A conversa sobre Inteligência Artificial (IA) é uma presença em constante evolução na vida dos educadores. É inevitável que a IA se torne uma parte central da vida dos estudantes. Embora estejamos apenas a começar a compreender como será, sabemos que devemos começar a preparar os nossos alunos para o futuro agora. Esta página é um trampolim para o ensino da IA com VEX e fornece uma visão geral das informações e recursos disponíveis para o apoiar na integração da IA na sua prática de ensino.
A importância da IA
Definindo IA
A Inteligência Artificial, ou IA, é um ramo da ciência da computação que se ocupa de técnicas que permitem aos computadores fazer coisas que, quando as pessoas as fazem, são consideradas provas de inteligência1.
A IA é um desenvolvimento fundamental e contínuo na evolução da ciência da computação que continuará a afetar enormemente todas as partes da sociedade. Baseia-se em conceitos básicos da ciência da computação, como algoritmos e estruturas de dados, permitindo que os computadores aprendam, raciocinem e tomem decisões por conta própria.
Todos deveriam aprender sobre IA
A ciência da computação é agora amplamente reconhecida como uma competência essencial para todos os estudantes. Uma vez que a IA é parte integrante da ciência da computação, todos os alunos merecem ter uma compreensão fundamental dos conceitos subjacentes à IA. Os conceitos de IA podem ser ensinados continuamente, começando no jardim de infância e estendendo-se ao longo do percurso educativo dos alunos. Isto garantirá aos alunos:
- Ter acesso equitativo a futuras carreiras: O ensino da IA garante que todos os alunos têm a oportunidade de explorar planos de carreira em áreas como a ciência da computação, robótica, análise de dados e engenharia de software. Ao oferecer oportunidades para todos, ajudamos a criar uma força de trabalho diversificada e inovadora, pronta para o futuro.
- Compreender o impacto da IA na sociedade: Aprender a IA equipa os alunos com o conhecimento para compreender o seu potencial. Ao compreender os seus benefícios e limitações, os alunos podem tomar decisões informadas e contribuir para a utilização responsável desta tecnologia.
- Desenvolver competências e disposições essenciais: Tal como acontece com a aprendizagem da ciência da computação, o ensino da IA utilizando a ciência da computação promove competências essenciais de resolução de problemas e ajuda os alunos a desenvolver competências de pensamento computacional, como o pensamento algorítmico e reconhecimento de padrões. Também oferece aos alunos um ambiente para praticar a colaboração e aprender sobre a sua própria aprendizagem. Isto prepara-os para enfrentar desafios complexos com persistência e criatividade.
A nossa abordagem para ensinar IA
Reunimos a ciência da computação, a IA e a robótica para fornecer um contexto autêntico para a aprendizagem da IA que seja seguro, divertido e motivador. Enfatizamos a robótica prática e os sensores de visão de IA em vez de modelos de linguagem grande (LLMs), como o ChatGPT.
A privacidade do aluno é a nossa maior prioridade
A nossa abordagem garante que os dados dos seus alunos estão sempre seguros.
- A utilização de robôs com sensores de visão de IA para ensinar sobre IA oferece formas práticas e visualmente envolventes de explorar conceitos de IA sem os potenciais riscos para a privacidade presentes nos LLM.
- Nenhum dado de identificação pessoal (PII) é recolhido.
- Imagens ou fluxos de vídeo de sensores ou robôs VEX nunca saem do dispositivo do aluno.
- Os alunos recebem modelos de IA pré-treinados, eliminando a necessidade de recolher e carregar imagens para servidores na nuvem poderosos e dispendiosos para processamento.
Os robôs tornam o aprendizado de IA visível
Os conceitos fundamentais de IA podem ser tornados tangíveis usando robôs.
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- Ensinar IA com um robô transforma conceitos abstratos desafiantes em experiências de aprendizagem concretas e práticas. A utilização de robôs para enfatizar os conceitos da ciência da computação por detrás da IA proporciona aos alunos uma experiência direta sobre como a IA realmente funciona. Isto desmistifica a IA e ajuda os alunos a verem-se como futuros inovadores e solucionadores de problemas no campo da IA.
- Os sensores de visão de IA fornecem feedback imediato e prático aos alunos. Os alunos podem ver e manipular dados de um sensor de visão de IA em tempo real e aplicá-los a projetos de codificação para resolver problemas do mundo real utilizando um robô.
Evoluindo juntamente com a IA
A nossa abordagem à educação em IA está a evoluir contínua e ativamente.
- A IA está a evoluir constante e rapidamente e, para apoiar eficazmente os professores e os alunos neste ambiente dinâmico, devemos evoluir ao mesmo ritmo. Os próximos anos trarão mais personalização, mais colaboração e mais transparência aos sistemas de IA, e continuaremos a desenvolver recursos em conformidade, para garantir que os alunos e os educadores possam prosperar.
- Estamos empenhados em satisfazer as necessidades dos professores neste momento, criando materiais curriculares de IA fáceis de implementar com a contribuição de professor. Estamos a colaborar com o CS Everyone Center da Universidade da Flórida juntamente com dois grupos de professores do ensino básico, para criar uma unidade de instrução sobre o conceito de perceção da IA utilizando o VEX 123 e o VEX GO, para alunos do ensino básico e médio. Nesta unidade, os alunos utilizam o Eye Sensor nos robôs 123 e GO para explorar um planeta invisível criado por um colega, identificando diferentes objetos coloridos como "alienígenas" (verde), "água" (azul) e "materiais únicos" (vermelho) .
IA em todo o VEX Continuum
O VEX Continuum combina experiências práticas do mundo real com práticas adequadas ao desenvolvimento para garantir que os alunos de todas as idades se possam envolver e ter sucesso ao longo da sua jornada de aprendizagem de IA. A aprendizagem experiencial constrói uma compreensão incremental da ciência da computação e dos conceitos de IA. Com o tempo, os alunos desenvolvem uma compreensão básica do que é a IA, como funciona e como pode ser utilizada.
VEX 123
Os alunos do jardim de infância até à segunda classe podem ser apresentados aos conceitos de IA com o VEX 123. Codificar um robô 123 ajuda os alunos a começar a desenvolver uma compreensão das diferenças na forma como os humanos e os computadores percecionam os seus ambientes. O sensor ocular integrado do 123 Robot oferece uma forma fácil para os alunos começarem a explorar os dados do sensor e, ao mesmo tempo, aprenderem conceitos básicos da ciência da computação, como sequenciação, reconhecimento de padrões e algoritmos básicos.
123 unidades de laboratório STEM, como Little Red Robot, proporcionam um cenário envolvente e divertido para aprender estes conceitos. Nesta unidade de laboratório STEM, os alunos codificam os seus robôs para conduzirem até à casa da avó, evitarem o lobo e criarem um algoritmo de deteção de lobos utilizando o sensor ocular.
Para mais informações sobre o VEX 123, visite esta página.
Para mais informações sobre as unidades de laboratório VEX 123 STEM, visite esta página.
VEX GO
Os alunos do terceiro ao quinto ano podem tirar partido das suas experiências introdutórias de IA com o VEX GO, à medida que expandem o seu conhecimento para incluir uma compreensão mais aprofundada dos dados dos sensores. Os alunos compreendem o que são dados, como são recolhidos e como podem ser utilizados para tomar decisões.
No Data Detectives: Bridge Challenge STEM Lab, os alunos resolvem um problema do mundo real utilizando dados do sensor ocular, enquanto aprendem a utilizar os dados para identificar uma fissura numa ponte.
Experiências como esta ajudam os alunos a compreender como os dados e a IA podem ser utilizados para ajudar as suas comunidades. E os alunos do VEX GO continuam a desenvolver as suas competências em ciência da computação à medida que se envolvem na resolução de problemas mais complexos, utilizando sequenciação, tomada de decisões e algoritmos.
Para mais informações sobre o VEX GO, visite esta página.
Para mais informações sobre as unidades de laboratório VEX GO STEM, visite esta página.
VEX OBJETIVO
VEX AIM é um novo robô para o ensino da ciência da computação no 4º ano e acima. O AIM está equipado com um AI Vision Sensor integrado, oferecendo oportunidades práticas para explorar conceitos de IA através de codificação em bloco e Python. O AIM é fácil de começar e oferece um teto alto, permitindo-lhe servir os alunos onde eles estão na sua compreensão da IA e continuar a desafiá-los à medida que crescem.
O lançamento do VEX AIM está a chegar e será acompanhado por unidades de laboratório STEM, bem como por um curso introdutório em PD+ para professores, para tornar a integração do AIM nas salas de aula CS e STEM o mais fácil possível.
Para mais informações sobre o VEX AIM, visite esta página.
QI VEX
O VEX IQ oferece aos alunos do ensino secundário desafios adicionais de aprendizagem de IA utilizando um robô físico. O QI dá aos alunos a oportunidade de resolver desafios abertos, recolhendo e utilizando dados de vários sensores. Isto ajuda os alunos a desenvolver uma compreensão de como escolher os sensores certos para resolver um determinado problema.
Os alunos do IQ também podem participar em exercícios de registo de dados utilizando o armazenamento em cartão SD no IQ Brain. Os alunos podem recolher dados de sensores, armazená-los num ficheiro CSV e, em seguida, representar graficamente os dados para compreender completamente como os sensores de QI percecionam os seus ambientes.
Os alunos de QI também continuam a desenvolver competências em ciência da computação, criando algoritmos para resolver problemas do mundo real em laboratórios STEM de competição de QI com foco na codificação, como a unidade de laboratório Castle Crasher STEM.
Para mais informações sobre o VEX IQ, consulte esta página.
Para mais informações sobre as unidades de laboratório VEX IQ STEM, consulte esta página.
VEX EXP e VEX V5
Na sala de aula do ensino secundário, o VEX EXP e o VEX V5 acrescentam outra dimensão à aprendizagem da IA com o AI Vision Sensor.
O sensor de visão AI para VEX EXP e VEX V5 permite que o seu robô veja e interaja com o ambiente de forma única, captando informações visuais de um amplo campo de visão. Deteta objetos 2D e 3D, reconhece cores e combinações de cores específicas e identifica AprilTags e conjuntos de objetos pré-treinados para a sala de aula e competição.
O AI Vision Sensor oferece aos alunos a oportunidade de utilizar vários tipos de dados de sensores num projeto de codificação. Além disso, uma vez que o sensor contém dois modelos de deteção de objetos pré-treinados, os alunos podem experimentar como funcionam diferentes modelos de IA em aplicações do mundo real. A Unidade do laboratório EXP Clean Water Mission STEM fornece um recurso prático e avançado para os alunos no qual utilizam dados de sensores, criando algoritmos complexos para automatizar uma estação portátil de tratamento de água.
Para mais informações sobre o AI Vision Sensor, leia Introdução ao AI Vision Sensor com VEX EXP.
Para mais informações sobre a compra de um sensor de visão VEX AI, visite esta página.
Célula de trabalho VEX CTE
O VEX CTE Workcell é outra opção de nível de ensino secundário para os alunos se envolverem com tópicos de IA. O VEX CTE Workcell é um sistema de braço robótico, transportadores, sensores e pneumáticos que foi concebido para apoiar os alunos na aprendizagem sobre a automação industrial. Estão disponíveis dois cursos de estudantes para ensinar aos alunos importantes competências de automação e ciência da computação relacionadas com a IA.
O curso Introdução ao braço de 6 eixos fornece aos alunos uma base sólida em competências básicas de ciência da computação, tais como sequenciação, loops, condicionais e variáveis.
O curso Workcell Automation baseia-se nisso para incluir desafios abertos cada vez mais complexos na automatização do sistema. Nestes desafios, os alunos devem utilizar os dados dos sensores para criar algoritmos, otimizar o seu código e depurar projetos com sucesso.
Para mais informações sobre a célula de trabalho VEX CTE, consulte esta página.
Para mais informações sobre os cursos da unidade de laboratório VEX CTE STEM, consulte esta página.
AR VEX
O VEX AIR Drone oferece uma forma prática adicional para os estudantes avançados se envolverem com a aprendizagem da IA. O VEX AIR combinará a emoção dos drones na sala de aula com a tecnologia de IA. Os alunos podem utilizar a combinação do sistema de câmara dupla do AIR e a sua capacidade de detetar objetos pré-treinados juntamente com vários sensores para codificar o drone para navegar pelo ar com precisão.
Para mais informações sobre o VEX AIR, visite esta página.
IA em competições VEX
Competição VEX AI
A Competição VEX AI oferece aos estudantes do ensino secundário e universitário a oportunidade de competir numa competição de robótica completamente autónoma, utilizando a poderosa combinação do Sensor GPS e do Sistema de Visão VEX AI. Os alunos codificam dois robôs para trabalharem juntos como uma equipa para completar o desafio deste ano.
Para mais informações, a página da Competição VEX AI.
Competição de Robótica VEX V5 (V5RC)
Os alunos podem utilizar a capacidade do AI Vision Sensor para detetar classificações de objetos pré-treinados para criar algoritmos em combinações com uma variedade de outros sensores V5 ao construir uma estratégia para jogar V5RC High Stakes. Ao fazê-lo, podem explorar como os computadores mantêm representações baseadas em dados e usá-las para raciocinar.
Para mais informações sobre a Competição de Robótica VEX V5, a página da Competição de Robótica VEX V5.
Sensor GPS VEX V5
Utilize o sensor GPS na competição V5RC ou nas habilidades virtuais para navegar no campo com base nos dados de rumo e de posicionamento x, y fornecidos pelo sensor.
Para mais informações sobre o Sensor GPS, leia Utilizar o Sensor GPS com VEX V5.
Para mais informações sobre a compra do Sensor GPS , visite esta página.
IA em VEXcode VR
Parque de apostas altas V5RC
Aqueles com uma licença premium VEXcode VR, ou equipas V5RC registadas, podem jogar High Stakes com um Robô Virtual, utilizando as capacidades de classificação de objetos do AI Vision Sensor.
Para mais informações sobre como obter uma licença VEXcode VR Premium, visite esta página.
Para mais informações sobre o High Stakes Playground no VEXcode VR, leia Introdução ao V5RC High Stakes Playground no VEXcode VR.
Parque de resgate Rover
Os utilizadores do VEXcode VR Premium podem interagir com a representação e o raciocínio da IA no Rover Rescue Playground. Em Rover Rescue, os alunos codificam um rover usando IA para navegar num mundo alienígena enquanto recolhem minerais e evitam obstáculos e inimigos. A tecnologia de IA integrada do Rover permite detetar objetos e reportar dados sobre os mesmos, incluindo a distância de um objeto e o seu ângulo relativo. O Rover pode identificar elementos de jogo pré-treinados, como obstáculos, inimigos e minerais.
Para mais informações sobre o parque infantil Rover Rescue no VEXcode VR, leia Introdução ao Rover Rescue.
Para mais informações sobre a IA no Rover Rescue, leia Utilizar a IA no Rover Rescue.
Para mais informações sobre como obter uma licença VEXcode VR Premium, visite esta página.
Ensine a IA com confiança
A VEX fornece recursos abrangentes e materiais de apoio para o ensino da IA, para que possa ensinar com confiança.
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VEX STEM Labs oferece instruções passo a passo para a implementação, como um manual do professor online.
- Nos laboratórios VEX 123 e GO STEM, a visão geral da unidade fornece informações básicas detalhadas para que se sinta bem preparado para lecionar a unidade. Por exemplo, as informações básicas da unidade de detetives de dados VEX GO analisam profundamente o que são sensores e como o próprio sensor ocular recolhe e reporta dados.
- Nos Laboratórios IQ e EXP STEM, um guia de facilitação apresenta informações básicas, instruções de implementação e dicas que eliminam as suposições no ensino da IA.
- A VEX Library e a VEX API são recursos a que qualquer pessoa pode aceder para saber mais sobre como ensinar IA com VEX. Por exemplo, utilize a Biblioteca VEX para descobrir o que é e para que serve um sensor. Em seguida, consulte a API VEX para compreender os blocos de código ou comandos associados a este sensor.
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VEX PD+ oferece um desenvolvimento profissional contínuo e personalizado para utilizadores VEX.
- Obtenha a certificação fazendo um curso introdutório VEX em PD+ e obtenha acesso imediato à comunidade VEX PD+, onde educadores com ideias semelhantes podem partilhar perguntas e ideias sobre o ensino de IA com VEX.
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- Aproveite as sessões individuais, onde pode discutir o ensino da IA com um especialista em VEX.
- Visite a Videoteca para ver uma série de vídeos e saber mais sobre o AI Vision Sensor.
- Junte-se a nós pessoalmente na VEX Robotics Educators Conference e participe em workshops práticos e sessões informativas lideradas por líderes de pensamento em educação em IA.
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