Os professores de conteúdos e de disciplinas optativas que pretendam incorporar ciências, tecnologia, engenharia e matemática (STEM), bem como ciências da computação (CS) no seu currículo, podem considerar robôs e robótica, mantendo o foco instrucional da sua aula.

Por exemplo, para melhorar uma aula de literatura, os alunos podem representar a viagem de personagens literárias através de robôs programados. Na aula de matemática, os alunos podem determinar a distância e a velocidade percorrida e calcular o tempo necessário para executar um programa para o seu robô.

Além disso, os professores não têm de abandonar todo o seu currículo para participarem em STEM. Em vez disso, implementem um projecto ou tarefa de desempenho por semestre e liguem-no à aprendizagem na sua área durante não mais de duas a três semanas de cada vez. Mantenham as coisas simples e concentrem-se na diversão e na aprendizagem pretendida.

Eis como começar, juntamente com recursos e recomendações.

Ligar os robôs à sala de aula

No mundo real, a robótica é um ramo da engenharia que envolve a concepção, o design, o fabrico e o funcionamento de robôs. Este domínio também se sobrepõe à ciência da computação.

Na sala de aula, os robôs educativos são excelentes para ensinar às crianças competências fundamentais de design de engenharia e programação, permitindo-lhes ver e interpretar os resultados do código em tempo real. Além disso, podemos associar a literacia, as ciências físicas e a matemática (entre outros tópicos), ajudando-as a desenvolver competências profissionais como o planeamento, o trabalho em equipa e a perseverança.infografia que apresenta as competências que podemos ajudar os alunos a desenvolver.

Para manter a autenticidade da aprendizagem, eis um contexto que podemos criar para os alunos:

• Na agricultura comercial, os robots navegam pelos terrenos agrícolas, fazem a colheita e cuidam das plantas de forma autónoma e em condições difíceis para os humanos.
• Nos cuidados de saúde, a inteligência artificial e a realidade aumentada melhoram a orientação de pessoas com deficiência que utilizam exoesqueletos robóticos.
• Na indústria automóvel, os robôs com braços mecânicos potentes montam automóveis e efectuam instalações precisas.
• Na exploração espacial, os veículos operados à distância captam dados e imagens do espaço e de outros planetas.

Escolha o seu robô

Quando ensinar robótica na sala de aula (e não depois da escola), escolha robôs que exijam construções menos elaboradas e que não exijam muita limpeza.

As seguintes empresas oferecem opções para todos os graus de ensino a vários preços:

• PBS Kids: Construa um robot com o George Curioso para os graus K-5.
• Bee-Bot: Ajude os alunos do ensino básico e secundário a programar viagens com robôs.
• Sphero: Os alunos do ensino básico e secundário podem programar a mini-bola-robô para desenhar formas, soletrar e aprender a programar. Este guia caseiro permite que os pais também ajudem.
• Ozobot: Oferece opções de codificação para o ensino básico e secundário, com ou sem ecrãs de computador, e associa-se à aprendizagem de conteúdos.
• A Lego e a Vex também oferecem soluções para alunos de todas as idades construírem bots - estes são especialmente populares entre os amadores e os envolvidos em robótica de competição.

Uma estrutura para começar

Siga estes quatro passos calculados para ajudar os seus alunos a familiarizarem-se com a tecnologia, a par da compreensão dos conceitos-chave e da programação, independentemente do seu robô ou plataforma.

1. conhecer o hardware. Ao explorarem os tutoriais através do jogo, os alunos podem aprender a identificar e a categorizar os principais componentes dos seus robôs. Boas categorias para começar incluem a estrutura, o movimento, a electrónica e outras ferramentas. Não se esqueça de fornecer uma explicação para cada categoria.

2. construir o robot (quando aplicável). Este é um óptimo ponto de partida para os alunos que estão a iniciar-se na robótica, e muitas crianças mais novas vão adorar este passo.

3. conhecer as funções das engrenagens, motores, sensores e outros componentes. Esta etapa ajuda significativamente a elucidar na prática os conceitos-chave da engenharia de automação e robótica e contextualiza a utilização dos componentes associados ao robô que escolher.

4. aprender a programar. A maioria dos dispositivos tem missões incorporadas, que permitem aos alunos ver como fazer o robô mover-se com motores e responder ao toque ou ao movimento com sensores. À medida que se habituam aos programas incorporados, podem começar a criar os seus próprios programas utilizando blocos de programação visual. Por exemplo, a opção de codificação de blocos na aplicação Sphero Edu é construída com base no Scratch - veja este tutorial que crieipara programadores principiantes.

Utilização de uma tarefa de desempenho

Implementar uma unidade de robótica inteira pode ser um pouco exagerado ou parecer assustador para um professor de conteúdos - por isso, experimente uma tarefa de desempenho em que o produto que os seus alunos criam é um programa que permite que o seu robô realize uma tarefa. Consulte esta ligação para obter um modelo inspirado no modelo GRASP (Goal, Role, Audience, Situation, Products) de Jay McTighe, juntamente com o meu exemplo para que possa ter como referência enquanto concebeo seu próprio.

Ao conceber as suas tarefas de desempenho, eis algumas ligações curriculares lógicas a considerar pelos professores de conteúdos.

Artes da língua inglesa

• Ajude os alunos a estabelecer ligações entre a escrita com uma gramática correcta e a codificação com uma sintaxe adequada quando programam robôs.
• Ajude uma personagem de uma história a resolver um problema (como percorrer uma distância específica, utilizar engrenagens estrategicamente para navegar através ou à volta de um terreno difícil ou utilizar sensores para alertar para um perigo iminente), fazendo com que os alunos pensem analiticamente nos seus projectos.
• Ver um exemplo de aula da Wonder Workshop.

Matemática

• Construir robôs de papel para aprender formas geométricas.
• Aprofundar o domínio das capacidades de raciocínio algébrico.
• Explorar a álgebra envolvida no funcionamento dos motores dos robots com rodas.
• Ver um exemplo de lição da Sphero.

Ciência

• Conceber, construir e programar robôs para investigar soluções e resolver problemas.
• Os alunos trabalham em equipas de design para colaborar com outros e partilhar ideias para investigar, criar e testar as melhores soluções possíveis.
• Os alunos exploram questões científicas do mundo real em tópicos que vão desde as ciências da terra à física.
• Os alunos desenvolvem e testam hipóteses.
• Ver um exemplo de lição da Lego.

Estudos sociais

• Os alunos exploram carreiras no domínio da robótica.
• Os alunos aprendem a produção e distribuição de bens utilizando robots e criam simulações.
• Os alunos podem utilizar robôs para programar uma viagem através de um mapa de chão.
• Ver um exemplo de aula do KinderLab Robotics.

Jorge Valenzuela é também o autor de Rev Up Robotics: Real-World Computational Thinking in the K-8 Classroom.