Estado da Arte

São apresentados alguns projectos de investigação que representam o estado da arte do uso da robótica na educação, baseado em robôs Lego Mindstorms. Serão apresentados os projectos, identificando algumas perspectivas em contraponto, apontando as suas expectativas e fragilidades, descrevendo os resultados e conclusões.


Presentemente, os robôs Lego Mindstorms são utilizados na educação como ferramenta pedagógica, nomeadamente no ensino da matemática e física do ensino básico e secundário. Existem vários projectos de investigação que apresentam vantagens quanto à sua utilidade pedagógica, em diversos contextos educacionais. No entanto, em relação às ciências de computação e comunicação, nomeadamente no ensino de algoritmia e linguagem de programação, as opiniões divergem.


McNally et al. (2006) descrevem resumidamente o estudo de três professores americanos que utilizaram a tecnologia da robótica como suporte à aprendizagem no curriculum das ciências de computação, realizadas em inúmeras oficinas, com a presença de centenas de professores. O objectivo era responder à pergunta: Os robôs LEGO Mindstorms têm futuro na educação das ciências de computação? Na verdade, alguns dos professores constataram que esta tecnologia não se adapta muito bem no ensino da informática, ou que pelo menos os seus supostos benefícios não foram comprovados. Michael Goldweber, um dos professores da investigação, utilizou o kit Mindstorms nos cursos de iniciação à programação, mas defende que o seu uso prejudica a aprendizagem. A principal desvantagem logística é o custo. Embora não seja excessivamente caro equipar um laboratório com robôs baseados em Mindstorms, é demasiado caro fornecer a cada aluno de informática o seu próprio robô. Isto implica que os alunos têm uma experiência limitada às horas de funcionamento do laboratório de informática. Do ponto de vista pedagógico, os robôs Mindstorms limitam o estudo de conceitos orientados a objecto e operam de forma contínua em oposição a um mundo real. Por exemplo, o robô pode ter um comportamento diferente se a bateria estiver a meia carga e os sensores devem estar devidamente calibrados. Barry Fagin desenvolveu a linguagem de programação Ada/Mindstorms e tem utilizado o robô Mindstorms em vários contextos do curso. No entanto, os resultados do estudo que realizou não mostraram nenhuma melhoria na aprendizagem dos alunos quando foi utilizado o robô nos cursos de introdução à programação. Com o robô Mindstorms, podemos compilar o programa, efectuar o upload e executar o hardware para verificar se o robô tem o comportamento desejado. Este processo melhora consideravelmente as fases do design, ou seja, o teste e a correcção do programa. No entanto, é reduzida drasticamente o tempo disponível para o pensamento reflexivo e ao longo de vários dias passamos a ter uma actividade não-trivial. Frank Klassner é o autor de RCXLisp e utilizou também o robô Mindstorms nos seus cursos. Ele continua a acreditar no valor pedagógico da plataforma Mindstorms na educação, na aprendizagem das ciências de computação. Defende que o currículo da programação deveria ser actualizado e incorporado novas soluções de programação no contexto da web e da computação. A plataforma é relativamente barata e razoavelmente simples para programar, em comparação com outras opções como por exemplo os telemóveis. A plataforma é versátil e aberta, oferecendo aos alunos uma variedade de experiências, como a comunicação sem fio para sistemas em tempo real. A plataforma é de fácil integração ao longo de um currículo e pode ser reutilizado em sucessivos cursos. A plataforma é familiar e continua a ser um desafio aos estudantes, aumentando assim o seu valor pedagógico.


Segundo Oliveira (2007) podemos constatar que os estudantes se depararam com um número significativo de situações problemáticas directa ou indirectamente relacionadas com a matemática. A investigação por ele realizada “aponta resultados claramente favoráveis à introdução dos robots como elementos mediadores entre os alunos e a Matemática, desde que devidamente enquadrados” (Oliveira, 2007, p. 172). No entanto, como refere Oliveira (2007), o uso de robôs na sala de aula é insuficiente, é necessário saber quais as tarefas que o professor está disposto a propor aos alunos e de que forma ele deve preparar e experimentar as situações de aprendizagem. Numa implementação futura, seria interessante “aplicar e estudar a metodologia de projecto utilizando os robots, principalmente se se tratasse de um projecto interdisciplinar da Matemática com outras disciplinas como a Informática, a Física ou as Arte Visuais e Tecnológicas” (Oliveira, 2007, p. 173)


Surge na Universidade da Madeira, o projecto Droide (Santos, Fermé, & Fernandes, 2005), uma nova abordagem de ensino como o objectivo de desenvolver, na sala de aula, projectos simples de robótica. Posteriormente foram desenvolvidos dois subprojectos: Droide M.L.P. (Figueira, 2008), uma plataforma que permite a programação do kit Lego Mindstorms NXT em 6 linguagens de programação distintas (C++, C#, Vb.NET, Java, Prolog e Pascal), munida de um conjunto de guias e tutoriais para a sua utilização; Droide Virtual (Santos, Fermé, & Fernandes, 2006), que utiliza a plataforma Moodle e a Framework da plataforma Droide M.L.P, para que os alunos do ensino secundário dos Açores, Madeira e Portugal Continental, possam resolver os desafios propostos, utilizando uma das linguagens que a plataforma oferece. Tendo em conta que o desenvolvimento de actividades práticas parece ser mais relevante e, ao mesmo tempo, mais motivador e interessante para os estudantes, o desenvolvimento colaborativo de projectos de robótica via web, pode constituir uma abordagem mais eficiente para o ensino de programação do que o ambiente tradicional de sala de aula (Santos, et al., 2006). Luis Gaspar (2007) acredita que esta plataforma é uma mais-valia para o ensino da iniciação da programação, como o caso da disciplina de Bases de Programação de 10.º ano do Curso Tecnológico de Informática.
Delman et al. (2009) desenvolveram um sistema de ensino de C/C++ que usa os robôs Lego Mindstorms RCX, num curso de ciências e computação, para a aprendizagem da iniciação à programação. O sistema foi implementado utilizando o firmware BrickOS e o ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) Code::Block, desenvolvidos pela comunidade open source. Foi também integrado no Code::Blocks o emulador BrickEMU. O presente sistema permite desenvolver programas em C/C++ no Code::Block, compilar e efectuar o download para o bloco RCX, executar o programa e por fim observar o comportamento do robô. O ambiente IDE e o software de robótica são executados na máquina virtual Sun VirtualBox, permitindo uma plataforma de programação uniforme para todos os Sistemas Operativos (Windows, MacOS e Unix/Linux). O objectivo é ensinar a desenvolver o raciocínio lógico na algoritmia em vez do estudante concentrar-se apenas nas especificidades da linguagem de programação. Posteriormente, desenvolveram um sistema de ensino de C/C++ que usa os novos robôs Lego Mindstorms NXT.


O Instituto de Educação da Universidade de Lisboa organizou o primeiro encontro internacional dedicado à problemática do uso das TIC ao serviço da aprendizagem - ticEDUCA2010 (ticEDUCA, 2010). A conferência, entre outras semelhantes realizadas na sociedade portuguesa, é uma excelente oportunidade para promover a partilha de reflexões e o intercâmbio de boas práticas de aprendizagem mediadas pela tecnologia.
 

cmra às 02:17 | link do post