Willian dos Santos Rodrigues
Atividades com robótica educacional para as aulas de matemática do 6º
ao 9º Ano do Ensino Fundamental: utilização da metodologia LEGO®
Zoom Education
Ilha Solteira
2015
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Atividades com robótica educacional para as aulas de ..., Notas de aula de Robótica
Atividades com robótica educacional para as aulas de matemática do 6º ao 9º Ano do Ensino Fundamental: utilização da metodologia LEGO®.
Tipologia: Notas de aula
2022
1 / 106
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Willian dos Santos Rodrigues
Atividades com robótica educacional para as aulas de matemática do 6º
ao 9º Ano do Ensino Fundamental: utilização da metodologia LEGO®
Zoom Education
Ilha Solteira
Willian dos Santos Rodrigues
Atividades com robótica educacional para as aulas de matemática do 6º
ao 9º Ano do Ensino Fundamental: utilização da metodologia LEGO®
Zoom Education
Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre, junto ao Profmat – Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, Área de Concentração – Matemática, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de São José do Rio Preto, Polo Ilha Solteira. Orientador: Prof. Dr. José Marcos Lopes.
Ilha Solteira
Willian dos Santos Rodrigues
Atividades com robótica educacional para as aulas de matemática do 6º
ao 9º Ano do Ensino Fundamental: utilização da metodologia LEGO®
Zoom Education
Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre, junto ao Profmat – Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, Área de Concentração – Matemática, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de São José do Rio Preto, Polo Ilha Solteira.
Comissão Examinadora
Prof. Dr. José Marcos Lopes
UNESP – Ilha Solteira
Orientador
Prof. Dr. Edison Righetto
UNESP – Ilha Solteira
Profa. Dra. Regina Litz Lamblém
UEMS – Unidade Universitária de Cassilândia
Ilha Solteira
AGRADECIMENTOS
Diversas pessoas contribuíram de forma direta ou indiretamente para a realização deste trabalho de conclusão de curso. Seu desenvolvimento foi permitido devido à parceria estabelecida com a escola SESI de Andradina no estado de São Paulo, no momento em que eu não pertencia mais ao seu quadro de funcionários. Sendo assim agradeço:
À Diretora de Escola Claudia Gonsales e o coordenador pedagógico Valdemir Ferreira por permitir a realização do projeto na escola.
Ao Analista de Suporte de Informática Fábio Augusto Rampazzo, que se dispôs a coordenar os alunos nas montagens dos robôs.
Aos alunos do Ensino Fundamental II que se dispuseram voluntariamente ao projeto.
Às secretarias Adriana Maziero e Denise Delben que sempre souberam de todas as informações pertinentes a escola.
Às inspetoras Ivanir Clalistei, Vera Veanholi e Ana Lúcia que estavam sempre dispostas a informar os alunos sobre o projeto e indicar o local dos materiais didáticos.
À professora de matemática Ellen Machado que incentivou os alunos a participarem do projeto.
Ao professor José Marcos pela parceria e paciência.
Aos professores do PROFMAT que contribuíram significativamente para minha evolução profissional, e
A minha namorada e futura esposa Amanda Tabox, pela compreensão e apoio moral.
RESUMO
Este trabalho apresenta o resultado qualitativo de quatro atividades aplicadas no 6º ao 9º Ano do Ensino Fundamental e teve como objetivo principal elaborar, implementar e analisar uma sequência didática envolvendo robótica educacional e matemática (com enfoque aos números racionais). Essas atividades foram aplicadas em dezembro de 2014 na escola SESI de Andradina no estado de São Paulo. A escolha para o mês de dezembro foi intencional justamente para que os alunos utilizassem seus conhecimentos e habilidades adquiridos no decorrer desse ano letivo. A importância de se realizar tal temática, em conjunto, vem da necessidade crescente da utilização da tecnologia, que permeia o meio social no qual o aluno está inserido, a favor da educação e pelo fato das frações ainda serem um paradigma de difícil assimilação por parte dos alunos, de acordo com Silva (2006) e Demartini (2009). Com base na metodologia LEGO®, sintetizada em quatro verbos na ordem: contextualizar, construir, analisar e continuar, utilizamos três montagens de robôs dos fascículos da LEGO®^ Zoom para servir de suporte às resoluções das situações-problema desenvolvidas especificamente para a idealização deste estudo. O resultado desta pesquisa mostrou que além da diversão proporcionada, foi instigada a curiosidade dos alunos ao perpassarem por todas as quatro ações mencionadas anteriormente, pois consonante às situações-problema contextualizadas, os alunos, em grupo, assimilaram facilmente o objetivo de cada atividade.
Palavras-chave: Robótica Educacional. Educação Matemática. Ensino Fundamental. Educação Tecnológica. LEGO®^ Mindstorms.
ABSTRACT
This paper presents the qualitative result of four activities applied in the 6th to 9th grades of Elementary School and intend to design, implement and analyze a didactic sequence involving educational robotics and mathematics (with a focus on rational numbers). These activities were implemented in December 2014 in SESI school in Andradina, São Paulo state. The choice for the month of December was intended precisely so that students would use their knowledge and skills acquired during that school year. The importance of conducting this theme, together, comes the growing need of using technology that pervades the social environment in which the student is in; for education, and because the fractions are still a difficult paradigm to be assimilated by students, according to Silva (2006) and Demartini (2009). Based on LEGO® methodology, summarized in four words in order: Connect, Construct, Contemplate, and Continue, we used three assembly robots LEGO® Zoom to provide support to the resolutions of problem situations developed specifically for the idealization of this study. The research result showed that beyond that provided fun, it was instigated the curiosity of students to go through all four aforementioned actions, as consonant to problem situations contextualized, students, in group, easily assimilated the purpose of each activity.
Keywords : Educacional Robotics. Mathematics Education. Elementary School. Technological Education. LEGO ®^ Mindstorms.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Cronograma das atividades aplicadas ....................................................... 31
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CAPES Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
CE Centro Educacional
EF Ensino Fundamental
NXT NeXT ( nextstep , próximo passo, e.g.)
SESI Serviço Social da Indústria
- Figura 1 – Bloco NXT
- Figura 2 – Motor
- Figura 3 – Seymour Papert (86 anos)
- Figura 4 – Maleta LEGO® Mindstorms®
- Figura 5 – Calculadora de frações
- Figura 6 – Montagem da calculadora de frações pelos grupos
- Figura 7 – Algoritmo da Calculadora de Fração
- Figura 8 – Atividades propostas
- Figura 9 – Alunos resolvendo as atividades
- Figura 10 – Frações equivalentes
- Figura 11 – item “g”
- Figura 12 – Robô Buggy............................................................................................
- Figura 13 – Algoritmo do Buggy com indicação de força
- Figura 14 – Situação-problema
- Figura 15 – Passo a passo seguido pelos grupos
- Figura 16 – Tabela para a execução do Buggy com força
- Figura 17 – Grupo executando o Buggy
- Figura 18 – Plano cartesiano 𝒕 𝐱 𝒅............................................................................
- Figura 19 – Razões e proporções bem próximas umas das outras
- Figura 20 – Razões aproximadas diretamente
- Figura 21 – Razão 12 por
- Figura 22 – Gráfico relativo a força
- Figura 23 – Robô da Sorte
- Figura 24 – Algoritmo do robô da sorte
- Figura 25 – Texto introdutório
- Figura 26 – Questão
- Figura 27 – Questões 2, 3 e
- Figura 28 – Questão
- Figura 29 – Questão
- Figura 30 – Questão
- Figura 31 – Fita com cinco polígonos
- Figura 32 – Respostas dos grupos 1, 2 e 3 respectivamente
- Figura 33 – Questão 2 do grupo
- Figura 34 – Questão 2 do grupo
- Figura 35 – Questão 2 do grupo
- Figura 36 – Questões 3 e 4 do grupo
- Figura 37 – Questões 3 e 4 do grupo
- Figura 38 – Questões 3 e 4 do grupo
- Figura 39 – Questão 5 do grupo
- Figura 40 – Questão 5 do grupo
- Figura 41 – Questão 5 do grupo 3.............................................................................
- Figura 42 – Resposta da questão 6 do grupo
- Figura 43 – Resposta da questão 6 do grupo
- Figura 44 – Resposta da questão 6 do grupo
- Figura 45 – Resposta da questão 7 do grupo
- Figura 46 – Resposta da questão 7 do grupo
- Figura 47 – Resposta da questão 7 do grupo
- Figura 48 – Par de robôs Buggy................................................................................
- Figura 49 – Programas com força de 20 e 50 respectivamente
- Figura 50 – Primeira situação-problema....................................................................
- Figura 51 – Segunda situação-problema...................................................................
- Figura 52 – Primeiro passo
- Figura 53 – Tabela referente ao carrinho A
- Figura 54 – Tabela referente ao carrinho B
- Figura 55 – Carrinho com referencial
- Figura 56 – Segundo passo
- Figura 57 – Terceiro passo........................................................................................
- Figura 58 – Alunos realizando medições...................................................................
- Figura 59 – Dados obtidos do carrinho B com força 20, grupo
- Figura 60 – Interpretação da razão obtida do carrinho B, grupo
- Figura 61 – Dados obtidos do carrinho B com força 20, grupo
- Figura 62 – Interpretação da razão obtida do carrinho B, grupo
- Figura 63 – Respostas dos grupos 1, 2 e 3.
- Figura 64 – Resolução da situação-problema 1 do grupo
- Figura 65 – Resolução da situação-problema 1 do grupo
- Figura 66 – Resolução da situação-problema 1 do grupo
- Figura 67 – Resolução da situação-problema 2 do grupo
- Figura 68 – Resolução da situação-problema 2 do grupo
- Figura 69 – Resolução da situação-problema 2 do grupo
- Figura 70 – Comparação dos resultados do grupo
- Figura 71 – Comparação dos resultados do grupo
- Figura 72 – Comparação dos resultados do grupo
- Figura 73 – Calculadora de frações
- Figura 74 – Passo
- Figura 75 – Passo
- Figura 76 – Passo
- Figura 77 – Passo
- Figura 78 – Passo
- Figura 79 – Passo
- Figura 80 – Passo
- Figura 81 – Encarte para o passo
- Figura 82 – Passo
- Figura 83 – Passo
- Figura 84 – Buggy
- Figura 85 – Passo
- Figura 86 – Passo
- Figura 87 – Passo
- Figura 88 – Passo
- Figura 89 – Passo
- Figura 90 – Robô da sorte
- Figura 91 – Passo
- Figura 92 – Passo
- Figura 93 – Passo
- Figura 94 – Passo
- Figura 95 – Passo
- Figura 96 – Passo
- Figura 97 – Passo
- Figura 98 – Passo
- Figura 99 – Passo
- Figura 100 – Passo
- Figura 101 – Passo
- Figura 102 – Passo
- Figura 103 – Passo
- Figura 104 – Passo
- Figura 105 – Passo
- Figura 106 – Modelo para recorte
- Figura 107 – Passo
- Figura 108 – Passo
- Figura 109 – Passo
- 1 INTRODUÇÃO
- 2 METODOLOGIA
- 3 CONHECENDO A LEGO®
- 3.1 A Zoom Education
- 3.2 Desenvolvimento
- 3.3 O Kit
- 3.4 Fundamentação pedagógica
- 3.5 O que é NXT?
- 3.6 Redes de ensino
- 4 ROBÓTICA NA EDUCAÇÃO
- 4.1 Robótica
- 4.2 Robótica Educacional
- 5 DESENVOLVIMENTO GERAL
- 5.1 Introdução
- 5.2 Iniciação à programação
- 6 CALCULADORA DE FRAÇÕES PARA O 6º ANO
- 6.1 Introdução
- 6.2 Objetivo
- 6.3 Desenvolvimento
- 6.4 Análise e reflexão dos resultados dos alunos
- 6.5 Conclusão
- 7 BUGGY PARA O 7º ANO
- 7.1 Introdução
- 7.2 Objetivo
- 7.3 Desenvolvimento
- 7.4 Análise e reflexão dos resultados dos alunos
- 7.5 Conclusão
- 8 MÁQUINA DA SORTE PARA O 8º ANO
- 8.1 Introdução
- 8.2 Objetivo
- 8.3 Desenvolvimento
- 8.4 Análise e reflexão dos resultados dos alunos
- 8.5 Conclusão
- 9 BUGGY PARA O 9º ANO
- 9.1 Introdução
- 9.2 Objetivo
- 9.3 Desenvolvimento
- 9.4 Análise e reflexão dos resultados dos alunos
- 9.5 Conclusão
- 10 CONSIDERAÇÕES FINAIS
- REFERÊNCIAS
- ANEXO I
- ANEXO II
- ANEXO III
1 INTRODUÇÃO
Diversos estudos sobre o ensino da matemática apontam para uma metodologia voltada ao prático e lúdico, ou seja, os conceitos matemáticos que são ensinados de forma significativa, prazerosa e concreta são assimilados mais facilmente pelos alunos. Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), Brasil (1998, p. 11), expressa, caracterizando em linhas gerais, que devemos “ampliar a visão de conteúdo para além dos conceitos, inserindo procedimentos, atitudes e valores como conhecimentos tão relevantes quanto os conceitos tradicionalmente abordados” e também observa que:
As discussões no âmbito da Educação Matemática que acontecem no Brasil e em outros países apontam a necessidade de adequar o trabalho escolar a uma nova realidade, marcada pela crescente presença da Matemática em diversos campos da atividade humana. Tais discussões têm influenciado análises e revisões nos currículos de Matemática no ensino fundamental. (BRASIL, 1998, p. 19).
Além disso, em harmonia com essas ideias, o ato de se divertir com materiais pedagógicos favorece a retenção da atenção propiciando a ampliação da capacidade perceptiva do aluno.
Os recursos ou materiais de manipulação de todo tipo, destinados a atrair o aluno para o aprendizado matemático, podem fazer com que ele focalize com atenção e concentração o conteúdo a ser aprendido. Estes recursos poderão atuar como catalisadores do processo natural de aprendizagem, aumentando a motivação e estimulando o aluno, de modo a aumentar a quantidade e a qualidade de seus estudos. (JESUS; FINI, 2005, p. 144).
Ainda na mesma vertente, Kishimoto, (2000, p. 52) defende que “com a aquisição do conhecimento físico, a criança terá elementos para estabelecer relações e desenvolver seu raciocínio lógico matemático, o que é importante para o desenvolvimento de capacidade de ler e escrever”. Associando essas tendências aos instrumentos pedagógico-tecnológicos atualmente oferecidos no mercado brasileiro e em outros países, propomos neste trabalho o uso da robótica utilizando especificamente os materiais da LEGO®^ Zoom
coordenação e outros funcionários. Porém, apenas sugere algumas atividades no final de sua dissertação, mostrando aí, devido enfoque em matemática. Ensinando funções aos alunos do 7º ano, Andrade (2011) destaca que seu objetivo é aumentar o rendimento e o grau de aprendizagem, afirmando ter observado uma maior motivação e cooperação por parte dos alunos e ressalta que “os conceitos trabalhados são aprendidos de uma forma significativa e dificilmente será esquecida ao longo do seu percurso escolar”. De acordo com Gomes (2010), que desenvolveu sua pesquisa com duas turmas do 10º Ano na cidade de Funchal, na ilha da Madeira em Portugal (equivalente ao 1º Ano do Ensino Médio no Brasil), utilizando o kit LEGO® Mindstorms®, revelou que:
a robótica não só é um elemento mediador do processo ensino- aprendizagem mas também, e sobretudo, é um catalisador da motivação, cooperação e envolvência dos alunos, levando-os, numa perspectiva construcionista, a construir conhecimento e a concretizar o simbolismo abstracto presente na Matemática. (GOMES; 2010, p. vii). O artigo de Oliveira et al. (2014) analisa qualitativamente cinco produções acadêmicas sobre o tema no acervo de dados da CAPES. No entanto, conclui que os trabalhos estão voltados para o Ensino Fundamental e em relação ao efetivo de alunos no Brasil, apenas algumas escolas particulares utilizam a robótica educacional em seus currículos, tornando assim, uma ferramenta tecnológica didática pouco utilizada e explorada. Não obstante, Saymour Papert foi o precursor da Robótica Educacional e sua teoria serve como base para a maioria dos trabalhos produzidos nesta área. Papert (1994) sugere que a escola, como um núcleo formador de pessoas, deve acompanhar as revoluções tecnológicas do presente e que o ser humano desenvolve seu entendimento no momento em que constroi o objeto de sua aprendizagem. Considerando essa perspectiva, utilizamos os fascículos da LEGO® Zoom Mindstorms®, com modificações, para a realização deste trabalho de conclusão de curso, onde foram aplicadas as atividades entre os meses de novembro e dezembro de 2014, no CE 025 SESI de Andradina no estado de São Paulo, com o intuito de aperfeiçoar e tornar as aulas de matemática mais significativas e prazerosas tanto para alunos como para professores do Ensino Fundamental. Nada impede que as atividades a serem apresentadas a seguir
possam ser aplicadas nas séries do Ensino Médio, podendo servir como atividade complementar ou de revisão. Apresentamos no capítulo 2 a metodologia LEGO®^ e sua fundamentação teórica, aplicada nas quatro atividades. No capítulo 3 são apresentados os objetos educacionais que compõem a LEGO®, convenientemente, para este estudo. Já no capítulo 4 expomos a terminologia sobre robótica, robótica educacional e as tendências educacionais associadas à robótica. O desenvolvimento geral é explicitado no capítulo 5 onde detalhamos o local, as datas, etapas, o desenvolvimento das atividades e o conhecimento prévio dos alunos em relação à linguagem de programação usada. Nos capítulos 6, 7, 8 e 9 relatamos as atividades relacionadas do 6º ao 9º Ano do Ensino Fundamental, respectivamente. Nesses capítulos são introduzidas as fundamentações seguida dos objetivos, desenvolvimento, análise das respostas dos alunos e por fim a conclusão. O capitulo 10 expomos a consideração final, na qual analisamos de maneira geral os resultados obtidos. Por fim, após as referências bibliográficas, anexamos as montagens de cada robô, ilustradas com figuras indicando passo a passo.