A ROBÓTICA COMO ALIADA NO PROCESSO DE ENSINOAPRENDIZAGEM DA MATEMATICA PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO Débora da Silva Ribeiro
[email protected]
Resumo Este estudo apresenta em seu contexto metodologias de ensino que buscam encontrar um caminho que utilize os avanços tecnológicos e científicos atuais como um elemento facilitador do aprendizado da Matemática no ensino médio. Para tanto foi realizado uma pesquisa em que a robótica é apresentada como uma ferramenta de suporte ao educador no processo de ensinoaprendizagem, também um panorama de como a robótica na sociedade atual, seus principais termos e situações exemplo onde este recurso pode ser aplicado. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo oferecer informações que contribuirão para que os conceitos matemáticos sejam compreendidos de forma prática e contextualizados. Palavras-chave: Matemática. Robotica. Educação. Ensino-aprendizagem
Introdução Diante de um cenário de constantes mudanças e avanços tecnológicos onde o ser humano está cada vez mais conectado a tudo ao seu redor, faz se necessário uma visão que englobe esses avanços no contexto de ensino. A Matemática por sua vez é uma área de conhecimento humano e científico que tem presença garantida em vários setores como na engenharia, física, astronomia, biologia, informática dentre outros. Métodos matemáticos são aplicados para que sejam encontrados soluções para problemas reais. Para MOTA (2014) as aulas tornam-se motivadoras e desafiantes quando aprendizado de Matemática integra as modernas tecnologias e recursos didáticos mais antigos. Assim sendo, o presente estudo apresenta uma pesquisa sobre o uso dessas tecnologias, em particular a robótica, em sala de aula para auxiliar no processo de ensinoaprendizagem dos alunos do ensino médio no que diz respeito a alguns conteúdos matemáticos. 1 Considerações sobre o ensino da Matemática no ensino médio A disciplina de Matemática está presente na grade curricular desde a educação básica até o ensino superior, em alguns casos, sendo uma matéria essencial existente em quase todos os anos da vida escolar. Entretanto alguns obstáculos são encontrados nessa trajetória. Para JUNIOR et al.( 2015) o discente inicia o ensino médio com consideráveis dificuldades e sem os conhenhimentos mínimos da Matemática e seria pretensioso e arriscado a abordagem em sua totalidade dos problemas existentes de seu ensino. Segundo LOPES (2011) é através do saber matemático que o ser humano tem a capacidade de participar de forma crítica em suas interações no dia a dia, além de ter fundamentação para argumentações diante das problemáticas da vida. Por conseguinte, quando o aluno consegue perceber essa proximidade dos conceitos matemáticos com o cotidiano esse aprendizado se torna mais significativo. Desta maneira o ensino da Matemática de forma contextualizada, ou seja, que leva em consideração a realidade da escola ou da comunidade possibilita ao aluno uma análise de qualidade das informações presentes em sua rotina.
2 A tarefa de apresentar a Matemática no mundo globalizado, e em constante mudança, está presente nas Orientações Curriculares para o Ensino Médio uma vez que o mesmo diz que: Ao final do ensino médio, espera-se que os alunos saibam usar a Matemática para resolver problemas práticos do quotidiano; para modelar fenômenos em outras áreas do conhecimento; compreendam que a Matemática é uma ciência com características próprias, que se organiza via teoremas e demonstrações; percebam a Matemática como um conhecimento social e historicamente construído; saibam apreciar a importância da Matemática no desenvolvimento científico e tecnológico. (BRASIL, 2006)
Os Parâmetros Curriculares Nacionais/Ensino Médio dão o devido destaque a compreensão dos conceitos e procedimentos matemáticos par aque o educando possa tirar conclusões e realizar argumentações. Isso se faz necessário para a vida pessoal, profissional e como consumidor. Além disso, o documento ressalva que a Matemática no ensino médio tem o valor formativo e assim contribui para oa estruturação do pensamento e do raciocínio dedutivo. (BRASIL, 2000) Por conseguinte, LOPES (2011) observa o valor formativo que a Matemática possui. Isso possibilita colocar o educando em um processo de aprendizagem onde haja não só uma estruturação do pensamento e raciocínio dedutivo, mas contribui para que o conteúdo seja visto como uma ferramenta diária para resolução de tarefas específicas. Dessa forma, a utilização de projetos que ajudem no desenvolvimento do pensamento matemático dos alunos do ensino médio através de atividades que lhe permitem encontrar uma ligação entre os conhecimentos matemáticos e correlacioná-los com a prática é de grande importancia, asim a disciplina começa a ser vista com aplicabilidades distintas e não uma matéria curricular alianada do mundo atual. 2 A robótica e a Matemática A robótica pode ser definida como uma ciência ou técnica de concepção de robôs. Já o robô e considerado um dispositivo com a capacidade de se movimentar em uma ou mais direções através do controle de um computador e obedecendo a uma sequencia de operações (RIBEIRO, 2001). Ela pode ser vista como um recurso pedagógico importante para estabelecer um ambiente escolar interessante aos alunos e proporcionar um aprendizado contextualizado. Para SOUZA et al.(2010) a robótica é um conjunto de conceitos tecnológicos aplicados para fins educativos, uma vez que engloba vários conceitos como mecânica, cinemática, automação, hidráulica, informática e inteligência artificial. Nesse contexto os conteúdos do ensino médio podem ser apresentados com o auxílio da movimentação de um braço robótico, fazendo com que os alunos tenham maior interesse pelos estudos, pois eles se transformam em algo mais atrativo e motivador (COSTA; MAREGÃO, 2010). Nesse sentido são apresentados dois conceitos da disciplina de Matemática que podem ser trabalhados a partir do exemplo da motivação de um braço mecânico. A multiplicação de matrizes é um deles. Sua definição expressa que produto de uma matriz A= (aij) m x k pela matriz B= (bij) k x n, indicada por AB ou A.B é a matriz C= (cij)m x n tal que cada elemento cij é igual ao produto da linha i de A pela coluna j de B (DANTE, 2013). A seguir, a eq.(1) apresenta a matriz A= (aij) m x k e matriz B= (bij) k x n.
3
(ai1
ai 2
a3 L
aik )
b1 j b2 j b 3j M b kj
e
(1)
O produto da linha pela coluna é dado pela eq.(2): ai1 . b1 j + ai 2 . b2 j + ai 3 . b3 j + L + aik . bkj
(2)
Outro exemplo que pode ser trabalhado em sala de aula é a distância entre dois pontos do plano cartesiano, definida como a distância entre os extremos do segmento AB sendo representado por d ( AB ) . Dessa maneira quando se faz necessário encontrar a distância entre dois pontos do plano cartesiano A( x a , y a ) e B ( xb , y b ) , ultilizamos a eq. (3):
d ( AB) = ( xb − x a ) 2 + ( y b − y a ) 2
(3)
3 Resutados e Discussão Dois aplicativos gratuitos foram utilizados na busca de apresentar os conteúdos de disciplina de Matemática de uma forma diferente e contextualizada. O primeiro deles é o Scilab® que possui um conjunto de ferramentas para o estudo da robótica denominada RTSX (Robotic Tools for Scilab/Xcos), contendo funções necessárias para a simulação de robôs manipuladores. Nesse estudo foi utilizado um código simples e com poucas linhas conforme figura1. A figura 2 mostra a simulação já concluída.
Figura 1- Código Simulação Robô
4
Figura 2 - Simulação Robô
Com a simulação do braço robótico algumas situações de aprendizagem podem ser criadas com o enfoque na matriz transformação, conforme figura 3, que é dada pelo produto de matrizes quadradas de ordem 4 , é um exemplo de como a multiplicação de matrizes tem uma finalidade prática.
Figura 3- A matriz transformação
O segundo aplicativo usado foi o GeoGebra® que permitiu a construção de um modelo de um braço manipulador criado com a partir de ângulos, retas e círculos. (CARVALHO, 2013) Esse modelo pode ser apresentado já pronto ou sua construção trabalhada em sala de aula, conforme a realidade de instituição escolar. A figura 4 mostra o protótipo finalizado para utilização.
5
Figura 4 - Construção do Robô Manipulador
Os ângulos α, β e γ mostrados na figura acima são responsável pela movimentação do braço robótico, fazendo com que as articulações nos pontos A, B e C obedeçam ao que for posto neles e por consequência o manipulador atinge a posição desejada. Assim com os dois aplicativos, sendo utilizados de forma separada é possível introduzir o aluno nesse universo da robótica com aplicações de conteúdos de forma contextualizada contribuindo para a interação e maior interesse em sala de aula. Considerações Finais Através desse estudo foi possível realizar uma pesquisa sobre alguns fatores que englobam o ensino da Matemática e sua contextualização através da robótica. Esse trabalho envolveu alguns aspectos dentre os quais destacamos a utilização de um software gratuito denominado Scilab® juntamente com a possibilidade de simulação de exemplo de um braço robótico e o conteúdo de matrizes. Outro destaque foi o uso de um aplicativo livre chamado de GeoGebra® dentro da construção e simulação do manipulador e sugestões de ensino com alguns conteúdos envolvendo a Matemática e a robótica. Portanto foram apresentados meios pra a promoção da contextualização de alguns conteúdos matemáticos do ensino médio, trazendo a realidade e contribuindo para o processo ensinoaprendizagem. Bibliografia BRASIL. Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares para o Ensino Médio. Vol. 2. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, 2006. BRASIL. Secretaria da Educação Média e Tecnologia. Parâmetros Curriculares Nacionais/ Ensino Médio. Parte III – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, 2000. CARVALHO, R. N. Ensino de matemática através da robótica: movimento do braço mecânico. 55 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Rondônia, Porto Velho, 2013.
6 CONTROL ENGINEERING WITH SCILAB. Introducing RTSX (Robotic Tools for Scilab/Xcos). Disponível em:< http://scilab.ninja/introducing-rtsx-robotic-tools-forscilabxcos/> Acesso em fev. 2017. COSTA, C. G; MAREGÂO, T.F.L. Aplicações sobre matrizes-movimentação de um braço robótico. Estudos, v.41, n.1. Goiânia: 2014. Disponível em: < http://seer.ucg.br/index.php/estudos/article/viewFile/3362/1949 > Acesso jul. 2015. DANTE, L. R. Matemática - Contexto & Aplicações.v.2. São Paulo: Ática, 2013. DANTE, L.R. Matemática - Contexto & Aplicações. v.3. São Paulo: Ática, 2013. JUNIOR, V. R. et al. Alternativas para o ensino e a aprendizagem da matemática no ensino médio. Instituto Federal Catarinense, 2015 Disponível em: < http://eventos.ifc.edu.br/wp-content/uploads/sites/5/2015/10/ALTERNATIVAS-PARA-OENSINO-E-A-APRENDIZAGEM-DA-MATEM%C3%81TICA-NO-ENSINOM%C3%89DIO.pdf> Acesso em jul. 2016. LOPES, C.E. A Educação Matemática no Ensino Médio. Grupo de Trabalho GT19 – Educação Matemática, 2011. Disponível em: Acesso jul. 2015 MOTA, A.C. Gestão de Sala de Aula II. Taubaté: Unitau, 2014. RIBEIRO, M. A. Automação Industrial. 4 ed. Salvador, BA: Tek Treinamento & Consultoria Ltda,2001. ROBOTICS INSTITUTE OF AMERICA. What is robotics? Disponível Acesso em jul. 2016
em:
SANTOS, V. M. F. Robótica Industrial. Universidade de Aveiro, 2004. Disponível em: Acesso em out. 2016 SOUZA, A. R.; et al. A robótica como facilitadora do processo ensino-aprendizagem de matemática no ensino fundamental. São Paulo: 2010. Disponível em:< http://books.scielo.org/id/bpkng/pdf/pirola-9788579830815-11.pdf> Acesso em jul. 2015.
