Conectando Robótica Educacional à Ciência da Computação

A robótica não é apenas o futuro, mas também o presente. Ao familiarizar os alunos com programação, sensores e automação, eles aprimoram as habilidades críticas de pensamento computacional necessárias para ter sucesso tanto na força de trabalho do século XXI quanto na vida cotidiana. Academicamente, a robótica educacional oferece uma ampla variedade de oportunidades de aprendizagem porque a disciplina tem STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática) e até mesmo STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática) como pré-requisitos. A robótica educacional é sempre interdisciplinar de maneiras tangíveis e aplicáveis ​​aos alunos. Além disso, as atividades que envolvem robótica educacional exigem que os alunos colaborem, pensem computacionalmente, solucionem problemas (identifiquem e resolvam problemas) e inovem – todas habilidades fundamentais para os profissionais do século XXI.

A robótica depende fortemente da ciência da computação para suas capacidades de programação e software. A robótica educacional destaca isso para os alunos, tornando a programação mais tangível à medida que interagem com robôs físicos e à medida que seus robôs interagem entre si e/ou com o ambiente. A robótica educacional pode ser usada para aprimorar ainda mais as habilidades dos alunos em planejamento de programas, pseudocódigo, fluxogramas e pensamento computacional. Um robô físico envolve os alunos a pensar sobre como as informações digitais são armazenadas, processadas, comunicadas e recuperadas.

Dicas, sugestões, & alguns padrões potenciais para atingir

• Organize sua sala de aula para facilitar a aprendizagem baseada em projetos (PBL) e faça com que os alunos colaborem em equipes para concluir o projeto. Forneça rubricas para os esforços colaborativos e para o projeto a ser entregue no início do projeto, para que os alunos reconheçam suas expectativas. 
• Peça aos alunos que usem diários, gráficos de agendamento e outras ferramentas de planejamento para planejar e executar o desenvolvimento do projeto. As equipes devem documentar as decisões de design usando textos, gráficos, apresentações e/ou demonstrações no desenvolvimento de programas complexos (Padrão CSTA: 3A-AP-23). 
• Lembre aos alunos, no início de um projeto aberto, que haverá mais de uma solução “correta” e que a crítica construtiva tem como objetivo melhorar os projetos e não criticá-los. 
• Faça perguntas aos alunos que os ajudem a considerar o conhecimento prévio aprendido nesta e em outras aulas.
• Deixe que os professores de matemática, tecnologia ou outros professores de seus alunos saibam o que os alunos estão fazendo em sua aula para que eles possam ajudar e/ou fornecer orientações e sugestões.
• Apresentar projetos que estimulem equipes de alunos a resolver problemas por meio do projeto e/ou programação de um robô (Padrão CSTA: 3B-AP-09). Quando possível, deixe as equipes escolherem e definirem um problema para resolverem por si mesmas com base em seus interesses (Norma CSTA: 3A-AP-13). As equipes devem projetar e desenvolver iterativamente suas soluções computacionais usando eventos para iniciar instruções (Padrão CSTA: 3A-AP-16). 
• Não resolva problemas que surgem para as equipes. Em vez disso, ajude-os a desenvolver estratégias sistemáticas de resolução de problemas para identificar e corrigir os seus próprios erros (Norma CSTA: 3A-CS-03). Incentive as equipes a sempre usarem uma série de casos de teste para verificar se um programa funciona de acordo com suas especificações de design (Padrão CSTA: 3B-AP-21). Oriente os alunos através da prática de uma análise passo a passo do programa e do(s) comportamento(s) inesperado(s) a ser(em) corrigido(s). 
• Incentive os alunos a procurar várias maneiras de resolver um problema.  No que diz respeito à solução de problemas, crie uma atmosfera de aprendizagem onde se espera que os alunos “falhem” no início. "Failing forward" é uma habilidade valiosa para a vida. 
• Quando as equipes concluírem os protótipos, peça-lhes que apresentem seu trabalho para toda a turma e que a turma sirva como usuários hipotéticos (Padrão CSTA: 3A-AP-19). Eles podem então seguir um processo de ciclo de vida de software para desenvolvê-los ainda mais (Padrão CSTA: 3B-AP-17). Isto permitirá que as equipes avaliem e refinem seus programas e robôs para torná-los mais utilizáveis ​​e acessíveis (Padrão CSTA: 3A-AP-21).
• Permita que seus alunos utilizem quaisquer ferramentas colaborativas disponíveis durante o processo de desenvolvimento (Padrão CSTA: 3A-AP-22). Essas ferramentas podem até incluir redes sociais, especialmente se essas plataformas aumentarem a conectividade de pessoas em diferentes áreas culturais e profissionais (Norma CSTA: 3A-IC-27). Por exemplo, as equipes podem marcar uma chamada pelo Skype para apresentar seus projetos aos alunos de outras turmas para obter feedback.
• Faça com que seus alunos aprimorem suas habilidades de pensamento crítico sobre algoritmos em termos de eficiência, correção e clareza, para que possam fornecer melhor feedback para suas próprias equipes e para outras equipes (Padrão CSTA: 3B-AP-11). Uma maneira de fazer isso é conduzir uma discussão na qual você avalia as principais qualidades de um programa por meio de um processo como uma revisão de código (Padrão CSTA: 3B-AP-23).
• Use a robótica educacional como uma oportunidade para destacar a fisicalidade de problemas complexos, como mover-se por um labirinto ou realizar sequências de comportamentos na sala de aula. Ser capaz de localizar e isolar visualmente componentes de um problema maior a ser resolvido ajudará os alunos a aprimorar suas habilidades na decomposição de problemas em componentes menores e aplicar construções como procedimentos, módulos e/ou objetos (Padrão CSTA: 3A-AP-17) . Além disso, destaque os padrões generalizáveis ​​no problema complexo que podem então ser aplicados a uma solução (Padrão CSTA: 3B-AP-15).
• Use a robótica educacional para destacar as maneiras pelas quais os sistemas de computação impactam as práticas pessoais, éticas, sociais, econômicas e culturais por meio de leituras, apresentações, etc. (Padrão CSTA: 3A-IC-24) que também descreve como a inteligência artificial impulsiona muitos softwares e sistemas físicos (Norma CSTA: 3B-AP-08). Um bom acompanhamento para essas sessões de aula seria pedir aos alunos que previssem como as inovações computacionais e/ou robóticas das quais dependemos atualmente podem evoluir para atender às nossas necessidades no futuro (Norma CSTA: 3B-IC-27).

Links para exemplos de atividades