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Campus:

CAMPUS LIMOEIRO DO NORTE

Tipo da Ação:

Projeto

Título:

Robótica Open Source

Área Temática:

Tecnologia e Produção

Linha de Extensão:

Desenvolvimento Tecnológico

Data de Início:

30/06/2022

Previsão de Fim:

31/12/2022

Nº mínimo de pessoas beneficiadas:

400

Nº máximo de pessoas beneficiadas:

400

Local de Atuação:

Urbano

Fomento:

Captação de recursos externos

Programa Institucional

Modelo de Oferta da Atividade:

Presencial

Municípios de abrangência

Jaguaribe

Limoeiro do Norte

Russas

Tabuleiro do Norte

Formas de Avaliação:

Participação

Formas de Divulgação:

Redes sociais

Atividades Realizadas:

Nome do Responsável:

Marcello Anderson Ferreira Batista Lima

Equipe:

Nome	Instituição	Categoria	Vínculo	Receberá bolsa?	Horas Semanais Dedicadas	Início da Participação	Fim da Participação
Cristiano Lima da Silva	IFCE	Integrante	Docente IFCE	Sim	8	30/06/2022	31/12/2022
Gideao Ferreira de Sousa	IFCE	Integrante	Discente IFCE	Sim	12	30/06/2022	31/12/2022
Izamaro de Araujo	IFCE	Integrante	Docente IFCE	Sim	3	30/06/2022	31/12/2022
Júlia Almeida de Oliveira	IFCE	Integrante	Discente IFCE	Sim	8	30/06/2022	31/12/2022
Marcello Anderson Ferreira Batista Lima	IFCE	Coordenador	Docente IFCE	Sim	8	30/06/2022	31/12/2022
Rodnei Regis de Melo	IFCE	Integrante	Docente IFCE	Sim	3	30/06/2022	31/12/2022
Tiago Natalino de Sousa	IFCE	Integrante	Discente IFCE	Sim	8	30/06/2022	31/12/2022

Parcerias:

Instituição Parceira	Parceria Formalizada?	Instrumento Utilizado	Número do Instrumento
Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Espírito Santo	Sim	Convênio	23483.001902/2021-16
Prefeitura Municipal de Russas	Sim	Convênio	23487.001332/2021-24
Prefeitura Municipal de Jaguaribe	Sim	Convênio	23487.001307/2021-41
Prefeitura Municipal de Tabuleiro do Norte	Sim	Convênio	23487.001334/2021-13
Prefeitura Municipal de Limoeiro do Norte	Sim	Convênio	23487.001333/2021-79

Orçamento:

Conta	Valor
Diárias - Pessoal Civil	0.0
Encargos Patronais	0.0
Equipamento e Material Permanente	0.0
Outros Serviços de Terceiros - Pessoa Física	0.0
Outros Serviços de Terceiros - Pessoa Jurídica	0.0
Passagens e Despesas com Locomoção	0.0
Material de Consumo	44800.0
Bolsa - Auxílio Financeiro a Pesquisadores	34200.0
Bolsa - Auxílio Financeiro a Estudantes	10596.0

Vínculos:

Ação	Tipo

Apresentação

Ensino de programação e robótica para Estudantes de 8º e 9º anos do Ensino Fundamental das cidades de Jaguaribe, Limoeiro do Norte, Russas e Tabuleiro do Norte, por meio de cursos de Extensão e desenvolvimento de robôs open source com a utilização de softwares de programação gratuitos, softwares de projetos de máquinas e tecnologia aditiva por impressão 3D. Vale destacar que, as parcerias já estão estabelecidas com as Prefeituras de Limoeiro do Norte, Jaguaribe, Tabuleiro do Norte e Russas, bem como aprovação de orçamento externo pelo"CHAMAMENTO PÚBLICO IFES NO. 01/2021 APOIO À INICIAÇÃO TECNOLÓGICA COM FOCO NO ENSINO DE PROGRAMAÇÃO APLICADA".

Justificativa

A humanidade sempre foi possuída pelo desejo de desenvolver máquinas que imitem a capacidade do ser humano ou até mesmo que amplie as suas habilidades. Quando essas máquinas foram efetivamente inventadas, o mundo foi transformado (MORAES, 2017). Como exemplo disso, podemos citar “O Turco”, autômato de 1769 do início da revolução industrial, que era um mecanismo capaz de jogar xadrez, despertando a curiosidade de Benjamin Franklin e Napoleão Bonaparte, para desvendar o seu misterioso funcionamento. O inventor por Wolfgang Von Kempelen (1734-1804), desenvolveu o mecanismo que supostamente era provido de inteligência artificial e parecia ser capaz de enfrentar um oponente humano qualificado para tal. A verdade é que dentro do mecanismo havia espaço suficiente para uma pessoa. Como a apresentação de “O Turco” era sempre guiada, o público era apresentado ao equipamento sempre no melhor ângulo de favorecimento de seu criador (BERNARD, 1927). Com o advento dos semicondutores e, consequentemente, da eletrônica e informática, os mecanismos desenvolvidos para fins de ações automatizadas evoluíram e passaram a existir para os mais diversos propósitos, O impacto da robótica reverbera em diversos setores, trazendo novas possibilidades para a medicina, a indústria, a mobilidade, dentre outras, contemplando ainda perspectivas interdisciplinares para educação (GOMES et al, 2010). A robótica no âmbito da educação não é um conceito novo, tendo iniciado por volta da década de 1960, quando seu pioneiro Seymour Papert desenvolvia sua teoria sobre o construcionismo e defendia o uso do computador nas escolas como um recurso que atraía as crianças (GOMES et al, 2010). Nessa área do conhecimento, a interdisciplinaridade permeia na integração de softwares e computadores com conceitos de mecânica, cinemática, automação, hidráulica, inteligência artificial, dentre outros. Segundo Daher & Morais (2007), o grande desafio da maioria dos professores será provocar no educando o interesse pelo conteúdo proposto. Dessa forma, se faz necessária a busca por novas metodologias que viabilizem aos estudantes a incorporação do raciocínio, do emprego da lógica e da análise de situações para diferentes resoluções de problemas. Para Gomes et al (2010), a robótica educativa, se bem conduzida, favorecerá o crescimento intelectual do aluno por meio da experimentação, construção, reconstrução, observação e análise. Ainda para os autores, ao trabalhar em um ambiente de robótica educativa, o protótipo construído pelos alunos passa a ser um artefato cultural que os alunos utilizam para explorar e expressar suas próprias ideias. Mendes et al (2020), realizaram um trabalho utilizando robótica modular com alunos de 5º ao 7º ano do ensino fundamental de escolas da região da Serra Geral, Minas Gerais. O trabalhou buscou o acesso dos estudantes à realidade dos robôs, além de despertar o interesse pela pesquisa aplicada, pelas áreas das ciências exatas e tecnológicas. Para tanto, foram oferecidos aos discentes encontros semanais nos quais eram trabalhadas atividades que envolviam conceitos lógico-matemáticos, desenvolvimento de algoritmos, programação em linguagem de blocos e conceitos básicos de robótica, tendo como exemplo o uso dos motores e dos sensores. Por fim, foram avaliados os resultados alcançados por meio de quizzes de lógica, competição de robótica e relatos de pais de alunos, professores e supervisores das escolas. Reis, Duso & Webber (2017), utilizaram a robótica educacional no ensino de ciências para que os alunos compreendam o processo digestório dos alimentos em nosso corpo, simulando as etapas da digestão no corpo humano utilizando hardware e software. Morales, Giacomelli & Costa (2017) realizaram um curso de Robótica Educativa oferecido a alunos do Ensino Médio. Os autores construíram o protótipo de uma ponte rolante com objetivo de observar as relações com os elementos de Física trabalhados. Magalhães, Marengo & Ferreira (2015) relataram uma experiência extensionista sobre os resultados advindos da introdução da Robótica Educacional nos processos de aprendizagem nos sistemas escolares, por meio de capacitação de equipes participantes nas Olimpíadas Brasileiras de Robóticas. Torres, Aroca & Burlamaqui (2014) utilizaram um ambiente de programação multiplataforma baseado na web, com programação em blocos, e hardware aberto e de baixo custo. O trabalho objetivou facilitar a maneira como estudantes aprendem a programar sistemas embarcados. As novas dinâmicas sociais, trazendo conceitos de sustentabilidade, preservação ambiental, maior competitividade mercadológica, energias renováveis, mobilidade, sistemas autônomos, doenças de rápida disseminação, dentre outras, exigem a formação de pessoas com características mais complexas, tanto do ponto de vista técnico, quanto do ponto de vista social. Consequentemente, a necessidade de uma formação mais ampla, complexa e heterogênea torna-se indispensável, exigindo também novas ferramentas para a educação. A aplicação da robótica na educação pode ser um meio viável como facilitadora da aprendizagem, desenvolvimento da cultura learning by doing, interdisciplinaridade e desenvolvimento de projetos integradores. Para tanto, conhecimento de programação, manufatura aditiva, informática, inteligência artificial deverão ser ferramentas constantes no ambiente de ensino. A utilização de sistemas abertos de hardware, plataformas web de programação multi-linguagem, modelagem 3D, simulações digitais, manufatura aditiva são tecnologias inerentes a essa nova linguagem e são também fortemente conectadas ao conceito da Indústria 4.0. No decorrer dos tempos, com a formalização do ensino, o processo de aprendizagem evoluiu. A partir do desenvolvimento da humanidade, foi possível transmitir conhecimento entre gerações e povos em larga escala. Todavia, ao longo do tempo, a metodologia do fazer para aprender foi sendo substituída de forma total ou parcial pelo ensinamento teórico. Uma forma de aliar os dois temas emergentes (robótica/programação educacional e cultura learning by doing), é estimular o ensino da robótica por meio de materiais e metodologias que façam com que os alunos despertem o interesse por temas relacionados a tecnologia, executando práticas de montagem, programação e outros procedimentos que remetem a concepção de um produto final. Para isso, este projeto propõe o desenvolvimento de uma plataforma de ensino de robótica gratuita. Como exemplo de dinamização do ensino, na Holanda, por exemplo, foi feito um estudo com 105 alunos dos mais diversos cursos ligados à área técnica e industrial, o estudo mostrou que após a implementação da manufatura aditiva no currículo, as médias dos alunos aumentaram, o número de publicações também aumentou, assim como desse grupo saíram cinco patentes (GERAEDTS, 2012). Considerando o desenvolvimento do interior, pegando como exemplo a região a qual está inserido o IFCE Campus Limoeiro do Norte, Jaguaribe e Tabuleiro do Norte, o Vale do Jaguaribe possui uma população de 549.356mil habitantes (ARAGÃO JÚNIOR et al., 2017). Possui também uma balança comercial favorável no sentido de maiores exportações do que importações de produtos. O principal produto exportado da região jaguaribana é o melão. Gerando $107 Milhões, contra o principal produto importado sendo os Fornos Industriais, com $17,5 Milhões em comercialização. Ao todo a balança comercial do ceará tem os valores de $137 Milhões em exportações contra $33 Milhões de importações (ARAGÃO JÚNIOR et al., 2017). Embora a região em questão tenha um alto potencial econômico, muitas vezes não aproveitado, a maior parte da riqueza natural ou gerada no Vale do Jaguaribe não está socialmente distribuída. O maior empregador da região ainda é a administração pública, que emprega 19,3 mil pessoas, estando em segundo lugar a agricultura com 5,48 mil ocupações. O salário médio apresentado na região é de R$ 1,2 mil (ARAGÃO JÚNIOR et al., 2017). Como pode ser visto por meio dos dados apresentados, a região Vale do Jaguaribe é uma área socialmente carente do Estado do Ceará. Onde os principais fornecedores de posto de trabalho são o serviço público e uma atividade primária. Esse quadro pode vir a ser revertido. Já encontra-se em funcionamentos grandes empreendimentos de geração de energia, indústrias calçadistas, indústrias cimenteiras, dentre outras, porém, em muitos casos, os postos de trabalho com as melhores remunerações são ocupados por pessoas de fora da região, sendo esses muitas vezes, até mesmo de fora do país. Os fatos expostos são um diagnóstico claro da necessidade de investimentos educacionais e tecnológicos para a capacitação dos profissionais da região. O IFCE vem continuamente oferecendo e proporcionando desenvolvimentos econômicos e sociais, entretanto, um estado socialmente desigual e com baixa remuneração média, necessita de mais esforços no sentido da busca da equiparação da qualidade de vida de seus habitantes. É sabido que as desigualdades sociais, centralização de investimentos, dentre outros fatores, afetam diretamente a qualidade de ensino recebido pelos estudantes do Brasil. É necessário o desenvolvimento de projetos e programas que possam provocar a equiparação do ensino recebido. Assim, este projeto utilizará, como contribuição a problemática apresentada, uma plataforma de ensino de robótica a ser utilizada principalmente no ensino fundamental por quaisquer escolas, pessoas, projetos e programas interessados na difusão da robótica educacional. Isso promoverá essa descentralização e ajudará na equiparação educacional de diversas regiões do Ceará e do Brasil. A premissa do projeto é a utilização de modelos mecânicos, eletroeletrônicos e programação desenvolvidos por meio de software de livre utilização, componentes de baixo custo, livro da categoria e-book ou apostila, com todo material a ser utilizado pela plataforma, sendo autoral da equipe de desenvolvimento do projeto. A maior inovação presente neste projeto é a disponibilização gratuita por meio de plataforma única de fornecimento de materiais, facilitando a utilização do sistema. A plataforma contará com, além do e-book ou apostila, que servirá como guia de estudos; um robô, que será utilizado para parte das atividades práticas do curso; práticas por meio de software; videoaulas para alunos; e videoaulas para treinamento de instrutores.

Público Alvo

Alunos dos 8º e 9º anos do Ensino Fundamental

Objetivo Geral

O presente projeto tem por objeto a disseminação, descentralização, democratização e desenvolvimento da robótica em instituições de ensino fundamental, por meio de um conjunto de ferramentas e materiais de baixo custo e/ou aberto para utilização gratuita via computadores.

Objetivo Específico

• Capacitar toda a equipe de execução do projeto com materiais específicos de treinamento. • Condensar de forma totalmente gratuita, aberta, para quaisquer interessados na difusão da robótica educacional, todo o material gerado por este projeto, dando uma abrangência a quaisquer países de língua portuguesa; • Estimular a metodologia learning by doing nas escolas; • Descentralizar os recursos tecnológicos empregados ao ensino; • Firmar parcerias para a disseminação da formação em robótica educacional;

Metodologia

Tendo como enfoque principal desenvolvimento de ações de formação em programação aplicada de estudantes dos 8º e 9º anos do ensino fundamental das redes públicas de ensino, o projeto intitulado “Robótica Educacional Open Source” se utilizará de uma série de ferramentas que incentivem a participação ativa dos alunos atendidos pela extensão proveniente desta ação. Além disso, para o disseminação e/ou expansão da cultura de programação aplicada, robótica e da metodologia learning by doing no nosso país, o referido projeto apresenta métodos que ampliam a abrangência das ações da equipe executora. Isso se dá por meio da disponibilização de forma gratuita e online de material didático e projetos eletromecânicos de componentes necessários para replicação proposto em quaisquer ambientes de ensino. Com isso, focado na abordagem dos pontos supracitados, a metodologia de execução do projeto utilizará as seguintes etapas: Produção de cursos e treinamentos Para a etapa de elaboração e produção de cursos e treinamentos para a aplicação da Robótica Educacional Open Source, será inicialmente elaborado o Projeto Pedagógico dos mesmos. Na sequência, será realizado um amplo levantamento bibliográfico, a separação e organização de materiais didáticos, a elaboração de roteiros das videoaulas, bem como a captação de vídeos, áudios e edição final das aulas. O projeto pedagógico deverá ser desenvolvido para a aplicação voltada ao público jovem de até 14 anos (Séries Finais do Ensino Fundamental). De forma geral, os cursos oferecerão aulas teóricas para apresentação dos conceitos pertinentes a programação e a robótica, onde posteriormente serão elaboradas atividades que façam com que os alunos participem ativamente do curso por meio de práticas que envolvam a ênfase em robôs, além de outras aulas práticas a serem realizadas em ambientes virtuais, com a utilização de softwares de programação e simuladores como o Tinkercad, por exemplo. Após desenvolvida a estrutura pedagógica desejada, um amplo levantamento bibliográfico será realizado, de modo a subsidiar de informações necessárias para a produção das aulas em vídeo. Da mesma forma, vários materiais didáticos serão pesquisados e revisados, como simuladores, imagens estáticas e dinâmicas, vídeos, além do modelo do Robô com tecnologia própria do referido projeto. Com base no Projeto Pedagógico, material bibliográfico e material didático, uma etapa de elaboração de roteiros para aplicação às videoaulas será realizada. Nesta fase, os conceitos teóricos serão estruturados para sua melhor apresentação no formato de vídeoaulas e de modo a estar em consonância com o Projeto Pedagógico proposto. Também os conceitos teóricos serão estruturados para a elaboração de aulas em vídeo para apresentação, explicação e guia das aplicações práticas, tanto em plataforma de simulação on-line, como em ambiente real com os as simulações desenvolvidas. Nos estágios finais estará contemplada a captação de vídeos e áudios dos instrutores envolvidos, tanto para as videoaulas teóricas como para as práticas, com a utilização de equipamentos apropriados. A formatação final das aulas deverá integrar diversos elementos pedagógicos em conjunto com o material de vídeo e áudio captado, e posteriormente tratado e editado em software específico. Tendo todo o material didático do projeto Robótica Educacional Open Source elaborado, de modo que desperte o interesse e a participação dos alunos contemplados com a extensão proposta, será elaborado treinamento da equipe executora e dos monitores da escola. Essa ação acarretará no completo conhecimento de todos os métodos e ferramentas propostos no projeto. Elaboração de material didático Os conceitos gerais da robótica, assim como aqueles voltados para o âmbito educacional, serão compilados em um material bibliográfico para apoio aos estudos da referida área. O material poderá ser consolidado em um livro no formato e-book ou em apostilas, sendo que o mesmo estará disponível para qualquer interessado no tema de robótica de forma grátis. Inicialmente, será realizado um profundo levantamento bibliográfico, no que tange ao conhecimento geral da área, mas também as aplicações já direcionadas à educação. Os materiais serão catalogados e organizados por tema e servirão de apoio para a elaboração de cada capítulo do material didático, seja no formato de e-book ou de apostila. A estrutura geral do material, estará alinhada com a proposta pedagógica elaborada para as aulas online e apresentará caráter teórico e prático. Da mesma forma, uma série de ilustrações serão elaboradas para melhor apresentar os conceitos e elucidar os desafios propostos. Com o material finalizado, será proposta a publicação do mesmo. Construção dos robôs A equipe executora do projeto Robótica Educacional Open Source dispõe de um robô de tecnologia própria do grupo, na qual já existe uma unidade construida. O robô consiste em um dispositivo de manipulação de objetos por meio de garra adaptável e com possibilidade de intercambiar outros elementos, como sensor de medição, eletroímã, ponta de extrusão de polímeros, dentre outras. Com a aprovação do projeto neste certame, serão construídas as outras unidades necessárias do robô retromencionado. A fabricação se dará por meio de impressão 3D, a ser realizada no IFCE campus Jaguaribe que dispõe de 3 impressoras. A montagem dos circuitos será realizada no IFCE campus Limoeiro do Norte por meio do laboratório de automação industrial. Disponibilização de materiais em plataforma online O grupo executor deste projeto, também dispõe de plataforma própria dedicada ao ensino de robótica e programação. Esta plataforma é um ambiente facilitador do processo de aprendizagem, assim como da disseminação, discussão, descentralização, democratização e desenvolvimento do tema. A ferramenta integrará todo o material referente a reprodução e construção dos modelos de robôs, como as listas de materiais, geometrias tridimensionais para impressão 3D, projeto e programação eletroeletrônicas, instruções de montagem, configuração e utilização, assim como os cursos, treinamentos e materiais didáticos em formato de e-book ou apostilas. O ambiente também contempla espaços para discussão da robótica, além de constituir um ambiente colaborativo para a melhoria dos modelos propostos e a criação de novos elementos ou soluções. O sistema concentrador de informações do projeto abrigará todos os materiais elaborados na etapa anterior. Por fim, com o material já desenvolvido e testado, o estágio final será a hospedagem da plataforma e concreta disponibilização para o público alvo. Aplicação do material elaborado. Por fim, considerando todo o material a ser elaborado visando a participação ativa do público alvo desta ação (alunos dos 8º e 9º anos do ensino fundamental) no aprendizado de programação aplicada e robótica. Considerando também o material a ser elaborado para preparação da equipe executora dessa ação de extensão e colaboradores/monitores das escolas a serem contempladas. O projeto Robótica Educacional Open Source disponibilizará através de edital de seleção, 400 vagas para participação de alunos no aprendizado de programação aplicada e robótica em um treinamento de 20 h. As vagas serão distribuídas nas cidades de Limoeiro do Norte, Jaguaribe, Tabuleiro do Norte e Russas, onde quaisquer escolas da rede pública dessas cidades, por meio de seleção via o referido edital, poderão participar. As escolas contempladas contarão ainda com 5 vagas para o treinamento de monitor parceiro por unidade selecionada. Identifique a(s) parceria(s) com a(s) Secretaria(s) Estadual e/ou Municipal(is) de educação. As vagas serão distribuídas nas cidades de Limoeiro do Norte, Jaguaribe, Tabuleiro do Norte e Russas, onde quaisquer escolas da rede pública dessas cidades, por meio de seleção via edital, poderão participar. As escolas contempladas contarão ainda com vagas para o treinamento de monitor parceiro, sendo a cada turma de 20 estudantes, pelo menos uma vaga para monitor voluntário. Em havendo aprovação do projeto Robótica Educacional Open Source neste certame, será realizado o contato com as respectivas secretarias de educação dos municípios para parceria de execução e ampla divulgação. O contato não será realizado antes da aprovação por motivos de não gerar expectativas indevidas de parcerias entre instituições.

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