Robótica educacional aplicada ao ensino de física - Fornaza, Roseli (My University, 2016)
Teaching Physics is fundamentally based on problem solving. Experimentation has become a present element in such learning situations. Still, Physics is a rich field for the development of misconceptions. It is observed that teaching certain concepts in Physics (such as Force, Gravity and Friction) from traditional methodologies (based on conceptualization, building examples and solving problems) seems not to ensure that certain misconceptions be corrected. Several studies have shown that misconceptions may become stable over the years and persist to the point that even after several years of study, learners arrive at the university courses with such conceptions. Concrete materials, which allow learners to build, test and confront theories are one approach indicated to complement teaching, seeking to destabilize misconceptions. Several materials can be useful in this process (toys, scrap, etc.). Ideally, pedagogical materials are most appropriated, such as educational robotics components. Educational Robot kits seem a toy, but when integrated to curricular contents, they place the learners as a constructor of his/her learning, rethinking pre-existant concepts. Situated in this problem context, the present study describes the development and experimentation of a didactic game to assist Physics teaching. Educational Robot Kits from LEGO MINDSTORMS were used in the accomplishment of the activities. The first activity had the objective of discovering learners misconceptions about friction, Gravity and Movement. From this point on, it has been developed a collaborative game made of three stages. Each stage has the objective of testing certain conceptions and promoting the learning. The experiments were accomplished with a group of eleven students (from elementary level) in a private school. The choice of elementary school students was driven by the need to evaluate both the preconceptions as the contributions of the work before the formal teaching of Physics concepts started. It is assumed that the contribution of this work is to draw up learning situations that include robotics material and a methodology based on collaborative games in elementary school level. Results, observations and students answers have allowed to attest that students were active during the experiment. Comparing initial and final conceptions it is possible to attest that there was evidence of learning.
O ensino da Física está fundamentalmente baseado na resolução de problemas. A experimentação tem também se tornado um elemento presente nas situações de aprendizagem. Mesmo assim, o estudo da Física é um campo rico para o desenvolvimento de concepções prévias. Observa-se que o ensino de certos conceitos de Física (como força de atrito, gravidade e movimento) a partir das metodologias tradicionais (baseadas na conceituação, exemplificação e resolução de problemas) parece não garantir que certas concepções prévias sejam corrigidas. Diversos estudos têm demonstrado que concepções prévias podem se estabilizar ao longo dos anos e se tornar persistentes a tal ponto que mesmo após diversos anos de estudo, os estudantes chegam aos cursos universitários com tais concepções. Materiais concretos, que permitam aos estudantes construir, testar e confrontar teorias são uma abordagem indicada para complementar o ensino, buscando desestabilizar concepções prévias. Diversos materiais podem ser úteis nesse processo (brinquedos, sucata e outros). Idealmente, materiais pedagógicos são mais apropriados, destacando-se materiais robóticos educativos. Kits educacionais de Robótica lembram um brinquedo, mas quando integrados aos conteúdos curriculares, colocam o estudante como construtor de sua aprendizagem, repensando seus conceitos preexistentes. Situado nessa problemática, o presente estudo descreve o desenvolvimento e experimentação de um jogo didático destinado ao ensino de conceitos de Física, fazendo uso de materiais robóticos. Kit de Robótica Lego MINDSTORMS foram utilizados na realização das atividades. A primeira atividade teve por objetivo identificar concepções prévias sobre os conceitos de força de atrito, gravidade e movimento. A partir das concepções identificadas foi desenvolvido um jogo de equipes composto por diversas etapas. Cada etapa teve por objetivo testar certas concepções e promover a aprendizagem. Os experimentos foram realizados com um grupo amostral de 11 estudantes (inicialmente do 5º e no ano seguinte do 6º ano do Ensino Fundamental) em uma escola da rede privada. A escolha por estudantes do Ensino Fundamental foi movida pela necessidade de avaliar tanto as concepções prévias quanto as contribuições do trabalho antes do ensino formal dos conceitos de Física trabalhados. Considera-se que a contribuição do presente trabalho está em elaborar situações de aprendizagem que incluam materiais robóticos e uma metodologia fundamentada em jogos de equipe em nível de Ensino Fundamental. A análise dos resultados, observações e respostas dos estudantes permitiu verificar que os estudantes foram ativos durante todo o processo de desenvolvimento das atividades propostas. Pela forma como interagiram com os materiais, os estudantes foram criativos nas construções que visavam a produção do conhecimento. Comparando-se as concepções dos estudantes antes e após o jogo, há evidências de que houve evolução, pois eles conseguiram se apropriar dos conceitos em torno dos temas, aspecto que pode revelar a ocorrência de uma aprendizagem.
Keywords: Física - Estudo e ensino; Robótica; Aprendizagem; Jogos educativos; Physics - Study and teaching; Robotics; Learning; Educational games