Reciclar Robô Executar

Caixa de Ferramentas do Professor - O Propósito desta Seção

O objetivo da seção Brincar é que os alunos pratiquem a programação com blocos de código introduzidos nos Laboratórios Drive Forward e Reverse e Turning STEM, a fim de conduzir o robô ao longo de um caminho específico. Esta seção enfoca a especificidade necessária para traduzir uma ideia em ação para um robô e como as ações do robô diferem das ações humanas. Usando um determinado cenário, os alunos criarão código e colocarão seu aprendizado em ação à medida que se envolvem na resolução de problemas, raciocínio espacial e pensamento computacional.

Visão geral
Os alunos serão solicitados a criar um projeto para um cenário em que um robô é usado para ajudar com um trabalho em uma escola: coletar a reciclagem das salas de aula no final do dia. Para conseguir isso, os alunos irão:

Trabalhe de forma colaborativa em grupos para pensar e projetar um caminho para um “robô de reciclagem” imaginado viajar.
Traduza seu caminho em etapas de codificação específicas usando os blocos que eles aprenderam anteriormente.
Coloque o projeto em ação e avalie se a codificação corresponde ao resultado desejado.

Silhueta de uma cabeça com um caminho sinuoso pontilhado dos olhos através do cérebro até um destino marcado com X, que tem uma lupa sobre ela, para ilustrar o pensamento por trás do processo de design.

Especificidade de programação - Colocar um design para funcionar

Os seres humanos são capazes de ler seu ambiente usando uma combinação de informações sensoriais, decisões, inferências e memórias, o que nos permite criar mapas mentais que são em grande parte qualitativos (com base na descrição, em vez de medição). No entanto, os robôs só podem fazer exatamente o que você lhes diz para fazer - e só podem fazê-lo corretamente - se receberem instruções específicas e quantitativas (mensuráveis). Essas instruções criam comportamentos do robô: as maneiras como os robôs agem, que variam do básico ao complexo, dependendo de como o robô é construído ou programado.

Como seguidores de orientação especializados, quanto mais detalhadas forem as suas direções, melhor o robô será capaz de atingir o seu objetivo. Para conseguir isso, você, como programador, deve elaborar um plano que inclua instruções com medição. Essas instruções baseadas em medições criam um modelo para o seu robô seguir.

Imagine um cenário de ajudante de robô...
Os robôs podem ajudar os humanos a fazer trabalhos de forma mais eficiente e fácil. Por exemplo, imagine uma escola onde todas as tardes alguém tem que vir a todas as salas de aula para recolher a reciclagem. Enquanto um aluno ou um professor poderia fazer isso, isso tiraria o tempo que eles poderiam estar fazendo outra coisa. Vamos elaborar um plano e criar um projeto para que um “Robô de Reciclagem” possa assumir essa tarefa para nós. O robô viajará para várias salas de aula, depois levará a reciclagem para um local específico e voltará ao início.

Alguém a desenhar e a fazer anotações sobre um design num caderno, usando diagramas, cálculos e palavras para anotar as suas ideias.

Por onde começar? Como o processo de design começa…

Quando os arquitetos são convidados a construir um novo edifício, eles não pegam um martelo e começam a bater. Antes de uma ferramenta ser retirada por um empreiteiro ou trabalhador da construção, os arquitetos gastam muito tempo e energia na criação dos planos para o edifício. Eles têm que pensar sobre os espaços e como eles se conectam e se relacionam uns com os outros. Esse tipo de pensamento é chamado de raciocínio espacial.

Primeiro, os arquitetos precisam saber qual é o propósito do edifício e como ele será usado - a funcionalidade. Em seguida, eles pensam sobre as muitas, muitas maneiras diferentes de alcançar essa funcionalidade e como ela poderia ser. Os arquitetos criam esboços, listas e planos de design que acham que podem funcionar. Eles trabalham com outras pessoas envolvidas no edifício, e esses planos são revisados e, eventualmente, se transformam em plantas - as direções específicas e medidas que serão usadas para construir esse edifício em particular.

Quando você começar a pensar em um plano de design para um robô, começará da mesma maneira. Primeiro, você tem que saber a funcionalidade - o que você quer que o robô faça? Neste caso, queremos que o robô nos ajude a recolher a reciclagem. Ele tem que viajar pela escola e pegar as coisas, então você precisa pensar sobre os espaços em que vai viajar e como esses corredores e quartos se conectam uns aos outros. Em seguida, podemos pensar nas muitas maneiras de mapear um caminho em torno da sua escola - usar esboços ou listas para mostrar suas ideias ajuda outras pessoas com quem você trabalha a ver e entender melhor seu pensamento. O seu grupo pode pegar em ideias de vários planos e juntá-las num só. Então, quando o seu grupo decide sobre um plano de design, você pode criar o plano - as instruções específicas que deseja que o robô siga.

Caixa de Ferramentas para Professores - Rotinas de Pensamento de Andaimes

Se os alunos precisarem de mais ajuda para entender os comportamentos, lembre-os de que os robôs só podem fazer exatamente o que você lhes diz para fazer, e só podem fazê-lo corretamente, se receberem instruções específicas e quantitativas (mensuráveis). Aqui estão alguns exemplos de tarefas:

Pense nas instruções que deu a um amigo durante a secção Explorar. Quando caminha pelo corredor, a que velocidade vai?
Pelo que você navega? Você procura pontos de referência, como a sala de aula de um determinado professor ou um bebedouro?
Se você seguisse o mesmo caminho com os olhos fechados, conseguiria?

O objetivo desses exercícios é ajudar os alunos a entender a diferença entre os processos humano e robô. Os seres humanos costumam ser mais qualitativos, enquanto os robôs são inerentemente quantitativos. Será importante orientar os alunos a pensar em etapas quantitativas tanto para o desenho do mapa quanto para a programação do projeto.

Motivar a discussão

P: Elaborar um plano exige que você pense nos espaços e em como eles se conectam a você e uns aos outros. Isso é chamado de raciocínio espacial ou pensamento espacial. Quais são algumas outras áreas e tarefas que você faz em que precisa usar o raciocínio espacial para fazer algo acontecer?

R: Os alunos podem dar uma variedade de respostas, com a ideia geral de que isso é algo que fazemos regularmente, estamos apenas refinando isso para fins de programação. Se os alunos já desligaram a luz do quarto e tiveram que navegar pelo quarto até a cama de memória, eles estão usando o raciocínio espacial. Você pode fazer referência a algo como o Google Maps, que informa muitos detalhes e especificidades para garantir que você siga o caminho que ele definiu.

P: Faça um brainstorm de algumas estratégias para projetar e desenhar um plano ou mapa juntos. Pense nas maneiras pelas quais as funções individuais da equipe serão utilizadas para fazer isso de forma eficaz e eficiente.

R: Os alunos podem se referir a estratégias de tomada de decisão colaborativa, bem como atribuir tarefas a funções específicas dentro do grupo.

Estenda a sua aprendizagem - Modelagem em escala

Para uma atividade de extensão de matemática, peça aos grupos de alunos que meçam a distância entre algumas salas de aula vizinhas. Em seguida, tente ver se há um fator comum que você pode reduzir para criar um modelo em escala real, etc. Pergunte aos alunos: "O que você precisaria para multiplicar os parâmetros para que este caminho do robô funcione em nossa escola?"

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