INTRODUÇÃO AO PLANO DE AULA DE ROBÓTICA

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π r LEGOeducation.com/MINDSTORMS INTRODUÇÃO AO PLANO DE AULA DE ROBÓTICA USANDO O APLICATIVO DE PROGRAMAÇÃO EV3
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INTRODUO AO PLANO DE AULA DE ROBTICAUSANDO O APLICATIVO DE PROGRAMAO EV3

LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/sont des marques de commerce du/son marcas registradas de LEGO Group. 2015 The LEGO Group. 041329.

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Sumrio

Sumrio

Introduo aos planos de aula de robtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Aula 1 - Construo e configurao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Aula 2 - Movimento em Curva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Aula 3 - Mover Objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Aula 4 - Parar em Objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Aula 5 - Parar no ngulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Aula 6 - Parar na Linha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Aula 7 - Seguir uma Linha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Desafio de Mestre 1 - O desafio da mesa giratria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Desafio de Mestre 2 - O desafio do rob na fbrica LEGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Desafios de Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Referncias importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Anexo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Anexo B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Anexo C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Anexo D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

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Introduo

Introduo aos planos de aula de robtica

Os planos de aula oferecem a voc, educador, procedimentos passo a passo sobre como usar o Aplicativo de Programao EV3 em suas aulas . Cada aula e desafio fornecer a ajuda que voc precisa para preparar as atividades, realizar a aula e avaliar seus alunos . voc quem decide quais e quantas tarefas e desafios extras fornecidos sero utilizados em suas aulas . Na seo desafios de Projeto, voc encontrar uma gama de ideias que encorajam uma abordagem mais exploratria comparada aos tutoriais . Voc pode iniciar suas aulas com o foco em alguns dos desafios de Projeto, informando aos alunos em quais tutoriais e sees do texto eles podem encontrar ajuda e inspirao ou pode fazer com que os alunos concluam os desafios aps um incio mais estruturado, usando os tutoriais .

Antes de iniciar a primeira aula

Se voc nunca trabalhou com o LEGO MINDSTORMS Education EV3 deve se certificar do seguinte:

1 . Cada tablet deve possuir uma verso pr-instalada do Aplicativo de Programao LEGO MINDSTORMS Education EV3 .

2 . Cada bloco EV3 deve possuir o mais recente firmware e sua bateria deve estar totalmente carregada . Para instalar o firmware, voc precisa de uma verso desktop do Software EV3 . Para outras instrues, consulte o guia do usurio que voc pode acessar a partir do Menu .

3 . Antes de conectar os tablets e os blocos EV3 via Bluetooth na sala de aula, recomendamos renomear cada bloco EV3 . Isso pode ser feito de duas formas:

a . Atualize o nome atravs do Software EV3 do desktop usando um cabo USB .b . Atualize para o firmware V1 .07E ou posterior e mude o nome atravs da

rea de configuraes do bloco EV3 (consulte o guia do usurio para ajuda adicional) .

4 . Assista ao vdeo de incio rpido a partir do Menu .

Voc pode querer que os alunos entendam os nomes e funes dos diferentes elementos no conjunto de blocos . Discuta a nomenclatura e a funcionalidade bsica dos principais componentes de hardware e estabelea um conjunto de regras de cuidado com os blocos . Uma cpia da lista de peas do conjunto principal LEGO MINDSTORMS Education EV3 45544 est includa no guia do usurio . O guia do usurio a sua fonte para tudo que est relacionado ao hardware LEGO MINDSTORMS EV3 .

Atualizao do Firmware

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Aula 1

Aula 1 Construo e configurao

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de: - construir a base motriz;- conectar o tablet ao bloco EV3;- fazer o download e operar programas que controlam o comportamento do rob .

Durao2 a 3 aulas de 45 minutos

PreparaoAssista ao vdeo de incio rpido para orientaes sobre como conectar o tablet ao bloco EV3 . Distribua um conjunto principal de EV3 e um tablet com o Aplicativo de Programao EV3 instalado para cada 2 ou 3 alunos . Material opcional: cartolina, tecidos e outros materiais para personalizar os robs .

Procedimento1 . Os alunos constroem a base motriz do rob educador usando o livreto de

instrues de construo (includo no conjunto principal 45544) ou as instrues de construo integradas ao aplicativo disponveis atravs dos botes na pgina 2 de cada tutorial . Opcional: Uma forma eficaz de permitir que os alunos se apropriem do seu rob pedir que eles o personalizem usando as peas LEGO adicionais e outros materiais . Ao fazer isso, eles podem transformar o rob em um cachorro, elefante ou at mesmo em uma criatura do mundo de fantasia .

2 . Para toda a classe, realize o procedimento de conectar o tablet ao bloco EV3 e executar o primeiro programa ou direcione os alunos para o vdeo de incio rpido, que os ajudar a conectar os dispositivos sozinhos .

3 . Os alunos usam o Aplicativo de Programao para criar programaes simples que:a . fazem com que seu rob toque um som que seja adequado para a sua criatura;

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Aula 1

b . faa com que seu rob exiba uma imagem ou texto no visor do bloco EV3;

c . faa com que seu rob pisque a luz de status do bloco .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: seguem as instrues de construo para montar com sucesso a base motriz; conectam e fazem o download das programaes; so capazes de criar e executar as programaes e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 2

Aula 2 Movimento em Curva

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de deslocar seu rob em um percurso com obstculo . Ao selecionar os blocos de programao mais adequados e definir seus parmetros, os alunos sabero definir em que situaes devem utilizar uma volta em torno de si mesmo (os motores giram em sentidos opostos), uma volta utilizando apenas um motor (um motor gira e o outro fica parado) ou uma volta utilizando os dois motores no mesmo sentido, mas em velocidades diferentes .

Durao2 a 3 aulas x 45 min .

PreparaoPara a tarefa 5b, voc precisar de elsticos para que os alunos amarrem uma caneta em seu rob . Para a tarefa 5c, voc precisar preparar um percurso com obstculo no cho . Voc pode usar um pedao de papel grande e marcadores ou posicionar fita adesiva no cho (veja a imagem abaixo) .

Procedimento1 . Apresente aos alunos o menu principal do Aplicativo de Programao EV3 .

Osalunos precisam saber onde encontrar o tutorial do rob educador e como abri-lo . Faa a demonstrao de como utilizar o tutorial para garantir que os alunos conheam a ferramenta e saibam utiliz-la em conjunto com a tela de programao e a pgina do hardware (veja tambm o vdeo de incio rpido) .

2 . Os alunos concluem o tutorial de Movimento em Curva, que introduz o bloco de direo do movimento .

3 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programao modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar a programao modelo fornecida usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles vm e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo fornecida aos alunos segue abaixo:

Exemplo de descrio de comportamento do rob: O rob realiza uma volta ponto a ponto depois uma volta utilizando um nico motor do rob e, por ltimo, uma volta utilizando o bloco direo do motor, onde o rob faz uma curva . Cada ao separada por uma pausa, o que permite que o rob se ajuste antes de executar a prxima ao .

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Aula 2

4 . Os alunos resolvem a tarefa Modifique, que os desafia a adicionar trs blocos de direo do movimento sua programao a fim de fazer com que o rob se movimente para trs, seguindo o mesmo caminho de volta para a posio inicial .

5 . Ideias para o desafio de Aula:a . Programe o rob para percorrer um nmero oito ou a primeira letra do seu

nome (ou alguma outra letra ou nmero) .b . Amarre uma caneta ao rob e programe-o para desenhar um trevo, um

corao, uma flor ou outro formato .c . Para garantir que os alunos saibam quando usar diferentes tipos de voltas

faa um percurso com obstculo que exija que o rob faa curvas de diferentes formas: voltas em torno de si mesmo, voltas utilizando apenas um motor ou voltas utilizando os dois motores no mesmo sentido, mas em velocidades diferentes (veja a ilustrao abaixo e/ou o Anexo A) . Os alunos devem elaborar uma programao que faa com que a roda esquerda do rob siga um caminho e que estacione o rob na rea de estacionamento .

Para este caminho utilize voltas curvas para a primeira seo, seguidas por voltas de motor nico para as curvas de 90 graus e, finalmente, uma volta de ponto antes de fazer a inverso do rob para a rea de estacionamento .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: definem o valor do parmetro de direo para 50 para realizar uma volta de motor nico; definem o valor do parmetro de direo para 100 ou -100 para realizar uma volta

de ponto; so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

com o mximo de detalhes possvel; para os desafios de Aula:

a . so capazes de percorrer o formato selecionado;b . so capazes de amarrar uma caneta ao seu rob e de faz-lo desenhar

o formato correto;c . so capazes de fazer o rob seguir o caminho selecionando os tipos

corretos de voltas; e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 3

Aula 3 Mover Objeto

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de programar seu rob para movimentar e soltar objetos de diferentes formatos e tamanhos .

Durao2 a 3 aulas x 45 min .

PreparaoSelecione objetos de diferentes formatos e tamanhos que possam ou no caber na estrutura do mdulo do motor mdio . Para o desafio de Aula voc precisar preparar um percurso com obstculo no cho se no o tiver preparado ainda . Voc pode usar um pedao grande de papel, marcadores ou fita adesiva (veja a imagem abaixo) .

Procedimento1 . Os alunos constroem e prendem o mdulo de motor mdio base motriz .

2 . Os alunos constroem o cuboide .

3 . Os alunos concluem o tutorial Mover Objeto para compreender como eles devem usar o mdulo do motor mdio para pegar o cuboide .

4 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programo-modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar a programao-modelo fornecida usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles veem e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo a seguir fornecida para os alunos:

Exemplo de descrio do comportamento do rob: Usando o mdulo do motor mdio, o rob abaixa a estrutura e pega o cuboide . Em seguida, ele inverte o motor antes de levantar a estrutura para soltar o cuboide .

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Aula 3

5 . Os alunos concluem a tarefa Modifique . O formato e o tamanho de outros objetos desafia os alunos a modificar sua programao ou a fazer alteraes na estrutura do mdulo do motor mdio que permita que o rob pegue os diferentes objetos . Ao modificar a programao, os alunos tero que alterar o nmero de graus que o motor mdio vira a fim de acomodar os diferentes tamanhos dos objetos . Nota: antes de modificar o mdulo do motor mdio, esteja ciente de que ele tambm necessrio na Aula 4 e no desafio de Mestre 2.

6 . Desafio de Aula: Combine o desafio opcional da Aula 2 com a movimentao do cuboide (ou outro objeto) a partir de posies de partida e chegada predeterminadas (veja a ilustrao abaixo e/ou o Anexo A) . Para fazer um desafio extra os alunos podem usar tambm o sensor ultrassnico para ajudar a detectar o cuboide (veja a Aula 4 para mais detalhes) .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: conseguem programar o rob para pegar o cuboide satisfatoriamente; so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

feita, com o mximo de detalhes possveis; modificam o rob para pegar outros objetos; para o desafio de Aula, garantem que o rob pegue o cuboide e posicione-o com

bastante preciso na posio de chegada predeterminada; e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 4

Aula 4 Parar em Objeto

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos entendero a diferena entre os modos de comparao e alterao dos vrios sensores EV3 . Esta aula em particular apresenta o sensor ultrassnico .

Durao2 a 3 aulas x 45 min .

PreparaoCertifique-se de que voc compreende a diferena entre os modos de comparao e alterao . Ao utilizar o modo de comparao, o programa aguarda por uma certa distncia para estar pronto para ser ativado pelo sensor; ao utilizar o modo de alterao, o programa est lendo a distncia e, ento, aguardando por um certo aumento ou diminuio na distncia para estar pronto para ser ativado . Para o desafio de Aula, voc precisar preparar um percurso com obstculo no cho, se j no o tiver preparado . Voc pode usar um pedao grande de papel, marcadores ou fita adesiva (veja a imagem abaixo) .

Procedimento1 . Os alunos constroem o mdulo do sensor ultrassnico e o adicionam base motriz

2 . Os alunos concluem o tutorial Parar em Objeto, durante o qual eles aprendem que o sensor ultrassnico mede a distncia at os objetos . Entender isso permite que os alunos programem o rob para reagir a um objeto detectado .

3 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programao-modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar a programao-modelo usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles vm e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo a seguir fornecida para os alunos:

Exemplo de descrio do comportamento do rob: Ao medir a distncia usando o sensor ultrassnico, o rob se movimenta para frente at que detecta uma diminuio de 11 cm do cuboide e para . O rob, ento, inverte o motor at que detecta uma diminuio de 6 cm do cuboide .

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Aula 4

4 . Os alunos tambm concluem a tarefa Modifique . Eles devem perceber que o rob sempre ir se movimentar para frente em 11 cm e, em seguida, para trs em 6 cm, no importando a distncia de incio at o cuboide; esta a forma como o modo de alterao do sensor ultrassnico funciona .

5 . Ideias para o desafio de Aula: Os alunos adicionam o mdulo do motor mdio e pegam o cuboide (veja a ilustrao abaixo e/ou o Anexo A) . Lembre aos alunos que utilizem o sensor ultrassnico do bloco de espera - modo de comparao, de modo que o rob se movimente perto o bastante do cuboide . Os seguintes cenrios podem ser usados:

a . Cuboide na posio 1 e rob na posio de partida . Faa com que o rob movimente o cuboide para a posio 2 e retorne at a posio de partida .

b . Cuboide na posio 1 e rob na posio de partida . Faa com que o rob movimente o cuboide para a posio 3 e, em seguida, estacione na posio 4 .

c . Cuboide na posio 3 e rob na posio 4 . Faa com que o rob movimente o cuboide para a posio 1, seguindo o caminho .

Modo de alterao:

Modo de comparao:

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Aula 4

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: conseguem usar o sensor ultrassnico para detectar o cuboide; so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

com o mximo de detalhes possveis; na tarefa Modifique, percebem que o rob sempre se movimenta 11 cm para frente

e, depois, 6 cm para trs, independentemente da distncia de partida at o cuboide; para os desafios de Aula:

a . so capazes de detectar e pegar o cuboide a partir da posio 1, seguem o caminho antes de perceber o cuboide na posio 2 e, ento, invertem o rob de volta posio de partida;

b . so capazes de movimentar o cuboide corretamente a partir da posio 1 at a posio 3 e estacionam o rob na posio 4;

c . so capazes de movimentar o cuboide corretamente a partir da posio 3 at a posio 1; e

trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 5

Aula 5 Parar no ngulo

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de virar seu rob com base na leitura do sensor de rotao .

Durao2 a 3 aulas x 45 min .

PreparaoFamiliarize-se com o sensor de rotao para garantir que voc consegue detectar quando ele no est fazendo a leitura correta e como corrigi-lo . O captulo do sensor de rotao no guia do usurio o ajudar a familiarizar-se com o sensor . Este tpico tambm apresentado na Etapa 4 do procedimento abaixo . Fornecendo fita adesiva e transferidores, os alunos podem criar ngulos diferentes no cho para validar o ngulo de curva do seu rob . Para as tarefas 5a e 5b voc precisar fornecer elsticos para permitir que os alunos amarrem uma caneta em seu rob . Para a tarefa 5c, voc precisar preparar um labirinto no cho . Voc pode usar um pedao grande de papel, objetos, marcadores ou fita adesiva (veja a imagem abaixo) .

Procedimento1 . Os alunos constroem o mdulo do sensor de rotao e o adicionam base motriz .

2 . Os alunos concluem o tutorial Parar no ngulo para fazerem o rob girar 45 graus com base nas leituras sobre ngulo do sensor de rotao .

3 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programao-modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar uma programao-modelo usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles vm e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo a seguir fornecida para os alunos:

Exemplo de descrio do comportamento do rob: Ao medir o ngulo rotacional usando o sensor de rotao, a ponta do rob gira at que detecta um aumento de ngulo de 45 graus . O rob, ento, se movimenta para frente por uma rotao e para .

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Aula 5

4 . Soluo de Problemas: as notas para soluo de problemas includas no tutorial ajudaro os alunos a entender como evitar o desvio do sensor de rotao . Apresente o aplicativo de Port View do Bloco EV3 como um mtodo de verificar a leitura do sensor . Uma vez que o sensor de rotao possui uma tolerncia de +/- 3 graus, voc deve esperar para compensar isso nas programaes (por exemplo, para fazer uma volta de 90 graus, talvez voc tenha que definir o parmetro de Valor Limite do sensor de rotao do bloco de espera - alterao - modo de ngulo para 87 graus) .

5 . Na tarefa Modifique, voc pode querer apresentar aos alunos o bloco de ciclo como uma forma de diminuir o nmero de blocos necessrios para conduzir o rob em um quadrado determinado . Porm, fornea aos alunos tempo suficiente para que resolvam essa questo por si mesmos . Programao sugerida:

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Aula 5

6 . Ideias para o desafio de Aula:a . Amarre uma caneta no rob . Utilize um sensor de rotao para programar

seu rob para desenhar a letra Z .b . Amarre uma caneta no rob . Utilize o sensor de rotao para programar seu

rob para desenhar uma estrela (consistindo em cinco ngulos idnticos) . Depois, tente aumentar ou diminuir o ngulo . O formato muda?

c . Desafie os alunos a fazerem seu rob percorrer um labirinto usando o sensor de rotao (veja a imagem abaixo e/ou o Anexo B) .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: identificam fatores que podem afetar a preciso de parada ao usar o sensor de

rotao (tolerncia do sensor, folga do motor e fora cintica rotacional); so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

com o mximo de detalhes possveis; na tarefa Modifique, podem fazer o rob se movimentar em um quadrado

determinado com base nos dados coletados pelo sensor de rotao . para os desafios de Aula:

a . desenha total ou parcialmente a letra Z;b . desenha total ou parcialmente uma estrela com os cinco ngulos idnticos;c . movimentam total ou parcialmente seu rob por um labirinto; e

trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 6

Aula 6 Parar na Linha

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de usar o sensor de cor para parar o rob quando uma linha detectada . Os alunos tambm sero capazes de definir um valor limite para um sensor .

Durao2 a 3 aulas x 45 min .

PreparaoFornea aos alunos papis ou fitas adesivas de diferentes cores . Para testar se o sensor de cor consegue ler os materiais selecionados corretamente, faa o seguinte teste:1 . Ligue o bloco EV3 e conecte um sensor de cor porta 3 .

2 . Abra o aplicativo de Port View.

3 . Utilize o boto direito para navegar at a porta 3 .

4 . O valor mostrado a intensidade de luz refletida (COL-REFLECT) . Pressione o boto principal para alterar o modo .

5 . Role para baixo a lista exibida, selecione o modo de cor (COL-COLOR) e, depois, aponte o sensor para o material colorido . O valor exibido equivale s seguintes cores: 0:Sem Cor, 1:Preto, 2:Azul, 3:Verde, 4:Amarelo, 5:Vermelho, 6:Branco e 7:Marrom .

6 . Se o valor no for equivalente do seu material, voc precisar usar outro material . Nota: para ter a mxima preciso quando estiver no modo de cor ou no modo de intensidade de luz refletida, o sensor precisa ser mantido em um ngulo perpendicular e prximo - mas sem tocar - da superfcie que est sendo detectada.

Procedimento1 . Os alunos constroem o mdulo inferior do sensor de cor e o adicionam base motriz

2 . Os alunos concluem o tutorial Parar na Linha para detectar uma linha azul usando o sensor de cor .

3 . Os alunos concluem a tarefa Modifique, na qual os alunos praticam a deteco de linhas de cores diferentes .

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Aula 6

4 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programao-modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar a programao-modelo usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles veem e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo a seguir fornecida para os alunos:

Exemplo de descrio do comportamento do rob: Ao medir a cor usando o sensor de cor, o rob gira at detectar a cor azul e, em seguida, para .

5 . Desafio de Aula: Pea aos alunos para descobrirem o que o parmetro sem cor faz (ele faz com que o rob reaja quando o sensor de cor falha na deteco de uma cor que condiz com qualquer uma das cores predefinidas) .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: fazem o rob parar em linhas de cores diferentes alterando o parmetro de definio

de cores do sensor de cor do bloco de espera - comparao - modo de cor; so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

com o mximo possvel de detalhes; para o desafio de Aula, podem explicar a funcionalidade sem cor; e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Aula 7

Aula 7 Seguir uma Linha

ObjetivoAps conclurem essa aula, os alunos sero capazes de usar o bloco condicional para que o rob, a partir de sensores, possa tomar rpidas decises a fim de fazer com que uma linha seja seguida .

Durao2 a 3 aulas de 45 min .

PreparaoFornea aos alunos fita adesiva preta e cinza para a criao de um caminho que o rob possa seguir .

Procedimento1 . Se j no o tiverem feito, os alunos constroem o mdulo inferior do sensor de cor

e o adicionam base motriz, apontando para baixo .

2 . Os alunos concluem o tutorial Seguir uma Linha . Ainda que um bloco de espera possa ser usado para fazer um rob seguir uma linha, este tutorial utiliza o bloco condicional a fim de apresentar o conceito abstrato das se/ento afirmaes aos alunos .

3 . Na fase Teste, os alunos abriro uma programao-modelo (isso fechar o tutorial atual) . Certifique-se de que cada grupo tenha tempo para descrever o comportamento do rob ao executar a programao-modelo usando suas prprias palavras . Isso encoraja os alunos a refletirem sobre o que eles veem e como aquilo se relaciona com os blocos de programao . Eles podem usar a caixa de comentrios fornecida na tela . A programao-modelo a seguir fornecida para os alunos:

Exemplo de descrio do comportamento do rob: Ao se movimentar para frente sobre uma linha, o rob utiliza o sensor de cor para, alternadamente, ligar ou desligar cada motor quando ele detecta alteraes no brilho refletido pela linha escura e a superfcie brilhante . por isso que o rob mexe para frente .

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Aula 7

4 . Os alunos concluem a tarefa Modifique, que os permite testar seu programa com uma linha de cor clara . Isso ir desafi-los a experimentar usando o parmetro de valor limite do bloco de espera .

5 . Ideias para o desafio de Aula:a . Pea aos alunos para testar quo rpido eles podem fazer seu rob seguir

uma linha .b . Faa um programa seguidor de linhas que utilize blocos de direo para

realizar voltas movendo os dokis motores em um nico sentido, mas com velocidades diferentes, ao invs das curvas acentuadas usadas no tutorial .

c . A programao-modelo do tutorial utiliza um bloco condicional para criar um seguidor de linha . possvel obter o mesmo resultado sem usar o bloco condicional?

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: so capazes de fazer o rob seguir a linha; so capazes de descrever o comportamento do rob em relao programao

com o mximo de detalhes possveis; na tarefa Modifique, alteram o parmetro do valor limite; para os desafios de Aula:

a . aumentam a potncia em um ou em ambos os blocos do motor grande;b . modificam total ou parcialmente a programao-modelo para incluir blocos

de direo do movimento;c . criam total ou parcialmente uma programao que segue a linha usando

blocos de espera; e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Desafio de Mestre 1

Desafio de Mestre 1 O desafio da mesa giratria

ObjetivoO objetivo desse desafio de Mestre que os alunos faam seu rob percorrer uma rea de estacionamento, em estilo mesa giratria, com quatro compartimentos usando uma combinao de diferentes voltas e sensores . Aps conclurem esse desafio, os alunos sero capazes de usar ngulos para prever a posio final do seu rob e compensar os fatores que podem afetar a preciso dos sensores de rotao e cor .

Pr-requisitosOs alunos devem estar familiarizados com o sensor de cor e o sensor de rotao, como apresentado nas aulas Parar na Linha e Parar no ngulo.

Durao2 a 4 aulas x 45 min .

PreparaoPara criar o tapete do desafio ilustrado abaixo e/ou no Anexo C, os alunos precisaro de fita adesiva ou papel azul, transferidor, rgua longa, lpis e um marcador .

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Desafio de Mestre 1

Tarefas1 . Ao usar dois sensores, os alunos movimentam o rob do centro para as posies

finais 1, 2, 3 e 4 . Se utilizarem os ngulos sugeridos para o modo do sensor de rotao do bloco de espera, os alunos devem criar sua prpria cpia do grfico abaixo e indentificar em qual dos compartimentos de estacionamento seu rob ir parar:

ngulo programado

45 graus sentido horrio

135 graus sentido anti-horrio

405 graus sentido anti-horrio

Compartimento de estacionamento real

3

Compartimento de estacionamento previsto

Nota: pode haver vrias respostas corretas uma vez que o rob pode ser girado tanto em sentido horrio quanto em sentido anti-horrio.

2 . Crie uma programao que utilize um bloco condicional para permitir que os alunos faam o rob percorrer at um dos quatro compartimentos de estacionamento pressionando um dos botes do bloco EV3 . Programao sugerida:

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos: utilizam ambos os sensores de cor e rotao; preveem corretamente o ngulo necessrio para estacionar o rob em cada um dos

compartimentos de estacionamento; utilizam a linha azul para parar o movimento para frente; conseguem compensar os fatores que podem afetar a preciso de parada ao usar o

sensor de rotao (tolerncia do sensor, folga do motor e fora cintica rotacional); e trabalham em cooperao para resolver as tarefas .

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Desafio de Mestre 2

Desafio de Mestre 2 O desafio do rob na fbrica LEGO

ObjetivoA inteno desse desafio de Mestre criar uma representao simplificada de um dos robs usados pelo LEGO Group para automatizar vrias tarefas em suas muitas instalaes de produo ao redor do mundo . Aps conclurem esse desafio, os alunos sero capazes de combinar o que eles aprenderam nas aulas anteriores para aprimorar os conceitos bsicos da robtica .

Pr-requisitosRecomenda-se que os alunos completem todas as sete aulas antes de comearem este desafio de Mestre . Porm, se preferir, deixe que os alunos encontrem a soluo por conta prpria, a partir da consulta das aulas .

Durao2 a 6 aulas x 45 min .

PreparaoPara criar o caminho ilustrado abaixo e/ou no Anexo D, os alunos precisaro de fita adesiva, marcadores, fita mtrica, do cuboide e um objeto grande no fim na linha preta . Os alunos podem precisar tambm de um transferidor grande para medir o ngulo na etapa trs abaixo .

Tarefas1 . Detectar e pegar o cuboide usando o motor mdio e os mdulos do sensor

ultrassnico .

2 . Conduzir o rob para frente em exatamente 84 cm .

3 . Determinar e girar em x graus no sentido horrio usando o sensor de rotao para apontar o rob em direo ao crculo-alvo .

4 . Conduzir at o mais perto possvel do centro do alvo e soltar o cuboide .

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Desafio de Mestre 2

5 . Localizar a linha usando o sensor de cor . Para desafiar os alunos, utilize fita adesiva de uma cor diferente daquela usada nos tutoriais Parar na Linha e Seguir uma Linha.

6 . Fazer com que o rob siga a linha em direo ao objeto grande .

7 . Parar exatamente em frente ao objeto . Aqui, o desafio principal para os alunos definir por quanto tempo o rob deve seguir a linha antes de parar . O objeto grande ao final da linha d aos alunos uma chance de escapar do ciclo seguidor de linha usando o sensor ultrassnico . O tempo tambm pode ser usado para solucionar o desafio .

AvaliaoObserve e/ou faa perguntas para identificar se os alunos utilizam sua experincia das sete aulas para solucionar este desafio a partir: da compreenso a diferena entre os modos de desafio e de comparao .

Por exemplo, eles utilizam o sensor ultrassnico do bloco de espera - modo de comparao - neste desafio para alcanar os melhores resultados;

do clculo da distncia com base na circunferncia da roda ou usando tentativa e erro para atingir os 84 cm necessrios;

da estimativa do ngulo de giro ao utilizar um transferidor e o sensor de rotao; da medida da distncia e, em seguida, calculando o nmero de rotaes do motor

para se aproximar do centro do alvo; programando o rob para parar na linha; seguindo a linha de volta; parando em frente ao objeto grande; e trabalhando em cooperao para resolver as tarefas .

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Desafios de Projeto

Desafios de Projeto

Nem todos os robs possuem uma base motriz como essa que foi utilizada pelos alunos . Estes desafios de Projeto testam a habilidade dos alunos de construir e programar suas prprias montagens com base em um resumo que permite uma diversidade de solues . Os alunos tm a chance de escolher uma abordagem que, comparada com os tutoriais passo a passo, mais aberta . Os desafios de Projeto tambm permitem que voc avalie as capacidades criativa e colaborativa dos alunos .

Quatro projetos esto listados abaixo . Para cada desafio voc deve considerar primeiro quantas aulas tero para finalizar cada um dos projetos . Se for dito aos alunos que eles tero quatro aulas de 45 minutos, eles devem ento, aps essas quatro aulas, estar preparados para apresentar as suas solues para cada projeto . Dessa forma, eles podem gerenciar melhor o seu tempo e podem ajustar suas ambies adequadamente .

Estes desafios de Projeto podem ser usados como um ponto de partida na sua aula; os alunos podem usar os tutoriais e o texto de ajuda como referncia .

Sistema de alarmeConstruir e programar um sistema de alarme usando um ou mais sensores .

Rob danarinoConstruir e programar um rob com atitude que se movimente ao som da sua msica favorita .

Rob que cumprimentaConstruir e programar um rob que cumprimente quando voc o encontra .

Vassoura robticaConstruir e programar um rob que varre objetos para fora do seu caminho .

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Referncias importantes

Referncias importantes

As sete aulas, os dois desafios de Mestre e os Desafios de Projeto fornecem uma introduo completa robtica e so timos exemplos de como usar a robtica em um contexto de Cincias, Tecnologia, Engenharia e Matemtica . Usar o conceito do LEGO MINDSTORMS Education EV3 na sala de aula abre uma gama de valiosos resultados de aprendizagem . Habilidades como trabalho em equipe, criatividade e soluo de problemas so parte inerente da experincia, e o domnio natural dos alunos com os tablets os ajudar a aprender a linguagem da programao mais rapidamente .

A seguir voc encontra um panorama contendo referncias importantes sobre o trabalho com robtica educacional, a partir da utilizao do LEGO MINDSTORMS Education EV3 . As possibilidades iro crescer continuamente medida em que voc for ampliando o uso do EV3 na sala de aula .

CinciasPrticas Fazer perguntas Desenvolver e usar modelos Planejar e realizar investigaes Analisar e interpretar dados Usar matemtica, Tecnologia da Informao e Informtica e pensamento

computacional Construir explicaes e projetar solues Obter, avaliar e comunicar informaes

Traar de forma transversal os conceitos Causa e efeito: mecanismo e explicao Estrutura e funo Sistemas e modelos de sistema

Fsica no Ensino Mdio Movimento e estabilidade: foras e interaes Energia Ondas e suas aplicaes em tecnologias para transferncia de informaes .

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Referncias importantes

Cincia da ComputaoPensamento Computacional Reconhecer que o software criado para controlar operaes de computador . Entender e usar as etapas bsicas na soluo de problemas algortmicos . Desenvolver um entendimento simples de um algoritmo .

Colaborao Trabalhar em cooperao e de forma colaborativa com colegas e professores . Identificar formas em que o trabalho em grupo e a colaborao podem apoiar

a soluo de problemas .

Prticas e Programao em Informtica Usar recursos de tecnologia para solucionar problemas e para o aprendizado

autodirecionado . Construir uma programao, como um conjunto de instrues passo a passo,

para ser colocado em prtica . Implementar solues de problemas usando uma linguagem de programao

visual baseada em blocos .

Computadores e Dispositivos de Informtica Usar dispositivos de entrada e sada padro para operar com sucesso

computadores e tecnologias relacionadas . Aplicar estratgias para identificar problemas simples de hardware e software

que podem ocorrer durante o uso . Reconhecer que os computadores seguem o modelo de comportamento inteligente

(como encontrado na robtica, no reconhecimento de discurso e linguagem e na animao de computadores) .

De um modo geral, o aprendizado de Cincia e Tecnologia no se torna relevante aps o perodo escolar, no tendo muita permanncia depois que o aluno sai da educao bsica . Salvo os casos em que o aluno segue para uma graduao voltada para essa rea . O trabalho com o EV3 ajuda a tornar o aprendizado de contedos de STEM (sigla ingls para Cincia, Tecnologia, Engenharia e Matemtica) relevante para os alunos, a partir de atividades mo na massa que desafiam os alunos com situaes-problema do dia a dia .

O PISA (sigla em ingls para Programa Internacional para Avaliao de Alunos) diz que: A competncia matemtica refere-se capacidade dos alunos para razoar,

analisar e comunicar operaes Matemticas . Essa compreenso excede o simples conhecimento da terminologia ou das operaes Matemtica e implica a capacidade de utilizar o razoamento matemtico na elucidao dos problemas e questes que tm que ser enfrentados na vida cotidiana .

A competncia cientfica remete aos conhecimentos e ao uso que os indivduos do a esses conhecimentos cientficos para identificar as questes pertinentes, adquirir novos conhecimentos, explicar os fenmenos e tirar concluses baseadas em evidencias, sobre assuntos relacionados com a cincia . Essa competncia cientfica dividida pelo PISA em trs dimenses:

1 . Identificar os assuntos cientficos . Implica reconhecer os tpicos factveis de serem pesquisados cientificamente e reconhecer os rasgos fundamentais de uma investigao cientfica .

2 . Explicar cientificamente os fenmenos . Capacidade de aplicar os conhecimentos da cincia a situaes concretas . Implica descrever ou interpretar os fenmenos cientificamente e prever mudanas, assim como identificar as descries, explicaes e predies apropriadas .

3 . Usar a evidncia cientfica . Habilidade para interpretar evidncias, tirar concluses e comunic-las . Identificar as hipteses, as evidncias e os processos subjacentes s concluses . Reconhecer as implicaes sociais do desenvolvimento cientfico e tecnolgico .

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Referncias importantes

Abaixo seguem competncias e contedos de Cincias e Matemtica avaliados pelo PISA:

a . Competncias Cientficas: Identificar questes cientficas; Explicar fenmenos cientificamente; Usar evidncia cientfica .

b . Contedos Cientficos: fora e movimento, energia, interao entre energia e matria; relao entre cincia e tecnologia, o papel da tecnologia cientfica, conceitos e

princpios importantes .

c . Competncias Matemticas: Uso da linguagem matemtica; Escolha de modelos e procedimentos; Habilidades de resoluo de problemas .

Essas competncias so organizadas em trs classes: realizao de operaes simples; estabelecimento de conexes para resolver problemas; raciocnio matemtico, generalizao e descobertas, e exige que os alunos faam

anlises, identifiquem elementos matemticos de uma dada situao e proponham problemas .

d . Contedos Matemticos: Estimativa; Mudana e crescimento; Espao e forma; Raciocnio lgico; Relaes numricas; lgebra; Geometria; Tratamento da informao .

Os contedos matemticos so organizados em quatro reas estruturantes, a saber: Quantidade; Espao e forma; Mudanas e relaes; Incerteza .

Outro documento importante a ser levado em considerao so os Parmetros Curriculares Nacionais (PCNs) - Ensino Mdio - Cincias da Natureza, Matemtica e suas Tecnologias .

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Referncias importantes

Os Parmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Mdio, no que se refere a Cincia, Tecnologia e Matemtica indicam que os alunos devem: Interpretar e utilizar diferentes formas de representao (tabelas, grficos,

expresses, cones . . .) . Produzir textos adequados para relatar experincias, formular dvidas ou

apresentar concluses . Identificar variveis relevantes e selecionar os procedimentos necessrios para

a produo, anlise e interpretao de resultados de processos e experimentos cientficos e tecnolgicos .

Identificar, representar e utilizar o conhecimento geomtrico para aperfeioamento da leitura, da compreenso e da ao sobre a realidade .

Identificar, analisar e aplicar conhecimentos sobre valores de variveis, representados em grficos, diagramas ou expresses algbricas, realizando previso de tendncias, extrapolaes e interpolaes e interpretaes .

Analisar qualitativamente dados quantitativos representados grfica ou algebricamente .

Formular questes a partir de situaes reais e compreender aquelas j enunciadas .

Desenvolver modelos explicativos para sistemas tecnolgicos e naturais . Utilizar instrumentos de medio e de clculo . Procurar e sistematizar informaes relevantes para a compreenso da situao-

-problema . Formular hipteses e prever resultados . Interpretar e criticar resultados a partir de experimentos e demonstraes . Articular o conhecimento cientfico e tecnolgico numa perspectiva interdisciplinar . Compreender enunciados que envolvam cdigos e smbolos fsicos . Compreender manuais de instalao e utilizao de aparelhos . Utilizar e compreender tabelas, grficos e relaes matemticas grficas para

a expresso do saber fsico . Ser capaz de discriminar e traduzir as linguagens matemtica e discursiva entre si .

Expressar-se corretamente utilizando a linguagem fsica adequada e elementos de sua representao simblica .

Conhecer e utilizar conceitos fsicos . Relacionar grandezas, quantificar, identificar parmetros relevantes . Compreender e utilizar leis e teorias fsicas .

Compreender a Fsica presente no mundo vivencial e nos equipamentos e procedimentos tecnolgicos .

Ler e interpretar textos de Matemtica . Transcrever mensagens matemticas da linguagem corrente para linguagem

simblica (equaes, grficos, diagramas, frmulas, tabelas etc .) e vice-versa . Distinguir e utilizar raciocnios dedutivos e indutivos . Fazer e validar conjecturas, experimentando, recorrendo a modelos, esboos, fatos

conhecidos, relaes e propriedades . Discutir ideias e produzir argumentos convincentes . Compreender e utilizar a cincia, como elemento de interpretao e interveno,

e a tecnologia como conhecimento sistemtico de sentido prtico .

Bom trabalho!

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Anexo A

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Anexo B

LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/sont des marques de commerce du/son marcas registradas de LEGO Group. 2015 The LEGO Group. 041329.

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Anexo C

LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/sont des marques de commerce du/son marcas registradas de LEGO Group. 2015 The LEGO Group. 041329.

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Anexo D