Fundo
A Mars Rover: Explore Mars Geology Unit irá familiarizá-lo a si e aos seus alunos com a construção de projetos VEXcode GO para resolver um problema. As ações do rover Perseverance e da missão Mars 2020 são utilizadas como inspiração para os desafios que os alunos irão enfrentar utilizando o VEXcode GO e o robô Code Base. Os projetos que criarem terão de recolher discos e utilizar dados de sensores para os classificar por cor.
Missão Marte 2020 da NASA
A missão Mars 2020 da NASA aborda objetivos científicos de alta prioridade para a exploração de Marte: vida, clima, geologia e humanos. O rover Mars 2020 Perseverance foi concebido para compreender melhor a geologia de Marte e procurar sinais de vida antiga. A missão irá explorar a área em torno da Cratera de Jezero, um local de aterragem geologicamente diversificado, particularmente em busca de rochas especiais conhecidas por preservarem sinais de vida ao longo do tempo1.
Os cientistas acreditam que a área da cratera Jazero já foi inundada por água e albergou um antigo delta de rio. Os cientistas veem evidências de que a água carregou minerais argilosos da área circundante para o lago da cratera. É concebível que a vida microbiana possa ter vivido em Jezero durante um ou mais destes períodos húmidos. Neste caso, podem ser encontrados sinais dos seus restos mortais em sedimentos do leito do lago ou da costa. Os cientistas vão estudar como a região se formou e evoluiu, procurar sinais de vidas passadas e recolher amostras de rochas e solo de Marte que possam preservar esses sinais.
O que é um geólogo planetário?
Um geólogo planetário é alguém que estuda a forma como os corpos celestes (planetas, luas, asteróides, cometas e meteoritos) se formam e evoluem ao longo do tempo. Utilizam o que aprendemos sobre a Terra para tentar perceber como funcionam os outros corpos celestes. Os geólogos planetários estudam temas como a determinação da estrutura interna dos planetas e analisam também processos de superfície, como o vulcanismo planetário. Os geólogos planetários têm de se contentar com muito menos dados do que os geólogos terrestres. Como não podem ir para o terreno recolher informação por conta própria, dependem em grande parte de dados remotos.
O que é um rover?
Os geólogos planetários trabalham com os rovers para recolher informações sobre o terreno e recolher amostras de rochas, terra, solo ou mesmo líquidos. Um rover é um dispositivo concebido para se mover pela superfície sólida de um planeta ou de outro corpo celeste (como Marte). Como os cientistas não podem ir sozinhos a Marte neste momento, têm de contar com robôs geólogos – os rovers – para analisar rochas e solo e recolher dados para eles.
Atualmente, o rover Perseverance está a completar a missão Mars 2020 da NASA e irá recolher amostras de rochas e solo para um possível regresso à Terra. Para realizar o seu trabalho, o rover Perseverance transporta uma série de sensores e instrumentos científicos que irão analisar rochas e solos na superfície marciana e realizar outras tarefas e estudos importantes. For more information on the Mars 2020 Mission and details on the features of the Perseverance Rover, see NASA’s Mars 2020 Mission Overview website.
O que é um sensor?
Um sensor é, na sua essência, um dispositivo que ajuda um robô a compreender o mundo que o rodeia. Fá-lo recolhendo e reportando dados sobre o seu ambiente, que podem depois ser utilizados num projeto para fazer com que o robô tome decisões ou execute determinados comportamentos. Esta sequência pode ser considerada o ciclo de decisão “Sense Think Act”.
Nesta Unidade, o Código Base utilizará o Sensor Eye para detetar a cor dos discos que são captados pelo Eletroíman. Tanto o Sensor ocular como o Eletroíman são sensores que permitem que a base do Código interaja com o seu ambiente e execute o ciclo de decisão Sense Think Act. Nos projetos que os alunos criam, o Eletroíman irá captar os Discos e o Sensor de Olho irá Sentir a cor de um Disco, pelo que o VEXcode GO comanda o Pense para tomar uma decisão com base na cor do Disco que é detetado. De seguida, o código base atuará dirigindo até um local especificado e descartando o disco com base na cor detetada.
O que é o eletroíman?
Um eletroíman é um tipo de íman onde um campo magnético é produzido por uma corrente elétrica. O eletroíman VEX GO pode pegar e largar os discos que contêm núcleos metálicos. A construção Code Base - Eye + Electromagnet possui o Electroíman na parte frontal do robô.
O bloco [Energize eletromagnet] é utilizado para 'aumentar' e 'descartar' discos no VEXcode GO.
A configuração 'boost' permite-lhe apanhar um disco.
A configuração 'drop' permite libertar um disco.
For more information on using the Electromagnet, see the Coding with the VEX GO Electromagnet VEX Library Article.
O que é o sensor ocular?
O Eye Sensor é um sensor que pode determinar três coisas - a presença de um objeto, a sua cor e o brilho de um objeto ou superfície. Na construção Code Base - Eye + Electromagnet, o Eye Sensor está localizado atrás do Electroíman e está apontado para baixo. Isto permitirá que o sensor ocular detete a cor de um disco para que possa ser classificado com base na cor. For more information on the different uses of the Eye Sensor, see the Coding with the VEX GO Eye Sensor VEX Library Article.
Os dados reportados pelo Eye Sensor podem ser vistos na Monitor Console, que oferece aos alunos uma representação visual do que o robô está a “ver” e pode ser utilizado para os ajudar a fazer a ligação entre os sensores e os comportamentos do robô. For more information about using the Monitor Console in VEXcode GO, see this VEX Library article.
Discos VEX GO
Os Discos que serão utilizados nesta Unidade apresentam-se em três cores diferentes: verde, vermelho e azul. Os Discos possuem núcleos metálicos e podem ser utilizados com o Electroíman. Os discos também podem ser utilizados com o sensor ocular para deteção de cores e objetos. For more information on the Electromagnet or the Disks, see the Interactive Parts Poster linked in the VEX Library.
Decomposição
A decomposição envolve dividir um problema complexo em comportamentos que são mais geríveis e mais fáceis de compreender. Dividir o problema em partes mais pequenas significa que cada parte pode ser examinada com mais detalhe e resolvida com maior facilidade. Por exemplo, se um aluno quiser que o seu robô se mova num quadrado, terá de o dividir em comandos mais pequenos. É importante refinar o processo de divisão para os alunos praticarem, pois podem não dividir os comandos em componentes mais pequenos no início:
| Mover-se numa divisão quadrada 1 | Mover-se numa divisão quadrada 2 | Mover-se numa divisão quadrada 3 |
|---|---|---|
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Pseudocódigo
O pseudocódigo é uma notação abreviada para codificação que combina descrições verbais e escritas do código.
Muitas vezes, os alunos podem “adivinhar e verificar” o caminho para encontrar uma solução. Isto, no entanto, não resulta na construção de uma compreensão conceptual dos conceitos de codificação. A escrita do pseudocódigo ajuda os alunos a ir além de uma compreensão superficial da codificação, para uma compreensão mais conceptual. O pseudocódigo exige que os alunos pensem conceptualmente na sua solução de codificação antes de começarem a codificar. Os professores devem discutir o pseudocódigo com os alunos, perguntando-lhes:
- O que é que eles querem que o seu projeto realize?
- Como vai dividir a intenção ou o objetivo do projeto em breves afirmações específicas?
Neste exemplo, se fosse pedido aos alunos que criassem um pseudocódigo para querer que o robô avance, detete uma parede, vire à direita e depois avance novamente, seria o seguinte:
- Conduza o robô para a frente até que este esteja a 50 mm de distância de uma parede
- Pare o robô
- Rode o robô 90 graus
- Pare o robô
- Avance 600 mm
Depois de um pseudocódigo ser criado, os alunos criarão o código para instruir o robô sobre como completar com êxito cada passo do pseudocódigo. Para mais informações sobre como trabalhar com pseudocódigo consulte o Tutorial de pseudocódigo no VEXcode GO.
O que é o VEXcode GO?
O VEXcode GO é um ambiente de codificação utilizado para comunicação com robôs VEX GO. Os alunos utilizam a interface de arrastar e largar para criar projetos VEXcode GO que controlam as ações dos seus robôs. A finalidade de cada bloco pode ser identificada através de pistas visuais, como o formato, a cor e o rótulo. For more information on how to work with VEXcode GO, see the VEXcode GO Section of the VEX Library.
Os blocos no VEXcode GO representam comandos do robô que são utilizados para criar um projeto no VEXcode GO. Abaixo segue uma lista dos principais blocos utilizados durante esta Unidade. For more information on block shapes and their meaning, see the Understanding Block Shapes in VEXcode GO VEX Library article. You can find additional information on My Blocks and how to use them in a project in the Using My Blocks in VEXcode GO VEX Library article.
| Blocos VEXcode GO | Comportamentos |
|---|---|
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O bloco {When started} começa a executar a pilha de blocos anexada quando o projeto é iniciado. |
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O bloco [Drive] move o grupo motopropulsor por uma determinada distância. |
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O bloco [Turn for] roda o grupo motopropulsor numa determinada distância. |
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O bloco [If then] é um bloco 'C' que executa os blocos internos se a condição booleana for reportada como TRUE. |
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O bloco [Energize electromagnet] define o eletroíman VEX GO para dois modos diferentes: boost ou drop. |
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O bloco <Detects color> informa se o sensor ocular deteta a cor especificada de um objeto. |
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Os meus blocos (definição) é utilizado para definir uma pilha de blocos. |
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O bloco My Blocks (Command) é utilizado para executar os blocos definidos. |
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O bloco [Comentário] permite-lhe escrever informação para ajudar a descrever o que pretende que aconteça no seu projeto. |
Como funcionam os Meus Blocos?
Os meus Blocos são utilizados para criar uma sequência de blocos que podem ser utilizados várias vezes ao longo de um projeto. Em vez de recriar sempre a mesma sequência, é mais fácil agrupar a sequência de blocos num único bloco. Ao criar um Meu Bloco, só precisa de criar a sequência uma vez e depois reutilizá-la. Isto pode ajudar a dividir projetos mais longos para os tornar mais fáceis de trabalhar. Veja o vídeo abaixo para ver como usar os My Blocks num projeto. O seguinte vídeo tutorial encontra-se no VEXcode GO e mostra como utilizar os My Blocks num projeto. Este vídeo também está incorporado no Laboratório 4 para que possa partilhá-lo com os seus alunos. (Você e os seus alunos podem aceder a este vídeo e a todos os tutoriais do VEXcode GO a qualquer momento no VEXcode GO.)
For more information on using My Blocks, see the Using My blocks in VEXcode GO VEX Library article.
Preparar-se para o desafio aberto desta unidade
Nesta Unidade, os alunos serão convidados a utilizar o que aprenderam anteriormente para criar um projeto para resolver um desafio. Como é importante desafiar regularmente os alunos a resolver problemas e a aplicar as competências que aprenderam de uma nova forma, encorajamo-lo a desafiar os seus alunos e a utilizar estas estratégias para desenvolver resiliência e ajudá-los a orientar-se nas atividades do Laboratório . Aqui estão algumas sugestões para ajudar os alunos enquanto experimentam os seus projetos:
Dê feedback sem fornecer a solução - Cometer erros ao resolver um desafio é esperado e encorajado. “Os erros na aprendizagem podem criar oportunidades e ajudar a estabelecer ligações.”2 Criar um processo familiar de resolução de problemas com os seus alunos pode ajudá-los a aprender como identificar um problema e a avançar quando cometem um erro, minimizando assim a interrupção e a frustração. Tente utilizar o seguinte ciclo de resolução de problemas com os seus alunos para os ajudar a resolver problemas nos seus projetos e a encontrar as suas próprias soluções.
- Descreva o problema
- Peça ao aluno para explicar o que está mal. Os alunos devem ser capazes de relacionar o erro com o objetivo comum ou com o desafio em questão.
- Como é que o Code Base está a mover-se no seu projeto? Como é que o robô se deveria mover?
- Peça ao aluno para explicar o que está mal. Os alunos devem ser capazes de relacionar o erro com o objetivo comum ou com o desafio em questão.
- Identifique quando e onde começou o problema
- Pergunte ao aluno quando é que se apercebeu do problema pela primeira vez.
- Que parte do projeto estava a ser executada?
- Se os alunos estiverem a ter dificuldade em determinar onde está o erro no projeto, incentive-os a utilizar a funcionalidade Project Stepping no VEXcode GO. As pistas visuais fornecidas com a funcionalidade Project Stepping podem ser utilizadas para ajudar os alunos a resolver problemas nos seus projetos, tendo a capacidade de ver os blocos a serem executados, um de cada vez. This will give them a better visual of which blocks may be causing the error, so debugging can become a more targeted and efficient process. For more information on how to use the Project Stepping feature, see the Stepping Through a Project in VEXcode GO VEX LibraryArticle.
- Pergunte ao aluno quando é que se apercebeu do problema pela primeira vez.
- Faça & edições de teste
- À medida que os alunos encontrarem um erro, deverão fazer edições no seu projeto. Os alunos podem testar o projeto com cada edição feita. Se o projeto for bem-sucedido, poderão passar para a fase seguinte do ciclo de resolução de problemas. Se o projeto não for bem-sucedido, poderão voltar ao início do processo e tentar novamente.
- Refletir
- Peça aos alunos que pensem no erro que cometeram e ultrapassaram durante o processo.
- Qual foi o erro? O que aprendeu com esse erro? Como é que isto o pode ajudar na codificação do Code Base da próxima vez?
- Incentive os alunos a reconhecerem os seus erros e o que aprenderam com o processo para ajudar a incentivar uma mentalidade construtiva. Uma forte ênfase numa mentalidade construtiva pode ajudar os alunos a aprender quando e como persistir e também quando pedir ajuda.3 Se os alunos conseguirem ver o seu processo como um precursor de uma nova aprendizagem, então poderão utilizar os passos aqui apresentados para promover a sua própria aprendizagem, bem como para promover a aprendizagem dos seus colegas. À medida que os alunos se deparam com estas questões e refletem sobre os seus erros, incentive-os a partilhar os seus erros e processos com os colegas. Desta forma, os alunos podem tornar-se “recursos de aprendizagem uns para os outros”.4
- Peça aos alunos que pensem no erro que cometeram e ultrapassaram durante o processo.
Ajude os alunos a irem além da adivinhação e verificação - No início, os alunos irão adivinhar e verificar para experimentar diferentes blocos nos seus projetos, mas vai querer que eles comecem a fazer escolhas com base no objetivo do projeto. Peça aos alunos que expliquem o objetivo do projeto e depois pergunte o que no seu projeto está a funcionar para atingir esse objetivo, o que está em falta e porquê. Incentivar os alunos a construir um projeto a partir do nível conceptual do que querem que o robô faça, e porquê, irá ajudá-los a ultrapassar a adivinhação e a verificação e a começar a codificar com intenção.
Os Laboratórios 3 e 4 desta Unidade incluem atividades concebidas para serem exploratórias e pedirão aos seus alunos que perseverem para resolver um desafio. Os alunos terão de alterar os parâmetros nos blocos do Drivetrain e criar os Meus Blocos para recolher e distribuir os discos por diferentes áreas com base nas suas cores. Podem ser necessárias várias iterações dos seus projetos para recolher e classificar os discos. Utilize as sugestões descritas nesta secção para preparar os alunos para o processo de tentativa e erro e para os ajudar a resolver problemas nos seus projetos para atingir o objetivo do desafio. A secção Facilitação das Partes 1 e 2 do Jogo contém apoio instrucional adicional para orientar os alunos nestes desafios do Laboratório. Ter um plano de como irá prestar apoio para a resolução de problemas e tentativa e erro exigidos neste laboratório pode ajudá-lo a satisfazer as necessidades individuais dos seus alunos.
See the Building Resilience in STEM Labs VEX Library article for more information on how effective feedback can help students build resilience and a growth mindset while working through STEM Labs.
1 NASA, Mars 2020 Mission Overview, https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/overview/, 2021.
2 Hattie, John, and Shirley Clarke. Aprendizagem visível: Feedback. Routledge, Taylor & Francis Group, 2019.
3 Ibidem.
4 Ibidem, pág. 121