Robótica educacional no ensino de física: construção e aplicação de carrinhos de controle remoto para abordagem do conteúdo de dinâmica ? forças e as leis de Newton

Abstract

Este trabalho descreve uma proposta pedagógica na disciplina de Física, destinada ao estudo sobre Dinâmica no conteúdo das Forças e Leis de Newton em que trabalha o sistema de polias. O produto educacional utilizou a robótica educacional na qual os alunos construíram um carrinho controlado remotamente via bluetooth para rebocar peso com o auxílio de um aparato de polias. Optou-se por utilizar materiais que apresentassem um baixo custo e portátil e pudessem ser empregados em novos conteúdos. A utilização experimento com o uso da robótica educacional é uma ferramenta para uma educação voltada ao século XXI. O questionamento norteador deste trabalho foi ?Como o uso da robótica baseada nas teorias de aprendizagem de Vygotsky pode contribuir para a formação integral dos estudantes??. Para este fim, foram desenvolvidas e aplicadas quatro sequências didáticas envolvendo a utilização da Robótica Educacional aos conteúdos de Dinâmica sobre as Forças e as Leis de Newton, buscando explorar e tirar proveito de recursos tecnológicos para aumentar o interesse do aluno nas aulas de física. Nos grupos de trabalho, foram montados carrinhos controlados remotamente através de aplicativo para aparelho móvel. Para o desenvolvimento destas atividades, foi desenvolvido um manual e um guia de montagem do carrinho, totalmente ilustrado. Também foi disponibilizado manual de montagem do aparato de polias. A proposta apresentada foi implementada com alunos do primeiro ano do Ensino Médio da Escola de Educação Básica Joaquim Ramos, localizada na cidade de Criciúma/SC. As etapas do projeto foram divididas em três partes: (i) Preparação, (ii) Execução e (iii) Fechamento. Na Etapa de preparação: realizadas divisões dos grupos de trabalho, confecção das carenagens, montagem da parte eletrônica, os testes de rodagem do carrinho e resposta do questionário eletrônico individual. A etapa da execução: na qual foram implementadas as quatro etapas da pesquisa sobre a força de tração, polia fixa, polias móveis e associação de polias; estas etapas foram desenvolvidas no laboratório de ciências da escola, onde os grupos de trabalho buscavam soluções que exigiram deles muito mais que simples resoluções de cálculos matemáticos e aplicações de fórmulas prontas sobre o conteúdo de polias. Essas experimentações, criações e refutações de hipóteses pelos alunos formulados, só são possíveis quando o erro é visto como parte do processo de aprendizagem e colabora para a construção do conhecimento e elaboração dos conceitos adotados nesta pesquisa. A etapa de fechamento: ao final de cada atividade da etapa anterior, eram coletados os questionários das respostas formuladas pelos grupos de trabalho e ao final de todo o processo, cada estudante realizou um questionário eletrôn.3333ico. A análise dos resultados juntamente com a aplicação e implementação desta proposta metodológica, tem como objetivo buscar respostas, fomentar e implementar soluções para a questão norteadora desta pesquisa. O trabalho que foi desenvolvido com uso da robótica educacional contribuiu de forma significativa, para o aprendizado dos estudantes, como constatado nos instrumentos de avaliação utilizados, resultando em uma maior participação nas aulas e na sua motivação ao estudo da física e empenho na busca de soluções, mostrando que a escola pública pode e deve ser um local em que os recursos tecnológicos agregam e são ferramentas fundamentais para o ensino.

Abstract: This work tests a pedagogical proposal in the discipline of Physics, aimed at the study of Dynamics in the content of Newton's Forces and Laws in which the pulley system works. The educational product uses educational robotics in which students built a remotely controlled cart via bluetooth to haul weight with the aid of a policy device. We chose to use materials that were low cost and portable and could be used in new content. Experimental use with the use of educational robotics is a tool for an education focused on the 21st century. The guiding question of this work was ?How can the use of robotics based on Vygotsky's learning theories contribute to the integral formation of students??. To this end, four didactic sequences involving the use of Educational Robotics were developed and applied to the contents of Dynamics on Newton's Forces and Laws, seeking to explore and take advantage of technological resources to increase student interest in physics classes. In the work groups, carts were set up remotely controlled through a mobile device application. For the development of these activities, a manual and a guide for the assembly of the cart were developed, fully illustrated. A manual for the assembly of the pulley apparatus was also made available. The proposal presented was implemented with first-year high school students at the Joaquim Ramos Basic Education School, located in the city of Criciúma/SC. The project stages were divided into three parts: (i) Preparation, (ii) Execution and (iii) Closing. In the Preparation stage: divisions of work groups were carried out, fairings were made, the electronic part was assembled, the cart running tests and the individual electronic questionnaire answered. The execution stage: in which the four stages of the research on traction force, fixed pulley, mobile pulleys and pulley association were implemented; these steps were carried out in the school's science laboratory, where the work groups sought solutions that required much more than simple mathematical calculations and application of ready-made formulas on the pulleys content. These experiments, creations and refutations of hypotheses formulated by the students are only possible when the error is seen as part of the learning process and contributes to the construction of knowledge and elaboration of the concepts adopted in this research. The closing stage: at the end of each activity from the previous stage, questionnaires were collected from the responses formulated by the working groups, and at the end of the entire process, each student completed an electronic questionnaire. The analysis of the results together with the application and implementation of this methodological proposal, aims to seek answers, promote and implement solutions for the guiding question of this research. The work that was developed using educational robotics contributed significantly to student learning, as seen in the assessment instruments used, resulting in greater participation in classes and their motivation to study physics and commitment to finding solutions , showing that the public school can and should be a place where technological resources add and are fundamental tools for teaching.