possui 466 peças e o material didático contém o cronograma para o professor, os materiais didáticos dos cursos de robótica, de programação e de elétrica/eletrônica básica, além de aulas que exploram a interdisciplinaridade.  Fundamental 1B: Direcionado aos 4º e 5º ano do ensino fundamental 1, permite o aprendizado dos fundamentos da robótica montando projetos mecânicos, utilizando componentes elétricos e programação dos projetos. O conjunto possui 556 peças entre as quais componentes eletrônicos e um microcontrolador kids.  Fundamental 2: Direcionado aos 6º, 7º, 8º e 9º ano do ensino fundamental 2, no qual os alunos irão aprender os fundamentos da robótica, montando projetos mecânicos utilizando peças de metal e componentes eletrônicos. A programação é mais avançada e possibilita projetos mais arrojados e complexos. Incentiva a investigação e a concentração, com soluções de problemas do mundo cotidiano. O conjunto possui 540 peças e o material didático contém o cronograma para o professor, os materiais didáticos dos cursos de robótica, de programação e de mecânica. Possui componentes eletrônicos avançados e microcontrolador 3.6 a base de pinagem.  Ensino Médio ou Superior: Trata-se de um curso de robótica com aulas passo a passo da montagem de projetos programáveis, tanto na parte mecânica quanto na parte de programação. Na primeira parte, utiliza componentes prontos e encapsulados de fabricação própria. Em uma segunda etapa, o aluno poderá utilizar componentes puros (não encapsulados) e fazer as conexões utilizando um protoboard. O curso se assemelha a um curso técnico de mecatrônica com a 37 facilidade de as aulas serem com uma documentação passo a passo e com o uso do software da Modelix. Além das aulas que já acompanham a plataforma, o professor e o aluno têm a liberdade de elaborar seu próprio projeto utilizando os recursos avançados como bluetooth, LCD, controle remoto, entre outros. O conjunto possui 780 peças além de protoboard e softwares. A Figura 9 mostra um exemplo da carcaça de um artefato robótico que pode ser montado a partir do conjunto de peças encaixáveis. FIGURA 9 - Montagem com blocos Fonte: Modelix Robotics (2019) A Figura 10 apresenta montagens se utilizando da placa controladora e componentes eletrônicos interligados através de um protoboard. FIGURA 10 - Montagem com protoboard Fonte: Modelix Robotics (2019) 38 Ainda, de acordo com o site, o Software Modelix System foi desenvolvido para o ensino de programação através da robótica. A programação é intuitiva e feita através de fluxograma. Possui ferramentas que vão desde as mais básicas até ferramentas mais avançadas, para, dessa maneira, ser possível atingir crianças de 7 anos até o nível universitário. A facilidade na aprendizagem é o primeiro passo para entrar no mundo da programação. Assim, o foco desse software é ser o passo inicial para o aluno desenvolver raciocínio lógico e começar a programar sem a necessidade de conhecimento técnico prévio. Possui duas versões de programação, ambas se utilizam de fluxogramas. Uma, conforme ilustrado na Figura 11, utilizando o microcontrolador e os componentes físicos, na qual um robô é montado e programado para a execução de tarefas. FIGURA 11 - Programação de um robô com o Microcontrolador Fonte: Modelix Robotics (2019) A outra, apresentada na Figura 12, através de cenários virtuais interativos nos quais tudo o que se programa, bem como os resultados, estarão apresentados na tela de um computador (MODELIX ROBOTICS, 2019). FIGURA 12 - Programação através de cenário virtual interativo Fonte: Modelix Robotics (2019) 39 A utilização de uma linguagem de programação por fluxograma permite a representação dos processos e é uma ferramenta já muito utilizada em áreas administrativas, de gestão, de processos industriais e programação. Essa forma de linguagem facilita a visualização de todo o processo, identificação de erros, bem como a otimização do programa e o acompanhamento de sua execução. Basicamente, fluxogramas são bloquinhos que ao serem ligados uns nos outros representam um procedimento. Dessa forma, o aluno utiliza uma ferramenta de lógica universal e que independe de sua capacitação prévia em uma linguagem de programação formal (C#, C++, Java etc.). Isso também elimina a resistência dos professores para a utilização da robótica (MODELIX ROBOTICS, 2019). A Figura 13 aborda uma visão geral do software da modelix system. FIGURA 13 - Visão geral do Software Modelix System Fonte: Modelix Robotics (2019) Todos os cursos da Modelix foram projetados para atender grupos de 3 a 5 alunos por plataforma e dimensionados para se realizarem em 32 aulas de 1h30m, sendo um encontro semanal distribuído ao longo de um ano. 40 c) A Plataforma RoboCore4 A plataforma RoboCore para iniciantes em robótica disponibiliza dois experimentos principais: um sobre como fazer um robô seguidor de linha e outro sobre como fazer um robô anticolisão. O objetivo dessa plataforma é possibilitar ao aluno o entendimento do mundo da robótica e construir um robô que toma ações a partir da leitura de sensores, seja seguindo um trajeto formado por uma linha, seja evitando colidir com paredes. O fornecedor também disponibiliza tutoriais bem completos e bem organizados nos quais detalha, através de vídeos e textos, as montagens mecânica e eletrônica e a instalação do software de desenvolvimento do Arduino IDE (Open Source) em computadores utilizando os ambientes Windows, MAC OS ou Linux, além do drive da placa blackboard para permitir sua conexão ao computador através da interface serial. A Figura 14 apresenta a plataforma Robótica Falcon constituída por uma base móvel com dois motores com redução e duas rodas. O chassi é fabricado em poliestireno, o que o torna bastante resistente ao impacto. FIGURA 14 - Plataforma Robótica Falcon Fonte: Robocore (2019) 4 ROBOCORE. Plataforma robocore. Disponível em: www.robocore.net/tutoriais. Acesso em: 06 fev. 2019 47 FIGURA 21 - Posicionamento motor e controlador FIGURA 22 - Plataforma LabsRia Fonte: Yanaguibashi, Sá e Gonçalves (2012) Fonte: Yanaguibashi, Sá e Gonçalves (2012) As linguagens R-Educ ou C poderão ser utilizadas para programação através do ambiente de programação multiplataforma, de livre acesso e voltado para robótica educacional, W-Educ (SÁ, 2016), também desenvolvido no laboratório da NatalNet e disponibilizado em www.natalnet.br. A Figura 23 apresenta o ambiente de programação W-Educ no qual podemos ver a estrutura simples da linguagem de programação R-Educ. FIGURA 23 - Ambiente de programação multiplataforma W-Educ Fonte: Yanaguibashi, Sá e Gonçalves (2012) A combinação de tecnologias de robótica livre, tais como: o simulador S-Educ, a linguagem de programação R-Educ, a plataforma de baixo custo LabsRia (H-Educ) e o ambiente web de programação W-Educ, possibilita que qualquer escola e estudante tenham 48 acesso à Robótica Educacional. Sendo assim, a difusão dessa tecnologia de ensino deve ser buscada através do incentivo a iniciativas de pesquisa como essa, capacitação de professores, desenvolvimento de temas interdisciplinares e inclusão da robótica no contexto curricular. 49 3 METODOLOGIA Buscamos com esse trabalho conhecer a forma como vem sendo utilizada a Robótica Educacional no Estado do Rio Grande do Norte - Brasil, identificando como escolas administradas pelo poder público municipal, estadual ou federal, bem como as escolas privadas, implementaram essa tecnologia em seus processos de ensino. Também, buscamos identificar o perfil dos professores utilizadores e suas percepções dos benefícios atribuídos à robótica para o desenvolvimento de competências e habilidades necessárias à formação dos alunos exigidas por um mundo a cada dia mais dinâmico e sem fronteiras. Quanto aos objetivos metodológicos, classificamos o trabalho como uma pesquisa de caráter exploratório, que, segundo Gil (2008, p. 27-28) “são desenvolvidas com o objetivo de proporcionar visão geral, de tipo aproximativo, acerca de determinado fato.” Nesse sentido, é aquela que tem como objetivo proporcionar visão geral e ampla sobre o fenômeno estudado. Logo, procuramos analisar a utilização da Robótica Educacional nas escolas do Rio Grande do Norte, de modo a identificar suas contribuições para a aprendizagem nas escolas pesquisadas. Nosso trabalho se fundamentou também na pesquisa bibliográfica que de acordo com Boccato (2006, p. 266), a pesquisa bibliográfica busca a resolução de um problema (hipótese) por meio de referenciais teóricos publicados, analisando e discutindo as várias contribuições científicas. Esse tipo de pesquisa trará subsídios para o conhecimento sobre o que foi pesquisado, como e sob que enfoque e/ou perspectivas foi tratado o assunto apresentado na literatura científica. Para tanto, é de suma importância que o pesquisador realize um planejamento sistemático do processo de pesquisa, compreendendo desde a definição temática, passando pela construção lógica do trabalho até a decisão da sua forma de comunicação e divulgação. Assim, para melhor familiarização com a temática da Robótica Educacional, iniciamos nossa pesquisa aprofundando o assunto a partir de leituras fundamentadas em artigos, dissertações, teses, manuais, sites e livros. Logo identificamos a necessidade de ampliar o conhecimento, bem como a discussão desse estudo que no Brasil ainda é um assunto pouco discutido, especificamente no Estado do Rio Grande do Norte. 50 3.1 UNIVERSO DA PESQUISA Os professores aos quais foi solicitada a participação na pesquisa fazem parte da comunidade que inscreveu trabalhos na Olimpíada Brasileira de Robótica (OBR), Etapa Estadual do Rio Grande do Norte (RN), em 2018. A OBR5 é uma olimpíada científica brasileira que aborda a temática da robótica e tem como objetivo estimular os jovens das escolas públicas e privadas do ensino fundamental, médio e técnico, em todo o território nacional, às carreiras científico-tecnológicas, bem como, identificar jovens talentosos e também promover debates sobre o processo de ensino-aprendizagem brasileiro (OBR, 2019). Nosso universo é constituído por uma população de cerca de 52 professores do Ensino Fundamental e Médio, com atuação em 64 escolas públicas (estaduais, federais e municipais) e privadas que, face a importância de participação no evento, representam as instituições com experiência de utilização da Robótica Educacional no Estado do RN. Assim, a partir das listas de nomes dos professores e escolas que apresentaram trabalhos na edição da OBR-2018, localizamos os seus contatos (e-mail ou número de telefone) e enviamos os convites para participação dessa pesquisa. E o locus de nossa empiria é uma amostra de 24 professores dos 52 que participaram da OBR. 3.1.1 Participantes A pesquisa contou com uma população 24 participantes, sendo composta por 4 professoras e 20 professores, caracterizando-se pela faixa etária, a formação profissional e a rede de ensino que atuam, conforme o Quadro 2. 5 As informações estão disponíveis em: http://www.obr.org.br/o-que-e-a-obr/. 51 QUADRO 2 - Caracterização do perfil dos participantes da pesquisa Participantes. Faixa etária Formação Rede de ensino que atua P1 De 31 a 40 anos Eng. de Computação Federal P2 De 24 a 30 anos Eng. Elétrica Federal P3 De 24 a 30 anos Ciência da Computação Municipal e Privada P4 De 31 a 40 anos Eng. Elétrica Federal P5 De 41 a 50 anos Analista de sistemas Privada P6 De 24 a 30 anos Tecnólogo em Informática Privada P7 Até 23 anos Ciência e Tecnologia Municipal P8 De 24 a 30 anos Ciência da Computação Privada P9 De 24 a 30 anos Ciência da Computação Municipal P10 Acima de 50 anos Sistema de Informação Estadual P11 De 24 a 30 anos Eng. de Computação Federal P12 Acima de 50 anos Eng. Elétrica Federal e Privada P13 De 31 a 40 anos Eng. de Computação Municipal P14 De 31 a 40 anos Eng. Elétrica Federal P15 De 31 a 40 anos Eng. de Computação Federal e Estadual P16 Acima de 50 anos Matemática Estadual e Municipal P17 De 31 a 40 anos Eng. Elétrica Federal e Estadual P18 De 31 a 40 anos Eng. de Computação Federal P19 De 24 a 30 anos Ciência e Tecnologia Privada P20 Até 23 anos Ciência e Tecnologia Estadual e Municipal P21 Até 23 anos Ciência e Tecnologia Municipal P22 De 31 a 40 anos Eng. Mecânica Privada P23 De 31 a 40 anos Eng. Elétrica Federal P24 Até 23 anos Ciência e Tecnologia Estadual e Municipal Fonte - Elaborado pelo autor (2019) 52 Em termos de idade, o perfil dos participantes da pesquisa se caracteriza por um público variado, sendo 16 professores na faixa etária de 24 a 40 anos, 4 na faixa abaixo dos 24 anos e 4 acima dos 40 anos. Quanto a formação profissional, os professores participantes se caracterizam por: 1 com formação em análise de sistemas; 3 em ciência da computação; 5 em ciência e tecnologia; 5 em engenharia da computação; 6 em engenharia elétrica; 1 em engenharia mecânica; 1 em matemática; 1 em sistema de informação; e 1 em informática. 3.2 PROCEDIMENTOS Dessa forma, para a coleta de dados, optamos pela utilização de um questionário elaborado de forma a possibilitar análises quantitativas e qualitativas. Para GIL (2008), um questionário deve traduzir os objetivos da pesquisa em questões específicas, cujas respostas forneçam os dados necessários para proporcionar informações sobre conhecimentos, crenças, sentimentos, valores, interesses, expectativas, aspirações, temores e comportamentos das pessoas pesquisadas ou testar as hipóteses que foram construídas durante o planejamento da pesquisa. Nesse sentido, elaboramos um questionário estruturado visando a obtenção de informações sobre as aplicações didáticas e pedagógicas, a usabilidade, as contribuições, a população de educadores, considerando suas respectivas faixas etárias e níveis educacionais, os principais aspectos de hardware e software. Em seguida, o inquérito foi aplicado à comunidade de professores do Estado de Rio Grande do Norte que utilizam a Robótica Educacional em seu processo de ensino-aprendizagem. 3.2.1 Questionário Para uma melhor coleta de dados, uma parte do questionário foi elaborada com questões fechadas, de modo a facilitar as respostas dos respondentes e o processo de tabulação na análise; enquanto outra parte do questionário foi elaborada por questões abertas, com o objetivo de obter as opiniões ou experiências sobre as temáticas. O questionário, apresentado no Apêndice A, foi elaborado observando os objetivos específicos definidos nesse trabalho e, após refinamentos sucessivos, contemplou a questão proposta para investigação: como a Robótica Educacional é utilizada nas escolas do Rio Grande do Norte? 53 Ademais, está construído de forma a responder por quatro objetivos específicos, a saber: 1. Caracterização das escolas que utilizam Robótica Educacional no Rio Grande do Norte. Nessa seção procuramos discutir a caracterização das escolas de acordo com a rede de ensino, a cidade onde se localiza, sua infraestrutura de RE e seu corpo docente; 2. Identificação de como a Robótica Educacional é aplicada ao processo de ensinoaprendizagem das escolas. Nessa seção buscamos identificar aspectos de utilização da Robótica Educacional no ensino-aprendizagem; 3. Confirmação das contribuições da Robótica Educacional para o ensinoaprendizagem. Nessa seção mapeamos a percepção dos professores sobre as contribuições ou benefícios atribuídos à Robótica Educacional; 4. Mapeamento das plataformas de robótica utilizadas nas escolas e aspectos relacionados às necessidades e dificuldades para implantação da Robótica Educacional. Nessa seção buscamos apontar as plataformas robóticas utilizadas nas escolas e a opinião dos professores a respeito de necessidades e dificuldades para a implementação da Robótica Educacional. Para a aplicação do questionário, foi utilizada uma versão digital, elaborada e disponibilizada na internet através do aplicativo Formulários Google, plataforma online que possibilita a sua ampla divulgação através de redes sociais e e-mails, fornecendo também uma análise preliminar dos dados, bem como, permitindo a exportação das informações coletadas para outros softwares que possibilitam estudos mais aprofundados quanto a análises quantitativa ou qualitativa. Esse questionário digital, em sua versão de teste, pode ser acessado através do link <https://forms.gle/PUrTQcMPEtkeifPN7>. 54 Quanto à validação, visando o aprimoramento do questionário, fizemos testes aplicando-o em três fases da seguinte forma: na primeira fase ele foi aplicado a pessoas leigas; na segunda fase a professores de robótica e; finalmente, na terceira fase, a acadêmicos. A cada fase, com base nas sugestões, ajustamos o questionário. O Quadro 3 detalha o perfil dos participantes dessas fases. QUADRO 3 - Perfil dos participantes da validação do questionário Fases Qualificação Respondentes Formação I Leigos em tecnologias 2 homens 2 mulheres Direito e Administração, Direito e Eng. Química II Professores de R.E. 1 homem 1 mulher Eng. Eletricista / Mestrando Eng. Computação / Doutora III Acadêmicos 3 mulheres Doutorandas sob orientação do Prof. Orientador deste trabalho. Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Visando garantir aspectos éticos, o questionário não condicionou sua resposta à identificação do respondente e colocou como opcional a identificação das instituições de ensino para resguardar o anonimato dos professores e escolas. Porém, observamos que a grande maioria dos respondentes optaram por informar os nomes reais das escolas e se identificarem informando o e-mail particular no sentido de obterem os resultados finais da pesquisa. Segundo Contandriopoulos (1999), o anonimato não permite que o pesquisador identifique o indivíduo respondente. Já a confidencialidade, apesar de estabelecer a relação entre os dados e o respondente, o pesquisador assume o compromisso de não revelar tal ligação. Assim, garantiu-se o anonimato dos respondentes e a confidencialidade das informações coletadas sobre as instituições de ensino. Já no tocante a forma de abordagem do problema, apesar da predominância da análise qualitativa para buscar a compreensão sobre o assunto, também foram recolhidos dados quantificáveis que permitiram análises quantitativas. Para Strauss e Corbin (1990, apud GRAY, 2012, p. 137), “Os estudos qualitativos podem ser usados em circunstâncias em que se conheça relativamente pouco sobre o fenômeno ou para obter novas perspectivas sobre questões sobre as quais se sabe muito”. Já Fonseca (2002, apud GERHARDT; SILVEIRA, 2009, p. 33) defende o uso das duas formas de análise [...] “A 55 utilização conjunta da pesquisa qualitativa e quantitativa permite recolher mais informações do que se poderia conseguir isoladamente.” Nessa lógica, nosso trabalho busca não apenas quantificar as informações, mas também analisar qualitativamente de modo a apreender o sentido dado ao uso da robótica educacional pelos professores nas escolas do Estado do RN. O Quadro 4 resume o caminho metodológico utilizado nessa pesquisa. QUADRO 4 - Resumo das opções metodológicas Classificação quanto aos objetivos específicos Pesquisa Exploratória Classificação quanto ao delineamento Pesquisa Bibliográfica Classificação quanto à abordagem Pesquisa Quantitativa-qualitativa Técnica de coleta de dados Questionário Técnica de análise de dados Técnicas de análise de dados Qualitativa Técnicas de análise de dados Quantitativa Fonte: Adaptado de Ponte et al (2018) 56 4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Considerando que o objetivo do trabalho é obter uma visão da utilização dos recursos da robótica como instrumento pedagógico nas escolas do Rio Grande do Norte, seja no âmbito das escolas públicas estaduais, federais e municipais, bem como das escolas privadas; considerando, também, que conforme a metodologia aplicada, obtivemos uma amostra através de questionário respondido por 24 professores que atuam com a Robótica Educacional nessas redes de ensino, apresentamos nossa análise, por subseções, de acordo com os objetivos específicos estabelecidos nesse trabalho. 4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS ESCOLAS PESQUISADAS NO RIO GRANDE DO NORTE Nessa seção apresentaremos a caracterização das escolas participantes do estudo. Para preservar a privacidade das escolas, optamos por classificá-las de acordo com a rede de ensino a qual pertencem, sem divulgar os nomes das instituições. Ao responder a pesquisa, os participantes indicaram a utilização da Robótica Educacional nas escolas, distribuídas em redes de ensino, conforme o Gráfico 1. GRÁFICO 1 - Distribuição das escolas nas redes de ensino Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Os 24 participantes da pesquisa indicaram 51 escolas onde fazem uso da robótica em sua prática pedagógica. Essas escolas estão distribuídas em todas as redes de ensino do RN e suas representatividades em cada rede de ensino foram de 13,72% para a rede de ensino 78 12 23 1 0 5 10 15 20 25 Pública Estadual Pública Federal Pública Municipal Privada Escola de Robótica 63 De modo geral, os dados apresentados possibilitaram observar a configuração da utilização da Robótica Educacional nas escolas do Estado do RN. E nesse sentido, se configurou que essa TIC está presente em todas as redes de ensino, se concentrando nos municípios de Natal, Mossoró, Assú, Currais Novos, Santa Cruz, Ceará Mirim e Pau dos Ferros. Também observamos que nas escolas das redes de ensino municipal e estadual, a aplicação da RE acontece através de projetos de extensão relacionados as universidades, quais sejam: UFRN, IFRN e UFERSA. Quanto ao uso da robótica, identificamos que algumas escolas passam por dificuldade devido a infraestrutura de laboratórios ou relacionada a reposição componentes das plataformas. 4.2 COMO A ROBÓTICA É APLICADA AO PROCESSO DE ENSINO-APRENDIZAGEM Nessa seção discutiremos a aplicação da robótica nas escolas pesquisadas. Sobre a aplicação da RE no processo de ensino-aprendizagem, apresentamos no Gráfico 9 como esse instrumento de ensino é utilizado por nível de ensino pelas escolas e pelos professores, respectivamente. GRÁFICO 9 - Utilização da Robótica Educacional por nível de ensino Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Notamos que há uma destacada utilização da robótica pelas escolas nos níveis fundamentais I e II em comparação com os níveis médios e com maior ênfase ainda quando comparado ao ensino na educação infantil. Isso vai de encontro a uma questão importante 10 27 35 14 13 8 13 15 14 14 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Educação infantil Fundamental I (1º ao 5º ano) Fundamental II (6º ao 9º ano) Médio Médio - T. profissionalizante Escolas Professores 64 que é a relevância da utilização da robótica na educação infantil, conforme discutido por Silva (2009). Quanto a utilização da RE por parte dos professores, observamos estar equalizada entre os níveis de ensino, e isso aponta que a atuação dos professores com a robótica está distribuída pelos vários níveis de ensino das escolas. Também observamos a menor atuação dos professores na educação infantil, o que corrobora a menor ênfase na utilização dessa TIC nesse nível de ensino pelas escolas pesquisadas. Quando questionamos se a robótica faz parte do projeto pedagógico das escolas e se é utilizada em disciplinas curriculares, observamos que 39,21%, 20 das 51 escolas, se enquadram nesse perfil. Dessas, 17 escolas pertencem à rede privada, 2 à rede estadual e 1 à rede municipal. As disciplinas curriculares nas quais a robótica é utilizada como instrumento pedagógico aparecem distribuídas como mostrado na Gráfico 10. GRÁFICO 10 - Disciplinas curriculares nas quais se tem o uso da Robótica Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Notamos que há uma maior utilização da robótica nas disciplinas das ciências, física e matemática além, evidentemente, da própria disciplina robótica inserida no currículo de algumas escolas. As respostas também indicaram que 90% (18) dessas escolas disponibilizam 1 hora/aula semanal para a temática da robótica em seu currículo. As outras 2, uma da rede privada e outra da rede estadual, disponibilizam 2 horas/aula por semana. 21 11 9 232 12 21 9 0 2 4 6 8 10 12 14 65 Quanto a oferta de cursos extracurriculares de robótica pelas instituições de ensino, observamos que 50% dos respondentes (12) afirmaram haver esse formato de curso de robótica em 64,7% das escolas (33). Dessas, 18 escolas são da rede de ensino privada, 12 são da rede municipal, 2 são da rede estadual e 1 é da rede federal. Para 16 dessas escolas, os cursos extracurriculares são formatados em 2 horas semanais; para 10 escolas em 4 horas semanais; para 7 escolas em 3 horas semanais; e em uma escola é implementado um curso de 8 horas semanais para os integrantes das equipes de competição. A respeito da média de alunos por turma, observamos que varia de acordo com a infraestrutura da escola, entre 8 e 20 alunos por turma. Sobre os principais objetivos dos cursos extracurriculares, os 12 professores indicaram de acordo com o Gráfico 11. GRÁFICO 11 - Principais objetivos dos cursos extracurriculares de RE Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Observamos que a alternativa “Contextualizar, na prática, a aprendizagem dos conteúdos vistos em sala de aula”, na visão de 50% dos professores (6), não se apresentou como um objetivo maior. Isso aponta para a real desconexão dos cursos extracurriculares com o currículo formal. Já as alternativas “Permitir aos alunos o desenvolvimento de habilidades atribuídas à Robótica” e “Incentivar os alunos para a área de Ciência e Tecnologia”, são objetivos que foram reconhecidos como muito destaque pelos professores, respectivamente 2 11 8 6 12 0 2 4 6 8 10 12 14 Outros Incentivar os alunos para a área de Ciência e Tecnologia Treinar os alunos para as competições de Robótica Contextualizar, na prática, a aprendizagem dos conteùdos vistos em sala de aula Permitir aos alunos o desenvolvimento de habilidades atribuídas à Robótica 66 100% e 91,66%. O objetivo “Treinar os alunos para competições de Robótica” esteve presente em 66,66% das respostas, indicando que esse objetivo é tratado com relevância pelas escolas. Os outros objetivos indicados foram o desenvolvimento de habilidade para construção de projetos científicos e a capacitação para identificar e desenvolver habilidades práticas. Classificamos esses objetivos como habilidades atribuídas à robótica. Notamos que algumas escolas utilizam a robótica tanto no seu currículo como em cursos extracurriculares. Também verificamos que 9 professores indicaram que em 8 escolas a robótica não estava presente através do currículo e de curso extracurricular. Nessas, a robótica se faz presente para atender projetos de pesquisa e iniciativas próprias dos professores que utilizam essa TIC em aulas de eletricidade, eletrônica e até mesmo em disciplinas curriculares (artes, ciências, português, física, matemática e química). A respeito do planejamento das aulas, as escolas se comportam conforme mostramos no Gráfico 12. GRÁFICO 12 - Escolas utilizam planos de aulas próprios ou dos fornecedores Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Observamos que 82% dos professores afirmaram que os planos de aulas são desenvolvidos pelas próprias escolas e 18% indicaram que mesclam materiais didáticos dos fornecedores com materiais produzidos pelas escolas. Isso aponta para uma busca de adaptação da robótica ao contexto escolar e ao mundo dos estudantes, tornando essa prática pedagógica mais atrativa como defendido por Valente (1998). Utilizam planos de aulas próprios e dos fornecedores 9 (18%) Utilizam apenas planos de aulas próprios 42 (82%) 67 Quanto a participação dos professores em projetos multidisciplinares, 75% dos respondentes, 18 dos 24 professores, indicaram ter vivenciado essa experiência conforme apresentado no Quadro 6. QUADRO 6 - Disciplinas envolvidas em projetos multidisciplinares com RE Disciplinas No. indicações Circuitos Elétricos e Eletrônica 2 Artes e Física 2 Matemática, Ciências 2 Biologia, Matemática e Física 1 Ciências, Matemática, português 1 Matemática e Física 3 Química, Física, Matemática e Artes 1 Física, Matemática, inglês 2 Artes, Sociologia, Português, Ciências, Eletrônica e Programação 1 Todas disciplinas e Robótica 2 Física, Matemática, Biologia e Química 1 Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Percebemos com as respostas dos professores que a robótica pode ser utilizada para integrar várias combinações de disciplinas em projetos multidisciplinares. Notamos uma maior incidência em projetos que utilizam ciências, matemática e física, mas também que disciplinas como artes, português e inglês já se destacam nessa integração. Sobre qual o fator que está impulsionando a utilização da robótica nas disciplinas curriculares, a opinião dos respondentes está indicada no Gráfico 13. 68 GRÁFICO 13 - Fator que está impulsionando o uso da RE no currículo Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Para 58,33% dos professores participantes, a utilização da robótica nas disciplinas curriculares vem acontecendo pela iniciativa e empenho dos próprios professores. Já para 20,83%, o que vem alavancando o uso da robótica nas escolas é a sua inclusão através dos projetos pedagógicos. Destacamos o fato de 2 respostas espontâneas apontarem para a relevância das parcerias entre as universidades e as escolas, através de projetos de pesquisa e de extensão, na alavancagem desse processo. Nesse contexto, percebemos que RE é desenvolvida pelos professores em disciplinas seja na área de exatas, seja na área de humanas. Destacando maior ênfase nas exatas. Nesse sentido, a RE tanto foi apontada como fazendo parte do currículo escolar, como extracurricular, o que nos permite afirmar a flexibilização do uso dessa ferramenta no processo de ensino-aprendizagem. 4.3 PERCEPÇÃO DOS PROFESSORES SOBRE AS CONTRIBUIÇÕES DA ROBÓTICA Na presente seção, refletiremos sobre as contribuições da robótica educacional a partir da compreensão dos professores que participaram da pesquisa. Sobre a percepção das contribuições da robótica para o processo de ensino-aprendizagem, todos os professores afirmaram já ter percebido. Deles, 17 professores (70,8%) disseram já ter observado o desenvolvimento de habilidades e competências no processo de ensino-aprendizagem relacionados ao uso da robótica de forma empírica, enquanto 7 professores (29,2%) afirmaram ter percebido através de instrumentos de controle e resultados acadêmicos. Assim, 3 2 14 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Outro A escola disponibilizar a infraestrutura de RE e o(s) professor(es) decidir(em) usar A iniciativa e empenho do(s) professor(es) para conseguir os recursos necessários A inclusão da Robótica Educacional no projeto pedagógico 69 ancorados em Zilli (2004); Azevedo, Aglaé e Pitta (2010), opinaram sobre as contribuições desenvolvidas através da Robótica Educacional como apresentado no Quadro 7. QUADRO 7 - Grau de observação das contribuições da RE Habilidades, competências e melhorias observadas com a utilização da Robótica Nunca ou Raramente observado Sempre ou Frequentemente observado Percentual de observação Raciocínio lógico, Cooperação, Criatividade e Motivação de alunos e professores 24 100% Autoconfiança, Comunicação e Melhoria na qualidade do ensino 1 23 96% Relacionamento social, Autonomia, Associação teoria/prática e Melhoria na produtividade do ensino 2 22 92% Senso investigativo (pesquisa), Organização e Senso de inovação 2 21 88% Desenvolvimento cognitivo 4 20 83% Visão espacial e Elaboração de hipóteses 6 18 75% Coordenação motora 8 16 67% Aspectos transdisciplinares (ética, empatia, meio ambiente, saúde, artes) 11 13 54% Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Observamos que o desenvolvimento do raciocínio lógico, da cooperação, da criatividade e da motivação dos alunos e professores foram indicados como 100% observados. Assim, entendemos que são benéficos que estão presentes no processo de ensino e aprendizagem utilizando a robótica. O desenvolvimento da autoconfiança, da comunicação e da qualidade do ensino, indicados com 96% de observação; relacionamento pessoal, autonomia, associação teoria à prática e produtividade do ensino, indicados com 92%; senso investigativo, senso de inovação e organização, indicados com 88%; desenvolvimento cognitivo com 83%, bem como visão 70 espacial e elaboração de hipóteses com 75%; nos permite concluir que são benefícios reconhecidamente presentes no processo de ensino e aprendizagem com robótica. Quanto o desenvolvimento da coordenação motora percebido por 67% dos professores e de aspectos transdisciplinares com 54% de percepção, observamos que são benefícios que não se confirmaram para considerável parte dos professores. Portanto, podemos apreender que a Robótica Educacional contribui de formar diversificada e ampla, em todo o processo educacional dos alunos. 4.4 PLATAFORMAS UTILIZADAS E ASPECTOS RELACIONADOS A IMPLANTAÇÃO DA RE Sobre às plataformas robóticas utilizadas nas escolas, obtivemos as informações indicadas no Gráfico 14. GRÁFICO 14 - Plataformas robóticas usadas nas escolas Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Verificamos também uma citação para cada uma das plataformas ou softwares educacionais denominados Construct, Lynxmotion Robot Kits, Maker Bits (proprietário), PETE, Raspberry, Robix e Scratch. Observamos que as plataformas LEGO são responsáveis por 94,11% das citações e só não foi citada como utilizada em 3 das 51 escolas (5,88%). Isso caracteriza o domínio mercadológico dessa plataforma apesar do seu elevado custo comparado ao das demais. 42 30 12 12 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 LEGO EV3 LEGO NXT MAKEBLOK ARDUINO ROBOCORE 71 Conforme podemos ver no Gráfico 15, a opinião dos professores sobre quais as duas plataformas de robótica consideradas mais apropriadas para os projetos de ensino corroboram com essa observação. GRÁFICO 15 - Plataformas de RE consideradas apropriadas para projetos de ensino Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Para 75% dos professores a plataforma LEGO EV3 está entre as duas tecnologias de Robótica Educacional mais apropriadas para projetos de ensino. Também observamos que as plataformas de Robótica Livre que se utilizam de controladoras baseadas em Arduino e Raspberry Pi6, se destacam na preferência dos professores. Sobre as características das plataformas de robótica consideradas apropriadas para uso pedagógico pelos professores, mapeamos o quadro de características das duas plataformas mais citadas, LEGO EV3 e Arduino, conforme Quadro 8. 6 Arduino e Raspbarry Pi são sistemas computacionais embarcados, complexos e independentes. São usados na Robótica Livre como elemento controlador. O Arduino é um computador simples que executa apenas um programa por vez. O Raspbarry Pi é um computador de uso geral, possui sistema operacional Linux, que pode executar vários programas simultaneamente. 1 1 1 1 1 1 1 2 17 18 0 5 10 15 20 W-Educ Scratch PETE Open Roberta Makeblock Make Bits FLL - FRIST LEGO League Raspberry pi Arduino LEGO EV3 72 QUADRO 8 - Características das plataformas LEGO EV3 e Arduino Característica LEGO Arduino Possui software simulador que permita testes durante o desenvolvimento de um projeto sem a necessidade de utilizar o hardware da plataforma. 56% 53% A Linguagem de Programação fornecida pelo fabricante possui recursos gráficos. 61% 35% O ambiente de programação permite Linguagem de Programação comercial utilizada em outros artefatos tecnológicos. 44% 76% O ambiente de programação é disponibilizado para os sistemas operacionais Windows, MAC IOS e Linux. 61% 76% Fornece material pedagógico organizado por nível educacional. 39% 29% Os programas desenvolvidos podem ser portados para hardwares de outros fornecedores. 33% 59% O pós-venda relacionado a suporte técnico e reclamação é satisfatório. 50% 6% Fonte: Elaborado pelo autor (2019) Pelos percentuais indicados para as características em cada plataforma, concluímos que não há consenso entre os respondentes. Interpretamos isso como falta de conhecimento aprofundado de grande parte dos respondentes sobre as plataformas. Destacamos que só houve indicação de concordância para a característica de pós-venda na plataforma Arduino e percentual aceitável de concordância para as características de ambiente para essa mesma plataforma. Quanto ao número máximo de alunos aceitável para utilização simultânea de cada plataforma sem prejuízo didático, sabendo que os dados foram obtidos através de uma questão aberta, consideramos o número máximo nas respostas coincidentes. Assim, tivemos para cada plataforma o panorama indicado no Gráfico 16. 79 5 CONCLUSÕES Apresentamos nesse capítulo uma síntese da pesquisa realizada destacando os principais aspectos percebidos de acordo com os objetivos específicos e também apontamos recomendações para trabalhos futuros sobre o tema da Robótica Educacional no âmbito do Rio Grande do Norte. No presente trabalho, buscamos conhecer como a Robótica Educacional (RE) é utilizada nas escolas do Rio Grande do Norte – Brasil. Inicialmente, mencionamos a forma como as tecnologias da informação e comunicação foram introduzidas na educação e a evolução do uso delas através das teorias de aprendizagem, destacando a construtivista e a construcionista. A Robótica Educacional atualmente se enquadra na teoria construcionista, que tem como principais características a autonomia do aluno para elaborar projetos que despertem o seu interesse pessoal, de forma colaborativa com os demais e com o acompanhamento ativo de um professor. Especificamente quanto à robótica na educação, atualmente vislumbramos robôs com sofisticada tecnologia que, unidos com a pedagogia, se tornam um elemento educacional importante, criativo, que mexe com o imaginário e com o senso crítico dos estudantes, desenvolve habilidades e competências de caráter interdisciplinar. A robótica pedagógica envolve aspectos motivacionais, de colaboração, de autonomia, de construção e reconstrução, preparando o aluno para um mundo cada dia mais dinâmico. Entretanto, cabe destacar que a robótica não deve ser trabalhada como uma disciplina isolada, devendo ser inserida em caráter interdisciplinar, estimulando o pensamento e o comportamento crítico do aluno no seu cotidiano. Para a concretização da RE, é preciso aderir a uma plataforma robótica, que pode ser comercial, projetada especificamente para o fim educacional, ou de robótica livre, protótipo construído a partir de sucata eletrônica nos ambientes de pesquisa educacional. O percurso metodológico seguido foi iniciado a partir de pesquisas bibliográficas, visando subsidiar o conhecimento sobre o tema. Prosseguindo, foi elaborado e aplicado questionário para explorar a realidade do objeto de pesquisa, pois ele foi respondido por 24 profissionais que pertencem ao universo da robótica educativa nas escolas do Estado do Rio Grande do Norte. 80 No referido questionário foram abordadas demandas quantitativas e qualitativas sobre as aplicações didáticas e pedagógicas, a usabilidade, as contribuições, a população de educadores, os principais hardwares e softwares utilizados na Robótica Educacional, entre outros dados que nos possibilitaram traduzir os propósitos específicos do presente trabalho. Analisando as informações coletadas, tendo como norte os objetivos específicos definidos para a pesquisa, passamos a relacionar os principais aspectos observados para caracterizar as escolas do RN que usam Robótica Educacional, identificar como o método é aplicado, delinear as percepções dos professores da área sobre as contribuições e as dificuldades no ensino com robótica e mapear quais são as plataformas por eles utilizadas. Foi possível observar que a robótica já está presente em escolas que pertencem às redes públicas, seja municipal, estadual ou federal, e privadas de ensino. Porém, a grande concentração dessas escolas está localizada nos maiores centros urbanos do Rio Grande do Norte, Grande Natal e Mossoró. Isso nos permite concluir que o ensino da robótica está diretamente ligado geograficamente aos maiores centros urbanos, onde há facilidade de acesso à tecnologia. Observamos, ainda, que nas escolas das redes públicas municipal e estadual o modelo de implementação da Robótica Educacional que se destaca é através de projetos de extensão com universidades e institutos federais de ensino tecnológico. Portanto, é possível apreender que não há investimento dos agentes públicos na educação do RN para implantar a robótica nos projetos pedagógicos, ficando essa iniciativa restrita a ações isoladas dos gestores das escolas e dos próprios professores. Nas redes de escolas privadas, notamos que é imperativo o estabelecimento de parcerias ou prestação de serviços firmadas entre as instituições de ensino e escolas especializadas no ensino da robótica. Já nas instituições de ensino da rede federal, escolas do nível médio profissionalizante e superior, a utilização da robótica se dá com maior ênfase para a realização de projetos de pesquisa e de extensão, além de ser utilizado por iniciativa de professores em suas práticas de sala de aula, mais notadamente em disciplinas relacionadas a física, matemática, eletricidade e eletrônica. Sobre a inserção da robótica no projeto pedagógico das escolas e a sua aplicação junto as disciplinas curriculares, verificamos que essa prática ocorre em 20 das 51 escolas citadas 81 na pesquisa, das quais 17 são das redes privadas. Já a robótica como curso extracurricular, 33 escolas, das quais 18 são das redes privadas de ensino, possuem essa modalidade. Ademais, quanto ao tempo de utilização da RE nas escolas pesquisadas, vislumbramos que a maior parte implementou a TIC há menos de 5 anos, o que demonstra ser para elas um instrumento de ensino ainda embrionário. Quanto aos laboratórios, as infraestruturas das escolas pesquisadas geralmente atendem à demanda dos professores e alunos. As escolas que não possuem uma adequada estrutura laboratorial carecem de um espaço físico adequado, agilidade na reposição de componentes e maior número de plataformas. Apesar de ser possível o uso partilhado das plataformas, os professores participantes indicaram como aceitável para a LEGO e Arduino (as mais utilizadas nas escolas do RN), 4 e 3 alunos, respectivamente. Como consequência, as turmas acabam sendo limitadas quanto ao número de alunos. Pelas informações apresentadas até então, concluímos que a utilização da Robótica Educacional no Rio Grande do Norte está intimamente relacionada com o poder econômico da sociedade, pois sua maior presença acontece nas redes das escolas privadas ou nas escolas públicas através de projetos de extensão das universidades ou institutos federais, e sempre nos maiores centros urbanos nos quais há um maior poder aquisitivo da população e onde se localizam estas instituições. Os professores participantes da pesquisa possuem formação em área de ciências exatas e engenharia, metade deles sendo qualificados com pós-graduação. Apesar disso, alguns se manifestaram nos comentários pela possibilidade de professores de outras áreas, que se consideram leigos em tecnologia, utilizarem a Robótica Educacional em seus projetos pedagógicos através de um treinamento com plataformas desenvolvidas para o ensino. Outro fato que nos chamou a atenção foi a indicação de pouca utilização da robótica na educação infantil quando comparado aos níveis médios e fundamentais I e II. Baseado na literatura que fundamenta o presente trabalho, tal informação configura uma surpresa negativa, tendo em vista a importância da robótica na infância. Portanto, acreditamos que esse nível de ensino está sendo atendido diretamente pelas escolas especializadas no ensino da robótica, sendo a busca pelo contato das crianças com essa tecnologia uma iniciativa dos pais ou responsáveis e não das escolas, o que configura que a RE ainda não é um instrumento pedagógico consolidado e difundido no RN. 82 Atualmente, a Robótica Educacional é oferecida dentro da grade curricular das escolas e como um curso extracurricular. Os principais objetivos dos cursos extracurriculares são permitir aos alunos o desenvolvimento de habilidades atribuídas à robótica e incentivá-los a seguir na área de ciência e tecnologia, algumas vezes os treinando para competições de robótica. Nas escolas que integraram a robótica nas disciplinas curriculares, identificamos que o principal fator que impulsiona o uso da tecnologia é a iniciativa dos próprios professores para conseguir os recursos necessários, destacando-se nesse contexto a relevância das parcerias entre as universidades e escolas. Aprendemos também que as aulas de robótica, sejam nas disciplinas curriculares ou em cursos extracurriculares, utilizam materiais didáticos desenvolvidos pelas próprias escolas que, eventualmente, adaptam os materiais propostos pelos fornecedores das plataformas ao contexto sociocultural dos estudantes. Isso vai ao encontro da busca por um ambiente de ensino mais interessante e atrativo para alunos e professores. Nesse contexto, também se observa que a robótica proporciona várias possibilidades de uso de forma multidisciplinar que na pesquisa se apresenta com maior intensidade nas disciplinas de ciências, matemática e física, mas também com destaque para artes, português e inglês. Quanto a percepção dos professores sobre as contribuições da robótica para a aprendizagem dos estudantes, para os participantes da pesquisa, a robótica fomenta o desenvolvimento do aluno em sua plenitude, ajudando-o na sua formação cultural e relacionamento social, bem como tornando-o um cidadão mais autônomo, organizado, cooperativo, inovador, ético e empático. Todos os participantes afirmaram que já as perceberam em suas práticas pedagógicas, alguns de forma empírica, outros através de instrumentos de controle e resultados escolares, os benefícios da robótica. Os professores também reconheceram a potencialidade da Robótica Educacional para desenvolver o raciocínio lógico, a associação da teoria com a prática e o senso investigativo para desenvolver pesquisas entre outras contribuições atribuídas a essa TIC quando aplicada à educação. Assim, fica demostrado que a Robótica Educacional contribui de diversas formas em todas as fases do processo aprendizagem. 83 Ao questionarmos sobre quais as plataformas robóticas são utilizadas nas escolas percebemos que há uma superioridade incontestável de utilização das plataformas LEGO. O porquê disso se confirmou quando perguntamos quais as duas plataformas robóticas mais apropriadas para se aplicar a projetos de ensino. Para os professores, são as plataformas LEGO e as plataformas de Robótica Livre que utilizam controladoras baseadas em Arduino ou Raspberry Pi. Atribuímos a indicação das plataformas LEGO ao fato desse fornecedor ter desenvolvido uma metodologia que utiliza blocos de montar para a construção do robô e com pontes (sensores, motores, etc.) encaixáveis, além de fornecer manuais orientativos que permitem aos professores e alunos, sem habilidades técnicas e maior conhecimento em tecnologias, a utilização da Robótica Educativa nas escolas. Já as plataformas de Robótica Livre são atrativas face ao baixo custo dos componentes e peças que podem ser reaproveitadas de equipamentos eletrônicos obsoletos (sucatas) e têm nos controladores Arduino ou Raspberry Pi, também de baixo custo, grande potencial para desenvolvimento de projetos que visem a resolução de problemas com consideráveis complexidades de implementação. Quando questionado sobre as características das plataformas LEGO e Arduino, a pesquisa foi inconclusiva, pois apresentou respostas com consideráveis percentuais contraditórios. A situação leva a crer que há falta de conhecimento aprofundado sobre as plataformas e suas possibilidades. Portanto, o tema deve ser objeto de estudo específico ou considerado em investigações futuras sobre a Robótica Educacional. Quanto aos conhecimentos e habilidades prévias que os professores devem ter para utilizarem a robótica em suas práticas didáticas, aprendemos que conhecimentos em linguagem de programação, eletricidade, eletrônica e habilidade para montagens serão fundamentais para a utilização de plataformas de Robótica Livre que também exigirão maior criatividade. Já para aqueles que possam usar plataformas didáticas desenvolvidas especialmente para ambientes educacionais, como as soluções da LEGO, não há necessidade de conhecimento ou habilidade específica e, inclusive, podemos aprender conceitos básicos de programação através dessas plataformas. Por fim, procuramos saber sobre as dificuldades para a implementação da robótica nas escolas do Rio Grande do Norte e confirmamos que as principais são: aspectos relacionados 84 aos custos da aquisição das plataformas, instalações e ampliações de laboratórios, reposição de materiais consumíveis (componentes, peças, etc.), bem como a carência de fontes de financiamento para incentivar o aparelhamento tecnológico nas escolas. Também foram ressaltados aspectos como a aversão as novas tecnologias por professores de áreas não tecnológicas e principalmente da inclusão da Robótica Educacional nos projetos pedagógicos das escolas. O tema Robótica Educacional nas escolas não se esgota no presente trabalho de pesquisa, no qual procuramos apenas conhecer aspectos sobre as escolas e professores que usam essa TIC no âmbito do Rio Grande do Norte, Brasil, bem como responder questões sobre a utilização da tecnologia, destacando as suas contribuições e dificuldades de implementação. Assim, sugerimos que outros trabalhos sejam realizados com a finalidade de complementar esse estudo e promover a análise de outros aspectos relacionados a aplicação da robótica no processo de ensino-aprendizagem, tais como:  Verificar como está acontecendo a utilização da Robótica Educacional na Educação Infantil das escolas no Rio Grande do Norte;  Averiguar os benefícios atribuídos à Robótica Educacional para o processo de ensino-aprendizagem;  Planejar e especificar um projeto para implementação da Robótica Educacional para as escolas públicas do Rio Grande do Norte considerando aspectos pedagógicos; as políticas públicas; a modelagem das aulas (presencial, semipresencial e/ou a distância); as possibilidades de parcerias com as universidades; e possíveis subsídios financeiros para as escolas. Demonstrado especificamente cada resultado da pesquisa, podemos identificar como a Robótica Educacional é utilizada nas escolas do Rio Grande do Norte, quais são seus pontos positivos no processo de ensino-aprendizagem, quais são as atuais dificuldades para a sua implementação e temas para aprofundamento em futuros trabalhos. Portanto, podemos afirmar que a presente investigação alcançou o seu objetivo de traçar um panorama presente do emprego da tecnologia da robótica nas escolas do RN, exercendo um papel norteador para futuras melhorias e fornecendo dados específicos para os próximos estudos sobre o tema. 85 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, Paulo Estevão; DO PRADO, Paulo Sérgio T. Psicologia e Neurociência cognitivas: Alguns avanços recentes e implicações para a educação. Rev. Interação em Psicologia, v. 7, n. 2, 2003. Disponível em: https://revistas.ufpr.br/psicologia/article/view/3225. Acesso em: 03 jul.2019. AZEVEDO, Samuel; AGLAÉ, Akynara; PITTA, Renata. Minicurso: Introdução a robótica educacional. 62ª Reunião Anual da SBPC. Natal, 2010. Disponível em: http://www. sbpcnet. org. br/livro/62ra/minicursos/MC% 20Samuel% 20Azevedo. pdf. Acesso em: 20 jan. 2019. BARROS, Renata Pitta. Evolução, avaliação e validação do software roboeduc. 2011. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2011 BOCCATO, Vera Regina Casari. Metodologia da pesquisa bibliográfica na área odontológica e o artigo científico como forma de comunicação. Rev. Odontol. Univ. Cidade São Paulo, São Paulo, v. 18, n. 3, p. 265-274, 2006. CAMPOS, F. R. Diálogo Entre Paulo Freire E Seymour Papert: a prática educativa e as tecnologias digitais de informação e comunicação. 2008. 2018. Tese de Doutorado. Tese (Doutorado)-Programa de Pós-Graduação em Letras, Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2008. Disponível em: http://livros01. livrosgratis. com. br/cp115857. pdf. Acesso em: 02 jul. 2019 CAMPOS, Flavio Rodrigues et al. Currículo, tecnologias e robótica na educação básica. 2011. Tese de Doutorado. Tese de Doutorado, Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, São Paulo. Disponível em https://sapientia. pucsp. br/handle/handle/9619 [GS Search]. Acesso em: 18 mai. 2019. CAVALCANTI, C. J. de H.; OSTERMANN, F. Teorias de aprendizagem. Porto Alegre: Editora Evangraf-UFRGS, 2011. CÓDIGOFONTE Tecnologia de (a-z). Disponível em: https://www.codigofonte.com.br/. Acesso em: 02 ago. 2018. CONTANDRIOPOULOS, André-Pierre et al. Saber preparar uma pesquisa: definição estrutura financiamento 3. ed. Rio de Janeiro: Hucitec, Abrasco, 1999. DE ALMEIDA, Maria Elizabeth B.; DA SILVA, Maria da Graça Moreira. Currículo, tecnologia e cultura digital: espaços e tempos de web currículo. Revista e-curriculum, v. 7, n. 1, 2011. DE PÁDUA, Gelson Luiz Daldegan. A epistemologia genética de Jean Piaget. Revista FACEVV. 1º Sem., n. 2, p. 22-35, 2009. FERNANDES, Carla da Costa. S-educ: Um simulador de ambiente de robótica educacional em plataforma virtual. 2013. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013. 86 FERNANDES, Carla C.; SÁ, Sarah T.; GONÇALVES, Luiz Marcos G. Uma nova abordagem em robótica educacional utilizando simuladores e kits de robótica livre. In: III Workshop de Robótica Educacional (WRE)-Fortaleza, CE. 2012. Disponível em: http://www.natalnet.br/wre2012/pdf/106567.pdf. Acesso em: 13 jul. 2019. FRAZÃO, D. Issac Asimov. ebiografia. Disponível em: https://www.ebiografia.com/isaac_asimov/. Acesso em: 22 ago. 2019. GERHARDT, T. E.; SILVEIRA, D. T. Métodos de pesquisa. Plageder, 2009. GIL, A. C. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 6ª. ed. São Paulo: Atlas, 2008. GRAY, D. E. Pesquisa no mundo real. Tradução: Roberto Cataldo Costa; revisão: Dirceu da Silva. Porto Alegre: Penso, 2012. LEGOMINDSTORMS. Plataforma da legomindstorms. Disponível em: www.lego.com/ptbr/mindstorms. Acesso em 10 jan. 2019. LIMA, M. R. Construcionismo de Papert e ensino-aprendizagem de programação de computadores no ensino superior. 2009. 2009. 141 f. Dissertação de Mestrado. Curso de Processos Sócio-Educativos e Práticas Escolares, Departamento de Educação. São João DelRei: Universidade Federal de São João Del-Rei, 2009. MODELIX ROBOTICS. Plataforma modelix robotics. Disponível em: www.modelix.com.br. Acesso em: 31 jan. 2019. MOREIRA, Marco Antonio. Teoria de aprendizagem. São Paulo: E.P.U., 2014. MORELATO, L. A.; NASCIMENTO, R. A. O.; D’ABREU, J. V. V.; BORGES, M. A. F. Avaliando diferentes possibilidades de uso da robótica na educação. Revista de Ensino de Ciências e Matemática. 1(2), 80-96, 2010. Disponível. em: http://revistapos.cruzeirodosul.edu.br/index.php/rencima/article/viewFile/11/9. Acesso em: 05 jul. 2919. OBR. Olimpíadas Brasileira de Robótica. Disponível em: http://www.obr.org.br/o-que-e-aobr/. Acesso em: 02 jul. 2019. PEDROSA, Eurico F. Simulated environment for robotic soccer agentes. Dissertação de mestrado. Departamento de Eletrônica, Telecomunicações e Informática. Portugal: Universidade de Aveiro, 2010. PINTO, Maribel Santos Miranda; OSÓRIO, A. M. Tecnologias e Aprendizagem de Programação em Idade Pré-escolar: Projeto Kids Media Lab. I Encontro Professores Inovadores com TIC. Bragança, 2015. 87 PONTE, Vera Maria Rodrigues et al. Análise das metodologias e técnicas de pesquisas adotadas nos estudos brasileiros sobre Balanced Scorecard: um estudo dos artigos publicados no período de 1999 a 2006. Disponível em: http://www.anpcont.com.br/ site/docs/congressoI/03/EPC079.pdf. Acesso em 16/08/2018. RIBEIRO, Célia Rosa. Um Contributo para a Integração de Atividades de Robótica Educativa no Ensino Básico. 2018. Tese de Doutorado em Ciências da Educação Especialidade em Tecnologia Educativa. Braga: Universidade do Minho, 2018. ROBOCORE. Plataforma robocore. Disponível em: www.robocore.net/tutoriais. Acesso em: 06 fev. 2019. ROBOTIC INDUSTRIES ASSOCIATION. Robotic Industries Association. Disponível em: https://www.robotics.org/joseph-engelberger/about.cfm. Acesso em: 22 ago. 2019. SÁ, Sarah Tomaz L. H-Educ: Um hardware de baixo custo para a robótica educacional. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, Natal/RN, 2011. SÁ, Sarah Tomaz L. W-Educ: Um ambiente web, completo e dinâmico para robótica educacional. Tese de doutorado. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. SANTOS, R. P. Vídeo - Skinner, Escolas e Máquina de Ensinar. In: Física Interessante. 17 Nov. 2014. Disponível em: http://www.fisica-interessante.com/video-skinner-maquina-deensinar.html. Acesso em: 29 jul. 2019. SCHONS, C.; PRIMAZ, E.; WIRTH, G. A. P. Introdução a Robótica Educativa na Instituição Escolar para alunos do Ensino Fundamental da disciplina de Língua Espanhola através das Novas Tecnologias de Aprendizagem, In: Anais do I Workshop de Computação da Região Sul, Florianópolis: UNISUL, 2004. SIGNIFICADOS. Disponível em: https://www.significados.com.br. Acesso em: 10 jul. 2018. SILVA, Akynara Aglaê Rodrigues Santos da. Robótica e educação: uma possibilidade de inserção sócio-digital. 2010. 120 f. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-graduação em Educação, Centro de Ciências Aplicadas. Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2010. SILVA, Alzira Ferreira da. RoboEduc: uma metodologia de aprendizado com robótica educacional. Tese de Doutorado. Programa de Pós-graduação em Ciências e Engenharia Elétrica, Centro de Tecnologia. Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009. SILVA, Bento Duarte da. A inserção das tecnologias de informação e comunicação no currículo: Repercussões e exigências na profissionalidade docente. Currículo, práticas pedagógicas e identidades, p. 65-91, 2002. 88 VALENTE, José Armando. Computadores e conhecimento: repensando a educação. 2. Ed. Campinas, SP: UNICAMP/NIED, 1998. YANAGUIBASHI, Erika; SÁ, Sarah Tomaz L.; GONÇALVES, Luiz Marcos G. LabsRia: uma proposta de baixo custo para robótica educacional, In: Anais do VI Workshop de Robótica Educacional, Uberlândia – MG: UFSCar. 2015. ZILLI, Silvana do Rocio. A robótica educacional no ensino fundamental: Perspectivas e práticas. 2004. 89 f. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. SANTA CATARINA: Universidade Federal de Santa Catarina, 2004. 95 3.6. Quanto ao planejamento das aulas de Robótica em cada escola, você: Marcar, por linha, todas que se aplicam. 3.7. Em quais disciplinas você utiliza ou já utilizou Robótica? Marcar todas que se aplicam. 3.8. Você já participou de algum projeto multidisciplinar utilizando Robótica? Se sim, envolveu quais disciplinas? ________________________________________ ___________________________________________________________________ 3.9. Na sua opinião, a utilização da Robótica em disciplinas curriculares acontece devido: 3.10. Você já observou o desenvolvimento de habilidades e competências na aprendizagem que estivessem relacionadas ao uso da Robótica? Marcar apenas uma opção. 96 3.11. Indique o grau de observação do desenvolvimento de habilidades, competências e melhorias da aprendizagem atribuídas à Robótica: Marcar, por linha, apenas uma opção. Indique outras habilidades, competências ou melhorias não listadas que você observa e atribui ao uso da Robótica no seu fazer em sala de aula: _______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3.12. Na sua opinião, para utilizar a Robótica Educacional os professores necessitam de conhecimentos e/ou habilidades prévias, tais como: 97 Caso haja necessidade prévia, você conhece alguma metodologia de capacitação que facilite o processo de absorção dessas habilidades/competências e possibilite o uso da Robótica Educacional por professores com pouca experiência no uso de tecnologias? Descreva a metodologia de capacitação ou opine como esse problema pode ser enfrentado de forma a universalizar o uso da Robótica Educacional. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3.13. Indique algumas dificuldades para implantação da Robótica Educacional. Marcar, por linha, apenas uma opção. Outras: ______________________________________________________ ______________________________________________________________ 3.14. Informe até duas plataformas de Robótica que considere as mais apropriadas para projetos de ensino: Nome Plataforma 1 Plataforma 2 98 3.15. Para as afirmações a seguir, indique se são contempladas pelas Plataformas citadas em 3.14. Marcar, por linha, todas que se aplicam 3.16. Na sua visão, quais os aspectos negativos da Robótica Educacional? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ DIMENSÃO 4 – Finalização 4.1. Quais aspectos/temas você sentiu faltar nesse inquérito? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 4.2. Caso você tenha interesse em receber os resultados desse trabalho de pesquisa, informe o contato para envio. ___________________________________________________________________ Muito obrigado pela participação!