Uso da automação no contexto educacional

João Vilhete

Podemos definir a robótica pedagógica como sendo o uso da automação no contexto educacional, numa abordagem que envolve a utilização de materiais de padrão comercial ou não, softwares, kits educacionais, motores e sensores de diversos tipos. Essa definição, que é fortemente utilizada por profissionais da área de informática aplicada à educação, consiste em utilizar o computador integrado com esses materiais para auxiliar o processo de aquisição de conceitos em ambientes formais de aprendizagem, como salas de aulas, e também, em ambientes não formais como museus, fábricas, parque de diversões, dentre outros. Além disso, com o advento da Internet a robótica pedagógica tem sido praticada também usando recursos da educação a distância nos chamados ambientes de telerobótica. No contexto educacional o que se pretende com a robótica pedagógica é ampliar a forma de utilização do computador fazendo com que, atuando sobre objetos concretos a ele conectado ou não, enriqueça e diversifique a forma de construirmos conhecimento. Refletir sobre a robótica pedagógica nos remete necessariamente ao uso da linguagem programação Logo que, nas suas origens, era utilizada para controlar um robô - a Tartaruga Mecânica que se deslocava no solo. A Tartaruga Mecânica foi implementada como meio para introduzir a Linguagem de Programação Logo para o trabalho com crianças, adultos, deficientes-físicos, super-dotados, etc. O robô Tartaruga Mecânica movimentava-se no chão mediante comandos digitados no teclado. No processo de comandá-lo eram utilizados conceitos espaciais, numéricos e geométricos. Assim, as pessoas aprendiam esses conceitos controlando-a. Com o advento de microcomputadores a mesma função da Tartaruga Mecânica foi transferida para a Tartaruga de Tela do computador (Tat), sendo que esta, ao se deslocar, deixa riscos na tela. Com isso, o Logo passou a processar gráficos também. A utilização do Logo com a Tat para o processamento gráfico passou a ser a forma pela qual a grande maioria de usuários da linguagem Logo se iniciam, nela controlando a Tat “virtual” na tela. A implementação, desde meados dos anos 80, de comandos no Logo que permitem controlar componentes elétricos de kits LEGO tem, por um lado, enriquecido, diferenciado e diversificado a forma de sua utilização e, por outro lado, permitido criar ambientes de robótica pedagógica no chamado Ambiente LEGO-Logo. Ambiente LEGO-Logo foi, para nós o percussor da robótica pedagógica, e a inspiração no LEGO-Logo tem nos ajudado a implementar outros tipos de dispositivos robóticos, diferentes de LEGO, utilizar outras linguagens de programação diferentes do Logo e, conseqüentemente, construir outros ambientes de aprendizagem, tanto para o modalidade presencial quanto á distância.

Ambientes de robótica pedagógica

Um ambiente de robótica pedagógica pressupõe a existência de professor, aluno e ferramentas que propiciam a montagem, automação e controle de dispositivos mecânicos. Alunos e professores interagindo entre si e com essas ferramentas produzem novos conhecimentos caracterizando esse ambiente como um ambiente pedagógico que não existe a priori. Desse cenário podem fazer parte vários dispositivos como montagens LEGO, manipulador robótico, robô móvel, tartaruga mecânica de solo, traçador gráfico educacional, dentre outros, sendo que, os ambientes mais utilizados nas instituições educacionais são: LEGO-SuperLogo, LEGO Mindstorms, Robotic Command Explorer – RCX e Robolab.

Em um ambiente de robótica pedagógica, na montagem de dispositivos pode-se utilizar peças mecânicas tais como rosca sem-fim, engrenagens, eixos, cremalheiras, correias dentadas etc., para montar estruturas mecânicas. Essas peças são devidamente acopladas respeitando-se alguns princípios da mecânica, da física, da matemática, da arquitetura, buscando trabalhar os conceitos de uma forma interdisciplinar. Além disso, utilizam-se componentes elétricos como motores, sensores (de luz, toque, temperatura, som, posição), lâmpadas que possibilitam o acionamento dos dispositivos a partir de comandos enviados pelo computador. Na automação e controle dos dispositivos elaboramos programas utilizando software do tipo SuperLogo ¬– uma versão da linguagem Logo desenvolvida pela Universidade de Berkley (EUA), traduzida para o português pelo Núcleo de Informática Aplicada à Educação – Nied/Unicamp, ou Robolab – software desenvolvido pela National Instruments e Tufts University, com base no LabWiew, para controlar o tijolo programável, Robotic Command Explorer (RCX) da LEGO.

Em um ambiente de robótica pedagógica, automatizar uma máquina ou um robô significa criar uma interação, por intermédio do programa elaborado no computador, entre peças mecânicas e componentes elétricos obtendo, por exemplo, como resultado, os movimentos de um braço manipulador. Ou seja, precisamos descrever para o computador, em termos de uma seqüência lógica devidamente estruturada, os comandos que acionam luzes, motores e sensores conectados a uma determinada máquina, para que, ao colocá-la em funcionamento, essa seqüência lógica represente, mais próximo possível, a máquina projetada/idealizada. Caso isso não ocorra, abre-se uma gama de possibilidades de depuração propiciando a interação com diversas áreas de conhecimento numa abordagem interdisciplinar.

Além do ambiente de robótica pedagógica construído com kits LEGO podemos citar outros tipos de ambientes que também podem ser implementados utilizando-se materiais que são encontrados facilmente no mercado (de padrão comercial) e/ou materiais reutilizados de outros equipamentos (de padrão não-comercial). Esses materiais têm nos possibilitado construir diferentes tipos de dispositivos robóticos utilizados no contexto educacional.

Durante muitos anos desenvolvemos a robótica pedagógica voltada principalmente para alunos de escola regular, entretanto, em função do avanço e diversificação que as nossas linhas de pesquisa vêm alcançando passamos a privilegiar também a área de educação especial, no intuito propiciar às pessoas com necessidades especiais, ferramentas, com base nas tecnologias digitais, que ajudem-nas a se comunicar e interagir, de forma mais eficiente, com o mundo a sua volta. Nesse contexto alguns ambientes desenvolvidos e/ou em desenvolvimento que podemos citar são:

Ambiente de processamento a base de sensores - Este ambiente possibilita incorporar a maquetes utilizadas por deficientes visuais sensores que permitem com que a percepção de legendas em Braille, associada a esses, percebida via tato, seja acompanhada da pronúncia do nome desse objeto pelo computador. Ou seja, o sensor conectado ao objeto e interfaceado com o computador possibilita com que este reproduza, de forma sonora, o nome desse objeto sempre que o mesmo for pressionado pelo dedo da pessoa.

Ambiente baseado no software quatro estações e mesa digitalizadora (Tablet) - Consiste de um ambiente implementado com o intuito de auxiliar pessoas com baixa visão na construção de atividades, nas quais há necessidade do uso de traços, desenhos e cores. Quatro estações permitem a construção de traços (linhas, círculos, quadrados, rabiscos e desenhos) em tamanho ampliado na tela do computador, permitindo uma melhor capacidade de visualização dos detalhes a essas pessoas. Este software pode ser utilizado juntamente com uma mesa digitalizadora tablet que possui uma caneta especial que faz o papel do mouse. Tudo o que é escrito, rabiscado, traçado, desenhado com a caneta sobre a mesa digitalizadora é transportado para a tela do computador em tamanho ampliado.

Ambiente de traçador gráfico - Tal ambiente consiste basicamente na idéia de um traçador gráfico (plotter) contendo uma régua na qual é fixada um dispositivo marcador com o formato de uma caneta. Com o traçador gráfico conectado ao computador, comandos digitados no teclado para o deslocamento da régua no eixo X e/ou Y faz com que o dispositivo marcador produza marcas no papel, passíveis de serem percebidas pelo tato de uma pessoa cega. Nesse ambiente utilizando, por exemplo, o programa SuperLogo, é possível reproduzir, no papel, de forma concomitante, o desenho que está sendo produzido na tela do computador.

Robótica pedagógica no modo virtual

Do ponto de vista pedagógico acreditamos que todo o aprendizado possível de ser realizado no uso da robótica pedagógica, no modo presencial, pode também ser propiciado a distância. Entretanto, é necessário que exista uma proposta pedagógica, por parte das instituições educacionais, na elaboração do material para esse fim, que não consiste somente na troca pura e simples de modalidades. O laboratório virtual, que é acessado remotamente, terá que estar equipado com ferramentas de hardware e de software que permitam, por exemplo, um acesso rápido, controle de robôs de forma eficiente, troca de mensagens rápidas entre o usuário e alguém no laboratório, boa interação entre o usuário e o robô que ele está controlando, dentre outras qualidades, que façam com que a interação do usuário remoto seja fiel e confiável. Enfim, tudo deve ser processado rapidamente para que o usuário, embora executando um controle a distância, se sinta o mais próximo possível do laboratório real.

Ao se refletir acerca dos ganhos obtidos em termos de aprendizagem quando praticamos a robótica pedagógica à distância podemos constatar que o diálogo e a cooperação entre as pessoas que realizam um determinado experimento aumentam significativamente. Ao invés da troca acontecer com colegas numa sala de aula, como no caso presencial, nesse caso a troca se dá com pessoas do mundo inteiro que estiverem acessando o laboratório. Isso faz com que determinada idéia ou temática, de um professor ou de um aluno, seja compartilhada com os demais usuários geograficamente distantes, permitindo que diálogo e cooperação sejam praticados de forma muito ampla e abrangente. Com isso, o número de sugestões para a resolução de um determinado problema também aumentam, contribuindo efetivamente para a solução desse problema.

Finalmente, se estabelecermos uma comparação do uso da robótica pedagógica entre as modalidades presencial e à distância, devemos considerar que em ambas as modalidades existe construção do conhecimento e, portanto, acreditamos que em ambas poderá ocorrer uma aprendizagem significativa mesmo que o grau de aprofundamento que se pode realizar em cada uma, ao fazer um experimento, seja diferente. Se no modo presencial temos a vantagem de manusear o robô concretamente, em contrapartida, temos a desvantagem de não alcançamos um número de usuários tão grande quanto se atinge na modalidade à distância. Portanto, o que está em causa não é a substituição pura e simples de uma modalidade pela outra, mas sim, um complemento entre elas, a serviço da educação, potencializando assim os recursos tecnológicos que têm-nos permitido isso.

João Vilhete é pesquisador do Núcleo de Informática Aplicada à Educação da Unicamp.