REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8344498
Lucas Saraiva de Oliveira1
RESUMO
O presente trabalho vem com a proposta de ensinar matemática e ciências no Ensino Fundamental II, mediado por robótica, o processo de ensino aprendizagem requer uma abordagem significativa na vivencia do aluno; existe a necessidade de construir pontes entre a teoria e a prática, principalmente quando nos referimos a jovens em formação. A robótica inserida no ensino da matemática pode tornar o ensino significativo, uma vez que denota aplicabilidade dessa disciplina no mundo tecnológico, mundo este refletido no dia –a –dia do aluno, uma vez que o mesmo está cercado por tecnologias.
Objetivamos um ensino com qualidade, onde o aluno é o protagonista da sua história, o contato com novas tecnologias no âmbito educacional tende a favorecer essa caminhada acadêmica.
Palavras-chave: Ensino, Matemática, Tecnologia, Robótica.
1 – INTRODUÇÃO
O presente artigo vem com um espírito investigativo no que tange a educação matemática, mostrando a importância da robótica voltada para o ensino de ciências e matemática, o mesmo poderá ser apresentado aos alunos de todas as etapas da educação básica, objetivando uma proximidade entre teoria e prática, por consequência o alunado poderá ter uma melhor afinidade com essas disciplinas, uma vez que verá o conteúdo abordado em sala, tendo aplicabilidade no mundo tecnológico; esse contato possibilitará uma melhor aprendizagem e fixação desses conteúdos. No tocante a matemática será vivenciado o lúdico da lógica de programação, uma pequena introdução desse conteúdo é o suficiente para novas descobertas, com isso, o encanto pelo aprender estará presente.
Além de instigar a capacidade lógica, possibilita a criatividade voltada para o mundo tecnológico, também fará um “link”, uma ponte para o acadêmico; oportunizando-o a construir sua aprendizagem, não como um ser passivo e sim como pessoa ativa desse processo.
Na sala de aula, o grupo de alunos farão suas primeiras experiências com robótica, realizando pequenos comandos através de software, interferindo diretamente na atividade mecânica do robô, com isso, perceberam o lado lúdico de programar, como também a importância de aprender uma nova linguagem, possibilitando assim, novas aprendizagem, um novo jeito de compreender a aplicabilidade da matemática em tudo que nos rodeia, com o advento da internet das coisas, big data e a velocidade como a informação é processada, surge assim, a grande necessidade de novas didáticas, didáticas essas mediadas pelo fator tecnológicos.
2 – DESENVOLVIMENTO
A principal meta é aproximar o alunado das novas tecnologias do ensino, é certo que a grande maioria de alguma forma já vivenciou tecnologias voltadas para essa temática, porém, é remota a possibilidade dos alunos de famílias menos favorecidas terem esse contato, contato este no contexto robótica educacional.
É bastante comum o professor usar ferramentas básicas como celular, tablet, notebook e entre outros equipamentos de cunho tecnológico para facilitar sua didática em sala, objetivando uma melhor aprendizagem. Não é errado esse tipo de prática por parte do professor, independentemente de sua disciplina, é perfeitamente louvável esse tipo de iniciativa. A educação matemática é pautada em instigar o aluno a descobrir novos conceitos matemáticos e com isso, uma releitura dos assuntos abordados em sala, segundo Luiz Carlos (2002, p. 10) afirma que,
[…] essa é uma grande área de pesquisa educacional, cujo objeto de estudo é a compreensão, interpretação e descrição de fenômenos referentes ao ensino e a aprendizagem da matemática, nos diversos níveis da escolaridade, quer seja em sua dimensão teórica ou prática.
É de extrema importância o pensar em didáticas para o ensino de matemática, uma vez que esse processo não deverá ter uma conotação estática e sim, algo dinâmico, investigativo, fazendo com que os alunos possam criar e reinventar soluções tangíveis, com alta aplicabilidade em suas vidas, oportunizando-os no desenvolvimento e crescimento pessoal.
Contudo, podemos aperfeiçoar ainda mais essa pratica, dando ao alunado a oportunidade de criar seu próprio projeto e aprender com o mesmo, no tocante ao construtivismo, percebemos a pessoa do aluno como aquela que constrói sua aprendizagem, aprendendo a apender, garimpando seu conhecimento das oportunidades oferecidas ao mesmo. O grande diferencial é o fator da motivação inserida através da elaboração de atividades experimentais, por consequência isso será o fio condutor que levará ao caminho de novas indagações, possibilitando novas aprendizagens.
Nas palavras de Ponte ( 2005, p.10), um pesqusador matemático de grande relevancia no Brasil e em Portugal, enfatiza que,
O interesse por este tema decorre do fato de diversos estudos em educação terem mostrado que investigar constitui uma poderosa forma de construir conhecimento.
Tendo como base esse pensamento, iremos introduzir tópicos abordando diversos assuntos, tanto no conteúdo de ciências como no tocante a matemática, para isso, usaremos a robótica como nossa aliada, construiremos pequenos projetos eletrônicos, todos feitos com Arduino, mostrando para o aluno a intima relação existente entre o ensino de ciências e a robótica. De posse desses conteúdos, o mesmo terá uma visão crítica – reflexiva, podendo criar novas soluções para os problemas do dia-a-dia.
Os projetos pretendem trabalhar o conceito de energia, para isso, abordaremos suas diferentes formas, mostrando suas fontes e seus diferentes tipos e aplicabilidade, será construído circuitos elétricos envolvendo conceitos de energia eólica e solar. Essa primeira parte será destinada as habilidades adquiridas na temática que envolve a transformação de energia, na segunda parte será abordado os conteúdos matemáticos e suas habilidades, confeccionando para tal objetivo um circuito de calculadora usando para isso a placa Arduino com os periféricos necessários para tal projeto, em seguida, construiremos um transmissor de áudio, transmitido por laser, juntamente com um medidor de temperatura e outro circuito que terá a capacidade de medir distancias usando o módulo sensor ultrassónico.
Todos os circuitos terão uma fundamentação teórica para que o alunado entenda na pratica seu princípio funcional, como também suas aplicabilidades nos diferentes campos do saber, mostrando a intima relação entre ciência e tecnologia. Como norteadora usaremos a Base Nacional Comum Curricular – BNCC, falaremos das habilidades trabalhadas em cada circuito, contextualizando com os assuntos abordados em sala, uma das metas é trazer a experiência de vivenciar na prática o que foi abordado na teoria.
Cada circuito/ projeto elétrico terá suas habilidades descritas, objetivando uma melhor compreensão por parte dos alunos:
Materiais Utilizados
Placa – Arduino Uno:
Placa eletrônica controlada por um microprocessador que trabalha em harmonia com outros componentes eletrônicos, possibilitando a montagem de diversos projetos, sua programação é inserida por upload com a ajuda de um notebook, esse processo transmite arquivo para o microprocessador do Arduino, Figura 1, apresenta um exemplo de Arduino a ser utilizado neste projeto.
Figura 1 – Placa Arduino
Protoboard
Protoboard ou Matriz de contato, Figura 2, componente plástico projetado para facilitar a montagem de circuitos elétricos de pequeno porte, muito utilizado na robótica, possibilitando uma melhor didática na confecção de circuitos, uma vez que não é necessário o uso de solda para fixar os componentes.
Figura 2 – Placa Protoboard / Matriz de Contato
Módulos de Sensores para Arduino
Sensores são periféricos usados em conjunto com Arduino, uma interface com a finalidade de executar dadas funções eletrônicas, enriquecendo o circuito elétrico tornando-o mais eficiente e preciso, a grande maioria dos sensores são circuitos elaborados com resistores, transistores, capacitores e entre outros componentes na Figura 3, temos exemplos de sensores compatíveis com o módulo Arduino.
Figura 3 – Sensores Eletrônicos para Arduino
Fontes de energia
Todo circuito elétrico necessita de uma fonte de energia para alimenta lo, no caso do Arduino e seus sensores serão alimentados por pilhas/ baterias, dependendo do circuito poderá ser utilizado outras fontes de energia. A Figura 4, mostra exemplos de pilhas/baterias que podem ser utilizadas em projetos eletrônicos.
Figura 4 – Exemplo de Baterias
Projeto Elétrico 1 – Energia Eólica
Proveniente da força dos ventos, essa força faz girar as grandes hélices transmitindo a força motriz para um multiplicador mecânico, uma vez multiplicada, aciona o aerogerador ou turbina eólica, esse processo converte a energia mecânica em elétrica, depois ela é transmitida por cabos até chegar a subestação, nessa última fase a subestação transmite a energia elétrica para nossas residências. A Figura 5, representa as torres de energia eólica, no entanto a Figura 6, demonstra o diagrama completo desse modelo de energia.
Na construção desse circuito em maquete, os alunos poderão compreender melhor esse processo de produção e transmissão de energia elétrica, habilidades a serem desenvolvidas e trabalhadas, BRASIL,( 2018,p.351);
(EF08CI01) Identificar e classificar diferentes fontes (renováveis e não renováveis) e tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades.
(EF08CI06) Discutir e avaliar usinas de geração de energia elétrica (termelétrica, hidrelétrica, eólica, etc.), suas semelhanças e diferenças, seus impactos socioambientais, e como essa energia chega e é usada em sua cidade, comunidade, casa ou escola.
Figura 5 – Exemplo de Torre Eólica
Figura 6 – Representação esquemática do processo de Energia Eólica
Projeto Elétrico 2 – Energia Solar
Proveniente da luz captada por meio de painéis fotovoltaicos, geralmente são instalados no teto das residências, em alguns casos podem ser instalados no solo, uma vez que facilita a manutenção desses painéis. Na Figura 7, temos como exemplo a instalação desses painéis no solo, habilidade a ser trabalhada, BRASIL,( 2018,p.351);
(EF08CI01) Identificar e classificar diferentes fontes (renováveis e não renováveis) e tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades.
Figura 7 – Painéis Fotovoltaicos
Projeto Elétrico 3 – Motor Elétrico
Motor Elétrico, muito utilizado nas indústrias como também, em nossas casas, uma vez que a grande maioria dos aparelhos eletrodomésticos funcionam tendo como base um ou mais motores elétricos.
Como exemplo, podemos citar a máquina de lavar roupas, liquidificador, triturador, aspirador de pó e entre outros equipamentos. Na Figura 8, temos a representação esquemática do princípio funcional dessa máquina, habilidades a serem desenvolvidas, BRASIL,( 2018,p.351);
(EF08CI02) Construir circuitos elétricos com pilha/bateria, fios e lâmpadas ou outros dispositivos e compará-los a circuitos elétricos residências.
Figura 8 – Representação esquemática do Motor Elétrico
Projeto Elétrico 4 – Transmissão de dados por Laser
Hoje o laser é bastante utilizado na medicina, como também em outras áreas, por exemplo, na engenharia civil para medir distancias; o que poucos sabem é que o mesmo poderá ser utilizado na transmissão de dados eletrônicos, exemplificando, podemos citar a música e internet. Na Figura 9, temos a representação de dois Arduinos trocando informação por meio do laser, habilidades a serem desenvolvidas, BRASIL,( 2018,p.353);
(EF09CI06) Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro ondas, fotocélulas etc.
Figura 9 – Representação da interação de dois Arduinos por laser.
Projeto Elétrico 5 – Automação de Irrigação
O projeto elétrico da Figura 10, abordará uma lógica de programação em que um sensor irá identificar a falta de água no solo e o mesmo enviará um comando para ativar o sistema de irrigação,habilidades a serem adquiridas, BRASIL,( 2018,p.351);
(EF08CI02) Construir circuitos elétricos com pilha/bateria, fios e lâmpadas ou outros dispositivos e compará-los a circuitos elétricos residências.
Figura 10 – Automação para irrigação
Projeto Elétrico 6 – Calculadora feita com Arduino
Nesse projeto o aluno fará uma lógica de programação que possibilitará a execução das seguintes propriedades matemáticas, adição, subtração, multiplicação e divisão. A Figura 11, representa a montagem esquemática da calculadora, habilidades a serem trabalhadas, BRASIL,( 2018,p.315);
(EF08MA03) Resolver e elaborar problemas de contagem cuja resolução envolva a aplicação do princípio multiplicativo.
(EF08MA04) Resolver e elaborar problemas, envolvendo cálculo de porcentagens, incluindo o uso de tecnologias digitais.
Figura 11 – Representação de uma calculadora feita com Arduino
Projeto Elétrico 7 – Medidor de Temperatura ou Termômetro digital
Nesse circuito será trabalhado a construção lógica funcional de um medidor de temperatura, representado na Figura 12, possibilitando ao alunado a experiência de aferir a temperatura em tempo real, podendo ter várias aplicabilidades no cotidiano, entre elas podemos citar a possibilidade de ativar ou desligar um ar condicionado em uma dada temperatura, habilidades a serem conquistadas, BRASIL,( 2018,p.309; 311);
(EF07MA10) Comparar e ordenar números racionais em diferentes contextos e associá-los a pontos da retanumérica.
(EF07MA29) Resolver e elaborar problemas que envolvam medidas de grandezas inseridos em contextos oriundos de situações cotidianas ou de outrasáreas do conhecimento, reconhecendo que toda medida empírica é aproximada.
Figura 12 – Representação da montagem do Medidor de Temperatura
Projeto Elétrico 8 – Medidor de Distâncias
Nesse projeto o aluno será motivado a construir um dispositivo que possa medir distâncias em centímetros, para isso será utilizado um sensor ultrassônico, através da lógica de programação inserida no processador do Arduino, este possibilitará medidas bem precisas. A Figura 13, represente a montagem do circuito em uma protoboard, habilidade a ser trabalhada, BRASIL,( 2018,p.309);
(EF07MA10) Comparar e ordenar números racionais em diferentes contextos e associá-los a pontos da reta numérica.
Figura 13 – Representação do Medidor de Distâncias
3 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
Para concluir, toda e qualquer motivação tecnológica referente a didática de ensino é válida para o processo de aprendizagem, não apenas na educação formal, mas, em todo e qualquer processo profissional; a robótica, como foi tratada nesse projeto é apenas um meio pelo qual podemos promover a curiosidade dos nossos jovens, logo, o processo de aprender, levando em consideração o fator motivacional fica prazeroso, principalmente quando sabemos que aquela ferramenta foi projetada e construída por nossas mãos.
Iremos oferecer ao aluno a oportunidade de uma nova linguagem, falando de programação, estaremos inserindo códigos lógicos, em um determinado microprocessador, por consequência o circuito elétrico executará as devidas funções; é nesse cenário que o alunado compreenderá a importância do pensamento lógico – matemático, inserido não apenas na eletrônica, mas, em diversas áreas do saber humano, como também em situações do seu cotidiano.
4 – REFERÊNCIAS
ARDUINO, < https://www.arduino.cc/ >, acesso em 27 de dezembro de 2022. BRASIL, Base Nacional Comum Curricular, Ministério da Educação. < http://basenacionalcomum.mec.gov.br/images/BNCC_EI_EF_110518_versao final_site.pdf>, acesso em 13 de julho de 2023.
NOVA ESCOLA, < https://novaescola.org.br/>, acesso em 27 de dezembro de 2022.
LUIZ CARLOS, Didática da Matemática; uma análise da influencia francesa/ Luiz Carlos Pais. – 2. Ed. Belo Horizonte: Autentica, 2002.
PONTE, JOÃO PREDRO, Investigações matemáticas na sala de aula/ João Pedro da Ponte, Joana Brocardo, Hélia Oliveira. – 1 ed., 1 reimp. – Belo Horizonte: Autentica, 2005.
<www.engquimicasantossp.com.br/2013/12/energia-eolica-eaerogeradores.html> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<saveonpowersolar.com.br/como-funciona/> acesso em 07 de fevereiro de 2022.
<aprendafisica.wordpress.com/2016/05/12/motores-eletricos/>acesso em 07 de fevereiro de 2022.
<www.tinkercad.com/things/72lwRQYu69X-calculadora-em-arduino->acesso em 07 de fevereiro de 2022.
<www.usinainfo.com.br/blog/projeto-arduino-de-irrigacao-automatica-sua planta-sempre-bem-cuidada/> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<blogmasterwalkershop.com.br/arduino/arduino-transmissao-serial-de-audio atraves-de-laser> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<ecoa.org.br/energia-eolica-e-a-mais-promissora-para-o-brasil/>acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<www.plataformamedia.com/2022/02/09/ilha-do-principe-vai-ter-energia-solar fotovoltaica-dentro-de-meses/> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<www.filipeflop.com/blog/sensor-de-temperatura-ds18b20-arduino/> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
<eletronicaparatodos.com/medindo-distancias-com-sensor-ultrassonico-hc sr04-e-mostrando-leitura-em-display-lcd-16×2-com-arduino/> acesso em 08 de fevereiro de 2022.
1Doutor em Educação Matemática, obtido pelo título de Notorious Knowledge in Mathematical Education, Emil Brunner Word University – EBWU, Miami, Flórida – EUA, atualmente é professor contratado, SEDUC / MA. Artigo apresentado como requisito parcial para aprovação do Trabalho de Conclusão do Curso de segunda Licenciatura em Matemática.