A UTILIZAÇÃO DE SIMULADORES VIRTUAIS NO ENSINO DA ROBÓTICA DURANTE A PANDEMIA

Prévia do material em texto

Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
1 
 
 
A UTILIZAÇÃO DE SIMULADORES VIRTUAIS NO ENSINO DA ROBÓTICA 
DURANTE A PANDEMIA 
 Yasmin Rodrigues Ferreira Coelho – 3ª Série do Ensino Médio 
Alexsandro Ferreira Coelho 1, Maricélia Silva Santos1 
sandrocitroen@gmail.com1, celinhaamil2@gmail.com1 
 
Colégio Objetivo1 
Juazeiro do Norte – CE 
 
Categoria: MENINAS NA ROBÓTICA / MULTIMÍDIA 
 
Resumo: Numa sociedade, todo indivíduo necessita comunicar-
se com outras pessoas. Para tal, desenvolveu e adquiriu, ao 
longo na sua vida, formas e protocolos de comunicação. Na 
eletrônica e na informática não é menos verdade essa realidade. 
Neste contexto a robótica educacional vem sendo muito 
utilizada em escolas ao redor do mundo para o desenvolvimento 
de habilidades cognitivas de alunos. Embora existam kits, 
produtos para crianças e adolescentes, há uma carência de 
recursos para uso na educação na ausência dos mesmos. Este 
trabalho apresenta uma proposta diferenciada na abordagem ao 
ensino introdutório da robótica educacional como aliada nesse 
processo de ensino-aprendizagem durante o isolamento social 
por conta da pandemia, o uso de simuladores virtuais se 
baseados nas plataforma Arduino, micro:bit e LEGO, as quais 
hoje são utilizadas no ensino da robótica educacional em todo o 
mundo. Tendo como benefícios a não necessidade de placas 
físicas e custo zero, pois os simuladores são gratuitos e 
necessitam apenas de um computador ou um dispositivo móvel 
com acesso à internet. 
Palavras Chaves: Simuladores. Micro:bit. Robótica. Educação. 
Abstract: In a society, every individual needs to communicate 
with other people. To this end, it developed and acquired 
communication forms and protocols throughout its life. In 
electronics and information technology, this reality is no less 
true. In this context, educational robotics has been widely used 
in schools around the world for the development of students' 
cognitive skills. Although kits, products for children and 
adolescents exist, there is a lack of resources for use in 
education in their absence. This work presents a different 
proposal in the approach to the introductory teaching of 
educational robotics as an ally in this teaching-learning 
process during social isolation due to the pandemic, the use of 
virtual simulators based on the Arduino, micro: bit and LEGO 
platforms, which today they are used in the teaching of 
educational robotics worldwide. With the benefits of not 
needing physical cards and zero cost, since the simulators are 
free and only need a computer or a mobile device with internet 
access. 
Keywords: Simulators. Micro:bit. Robotics. Education. 
1 INTRODUÇÃO 
Devido à pandemia da COVID-19, as escolas tiveram que se 
adequar e adotar o ensino remoto, trazendo assim à tona 
dificuldades dos professores e gestores da educação pública e 
privada. Na sua grande maioria a adaptação foi imposta de forma 
brusca, secretarias de educação tiveram de se adaptar para 
oferecer aulas pela internet, pela TV, por aplicativos, por 
mensagens e por redes sociais. Escolas e professores tentam 
manter contato com os alunos. Estudantes e familiares reclamam 
da falta de acesso à internet, da falta de local adequado para 
estudos em casa e da falta de contato com os educadores. Isso 
quando estamos falando de aulas teóricas, o problema foi maior 
quando se relacionar as disciplinas praticam, como educação 
física, artes, informática e robótica, já que as mesmas necessitam 
de espaços físicos, componentes eletrônicos entre outros. 
A procura constante por novos recursos metodológicos e 
tecnológicos vem sendo um fator importante a ser compreendido 
pelos educadores durante o isolamento social e a aplicação do 
ensino síncrono remoto. Presenciamos mudanças vertiginosas 
no âmbito social, já dizia Castells (1999) no qual esclarece 
afirmando que vivenciamos um intervalo histórico, cuja 
característica principal é a modificação de uma cultura material 
para um novo paradigma tecnológico organizado em torno de 
tecnologias da informação. Nesse sentido, torna-se necessário 
que os professores e instituições que respaldam o processo 
educativo entre em consonância com as transformações 
impostas pelo atual momento. 
A robótica educacional adentra as instituições escolares, em uma 
perspectiva extracurricular, caracterizando-se como um 
ambiente capaz de proporcionar conformidade entre conteúdos 
curriculares e transformações sociais, correspondendo as novas 
demandas educativas, proporcionado assim, um tipo de 
conhecimento diferenciado e cooperante com as necessidades 
pedagógicas, havendo contribuição para a formação social do 
sujeito. Porém, na falta de espaços físicos para a realização das 
práticas necessárias, faz com que várias escolas cancelem essas 
aulas. 
Nesse contexto o uso de ferramentas virtuais que venha a 
substituir mesmo que de forma parcial as aulas práticas 
presenciais se tornam algo imprescindível no ensino da robótica 
e programação. Nessa perspectiva, o presente artigo apresenta 
 Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
 
duas plataformas que podem ser utilizadas de forma física ou 
virtual que são elas: o Arduino e a Micro:bit , ambas placas 
poderão ser utilizadas através de simuladores. 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1 Robótica 
A robótica é um ramo de estudos da tecnologia que abrange a, 
principalmente, as áreas de mecânica, eletrônica e computação, 
constituídas por máquinas, ou peças mecânicas controladas por 
circuitos, tornando nosso sistema mecânico motorizado, 
controladas por circuitos elétricos. Os robôs, embora há 
modelos humanos, são apenas máquinas, não possuem vida, 
fome, dor, cansaço ou qualquer outro tipo de reação humana. 
Mais precisamente, a robótica é o “conjunto dos estudos e das 
técnicas tendentes a conceber sistemas capazes de substituírem 
o homem em suas funções motoras, sensoriais e intelectuais”. 
(DICIONÁRIO AURÉLIO, 2014). 
Esta definição deixa clara a ideia de que sua criação foi 
proposital a substituir o trabalho humano em máquinas, 
tornando mais prático e com capacidade de produção maior. 
Atualmente, em nossa geração, cada vez mais as pessoas buscam 
usar robôs. No real, o robô é um dispositivo automático 
adaptável a um meio complexo, substituindo ou prolongando 
uma ou várias funções do homem e capaz de agir sobre seu meio. 
De fato, hoje em dia, viver sem o uso desta tecnologia se torna 
uma utopia. Em todos os lugares da sociedade, escola, shopping, 
empresas, nas ruas e até mesmo em nossas casas, podemos 
encontrar equipamentos robóticos. Entretanto a robótica veio 
como ferramenta facilitadora na vida do ser humano. 
2.2 Arduino 
A plataforma Arduino que se caracteriza por utilizar um 
microcontrolador da família AVR. “O que antes necessitava de 
5 conhecimentos técnicos específicos de eletrônica e 
programação, agora se tornou extremamente simples e até 
intuitivo. ” (CARVALHO, 2011, p. 34). Além disso, essa 
plataforma facilita o uso de microcontroladores. Com ela, pode-
se monitorar sensores, pode-se comunicar com computadores e 
celulares, inclusive, pode-se controlar algumas funções como 
ligar e desligar cargas (através do controle de relés que 
funcionam como interruptores), abertura de fechaduras elétricas, 
leitura de sensores, etc. Adicionado a tudo isso, tem-se que O 
Arduino (Figura 1). 
 
 
 
 
Figura 1 - Arduino UNO. Fonte: Própria autora, 2020. 
A mesma oferece uma interface de hardware proporcionando 
todo o circuito necessário para funcionamento do 
microcontrolador e uma interface e ambiente de 
desenvolvimento (figura 2) em software para programação. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Ambiente de programação Arduino. Fonte: 
Próprioautora, 2020. 
Desenvolvido na Italia no ano de 2005 com intuito de criar uma 
plataforma de baixo custo e de facil acesso. A mesma tem a 
filosofia de plataforma de código aberto (open-source), isso fez 
com que a plataforma ganhasse uma grande comunidade de 
desenvolvedores do mundo inteiro que publicam bibliotecas já 
com toda a programação pronta para se usar, com funções 
específicas, como, por exemplo, o controle de servo motores ou 
leitura de sensores analógicos (CARVALHO, 2011, p. 34). 
2.3 Makecode 
O Microsoft MakeCode (figura 3) é uma plataforma gratuita de 
software livre para criar experiências envolventes de 
aprendizagem em ciência da computação que pavimentam um 
caminho de progressão para a programação do mundo real. 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Ambiente de programação makecode. Fonte: 
MakeCode, 2018. 
Com uma interface muito amigável e intuitiva, é ideal para 
incentivar os alunos a aprender a arte da programação. A 
plataforma permite programar o Micro:bit, o Circuit 
Playground, LEGO Mindstorms EV3 e até bonecos em 
Minecraft. Após adquirir conhecimentos básicos, é possível 
programar com seu próprio código em JavaScript. O aluno 
também consegue fazer uma simulação do programa (figura 4) 
criado por meio de um simulador. 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Ambiente de programação MakeCode 
Midstorms. Fonte: LEGO MINDSTORMS Education EV3, 
2018. 
2.4 Micro:bit 
O micro:bit (figura 5) é uma plataforma desenvolvida em 
parceria com a BBC (Corporação Britânica de Radiodifusão). 
Basicamente é um minicomputador de tamanho menor do que 
 Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
3 
 
um cartão de crédito que permite várias criações tecnológicas. 
Seu início teve na década de 80, quando a BBC deu início a um 
programa educacional que buscava promover a aproximação das 
crianças com o universo dos computadores e despertar o 
interesse pela ciência e pela tecnologia. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Micro:bit. Fonte: Própria autora, 2020. 
Seu início teve na década de 80, quando a BBC deu início a um 
programa educacional que buscava promover a aproximação das 
crianças com o universo dos computadores e despertar o 
interesse pela ciência e pela tecnologia. 
Assim nasceu o BBC Micro (figura 6), placa criada em parceria 
com a Acorn Computers, cujo sistema foi a grande inspiração 
para o micro:bit. A plaquinha nasceu apenas em 2015, ano em 
que a estatal também divulgou sua iniciativa Make It Digital, 
voltada ao incentivo dos “visionários do futuro”. Atualmente, o 
micro:bit é considerado uma ferramenta extremamente 
interessante e divertida para o ensino de programação, com 
preço acessível, versatilidade e muita facilidade para programar. 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – BBC Micro. Fonte: BBCNEWS, 2011. 
O micro:bit é uma ótima opção para o ensino da programação 
para crianças e adolescentes (Divulgação/Microbit.org). Apesar 
dos seus cinco centímetros, é uma ferramenta poderosa, a 
mesma leva um processador ARM de 32 bits com baixo 
consumo de energia. Possui uma porta micro usb e também 
conector para duas baterias externas, pilhas formato AAA. Um 
botão reset e dois botões programáveis, intitulados A e B. O 
estudante também pode fazer uso das suas cinco extensões O/I. 
O dispositivo traz uma matriz com 25 leds vermelhos (figura 7), 
dispostos no formato 5x5, cuja luz pode ser programada para 
exibir mensagens ou formar imagens. Os pinos dourados, 
localizados na base da placa, permitem conexão com outros 
dispositivos. O Bluetooth também pode ser utilizado para 
conectá-lo a tablets, smartphones ou outros micro:bits. 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Matriz de led. Fonte: Próprio autora, 2020. 
A placa já vem com sensores interessantes integrados. Entre 
eles, termômetro (temperatura), luxímetro (intensidade da luz), 
magnetômetro (campos magnéticos) e acelerômetros 
(movimentação e aceleração). 
Essa plataforma extremamente fácil de ser programada. O site 
oficial disponibiliza dois ambientes de programação (figura 8), 
ambos gratuitos e on-line; ou seja, rodam no navegador e sem a 
necessidade de instalar qualquer software no seu tablet ou 
computador. 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Ambiente de programação micro:bit. Fonte: 
Micro:bit, 2020. 
Para os iniciantes, o JavaScript Blocks Editor (figura 9) é uma 
opção interessante, já que combina códigos pré-definidos em 
blocos, dinamizando o processo de aprendizagem. O aluno ainda 
pode escrever os códigos e testá-los em um ambiente virtual 
especial - uma solução interessante para quem ainda não pode 
adquirir um micro:bit físico. A plataforma também permite a 
migração do código para a linguagem JavaScript, o que 
proporciona ao aluno a oportunidade do contato com essa 
linguagem profissional e amplamente utilizada no mercado. 
Figura 9 – Programação em javaScript. Fonte: Micro:bit, 
2020. 
 Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
 
2.5 Tinkercad 
O Tinkercad (figura 10) é uma ferramenta virtual de design de 
modelos 3D em CAD e também de simulação de circuitos 
elétricos analógicos e digitais, desenvolvida pela Autodesk. Por 
ser tratar de uma ferramenta gratuita e fácil de usar, encontramos 
nela uma oportunidade de ensino de programação e modelagem, 
visto que a primeira barreira encontrada pelos alunos é a de não 
possuir os componentes físicos. 
Figura 10 – Simulador Tinkercad. Fonte: Tinkercad, 2019. 
A ferramenta conta com a simulação de circuitos analógicos e 
digitais, com uma vasta gama de componentes conforme figura 
11 (resistores, capacitores, indutores, chaves, botões, 
potenciômetros, circuitos integrados, protoboard, multímetros, 
gerador de funções, osciloscópio, etc.), portanto podemos 
montar tanto nossos circuitos elétricos quanto programar os 
microcontroladores mesmo não possuindo nenhum componente 
físico. 
Figura 11 – Aba de componentes. Fonte: Própria autora, 
2020. 
Outro grande atrativo desse software é que ele ensina alguns 
conceitos bem interessantes como “botar a mão na massa” ou 
mais exatamente modelar objetos em 3D no computador, uma 
habilidade por sinal muito valorizada nos dias de hoje, inclusive 
no mercado profissional. 
De fato, o Tinkercad faz isso de maneira bem intuitiva e até 
lúdica, já que o seu método de desenho lembra vagamente de 
esculpir objetos com massa de modelar: você começa com uma 
forma básica que você vai apertando aqui e esticando lá até 
chegar no formato desejado, algo tão comum nas nossas vidas 
que chega até a ser instintivo. 
3 O TRABALHO PROPOSTO 
“A escola tem que ser uma casa com alma” (SÁ-CHAVES E 
AMARAL, 2000, p. 83). Os alunos, para sentirem ânimo no seu 
percurso escolar, têm de sentir que aquilo que aprendem contém 
significado e que tem utilidade prática. A dinâmica de sala de 
aula, ao ser inserida num contexto ou numa temática, cria 
motivos para a aprendizagem. Hoje, grande parte das 
instituições de ensino que possuem disciplinas para o ensino de 
programação e robótica enfrentam dificuldades para o 
aprendizado de programação. Todavia, no contexto da 
programação, o que acontece no nível fundamental não é 
diferente do nível superior. Com a chegada da pandemia do 
covid-19, veio ainda mais dificultar essas disciplinas, em vista 
da necessidade da utilização de componentes físicos. 
A solução proposta para a concretização deste projeto consistiu 
na utilização de simuladores virtuais didáticos e interativos, o 
qual tem como objetivo fazer a demonstração, em conjunto ou 
de forma individual de circuitos eletrônicos utilizando as 
plataformas Arduino e Micro:bit utilizando o Tinkercad e o 
Makercode. 
Nosso grande objetivo foi aplicar cursos para professores e 
alunos da nossa comunidade que é também uma grande 
consumidora desses conhecimentosnessa área. Demonstrando 
como podemos aplicar a robótica educacional mesmo sem 
possui nenhum componente ou placas físicas durante todo o 
período de isolamento social. 
4 MATERIAIS E MÉTODOS 
O primeiro passo do projeto foi buscar parceria com professores 
para que as formações tivessem conteúdos e visões diferentes, 
sendo assim os professores Alexsandro Ferreira Coelho (figura 
12) e o Thiago Tonial Tamer (figura 12) aceitaram o desafio. 
 
 
 
 
 
Figura 12 – Professor Alexsandro. Fonte: Próprio autora, 
2019. 
 
 
 
 
 
Figura 13 – Professor TTTamer. Fonte: Próprio autora, 
2019. 
O segundo passo foi a elaboração da grade curricular que foi 
ministrada durante o curso que teve duração de quatro semanas, 
 Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
5 
 
totalizando uma carga horaria de 36 h dividida em 4 módulos 
que são: 
 Modulo I – LEGO Education com STUDIO 2.0. 
 Modulo II - Arduino com Tinkercad. 
 Modulo III – STEAM Learning com micro:bit. 
 Modulo IV – Programação LEGO. 
O terceiro foi a elaboração de um formulário para inscrição no 
qual foi divulgada através das redes sociais da nossa equipe de 
robótica e a escolha da plataforma utilizada para as aulas, a 
escolha foi o goolgle meet já que é uma das plataformas mais 
utilizadas durante o isolamento social. Na parte dos simuladores 
para as atividades práticas do curso utilizamos o Tinkercad, 
Makercode Micro:bit, Makercode Mindstorms e o sBotics, todos 
virtuais, online e gratuitos nos quais foi possível acompanhar 
todo o desempenho dos participantes em tempo real. 
O número de inscritos esperado era de 30 pessoas no máximo 
durante um período de 15 dias de divulgação, porém cinco dias 
de divulgação as inscrições foram encerradas, pois atingimos o 
número de mais de 250 inscritos (figura 14) no curso. 
Figura 14 – Formulário de inscrição. Fonte: Própria 
autora, 2020. 
No desenvolver do curso os participantes aprenderam a utilizar 
diversos softwares como o Studio 2.0 (figura 15), que é utilizado 
para modelagem de montagens da LEGO. Nesse primeiro 
módulo foi ensinado como utilizada as montagens da LEGO sem 
a utilização dos kits físicos. Outro ponto positivo foi a criação 
de manuais que poderão ser utilizados nas aulas presenciais. 
Figura 15 – Aula sobre Studio 2.0. Fonte: Própria autora, 
2020. 
No segundo módulo foi a parte da simulação da plataforma 
Arduino, o primeiro ponto importante desse módulo foram os 
participantes aprender a criarem salas de aulas virtuais nas quais 
podem acompanhar seus alunos executando as tarefas em tempo 
real no Tinkercad (figura 16). Os componentes e os códigos 
(figura 17) elaborados são iguais aos utilizados nas aulas 
práticas presenciais os que permite ter um aproveitamento bem 
próximo das aulas antes da pandemia. 
 
Figura 15 – Salas virtuais no Tinkercad. Fonte: Própria 
autora, 2020. 
 
Figura 16 – Prática com LCD. Fonte: Própria autora, 2020. 
Nesse contexto todas as aulas foram práticas com atividades e 
desafios para que todos os participantes tivessem como replicar 
esses aprendizados nas suas aulas remotas sicronas com seus 
alunos. 
Outro fator a se destacar nesse curso foi a troca de experiencia 
em relação a região dos participantes já que tinha pessoas de 
todas as principais regiões do Brasil (figura 17). 
 
Figura 17 – Participantes da aula 3. Fonte: Própria autora, 
2020. 
As últimas duas aulas do curso foram destinadas a formação para 
a Olimpíada Brasileira de Robótica a OBR, já que nesse ano será 
de forma virtual a modalidade prática, para isso utilizamos o 
simulador sBotics (figura 18), esse simulador será o utilizado nas 
etapas estaduais e nacional da OBR. 
Figura 18 – Simulador sBotics. Fonte: Própria autora, 
2020. 
 Anais da Mostra Nacional de Robótica - MNR 2020 
 Ensino Fundamental, Médio e Técnico 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Durante todo o curso foi observado a dificuldade de vários 
participantes em relação ao uso do computador e das ferramentas 
virtuais como o google drive, Meet e até mesmo a criação de 
contas nos simuladores utilizados. Problemas esses sanados no 
decorrer das aulas. Outro grande problema foi a questão da 
conectividade da internet, muitos têm problema de velocidade e 
conexão. 
Como resultado tem-se o conhecimento de novas ferramentas e 
como aplica-las em aulas remotas síncronas e até mesmo em 
aulas presenciais. Outro ponto positivo foi a criação de um curso 
gratuito e online no qual qualquer pessoa do Brasil poderá 
participar e a criação de um grupo de colaboradores nos temas 
relacionados a robótica educacional bem como na área de 
tecnológica. 
 
6 CONCLUSÕES 
A verificação da carência de informações sobre robótica, por 
parte dos educandos do ensino fundamental e médio da nossa 
região. A falta de formações e preparações adequadas para os 
professores é algo que ainda falta não só em nossa região, bem 
como em várias localidades do Brasil. O nosso curso despertou 
o interesse na continuidade da formação de robótica educacional 
em vários educadores de outras áreas afins ou não. 
O professor, neste contexto do isolamento social teve que se 
reinventar, buscar novos meios de ensinar e motivar os seus 
alunos por meios do uso de simuladores que refletem próximo 
do real as atividades práticas desenvolvidas pelos alunos nos 
laboratórios. 
Concluímos que o nosso proposito foi obtido com êxito, pois não 
só foi repassado várias ferramentas que serão utilizadas em aulas 
remotas bem como a troca de experiência entre vários educandos 
que planejaram, esquematizaram, dialogaram com seus 
companheiros, criando projetos e novas habilidades. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
CASTELLS, Manuel. A sociedade em rede – a era da 
informação: economia, sociedade e cultura; v. 1. São 
Paulo: Paz e Terra, 1999. 
CARVALHO, Mauricio Feo Pereira Rivello de. Automação e 
controle residencial via internet utilizando arduino. In: 
SEMANA DE EXTENSÃO, 1., Rio de Janeiro. Anais... 
Rio de Janeiro: [online], 2011. Acesso em: 20 jun. 2020. 
LEGO MINDSTORMS Education EV3. [S. l.], 2018. 
Disponível em: https://makecode.mindstorms.com/. 
Acesso em: 10 jun. 2020. 
MAKECODE. [S. l.], 2018. Disponível em: 
https://www.microsoft.com/pt-br/makecode. Acesso em: 
10 jun. 2020. 
O MICROCOMPUTADOR da BBC e eu, 30 anos depois. [S. l.], 
1 set. 2011. Disponível em: 
https://www.bbc.com/news/technology-15969065. 
Acesso em: 1 jun. 2020. 
THINGS. [S. l.], 2019. Disponível em: 
https://www.tinkercad.com/things. Acesso em: 5 maio 
2020. 
SÁ-CHAVES, I. E AMARAL, M. (2000). Supervisão 
reflexiva: a passagem do eu solitário ao eu 
solidário. In Alarcão. Escola Reflexiva e 
Supervisão: Uma escola em desenvolvimento e 
aprendizagem (p. 79 a 86).