O PAPEL INTERDISCIPLINAR DA ROBÓTICA E DA FISICA ATRAVÉS DA CATAPULTA

As pesquisas da revisão bibliográficas foram relatadas os significados das palavras, robótica, física, catapulta e interdisciplinar. Além disso, foram relatados alguns trabalhos que envolviam as invenções automotoras criadas pelo homem. Alguns autores apresentaram e abordaram em seus estudos atividades de interdisciplinaridades que abordavam a robótica educacional. Neste estudo foram construídos dois tipos de robôs lançadores. O robô 1 lança a bolinha para o robô 2 e vice-versa; também foi realizado com três robôs lançadores. Some authors presented and approached in their studies activities of interdisciplinary that approached educational robotics. In this study two types of launching robots were built. Robot 1 tosses the ball to robot 2 and vice versa; was also performed with three launching robots. The interaction of the Robotics and Physics disciplines helped the students to carry out the catapult project.

The purpose of this work was to be able to value the ludic and challenging activities, uniting learning and practice. Figura 3 – A curva da parábola está com os “braços” para baixo. Figura 4 – Kit LEGO Zoom. Figura 5 – A foto do robô lançador 1 30 Figura 6 – Programação do robô lançador 1 30 Figura 7 – A foto do robô lançador 2 31 Figura 8 – Programação do robô lançador 2 31 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO Erro! Indicador não definido. OBJETIVOS Erro! Indicador não definido. EXECUÇÃO DO PROJETO CATAPULTA 30 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS 32 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Erro! Indicador não definido. INTRODUÇÃO O papel interdisciplinar da robótica no meio educacional é estimulador ao aprendiz, pois o estudante se envolve em um aprendizado mais prazeroso e dinâmico. Desse modo, o estudante cria um relacionamento entre o conteúdo trabalhado e a experiência que possa ser vivenciada em seu cotidiano.

O professor é a peça imprescindível para o andamento e o sucesso de todo processo pedagógico no uso da robótica, porque ultrapassa a memorização dos conteúdos. A aprendizagem é privilegiada pela construção e pela vivência, que estimula a capacidade de autoavaliação do seu aprendizado, desenvolve a persistência para enfrentar os desafios apresentados pela situação problema, aprende a observar, a escutar e a relacionar com as opiniões do grupo, aprende a ajudar e ser ajudado, construindo uma autonomia intelectual e moral [PROL, 2006]. Este trabalho tem como objetivo estudar, desenvolver e aplicar o papel interdisciplinar da robótica e da física através da catapulta. A sua motivação surgiu quando foi observada uma grande inserção de tecnologia, que poderia auxiliar nas aulas de robótica e da física, dinamizando o aprendizado nessas disciplinas.

E também propõe realizar um levantamento de uma revisão bibliográfica sobre o tema proposto. Segundo Lima (2015), a matéria física apresenta muito desafios devido à necessidade de conhecimentos do conteúdo de matemática, que muitas vezes os alunos não têm a habilidade de como usá-lo nas atividades da física. Favorecer o desenvolvimento de habilidades e competências, tais como, modelar, resolver problemas e realizar investigações, voltadas à pesquisa e à resolução de situações- problemas. Objetivos específicos Como objetivos específicos, o estudo pretende: • Observar a construção e programação de um robô lançador baseado em uma catapulta; • Observar a reação dos alunos, no momento da construção e programação dos robôs lançadores (1 e 2), que um robô lançará uma bolinha para outro robô e vice versa.

Nessa fase, os alunos terão que avaliar a influência da potência de cada robô e o ângulo de lançamento da bolinha, pois os alunos terão que coordenar o funcionamento desses robôs. • Avaliar a aplicação da robótica como material de apoio e as suas contribuições nas disciplinas de matemática e física. Estrutura do texto O trabalho é organizado nas seguintes etapas, tais como, o capítulo 1 apresenta a introdução do tema proposto, os objetivos e a estrutura do trabalho. Diante desse fato, vários professores de diversas matérias, tais como, informática, matemática, física e entre outros, estão adotando os Kits de robótica educativa, que constitui em um recurso para melhorar o processo de ensino/aprendizagem.

No entanto, algumas escolas estão utilizando o projeto LEGO Zoom, que é um kit de construção de robôs, como uma ferramenta didática, o qual auxilia no ensino\aprendizagem do aluno. A escolha do Kit, como por exemplo, robô lançador 1 e 2, o aluno aprenderá os conteúdos, que envolvem neste Kit, tais como, na disciplina Física, o aluno aprenderá o conteúdo que envolve a potência do motor desses robôs; na disciplina matemática, está envolvida os conteúdos com conceitos de ângulos, da parábola, da medida e o ângulo de giro (neste caso, é o ângulo realizado pelo motor do robô) e por último, uma disciplina a parte, que é a robótica, entretanto, a robótica pode ser vinculada as aulas de informática, os alunos aprenderam a montar o seu próprio robô, utilizando as peças que vem com o Kit.

Alguns alunos da escola (relatado nesse trabalho) têm apresentado pouco interesse nas disciplinas de Matemática e de Física, por serem consideradas matérias muito maçantes e desinteressantes. Para melhorar esse cenário, foi implantado o projeto LEGO Zoom dos robôs lançadores 1 e 2, através desse projeto, é apresentado o papel interdisciplinar da Robótica e da Física. O site Significado (2017) alega: “interdisciplinar é um adjetivo que qualifica o que é comum a duas ou mais disciplinas ou outros ramos do conhecimento. É o processo de ligação entre as disciplinas”. Diversos trabalhos vêm apresentando a robótica como invenções automotoras criadas pelo homem. Essas invenções vêm sendo abordadas desde os antigos engenheiros gregos de Alexandria, como por exemplo, Pneumática e Automata escrita por Heron de Alexandria; e testemunharam a existências de diversos e diferentes tipos de máquinas que eram capazes de realizarem movimentos automatizados [CRUZ, 2017, p.

Entretanto, a robótica só se destacou na história no século XX, através do crescimento da industrialização. Quando se fala em ensino e tecnologia, não se pode deixar de falar em como será feita essa integração. Como se sabe, as tecnologias de informação e comunicação (TIC) representam um poderoso aliado no sentido de enfrentar os desafios do ensino e da aprendizagem no cotidiano escolar. Nesse sentido, existe a necessidade de o professor pensar e repensar a sua prática pedagógica, aliando a isso, o conhecimento tecnológico e domínio do conteúdo. Nesse aspecto, existe um modelo que descreve o conjunto de conhecimentos que um professor deve possuir para realizar sua prática pedagógica de modo efetivo em um ambiente tecnológico, o TPACK (Technological Pedagogical Content Knowledge).

Segundo Cibotto (2006), ele alia um grupo de entendimentos sistematizados, convergentes e inter-relacionados que são o TK (Technological Knowledge – conhecimento tecnológico), CK (Content Knowledge – conhecimento do conteúdo) e o PK (Pedagogical Knowledge – conhecimento pedagógico). O conhecimento tecnológico do conteúdo compreende como conteúdo e tecnologia se inter-relacionam, ou seja, como um afeta o outro. Deve-se entender qual tecnologia é mais pertinente para aquele conteúdo e vice-versa, como o conteúdo se compatibiliza com a tecnologia digital ou não. O TPACK pode ser considerado, segundo Cibotto (2006), como todos os conhecimentos anteriores unidos, mas não somente isso, eles se articulam e colaboram mutuamente. O framework disponível na figura abaixo mostra bem a relação dos conhecimentos: Figura 1 - TPACK Fonte: Cibotto (2013) Para se ter domínio deste modelo, o professor deverá possuir a compreensão do conjunto de técnicas pedagógicas que farão da tecnologia, um recurso para a construção do saber do estudante e não meramente um apoio para o ensino (SAMPAIO, 2012).

Dentro do conjunto de decisões que o profissional deverá contemplar, no sentido de inter-relacionar a atividade proposta de ensino e de aprendizagem, ao uso da tecnologia, ele deverá fazer o planejamento da sequência didática e das estratégias de avaliação, com pressupostos formativos e/ou somativos. Assim, segundo Padilha (2014), a interseção dois conhecimentos acima resultarão no conhecimento pedagógico do conteúdo (PCK). Nele, o professor concilia as melhores escolhas pedagógicas para determinado conteúdo e organiza melhor a sua lista de conteúdos a desenvolver. Um exemplo disso é usar o recurso quizz online para dar início a sequência didática do assunto biodiversidade, para saber os conhecimentos prévios que os alunos já possuem. O conhecimento tecnológico (TK) está associado ao funcionamento das diversas tecnologias em si, tanto computadores, softwares (para o ensino de ciências, no caso, mas poderia ser para o ensino de matemática e física, com outros exemplos), utilização da internet e periféricos que a instituição escolar possui.

A junção do conhecimento tecnológico e do conteúdo, dá origem ao conhecimento tecnológico do conteúdo (TCK) que se refere à melhor escolha dos recursos tecnológicos aplicáveis ao conteúdo ensinado. Caso contrário, o aluno sentirá excluído da sociedade [BRAZ e OLIVEIRA, 2017, p. De acordo com Lima (2015), “o uso de experimentos no ensino de física nasceu da necessidade de demonstrar aos educando que a ciência é mais do que resoluções de formulações matemáticas. A construção das teorias em Física envolve a descrição dos fenômenos naturais”. A mistura entre a robótica e a disciplina física através da busca de formação de um cidadão capaz de intervir na sociedade é o melhor caminho para inseri-lo na sociedade.

Mas, é interessante o aluno domine as tecnologias, a ciência e também as relações sociais, pois o papel fundamental do ensino na escola é transformar os alunos com consciência crítica e criativa, que através da sua transformação possa intervir na realidade social do mundo [OLIVEIRA, 1997, p. O papel interdisciplinar, que envolvem alguns conteúdos de matemática e física, é proporcionado pelo uso de kits de robótica educativa, gerando situações-problemas através de observações nos experimentos realizados pelos alunos. Martins, Oliveira e Oliveira, (2017) adotaram a robótica educacional como uma ferramenta de trabalho pedagógico interdisciplinar nos cursos profissionalizantes e apresentaram alguns resultados da competição de robótica. A revisão bibliográfica auxiliou na montagem, indicando o caminho que poderia ser trabalhado e dando um suporte científico neste estudo.

METODOLOGIA A metodologia, deste trabalho, visa o desenvolvimento do papel da interdisciplinaridade da robótica e da física através da catapulta. A robótica por ser uma área que desperta a curiosidade dos alunos, podendo ser usada como ferramenta didática no ensino da física, da matemática e outras disciplinas. A partir desse momento, os alunos são desafiados a realizarem uma cooperação entre os colegas do grupo e também são exploradas as habilidades individuais dos mesmos. Nesse tipo de projeto, o fator equipe é bem explorado, pois os alunos necessitam assumirem papeis diferentes, tais como, organizador – aquele que organiza o kit, construtor – aquele que irá construir a montagem, relator e líder – aquele que irá fazer os relatos do processo de montagem e liderar o grupo, programador e apresentador - aquele que irá montar a programação no computador.

É interessante formar grupos de quatro alunos, pois cada um fica responsável de uma função, entretanto podem formar grupos que contenham três integrantes, porque um integrante ficará responsável por duas funções. O momento de análise do projeto, os alunos testam o projeto construído, fazem correções de problemas, se os mesmos tiverem, e validam a montagem, através da combinação do conhecimento adquirido com o conhecimento mediado pelo professor. O momento de continuar, os alunos são confrontados com situação-problema, e terão que resolvê-la através dos conhecimentos e ferramentas que estão disponíveis. Logo, os professores de Física usam como alternativa que aprimora as aulas práticas da matéria. Esse projeto contém os conteúdos de 1o e 2o anos do Ensino Médio, que auxiliam os professores com dificuldades na preparação das aulas experimentais e fornecem subsídios suficientes para a sua execução, entretanto, o professor precisa ter uma capacitação prévia e a escola tenha os materiais adequados para a execução desses projetos, que são relatados nos capítulos 6 e 7.

A seguir, será apresentada a função do segundo grau e a sua descrição é uma parábola, que auxiliará os alunos a entender como a trajetória da bolinha que sai do robô lançador 1 e chega até o robô lançador 2. FUNÇÃO DO SEGUNDO GRAU E A PARÁBOLA As dificuldades, que enfrentam os professores de exatas, consistem em demonstrar os conceitos, como por exemplo, de funções, sejam compreendidos pelos alunos, pois os mesmos foram construídos, durante muitos anos, em uma sistematização que distanciam da linguagem usada no cotidiano das pessoas. Muitos professores, ainda aplicam os conceitos matemáticos, mantendo fielmente à linguagem daquela época, no entanto, os alunos “aprendem” a realizar essas linguagens, sem nenhuma preocupação de entendê-las. “funções ou aplicação é uma relação especial entre dois conjuntos na qual: 1o) todo elemento do 1o conjunto deve ter, obrigatoriamente, associado no 2o conjunto; 2o) cada elemento do 1o conjunto só pode ter um, e apenas um, associado no 2o conjunto”, que é representado simbolicamente por:  x, x  A,  |y  B| y = f (x) ou f = {(x, y) | x  A, y  B e y = f(x)} Este mesmo autor, ainda afirma que: “quando, ao se referir a uma função “f ”, for dada apenas a sentença matemática aberta y = f (x) que a define, subentende-se que a função em para domínio e para contradomínio o conjunto dos números reais .

As funções desse tipo são chamadas de funções numéricas” [LEANDRO, 1978, p. As funções podem ser definidas, através de sentenças matemáticas, denominadas de equações, como por exemplo, y = 2x ou y = x2 + 5x – 8. Entretanto, é bom ficar atento, pois, simbolicamente, essas equações são representadas por: y = f (x), é lido da seguinte forma: “y” é igual a “f ” de “x”. No entanto, os exemplos das equações podem ser representados de forma abstrata, como por exemplo, y = ax ou y = ax2 + bx – c. • Se b2 – 4ac = 0, e a equação tem uma única solução real:. • Se b2 – 4ac > 0 a equação terá duas soluções reais diferentes: ou ” [BIGODE, 1996, p. É um costume adotar a letra grega maiúscula Δ para representar a equação b2 – 4ac, pois se o seu resultado for menor que zero, a equação não tem solução reais.

Assim simplificando a aplicação da fórmula de Bhaskara. Portanto, quando se pretende resolver uma função de 2o grau, a melhor opção é igualar essa função a zero, assim essa equação pode ser trabalhada como uma equação do 2o grau e aplicar a fórmula de Bhaskara, obtendo assim a sua solução, que pode apresentar uma das soluções acima. b) está com os “braços” para baixo. Fonte: [LEANDRO, 1978, p. Neste trabalho, as parábolas serão apresentadas com seus “braços” abertos para baixo, porque o lançamento da bolinha realizado pelos robôs 1, 2 e 3 faz uma curva, como é a representação dessa parábola. Para obter esse tipo de parábola, é necessário que o coeficiente x2 da equação do 2o grau seja negativo.

Nesse caso, é associado o papel interdisciplinar da robótica e da disciplina da matemática através dos robôs lançadores 1 e 2. Fonte: Autora. PROJETO CATAPULTA USANDO A LEGO MINDSTORMS EDUCATION O projeto catapulta é realizado usando o Kit LEGO Zoom da LEGO MINDSTORMS EDUCATION, como é apresentado na Figura 4, que podem ser estudos os seguintes conteúdos para os robôs lançador 1 e 2. Figura 4 – Kit LEGO Zoom. ROBÔ LANÇADOR 1 O projeto robô lançador 1 apresenta os seguintes conteúdos, como, noção da potência de um motor; o ângulo como medida de uma inclinação e a ideia de parábola, são informações importantes para o lançamento da bolinha. Esse projeto tem como competência o modelar, resolver problemas e a realização das investigações desse robô.

Esse projeto tem as mesmas competência e os mesmos materiais do robô 1. O desenvolvimento desse projeto acontece, inicialmente, com os alunos conversando sobre as paraolimpíadas e os aparelhos, usados pelos atletas paraolímpicos, baseados na literatura do texto “conectar”, fornecido pelo kit. As aulas foram divididas em seções, como apresentado na construção do robô 1. A equipe reconhece os componentes, que são usado na construção do robô lançador 2 e conversam sobre o funcionamento do mesmo. Após a montagem, a equipe programa o robô 2 com as seguintes funções, girar e lançar uma bolinha. Figura 6 – Programação do robô lançador 1 Fonte: Autor. A Figura 7 apresenta o robô lançador 2, que também é programado usando o bloco “condição”. Nesse caso, o robô foi programado para girar 90 graus e lançar a bolinha com um ponto preto com um tempo de 1 segundo, atingindo o alvo determinado.

Figura 7 – A foto do robô lançador 2 Fonte: Autor. A Figura 8 mostra a programação do robô lançador 2. Os alunos que distribuíram as tarefas para cada integrante do grupo. Essa atividade foi realizada de forma monitorada e foi observada uma grande capacidade de cooperação e trabalho em equipe. É importante esclarecer que a robótica neste estudo foi usada como uma ferramenta interdisciplinar, que agrega conceitos de matemática, física e a parte programação, proporcionando aplicação e transformando o conhecimento em um produto. Nesta visão, ela proporciona aos alunos a construção e o conhecimento técnicos de forma prazerosa e duradoura, permitindo a aplicação prática e integrada dessas disciplinas. Nesse cenário, pode-se afirmar que o uso da Robótica educacional como ferramenta pedagógica no auxílio das aulas de Física no Ensino Médio é bem proveitoso e uma aprendizagem colaborativa.

Por fim, é interessante que os professores tenham contato com disciplinas tecnológicas na sua formação com o intuito de melhorar a sua prática pedagógica e propiciar um aprendizado mais ativo, crítico, eficaz e motivador para o aluno para que o mesmo possa fazer diferença no cotidiano em que vive e no mundo do trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, M. A. Possibilidades da robótica educacional para a educação matemática. Curitiba: 2007. e OLIVEIRA, L. T. A robótica no ensino de física: uma saudável relação interdisciplinar. PDF. Disponível em: <http://www. e SANTOS, I. R. G. Grandezas físicas aplicadas a uma catapulta: energia potencial elástica. ETIC – Encontro de Iniciação Científica. Acessado em: 01setembro2017. CIBOTTO, Rosefran Adriano Gonçalves; OLIVEIRA, Rosa Maria Moraes Anunciato.

O conhecimento tecnológico e pedagógico do conteúdo (TPACK) na formação inicial do professor de matemática. Disponível em: http://www. fecilcam. A interdisciplinaridade: história, pesquisa e teoria. Campinas: Papirus. INFOPÉDIA – dicionário porto editora. Texto. Disponível em: <https://www. OLIVEIRA, R. Informática Educativa. Campinas: SP, Papirus, 1997. PADILHA, A. S. C. A. Diferentes materiais para uso na robótica educacional: A diversidade que pode promover o desenvolvimento de diferentes competências e habilidades. ed. São Paulo: 2006. php/wie/article/view/985/971>. Acessado em: 31agosto2017. Miranda, L. M. Sampaio F. S. e SILVEIRA JUNIOR, C. R. O ensino interdisciplinar: o uso de robótica educativa nas aulas de matemática do ensino médio. PDF. COUTINHO, C. P. Avaliação do TPACK nas atividades de ensino e aprendizagem: um contributo para o estado da arte.

Universidade do Minho. Braga, Portugal. Breve resgate histórico das evoluções tecnológicas e algumas reflexões da teoria Vygostkyana. Revista Mosaicum Ano II, n. Ed. Bahia: FASB, 2007 ZILLI, S. R.