Umsetzung Bildungsrobotik-Projekte

ORIGINALER ARTIKEL

JESUS, André Luis Neris de ^[1]

JESUS, André Luis Neris de. Umsetzung Bildungsrobotik-Projekte. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Jahr. 06, Hrsg. 12, Vol. 04, S. 75-85. Dezember 2021. ISSN: 2448-0959, Zugangslink: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/bildung-de/robotik-projekte

ZUSAMMENFASSUNG

Dieser Artikel zielt darauf ab, die Erfahrungen im Kontext der Robotik zu erklären und einen Dialog zwischen Robotik und Unterricht mit freiwilligen Bildungsmaßnahmen für den Unterricht von Schülern aus benachteiligten Klassen im Jahr 2017 zu führen. Das Projekt hatte als allgemeines Ziel, ein theoretisch-praktisches Lernen zu festigen und den Schülern technologische Mittel zur Verfügung zu stellen, die mit der aktuellen historischen Entwicklung vereinbar sind, sowie den Geist der Kreativität und des Einfallsreichtums für zukünftige Fachleute zu wecken. Ein weiteres Ziel ist es, die Studierenden mit den Grundregeln der Programmiersprache in Kontakt zu bringen und sie für das Universum der Elektronik zu instrumentalisieren, das die Analyse und Montage elektronischer Schaltungen ermöglicht. Der Zweck der Erfahrungen in der Robotik besteht darin, den Schüler dazu zu bringen, die Arduino-Technologie in ihren theoretischen und praktischen Aspekten für die Montage von Robotergeräten unter Verwendung der aktiven Methodik zu verwenden. In diesem Zusammenhang hat die vorliegende Studie als Leitfrage: Ist es möglich, einen Robotikkurse an öffentlichen Schulen zu unterrichten und dadurch positive Ergebnisse zu erzielen? Um diese Frage zu beantworten, wird über einen technologischen pädagogischen Weg berichtet, der am Staatliches College Sete de Setembro, einer öffentlichen Schule in der Nachbarschaft von Paripe, einem Eisenbahn Vorort von Salvador – BA, durchgeführt wurde. Während der Entwicklung des Projekts konnte festgestellt werden, dass studenten relevanz in ihrer arbeit haben können, indem sie sie auf messen und ausstellungen, sowohl lokal als auch national, exponieren können. So wurden die Bereiche Analyse, Robotik, Bildung und Lehre konzipiert und Programmier- und Elektronik Sprachen definiert, wie zum Beispiel die zentralen Aktionen des Projekts. Die im Projekt entwickelten Ergebnisse gipfelten in Ausstellungen auf den Nationalen Messen und Ausstellungen.

Schlüsselwörter: Bildung, Robotik, Arduino, aktive Methodik.

1. EINLEITUNG

Dieser Artikel schlägt die Erklärung eines technologischen pädagogischen Weges aus dem Jahr 2017 am Staatliches College Sete de Setembro vor, einer öffentlichen Schule in der Nachbarschaft von Paripe, einem Eisenbahnvorort von Salvador – BA. Dies ist eine freiwillige Aktion dieses Lehrers, der die Genehmigung der Leitung der Unterrichtseinheit hatte, durch seinen Direktor, der die Abhängigkeiten der Schule für die Umsetzung des Projekts abtrat.

Das übergeordnete Ziel des Projekts war es, ein theoretisch-praktisches Lernen zu festigen und den Studierenden technologische Mittel zur Verfügung zu stellen, die mit der aktuellen historischen Entwicklung vereinbar sind, sowie den Geist der Kreativität und des Einfallsreichtums für zukünftige Fachleute zu wecken. Ein weiteres Ziel war es, die Studierenden mit den Grundregeln der Programmiersprache in Kontakt zu bringen, sie für das Universum der Elektronik zu instrumentalisieren und die Analyse und Montage elektronischer Schaltungen zu ermöglichen.

Angesichts der Bedeutung solcher Maßnahmen ist es angebracht, die Begriffe wie Freiwilligentätigkeit in der Bildungsmaßnahme sowie deren Inhalt und die verwendete Methodik zu definieren und zu erläutern. Der Hauptzweck der Erfahrungen in der Robotik besteht darin, den Schüler dazu zu bringen, die Arduino-Technologie in ihren theoretischen und praktischen Aspekten für die Montage von Robotergeräten unter Verwendung der aktiven Methodik zu verwenden. In diesem Zusammenhang wurde die folgende Leitfrage aufgeworfen: Ist es möglich, einen Robotikkurse an öffentlichen Schulen zu unterrichten und dadurch positive Ergebnisse zu erzielen?

Aufgrund der Tatsache, dass das Thema nicht Teil des Lehrplans der öffentlichen Schulen in Bahia ist und mit dem Wunsch dieser Klientel verbunden ist, an Kursen teilzunehmen, die sich auf den Technologiebereich konzentrieren, stehen wir vor dem wirtschaftlichen Faktor als Hindernis für diese Bildung Ausbildung , was die Teilnahme dieser Studenten unmöglich macht. Angesichts einer solchen Situation war die Bereitstellung von Möglichkeiten für das Robotik Projekt die beste Perspektive, die als Freiwilligenarbeit gefunden wurde.

In diesem Szenario wird der Ruhezeit Faktor oft beiseite gelassen, so dass es möglich ist, an diesen Kursen teilzunehmen, die im Intervall der Klassen zwischen der Abend- und Nachtschicht stattfinden, zusätzlich zu Investitionen mit der Anschaffung von Arduino-Robotik-Kits, Sensoren und elektronischen Komponenten, die mit großer Zufriedenheit durchgeführt werden. denn es ist äußerst befriedigend, das Glück Ihres Schülers wahrzunehmen, wenn Sie an einem solchen Projekt teilnehmen.

Die Definition von Robotik in der Bildung sowie die Innovationen, dass dieses Thema Auswirkungen auf die Ausbildung von Studenten hat, zeigen eine Verflechtung von Ideen, in denen es in der Teilnahme an Veranstaltungen gipfelt, zu welcher Zeit es möglich ist, die Produktionen von Studenten in Messen und Ausstellungen in der Stadt Salvador – BA zu demonstrieren , mit Abdeckung im Bundesstaat Bahia und national.

2. LEHRE UND FREIWILLIGENARBEIT: THEORETISCHE ARTIKULATIONEN

Um freiwillige Aktionen zu konzipieren, dh Freiwilligenarbeit, ein Begriff, der heute so verwendet wird, Begriffe wie Solidarität, Staatsbürgerschaft, Selbsttransformation, soziale Transformation, Wunsch, nützlich zu sein und sich wichtig zu fühlen, die, wie Lovato (1996) es ausdrückt, bestimmende Faktoren darstellen, die mit der Freiwilligkeit verbunden sind.

In dieser Analyse des Sinns der Freiwilligenarbeit trägt Drucker (1997) dazu bei, indem er das Ideal oder die Mission sowie seine Bedeutung des sozialen Wertes als grundlegende Elemente dieser Art von Arbeit erwähnt. Die Definition der Vereinten Nationen lautet:

o voluntário é o jovem ou adulto que, devido a seu interesse pessoal e seu espírito cívico, dedica parte do seu tempo, sem remuneração alguma, a diversas formas de atividade, organizadas ou não, de bem-estar social ou outros campos (CORULLÓN, 2002, p. 141).

Die bereits erwähnte Motivation, die ehrenamtliche Arbeit der Bildungsrobotik an der Staatliches College Sete de Setembro zu beginnen, ist mit der akademischen Ausbildung in Technologie und Bildung verbunden, einem Tätigkeitsbereich dieses Forschers seit mindestens 20 Jahren.

2.1 BILDUNGSROBOTIK

Unter dem Deckmantel der Definition von Konzepten ist es an dieser Stelle notwendig, die Beziehung zwischen Robotik und Bildung zu verstehen. Laut Débora Noemi bringt die Robotik die Schüler näher an Wissenschaft und Technologie, Wissensbereiche, die bei den Schülern großes Interesse wecken. Es versteht sich, dass die Roboterprogrammierung eine Reihe von Vorteilen für die Qualität des Unterrichts mit sich bringt. (NOEMI, 2021)

Der Begriff Pädagogische oder Bildungsrobotik kann durch Lernumgebungen mit der Verwendung von Schrottmaterialien oder Bausätzen verstanden werden, die aus verschiedenen Teilen, Motoren und Sensoren bestehen, die per Computer und Software gesteuert werden können und die Programmierung des Betriebs der montierten Modelle ermöglichen. (DIEB, 2021)

Bildungsrobotik ist nach Lopes (2008) als eine Reihe von Ressourcen definiert, die auf wissenschaftliches und technologisches Lernen abzielen, das mit anderen Wissensbereichen integriert ist, wobei Aktivitäten wie Design, Konstruktion und Programmierung von Robotern verwendet werden. (LOPES, 2008, S. 46)

Der Begriff Pädagogische Robotik wird von Maisonnette (2002) verwendet, um die Steuerung elektronischer Mechanismen durch einen Computer zu definieren, ihn in eine Maschine umzuwandeln, die in der Lage ist, mit der Umgebung zu interagieren und Aktionen auszuführen, die von einem Programm definiert werden, das vom Programmierer aus diesen Interaktionen erstellt wurde.

Aus dieser Verflechtung von Definitionen von Bildungsrobotik wird das Projekt geleitet, wobei die Perspektive beibehalten wird, den Schülern eine Lernumgebung mit dem Einsatz von Technologie, insbesondere mit Arduino, zu ermöglichen, mit dem Ziel, Projekte multidisziplinär zu entwickeln, um den Forschergeist des Schülers durch eine aktive Methodik bei der Konstruktion von Wissen zu erhöhen.

2.2 LEHR- UND BILDUNGSMAßNAHMEN

Das erste Jahr des Kurses wurde nur für Schüler des 6. Grundschuljahres angeboten. Angesichts der großen Nachfrage und der begrenzten offenen Stellen bestand die Notwendigkeit, einen Auswahltest für Interessierte durchzuführen.

Angesichts des Erfolgs des bereits laufenden Projekts und mit strukturierten Aktionen wurde der Kurs für die anderen Segmente der Grundschule II und der High School angeboten. Robotik-Klassen werden in der Sonntagszeit nach den letzten Stunden des regulären Unterrichts der Schule unterrichtet. Auf diese Weise bleiben die Kursteilnehmer in der Schule für Robotikkurse, die zweimal wöchentlich von 17:40 Uhr .m. bis 19:00 Uhr stattfinden.m. während des gesamten Schuljahres. Das Projekt nahm in der Schule eine große Dimension an, so sehr, dass es ab 2018 notwendig war, mehr Stundenpläne für die Klassen zur Verfügung zu stellen und so zwei Klassen zu strukturieren, eine Klasse montags und mittwochs und die andere Klasse dienstags und donnerstags.

Das Bildungsrobotik-Projekte basiert auf Innovation und vor allem auf der Rettung durch den Wunsch zu lernen und ist mit einem der am schnellsten wachsenden technologischen Segmente in unserer Gesellschaft verbunden: Robotik, die die Synergie mehrerer Wissensbereiche wie Elektronik, Physik, Biologie, Steuerungssysteme und Informatik darstellt (SASAHARA; CRUZ, 2007).Trotz dieser multidisziplinären Verzerrung der Robotik und ihrer Verwendung als motivierendes Element für das Lehren und Lernen wird sie in öffentlichen Bildungseinrichtungen wenig verwendet. Diese Perspektiven bestätigen Moraes (2010) Denken, wenn er sagt, dass Bildungsrobotik das Bindeglied zwischen Theorie und Praxis sein kann, um eine solide Brücke zwischen klassischem und modernem Lernen zu schlagen.

In diesem Zusammenhang sollten die Studieninhalte hervorgehoben werden. Die Unterrichtsstunden des Bildungsrobotik-Projekte haben einen theoretisch-praktischen Charakter, indem man sich den theoretischen Aspekten eines bestimmten Themas nähert und anschließend praktische Experimente durchführt. Die Struktur hat 4 Achsen der Professionalisierung:

Tabelle 1 – Studienbereiche und Inhalte des Bildungsrobotik

Quelle: Eigene Autorenschaft

3. METHODIK

Die Lehrmethoden versteht sich als didaktisches Verfahren zur Erleichterung des Lernprozesses. Die aktive Methodik hingegen ist ein umfassender Prozess und ihr Hauptmerkmal ist die Einbeziehung des Schülers/Studenten als Hauptverantwortlicher für sein Lernen, der sich für sein Lernen einsetzt.

Lima (2016) definiert, dass

as metodologias ativas promovem pró-atividade, comprometimento no processo educacional e vinculação da aprendizagem aos aspectos significativos da realidade. A robótica educacional entra nesta perspectiva como um instrumento a ser utilizado em promoção de um processo de aprendizagem dinâmico e ativo. (LIMA, 2016, p. 421)

Im Bildungsrobotik-Projekte verwendet der Lehrer die aktive Methodik, da die während des Kurses behandelten Themen, insbesondere die Inhalte der Programmiersprache, der Analyse und Montage elektrischer Schaltungen und der Montage und dem Testen von Robotergeräten, seitens der Schüler und Lehrer eine Haltung erfordern, die den Methoden entgegengesetzt ist, in denen der Schüler als bloßer Zuschauer am Unterricht teilnimmt und nicht signifikant im Lernprozess des Lernens interagiert.

Camargo und Daros (2018) stellen fest, dass:

as metodologias ativas são um conjunto de atividades organizadas, com a presença marcante da intencionalidade educativa. Os estudantes deixam de ser agentes passivos (que apenas escuta) e passam a ser membros ativos no processo de aprendizagem por meio de estratégias pedagógicas que estimulam a apropriação, a produção do conhecimento e a análise de problemas. (CAMARGO e DAROS, 2018)

In der aktiven Methodik wird der Schüler jedoch zum Protagonisten im Prozess des Aufbaus seines Wissens und ist für seine Flugbahn und die Erreichung seiner Ziele verantwortlich, in denen er / sie in der Lage sein muss, seinen Ausbildungsprozess mit oder ohne Lehrervermittlung selbst zu verwalten.

4. ENTWICKELTE AKTIVITÄTEN

Um die während des Bildungsrobotik-Projekte[2] entwickelten Maßnahmen zu erläutern, zeigt die folgende Tabelle die Umsetzung der Aktionen mit den Studenten, die am Staatliches College Sete de Setembro an dem Projekt teilgenommen haben.

Tabelle 2 – Umsetzung der Maßnahmen des Bildungsrobotik-Projekte

5. TEILNAHME AN VERANSTALTUNGEN

Das Bildungsrobotik-Projekte nahm an einer Messe teil – FECIBA, und bei dieser Gelegenheit war es möglich, den kulturellen Austausch sowohl zwischen den teilnehmenden Schulen auszustellen und durchzuführen als auch am Wettbewerb zwischen den Erfahrungen teilzunehmen, die von den Lehrern geleitet wurden, um die Schaffung und Strukturierung wissenschaftlicher Forschung in der Grundbildung zu stimulieren, wie es die Website der Veranstaltung ist.

Ein Punkt, der explizit zu machen ist, ist, dass neben dem Wettbewerb auch die Lehrstrategie auf Kooperation basieren muss. Das Interesse besteht auch darin, die Zusammenarbeit anzuregen, um ein Netzwerk von Nachwuchswissenschaftlern und ihren Beratern zu stärken. (FECIBA, 2020)

Die MNR – Nationale Robotik-Show[3] ist eine wissenschaftliche Ausstellung, die das Studium und die Forschung in der Robotik anregen soll. Es richtet sich an Grund-, Oberschul-, Fach- und Studenten, Absolventen oder Forscher in der Region. (MNR, 2015)

Die Ziele der MNR zielen darauf ab, interdisziplinäre, kollaborative, investigative und auf Experimente und Innovation ausgerichtete Projekte zu fördern und zu bewerten; Neben der Ermutigung junger Menschen zu wissenschaftlichen und technologischen Karrieren, Wertschätzung der von ihnen entwickelten Werke, um bessere Bedingungen für ihre technische und persönliche Verbesserung zu schaffen, wie auf der Website der Veranstaltung definiert. (MNR, 2015)

Junge Menschen zu demselben Zweck zusammenzubringen, bietet diesen Austausch und die Verbesserung neuer Projekte mit Ideen und Technologien, die kommen werden.

Die MNR hat daher diesen Zweck, Wissenschaft und Technologie in der brasilianischen Gesellschaft zu verbreiten, insbesondere technologische und wissenschaftliche Fortschritte im Bereich robotik, automatisierung und ingenieurwesen.

Sowohl auf der MNR als auch auf der MNR nahmen die Studenten an dem Roboter Geräte Projekt zur Unterstützung der sehbehinderten Person teil, dessen Ziel es war, einen Prototyp -Roboter mit Arduino-Technologie zu entwickeln, der es Sehbehinderten ermöglicht, autonom und ohne die Verwendung eines Gehstocks eine Verschiebung zu haben, um Lebensqualität zu gewährleisten.

6. ERGEBNISSE

Die Schüler erkannten, dass der von Sehbehinderten verwendete Stock eine gewisse Einschränkung hat, wie z.B. die Unfähigkeit, Hindernisse über Hüfthöhe zu erkennen, die Unfälle verursachen können. Und als Alternative zu diesem Hindernis schlugen sie vor, ein Robotergerät mit Arduino-Technologie zu implementieren, das Sehbehinderten eine größere Autonomie für die sichere Bewegung der Straßen ermöglichen würde.

Daher mussten die Studenten vor der Umsetzung des Projekts zwei Achsen der Professionalisierung durchlaufen, die sie waren: die theoretischen und praktischen Prinzipien der Elektronik wie elektrische Schaltung zu studieren; elektronische Komponenten; Protoboard; Elektromotoren und Motortypen (Gleichstrom-, Pitch- und Servomotor); Sensoren (Infrarot, Licht, Temperatur und Ultraschall).

Parallel dazu werden Schulungen durchgeführt, um Programme mit der Programmiersprache C/C++ zu entwickeln. Im Hinblick auf diese Sprache wurden die Hauptkonzepte der Programmierung wie Variable, Datentyp, Bediener-, Funktions- und Steuerungsstrukturen bearbeitet.

Nach diesen theoretischen Vertiefungen in dieser Phase begannen wir mit der Umsetzung kleiner Robotik Projekte wie: intelligente Ampeln und Arbeiten mit den unterschiedlichsten Sensoren und Geräten der Elektronik und Arduino.

Nach diesem theoretischen und praktischen Eintauchen in die Arduino-Technologie haben wir begonnen, das Robotergerät zu bauen, zu programmieren und zu testen. Angesichts der Komplexität des Projekts wurden von den Studenten jedoch neue Implementierungen vorgeschlagen, um das Gerät mit mehr Ressourcen und Sensoren auszustatten, so dass Sehbehinderte eine größere Autonomie haben, um zu kommen und zu gehen und folglich ihre Lebensqualität zu verbessern.

7. ENDGÜLTIGE ÜBERLEGUNGEN

Der Einsatz von Bildungsrobotik ermöglichte es den Studierenden, Theorie mit Praxis in Beziehung zu setzen und somit Wissen konkreter zu erleben, mit größerer Effektivität im Lehr-Lern-Prozess.

In diesem Vorschlag findet der Student in der pädagogischen Praxis mit Bildungsrobotik mit Arduino-Technologie eine Möglichkeit, die Zuvor abstrakt erschienenen Konzepte zu verstehen und sie praktischer neu zu gestalten. Dies liegt daran, dass die Schüler zu Protagonisten des Lernprozesses werden, eine Wahrnehmung, die durch Paperts konstruktivistische Theorie (2008) verstärkt wird, wenn man bedenkt, dass jeder für sein Lernen verantwortlich wird, wenn er etwas Neues aufbaut.

Die Lehre der Robotik ermöglicht es dem Schüler, mit verschiedenen Strukturen zu interagieren, auf Beton zu operieren, zu handeln, zu erforschen, zu schauen, zu experimentieren, Bedeutung zuzuschreiben, ihre Hypothesen zu testen und schließlich Schlussfolgerungen zu ziehen. Diese Konzeption ist stark mit der verwendeten aktiven Methodik verbunden, da die Studierenden dazu veranlasst werden, Roboter zu bauen und zu programmieren und so ein ganzes theoretisches Wissensarsenal in die Praxis umzusetzen, um den Aufbau eines Roboters Geräts zu realisieren.

Beantworten Sie daher die Leitfrage: Ist es möglich, einen Robotikkurse an öffentlichen Schulen zu unterrichten und somit positive Ergebnisse zu erzielen? Es wird der Schluss gezogen, dass es möglich ist, positive Ergebnisse mit dem Unterrichten von Robotik für Schüler öffentlicher Schulen zu erzielen, wenn man bedenkt, dass das Endergebnis, die ausgearbeiteten Geräte, zur Zufriedenheit gearbeitet und in den relevantesten Robotik-Shows auf nationaler Ebene präsentiert wurden, mit sozialer Relevanz der Hilfe und Verbesserung der Lebensqualität.

Am Ende dieses Prozesses versteht man, dass man zu jeder Zeit lernt und neue Projekte für zukünftige technologische Innovationen immer wichtiger werden.

VERWEISE

CAMARGO, Fausto; DAROS, Thuinie Medeiros Vilela. A sala de aula inovadora: 9 estratégias pedagógicas para o aprendizado ativo. Porto Alegre: Penso, 2018.

CORULLÓN, Mónica Beatriz Galiano. Voluntariado na empresa: gestão eficiente da participação cidadã. São Paulo: Peirópolis, 2002.

DRUCKER, Peter. Administração de organizações sem fins lucrativos. São Paulo: Pioneira, 1997.

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LOPES, Daniel de Queiroz. A exploração de modelos e os níveis de abstração nas construções criativas com robótica educacional. 2008. 326f. Tese de Doutorado em Informática na Educação – CINED, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2008.

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MOSTRA Nacional de Robótica – MNR: Uma iniciativa pública, gratuita e sem fins lucrativos. O que é a MNR? 2021. Disponível em: <http://www.mnr.org.br/anais/> Acesso em 12 nov. c2021.

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PAPERT, S. A máquina das crianças: repensando a escola na era da informática. Ed. Rev. Porto Alegre: Artmed, 2008.

ROBÓTICA EDUCACIONAL. In: Dicionário interativo da educação brasileira. Agência Educa Brasil. Disponível em: https://www.educabrasil.com.br/robotica-educacional/. Acesso em: 23 out. 2021.

SASAHARA, L. R.; CRUZ, S. M. Hajime. Uma nova abordagem em robótica educacional. In: CONGRESSO DA SBPC, p. 27, 2007, Rio de Janeiro. Anais. Rio de Janeiro, 1242007. Disponível em: <https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/praxis/article/download/1425/641> Acesso em: 21 out. 2021.

ANHANG – FUSSNOTE

[2] Projeto Robótica Educacional.

[3] MNR – Mostra Nacional de Robótica.

^[1] Professional Master in Mathematik an der Bundesuniversität des São Francisco Valley (UNIVASF), Lato Sensu Specialization in Media in Education, an der Staatliche Universität von Südwest-Bahia (UESB); Abschluss in Mathematik an der Bundesuniversität von Bahia – UFBA; Bachelor-Abschluss in Systemanalyse von der Staatliche Universität von Bahia – UNEB; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1376-7107.

Eingereicht: November 2021.

Genehmigt: Dezember 2021.